循環流化床鍋爐超低氮氧化物排放理論與實踐

李 軍，張 縵，劉 青，郭學茂，張建春

(1.太原鍋爐集團公司，山西 太原 030021；2.清華大學 能源與動力工程系 熱科學與動力工程教育部重點實驗室，北京 100084)

0 引 言

最新頒布實施的《火電廠大氣污染物排放標準》(GB 13223—2011)對氮氧化物(NOx)的控制提出了更高要求。循環流化床(CFB)鍋爐主流技術均為850～890 ℃中溫燃燒，因此燃燒中不會出現由于高溫將空氣中的N2氧化成NO的熱力型NOx的可能性，燃料型NOx也因溫度較低而產量很低，且鍋爐內含有的大量還原性物質，具有天然的NOx低排放優勢[1]。目前我國已有很多CFB燃燒實踐，燃料種類幾乎涵蓋了所有煤種。運行實踐表明，對于CFB鍋爐本身沒有原則性缺陷，若床溫、一二次風配比、過量空氣系數等運行參數控制得當，幾乎所有燃料的CFB燃燒原始NOx排放可達200 mg/m3以下(折算為干基，6% O2，下同)，滿足目前世界絕大多數國家地區的要求。但根據GB 13223—2011中的100 mg/m3新標準，需精心設計、合理運行，才能達到。由于環境總容量的限制,我國進一步要求NOx限值嚴格到50 mg/m3，這對CFB鍋爐提出了極大挑戰[2]。我國早期設計建設的CFB鍋爐普遍床溫偏高、NOx排放不容樂觀；同時發現，揮發分與NOx原始排放呈正相關，與煤粉(PC)燃燒的變化趨勢正相反[3]。為此，大部分CFB鍋爐建設選擇性非催化還原(SNCR)，可低成本滿足NOx排放；但出于保守和裕量考慮，某些CFB鍋爐設置了選擇性催化還原(SCR)，使CFB燃燒失去了低成本NOx控制的優勢[4]。

為此，很多學者開展了系列的研究[4-5]，主要集中于燃料組成和宏觀配風[6-7]，幾乎沒有從氣固流態的角度分析認識這一問題。……