150MW循環(huán)流化床鍋爐脫硫脫硝技術(shù)改造及燃燒優(yōu)化策略探析

張恩璐

【摘? 要】150MW循環(huán)流化床鍋爐作為一種燃煤熱水鍋爐，屬于鍋爐中的大型設(shè)備，其對(duì)煤種的適應(yīng)性廣泛，并具有高效清潔等特點(diǎn)。但由于循環(huán)流化床鍋爐接觸煤種多樣，其脫硫、脫硝工作開(kāi)展也面臨諸多挑戰(zhàn)，為使鍋爐脫硫、脫硝進(jìn)行更加高效，燃燒更加充分，對(duì)其相關(guān)技術(shù)進(jìn)行改進(jìn)和優(yōu)化勢(shì)在必行。本文對(duì)循環(huán)流化床鍋爐的構(gòu)造等進(jìn)行了概述，通過(guò)對(duì)其脫硫、脫硝技術(shù)的分析，就其脫硫、脫硝技術(shù)的改造進(jìn)行分析和對(duì)比，并總結(jié)出最適宜的優(yōu)化措施，以供參考。

【關(guān)鍵詞】循環(huán)流化床;脫硫脫硝;技術(shù)改造;燃燒優(yōu)化

引言

循環(huán)流化床鍋爐作為一種大型燃煤熱水鍋爐能通過(guò)對(duì)爐膛溫度的合理控制和分級(jí)燃燒技術(shù)的應(yīng)用降低NOx的排放，不但讓各種煤種都能得到高效的燃燒與利用，還能讓其環(huán)保效果得到一定程度的發(fā)揮，在鍋爐應(yīng)用領(lǐng)域具有十分顯著的優(yōu)勢(shì)。然而由于循環(huán)流化床鍋爐對(duì)煤種的適應(yīng)性廣，燃料負(fù)荷較大，在實(shí)現(xiàn)其環(huán)保排放的過(guò)程中仍存在較大的提升空間，需要相關(guān)產(chǎn)品研發(fā)人員通過(guò)對(duì)技術(shù)的不斷改進(jìn)達(dá)到其燃燒效果的優(yōu)化，而這讓150MW循環(huán)流化床鍋爐脫硫、脫硝技術(shù)的改造與燃燒優(yōu)化的相關(guān)研究具有較高的現(xiàn)實(shí)意義。

1.循環(huán)流化床鍋爐概述

循環(huán)流化床鍋爐憑借單鍋筒、流態(tài)化燃燒方式開(kāi)展燃燒工作，與鼓泡流化床相比，其運(yùn)行速度更高，燃燒程度更充分，有力地解決了鍋爐燃燒在熱學(xué)、材料學(xué)和理學(xué)的基礎(chǔ)問(wèn)題以及鍋爐應(yīng)用中超溫、膨脹、破損等工程問(wèn)題。結(jié)構(gòu)上循環(huán)流化床鍋爐自帶前部與尾部的兩個(gè)豎井，豎井有利于鍋爐溫度的調(diào)節(jié)，使其燃燒循環(huán)更傾向于自動(dòng)、自然。其中前部豎井為總吊結(jié)構(gòu)，從上至下是風(fēng)室、密相區(qū)和稀相區(qū)，四周是膜式水冰壁;尾部豎井則裝有高溫過(guò)熱器、低溫過(guò)熱器、空氣預(yù)熱器及省煤器，采用支撐結(jié)構(gòu)，與前部豎井相連通，可根據(jù)床溫的控制實(shí)現(xiàn)環(huán)保燃燒作業(yè)。

2.循環(huán)流化床鍋爐脫硫脫硝的主要技術(shù)

2.1硫化物產(chǎn)生的原因及干法脫硫

通常鍋爐中煤燃料會(huì)在受熱條件下分解出S與O2，而S與O2接觸或硫酸鹽降解都會(huì)形成硫化物（SO2、SO3），這讓鍋爐的燃燒直接為周遭的空氣環(huán)境造成危害。對(duì)鍋爐中O2含量的控制可以對(duì)硫化物的產(chǎn)生形成干預(yù)，因而從燃燒時(shí)間、溫度等方面加以控制，使O2的含量和濃度系數(shù)發(fā)生變化是鍋爐脫硫技術(shù)研發(fā)與升級(jí)的基礎(chǔ)原理。當(dāng)前行業(yè)中常用的脫硫技術(shù)便是通過(guò)在鍋爐中加Ca（鈣基吸收劑），讓其在燃燒溫度不足1200℃的位置反應(yīng)生成CaO，CaO會(huì)與SO2發(fā)生反應(yīng)生成固體，從而更方便硫化物的收集與清除。

2.2 NOx產(chǎn)生的原因及PNCR法脫硝

鍋爐脫硝即是對(duì)NOx的產(chǎn)生進(jìn)行控制和清除。NOx主要產(chǎn)生于鍋爐中的N2，但實(shí)際上在溫度小于1000℃的燃燒條件中，NO2很難形成，其濃度在燃燒排出氣體中甚至不超過(guò)10%，且在瞬時(shí)反應(yīng)下，NOx也多存在于在烴類(lèi)離子團(tuán)內(nèi)部（徹底燃燒的燃料），但為阻止NOx中其他污染物的形成，鍋爐燃燒還要減少對(duì)NOx的生成。PNCR作為固態(tài)高分子原料，是一個(gè)較常見(jiàn)的還原劑，將其放在脫硝環(huán)節(jié)中，可變?yōu)榱己玫幕钚悦撓鮿Ｆ渥罴鸦钚詼囟仍?00℃以上，可通過(guò)負(fù)壓放料，正壓運(yùn)輸方法送于鍋爐，通過(guò)與NOx的反映完成污染物的脫硝。PNCR法適應(yīng)性強(qiáng)、工藝規(guī)范、成本低廉，廣受業(yè)界好評(píng)。

