循環流化床鍋爐超低排放技術探討

吳斌斌

（江西省鍋爐壓力容器檢驗檢測研究院，江西 南昌 330063）

采用二級脫硫的方式，能對排除反應器的煙氣以及固體顆粒進行處理，能使用除塵器對煙氣及顆粒進行除塵處理，煙氣的溫度得到降低；在進行脫硫處理時，為達到零污染的排放要求，選擇石灰石及石膏的脫硫方法更為合適，如果機組出現水源不足的情況下，可以使用CFB鍋爐二級脫硫技術。

1 CFB（循環流化床鍋爐）鍋爐脫硫技術

對于脫硫的處理，部分發電廠通過向循環流化床鍋爐中添加石灰石，同時對流化床的溫度以及摩爾比等因素進行調節，進而實現對脫硫的處理，通過這樣的方式，脫硫的效率能達到90%左右，二氧化硫的質量濃度能控制在一定的范圍內，然而這種方式只能適用于對脫硫要求不高的地區，對脫硫要求高的地區并不適用，尤其是要求零污染排放的地區。如果在電力行業中，采用煤油以及石煤等質量不高的燃料，產生的二氧化硫濃度偏高，有的電力行業采用鍋爐內脫硫的方法，脫硫的效率只達到50%左右，完全不滿足行業污染排放的要求，基于此，接下來對二級脫硫技術以及煙氣脫硫技術進行分析。

1.1 CFB鍋爐二級脫硫技術

在電力行業中，當對硫進行處理時，采用二級脫硫的技術，能將循環流化床鍋爐內的90%硫脫去，整體的脫硫效率趨于100%，排放出來的二氧化硫質量濃度小于每平方米100毫克。在該技術的脫硫過程中，循環流化床鍋爐底端設有布風板設置，在循環流化床鍋爐下部設置噴嘴以及出入輸料口，在循環流化床鍋爐的上部設置稀相區。為實現對循環物料的分離，并將物料輸送至反應器中，在循環流化床鍋爐的出口設置物料分離器以及管子。通過布風裝置的作用，將鍋爐產生的煙氣輸送到反應器中，進而達到循環硫化的目的。石灰漿通過下部的噴嘴傳輸至反應器中，二氧化硫以及三氧化硫等與催化劑在循環流化床鍋爐中發生反應，生成有關的產物，最后產物以及煙氣排除鍋爐外。分離出來的顆粒重新進入循環流化床鍋爐內，重復發生反應，進而增加了脫硫的時間，通過這樣的處理方式，脫硫效率得到提高。采用二級脫硫的方式，能對排除反應器的煙氣以及固體顆粒進行處理，能使用除塵器對煙氣及顆粒進行除塵處理，煙氣的溫度得到降低，可降低至60攝氏度左右，因此可以向大氣中適量排放。

1.2 FGD（煙氣脫硫）技術

為實現綠色環保的發展理念，零污染排放以及二氧化硫超低排放，與半干法脫硫技術相比而言，煙氣脫硫技術的脫硫效果更好。在對二氧化硫進行處理時，采用石灰石及石膏的脫硫方法，脫硫的效率能高達98%，利用煙氣脫硫技術整體上的脫硫效率能高達99%，基本上能滿足零污染的排放要求。如果使用循環流化床的方法，在進行脫硫處理的時候，反應所需要的條件較為苛刻，在脫硫處理的過程中，容易受到外界因素的影響，比如煤塊的種類以及石灰粉質量等，循環流化床鍋爐在運行中面對的負荷波動較大，比如在負荷較小的情況下，脫硫的效率無法得到保障，排放反應器的煙氣及固體顆粒不滿足零污染的排放要求，進而違背社會發展目標。

循環流化床法與石灰石及石膏的脫硫方法相比而言，循環流化床法雖然在前提投入的費用較少，在后期的使用中，為了提高脫硫的效率，需要使用脫硫劑進行處理，進而增加脫硫劑的成本費用，從整體上來看，使用循環流化床法進行脫硫處理，其所產生的費用比使用石灰石及石膏的脫硫方法產生的費用多出一半；在使用這兩種方法進行脫離處理時，需要使用電量，從整體上來看，使用石灰石及石膏的脫硫方法所消耗的電量明顯低于煙氣循環流化床法，使用煙氣循環流化床法能降低電力行業經濟效益，需要投入更多的費用。當今，科學技術快速發展，石灰石及石膏的脫硫技術取得一定進步，對于較為困難的問題，比如堵塞以及腐蝕等，能對其進行有效解決，電力行業投入的成本費用得到降低，行業經濟效益得到顯著提高。

在進行脫硫的處理過程中，使用石灰石及石膏的脫硫方法，能對生產出來的副產品進行利用，鍋爐內的脫硫比例得到降低，能提高對燃料的利用率；然而使用煙氣循環流化床法并不能有效處理生產出來的副產物，進而對空氣造成一定程度的污染。利用石灰石及石膏的脫硫方法，能對排放反應器的煙氣及固體顆粒進行處理，借助于除塵器對煙氣及固體顆粒進行除塵處理，進而促使煙塵的排放量處于每平米5毫克以下，進而滿足零污染的排放要求；如果使用石灰石及石膏的脫硫方法，對煙氣及固體顆粒的處理效果并不理想。通過以上的分析可知，在進行脫硫處理時，為達到零污染的排放要求，選擇石灰石及石膏的脫硫方法更為合適；如果機組出現水源不足的情況下，可以使用CFB鍋爐二級脫硫技術，通過這樣的脫硫處理方式，不但能提高脫硫效率，也滿足零污染的排放要求。

