循環流化床鍋爐超低排放改造可行性探析

張瑞明

摘 要：由于本公司3臺220t/h循環流化床機組在運行過程中產生的排放量已無法滿足國家環保局最新下發的超低標準排放的具體要求，因此本公司按照國家相關要求對公司3臺220t/h循環流化床機組的脫硫、脫硝、除塵部分進行改造，以滿足國家有關排放的具體要求。

關鍵詞：循環流化床鍋爐；超低排放；改造

中圖分類號：X701 文獻標識碼：A

近幾年隨著我國可持續發展理念的不斷深化，使得環境問題逐漸成為了社會關注的焦點問題。與此同時，國家也針對各個領域企業的排污、排煙情況制定了一系列的排放標準。為積極響應國家相關文件，本公司根據實際及情況對3臺220t/h循環流化床機組進行改造，使得改造后的循環流化床機組的煙氣排放指標達到相關部門的具體要求。

一、脫硫部分改造

有關爐內脫硫部分的改造主要分為以下兩點：

第一，石灰石注入點改造。本次石灰石技術改造結合福斯特惠勒循環流化床鍋爐固有特點、緊湊式旋風分離器及爐膛出口的高寬比、爐內噴鈣脫硫技術進行石灰石注入點的改造工作，在實際改造過程中，應注重合理布置并選擇爐膛噴射的具體位置。一般情況下，爐膛石灰石注入點主要有以下4種位置：①給煤管給入，當石灰粉進入爐膛內部后，無法與煙氣充分混合，致使給煤管給入普遍存在脫硫效果不佳的現象；②二次風中給入，由于二次風壓較低且穿透力較差，使得運行工程中經常會出現石灰粉與煙氣混合不充分的現象；③獨立開口，在石灰粉進入爐膛后，混合擴散性較差，有改造時間長、破壞原有耐火材料的缺點；④返料器側面中部人孔給入，有利于提高石灰石細粉利用率、縮短原有爐內噴鈣固硫時間、提高石灰石在爐內與二氧化硫混合接觸能力，該改造需要有合適的位置和溫度，具有投料后反應時間長、效果滯后的缺點。

因此，在改造過程中相關技術人員需要根據實際情況選擇爐膛石灰石注入點的位置非常關鍵。此外，在選擇石灰石注入點溫度區域時應以835℃～850℃為宜。在本次改造過程中，結合實際情況最終選擇從分離器的中部人孔注入的方式，且通過將原有石灰石輸送管線易磨損彎頭全部更換為新型耐磨彎頭的方式，提高石灰石輸送管線的穩定性，同時降低循環流化床鍋爐出現故障的概率。在改造結束后，應注意將爐內噴鈣優化工藝調整到適合鍋爐運行的范圍。

第二，鍋爐密相區設置蒸汽噴槍改造，為了防止由斷煤偏燒引起的二氧化硫超標排放的現象，相關工作人員應在鍋爐密集區增設蒸汽噴槍，且每臺循環流化床鍋爐應配置3個蒸汽噴槍并將這3支蒸汽噴槍分別設置在鍋爐密集區的左墻、右墻、后墻的中部，且每支蒸汽噴槍應滿足出力為5t/h、蒸汽參數為P=1.15MP、T=315℃等基本條件，導致二氧化硫超標排放的主要原因為是循環流化床鍋爐在正常運行過程中由于給煤機斷煤是的鍋爐內部的布風板煤炭無法均勻分布，從而導致鍋爐密相區溫度呈現出混亂狀態。因此，本次改造將通過在鍋爐密相區上部設置蒸汽噴槍的方式來提高鍋爐密相區的脫硫的穩定性，在斷煤等鍋爐非正常運行狀態下，緊急投入蒸汽噴槍，控制二氧化硫排放濃度不會突升，避免硫化物排放超標。

二、脫硝部分改造

脫硝系統主要的工作原理為：氨水在運輸到指定位置時通過氨水卸載泵注入將氨水注入到氨水儲存罐，然后通過氨水輸送泵將氨水輸送到指定的計量混合系統。與此同時，儲存在稀釋水儲罐中的稀釋水也會通過輸送泵輸送到計量混合系統，根據系統實時反饋出的具體情況，氨水與稀釋水會在計量混合系統內進行充分混合，氨水在經過稀釋后會進入噴射系統，并通過噴嘴與壓縮空氣進行混合，當稀釋后的氨水完全霧化后將會借助噴嘴噴入鍋爐爐膛內，而這時霧化的氨水會與煙氣中的NOX發生化學反應，并在合適的溫度下將有害氣體還原成氮氣和水。