3.150MW循環(huán)硫化床鍋爐脫硫脫硝技術(shù)改造

3.1脫硫技術(shù)改造

脫硫技術(shù)的改造主要是圍繞鍋爐燃燒溫度的控制和增加石灰石顆粒（鈣基吸收劑）來(lái)開(kāi)展的。循環(huán)流化床鍋爐中脫硫反應(yīng)的最佳溫度在850℃與900℃之間，隔墻水冷屏的插入能夠增進(jìn)鍋爐內(nèi)受熱面換熱，降低爐膛床溫至最佳脫硫溫度，從而使脫硫工作開(kāi)展更深入。石灰石顆粒作為硫化物的主要反應(yīng)物質(zhì)，其對(duì)鍋爐內(nèi)壁的噴涂能夠直接與硫化物發(fā)生反應(yīng)、形成脫硫，相關(guān)人員可以采取增設(shè)石灰石顆粒添加系統(tǒng)的裝置，并增大石灰石顆粒的方式促進(jìn)鍋爐內(nèi)硫化物的脫硫反應(yīng)，以為脫硫效率的提升帶來(lái)推動(dòng)。

3.2脫硝技術(shù)改造

脫硝技術(shù)的改造主要是對(duì)脫硝劑噴涂效果的提升，因而如何借助對(duì)鍋爐內(nèi)條件的分析合理安置脫硝劑噴槍最為主要。相關(guān)人員可就增設(shè)隔墻受熱面的鍋爐內(nèi)部氣流場(chǎng)展開(kāi)模擬，并根據(jù)模擬結(jié)果在爐膛出口與旋風(fēng)分離器之間裝置3個(gè)左右脫硝噴槍?zhuān)b于水平煙道底部容易積灰，其噴槍的設(shè)置應(yīng)取下兩側(cè)爐膛靠近旋風(fēng)分離器外最下面的噴槍?zhuān)⑵渌麌姌寭Q為HBCYFT，其尾部霧化功能可以有效避免脫硝劑噴涂不良的問(wèn)題。

4.150MW循環(huán)硫化床鍋爐技術(shù)改造效果

脫硫、脫硝技術(shù)改造效果及問(wèn)題。將隔墻水冷屏面積更換為總面積120m3、單管規(guī)格為76x8排管，分別對(duì)其進(jìn)行70%-100%的負(fù)荷試驗(yàn)，床溫度分別降低18.3℃、24.2℃、27.9℃和34.5℃，使50%-100%的排管的負(fù)荷工況能維持在854℃-894℃之間，同時(shí)出口蒸汽溫度無(wú)明顯變化，兩側(cè)再熱氣溫也都能達(dá)到額定值。添加石灰石顆粒送入裝置并增大平均顆粒的大小可讓石灰石顆粒經(jīng)高溫煅燒后仍易為旋風(fēng)分離器所捕捉，使其再度進(jìn)入到脫硫反應(yīng)中，從而增加鍋爐內(nèi)脫硫反應(yīng)的時(shí)長(zhǎng)。經(jīng)此改造的鍋爐床溫控制良好，SO2排放量穩(wěn)定控制在35mg/m3，可謂效果顯著，但石灰石大量浪費(fèi)在增大燃燒成本的同時(shí)又增進(jìn)了對(duì)NOx的催化，所以要控制石灰石的量在鍋爐負(fù)荷80%-100%左右，并讓鈣硫摩爾比穩(wěn)定在3.5，如此在保證脫硫反應(yīng)增強(qiáng)的同時(shí)也能將NOx的二次產(chǎn)生濃度控制到100mg/m3以下。

改變脫硝劑噴涂裝置的型號(hào)、數(shù)量及安裝位置能讓脫硝劑的噴涂在鍋爐內(nèi)的脫硝反應(yīng)得到提升，使鍋爐NOx的原始產(chǎn)生量在100mg/m3以下的范圍內(nèi)波動(dòng)。然而一次風(fēng)量的調(diào)整出風(fēng)力穿透性有限，此時(shí)應(yīng)加入對(duì)二次風(fēng)的調(diào)整，以提升鍋爐內(nèi)燃燒氧量，使NOx進(jìn)一步減小。

5.結(jié)語(yǔ)

綜上所述，對(duì)于150MW循環(huán)流化床鍋爐的脫硫脫硝技術(shù)改造，應(yīng)充分發(fā)揮鍋爐床燃燒的優(yōu)勢(shì)，通過(guò)改變?nèi)紵h(huán)境（含氧量、風(fēng)力等），使燃燒技能滿足使用需求又能減少?gòu)U氣物的排放，從而讓150MW循環(huán)硫化床鍋爐的應(yīng)用優(yōu)勢(shì)更為突出。

參考文獻(xiàn)

[1]劉攀， 潘維加， 趙東華. 改進(jìn)遺傳算法優(yōu)化控制器參數(shù)的燃燒控制[J]. 計(jì)算機(jī)仿真， 2020， 37（02）：130-134.

[2]郭宗濤. 150MW循環(huán)流化床鍋爐脫硫脫硝技術(shù)改造及燃燒優(yōu)化[J]. 工業(yè)鍋爐， 2017（03）：40-43.

[3]閻慧. 循環(huán)流化床鍋爐改造之脫硝技術(shù)[J]. 經(jīng)濟(jì)技術(shù)協(xié)作信息， 2017（11）：65.