2 CFB鍋爐脫硝技術

通常情況下，循環流化床鍋爐的溫度處于840攝氏度到940攝氏度范圍之間，在溫度較低的情況下，循環流化床鍋爐可以運行。通過控制相關的運行參數，能促使一氧化氮類的物質質量濃度低于每平米200毫克；但是如果燃料的揮發性能較高，循環流化床鍋爐的運行溫度較高時，通過反應器排放出來的一氧化氮類的物質質量濃度高于每平米200毫克，進而違背綠色發展的理念，為解決這一現象，可以在循環流化床鍋爐的底部建立脫硝設施。

2.1 SNCR（選擇性非催化還原技術）

在鍋爐中進行脫硝處理時，使用選擇性非催化還原技術，在操作上便于進行，脫硝的效率較高，使用該技術，電力企業不需要投入過多的資金，使用該技術時，對鍋爐的溫度有著較高的要求，并且在運行過程中十分依賴溫度。對于煤粉鍋爐而言，其還原劑具有很強的穿透能力，導致還原劑與煙氣不能充分混合，兩者之間的作用時間過于短暫，最終導致脫硝效率并不理想，僅僅達到25%左右。循環流化床鍋爐在脫硝過程中，在溫度較低的情況下，循環流化床鍋爐可以運行，一氧化氮類的物質質量濃度較低，一氧化氮類物質被大量消耗。另一方面，鍋爐中的分離器所處的溫度，處于選擇性非催化還原技術反應范圍內，由于受到該技術的作用，促使鍋爐內的還原劑與煙氣充分混合，兩者之間的作用時間延長，進而提高了脫硝的效率。

2.2 SCR（選擇性催化還原技術）

在進行脫硝處理時，使用選擇性非催化還原技術，脫硝的效率只能達到80%左右，不滿足綠色環保發展理念，對于該技術的使用，主要適用在電除塵器之前。在循環流化床鍋爐中，當使用高灰煤的燃料時，由于高灰煤具有一定的磨損能力，在加上在運行過程中容易受到有害物質的影響，常常發生催化劑中毒的現象，通過這些因素的影響下，導致脫硝效率并不理想。在運行過程中，三氧化硫極容易與逃逸的氨類物質發生反應，從而生成硫酸氫氨的物質，由于該物質具有很強的粘附性，在運行過程中容易粘附在催化劑的表面，導致催化劑與煙氣不能充分混合，反應受到影響，最終造成堵塞的現象發生。為了解決這樣的情況，可以對催化劑以及節之間的距離進行合理控制，對逃逸的氨類物質進行有效控制，促使氨類物質滿足吹灰的要求。

在使用該技術進行脫硝處理時，要想達到零污染排放的要求，光使用該技術是無法實現綠色環保的發展目的。例如，在一氧化氮類的物質質量濃度低于每平米200毫克時，要達到一氧化氮類的物質質量濃度處于每平米50毫克時，使用該技術的脫硝效率應當達到百分之七十五，同時還要有效結合選擇性非催化還原技術以及選擇性非催化還原技術，具體指的是：向分離器噴灑還原劑氨類物質，比如尿素等，利用選擇性催化還原脫硝技術，進而提高脫硝的效率。通過這樣的方式，充分結合選擇性非催化還原技術低成本費用的優勢，充分結合選擇性催化還原技術的脫硝高效率。這就要求對選擇性非催化還原技術的工藝進行裝配，之后再對選擇性催化還原技術的工藝進行裝配，以便能滿足零污染的環保要求。對于體型較大的循環流化床鍋爐，不僅需要安裝選擇性非催化還原技術的設施，還需要在鍋爐底部留出一定的空間，以供催化反應時使用，如果反應器排放的煙氣及固體顆粒不滿足環保要求，可以安裝選擇性催化還原技術的設施，如果反應過程中需要提高催化劑的活性，可以安裝催化劑配置。

3 CFB鍋爐除塵技術

對于循環流化床鍋爐的除塵而言，常用的除塵技術有：煙氣調質除塵技術以及粉塵凝集除塵技術等，通常情況下，對于重點地區的除塵，要求除塵濃度為每平方米20毫克。如果在除塵的過程中，僅僅使用電袋復合的除塵技術，反應器排放的煙氣及固體顆粒，煙塵的質量濃度無法達到每平方米20毫克的要求。為了解決這樣的問題，可以借助于濕式電除塵技術，在除塵器上安裝噴水裝備，將水霧噴向電場，通過電暈場的作用，進而將噴向電場的水霧進行霧化處理，從而促使水霧發生凝聚，進一步聚集粉塵離子，最后水膜作用于粉塵離子，沖刷至灰斗位置進行排除。

4 結論

通過以上的分析可以得知，在使用SCR（選擇性非催化還原技術）進行脫硝處理時，要想達到零污染排放的要求，光使用該技術是無法實現綠色環保的發展目的，還需要結合選擇性催化還原技術的脫硝高效率；在鍋爐中進行脫硝處理時，使用選擇性非催化還原技術，在操作上便于進行，脫硝的效率較高，使用該技術，電力企業不需要投入過多的資金；對于重點地區的除塵，為確保煙塵的質量濃度達到每平方米20毫克，可以借助濕式電除塵技術，達到改善除塵效果的目的。