公司將在本次改造過程中組織相關技術人員在鍋爐正常運行狀態下，檢查爐膛及尾部受熱面是否存在漏風現象，若是存在應及時將鍋爐漏風得具體部位以及情況詳細記錄，并在檢查結束后對出現漏風現象的部位進行全面補漏工作，以減輕鍋爐漏風現象。減少鍋爐漏風有利于降低鍋爐的排煙熱損失，同時還可以在一定程度上提高鍋爐燃燒熱效率，減少鍋爐的煙氣量、降低反應區過剩空氣系數、提高噴氨區的煙氣溫度，使得脫硝系統的脫硝效率可以達到相關設計值并起到有效抑制氨逃逸率的作用。

此外，在改造脫硝系統的過程中采取以下四種有效措施對脫硝煙系統進行優化：第一，控制合理的鍋爐燃燒空氣系數。過剩空氣系數越大，燃燒形成的氮氧化物會受到空氣系數的影響，當過剩空氣系數增加時燃燒形成的氮氧化物濃度也會隨之增加，因此應在充分保證鍋爐安全運行、不影響煤的燃盡、不影響脫硫系統運行前提下采用“低氧燃燒”的工藝技術，使得鍋爐滿負荷運行時可有效將省煤器入口的煙氣含氧量控制在4.2%左右，使得脫硝前的濃度NOX低于設計值，則脫硝后的NOX濃度小于50mg/Nm3。第二，控制二次風比例。CFB的燃燒風比是影響NOX排放濃度的重要因素，因此在鍋爐燃燒中應重點關注CFB的燃燒風比，在鍋爐啟動過程的后期逐步提高二次風比例，控制脫硝前的NOX排放濃度。第三，控制脫硝氨氮摩爾比。選取合適的氨氮摩爾比以保證NOX脫除率和氨逃逸率符合重要技術指標，當氨氮摩爾比超過2時會增加氨逃逸率，嚴重影響到了脫硝效率。因此在脫硝煙系統運行中應將氨氮摩爾比控制在1.5，最大時不超過2.0。第四，控制較低的氨水濃度。通過降低氨水濃度的方式，可以有效保證氨水噴槍噴出的氣態還原劑與煙氣混合的均勻性，從而達到提高脫硝效率、降低氨逃逸率的目的。

三、除塵器部分改造

除塵系統主要的工作原理是利用慣性分離的方法在省煤器出口的飛灰進入電除塵之前將約占總灰量約5%的大顆粒飛灰引入空預器灰斗，剩余這些灰塵依次經過電除塵一電場、二電場、布袋除塵一室、布袋除塵二室，最終達到粉塵密度10mg/Nm3的標準后經引風機排入煙囪。

本公司原除塵系統為3×220t/h鍋爐靜電除塵器，通常情況下除塵效率在99.3%左右，然而隨著我國逐漸加大對環境保護的重視力度，使得這種靜電除塵器已無法滿足新煙氣污染物排放的標準要求。因此為了提高除塵效率，通過將除塵器部分電場改造為布袋除塵的方式來達到改造除塵器的目的。

通過對電除塵各灰斗出灰量進行統計和分析，得出一、二電場除塵效率各為80%左右的結論，然后將三、四電場通過某種方式改造為布袋除塵，使得除塵效率大幅提高可達到99.9%以上，而電除塵+布袋除塵總除塵效率可達到99.98%以上。在除塵器改造過程中，相關技術人員應對電除塵一、二電場進行相應的整修工作，通過更換部分陰極線與陽極板、電氣部分進行技術改造等方式促使除塵器改造工作順利完成。在本次改造除塵器的過程中應通過采購低灰分原煤、爐煤的灰分控制在28%以下、及時對空預器出口及除塵器個灰斗中的存灰進行清理工作的方式優化除塵器系統，并保證粉塵排放濃度不超過10mg/Nm3。

結論

綜上所述，循環流化床鍋爐在經過一系列改造后煙氣排放可以達到符合國家出臺的相關超低排放標準，且設備運行較為穩定。操作人員應在后期的工作過程中不斷摸索出設備運行的最佳參數，使得循環流化床鍋爐可以處于最佳狀態運行，且排放標準滿足現有超低排放標準中的具體要求。

參考文獻

[1]德波，曾庭華，蔡永江，等.循環流化床鍋爐超低排放關鍵技術研究與工程實踐[J].廣東電力，2017，30（3）：1-6.endprint