循環流化床鍋爐SO2超低排放改造關鍵技術分析

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（張家港市保稅區長源熱電有限公司，江蘇 張家港 215600）

引言

SO2是燃煤和燃油等化石燃料燃燒過程中的主要排放物之一，不僅對大氣質量和生態環境造成嚴重威脅，還對人體健康造成不可忽視的影響。為了降低SO2排放，各國紛紛制定嚴格的排放標準和環保政策，這促使循環流化床鍋爐SO2超低排放改造技術迅速發展。通過提高循環流化床鍋爐的性能，不僅可以提高能源利用率，還可以降低對有限能源資源的依賴，推動可持續能源的發展。

1 煙氣循環流化床脫硫技術概述

煙氣循環流化床脫硫技術的核心是濕法脫硫技術，循環流化床濕法脫硫技術是一種通過在脫硫吸收塔中使用吸收劑來捕獲SO2的方法。在脫硫過程中，將吸收劑（通常為石灰石或石膏懸浮在水中形成漿料）通過循環漿液泵抽到吸收塔噴淋層；煙氣與自上而下噴淋的漿液進行液氣接觸，SO2與吸收劑發生氣固反應，生成硫酸鈣或其他硫酸鹽，此反應通常是一個吸熱過程；吸收劑和生成的硫酸鹽在高速氣流的作用下保持懸浮狀態，使得固體顆粒能夠有效地與SO2發生反應，反應生成的硫酸鹽混合物隨后通過過濾或離心分離等方法分離出來，硫酸鹽可進行進一步處理或處置。吸收劑通常是由石灰石或石膏制成的漿料，制備吸收劑時，需要考慮濃度、粒度和均勻性等因素。吸收塔設計應考慮氣體分布、床料循環、溫度控制和混合效率等因素，以確保充分吸收SO2。漿液的循環是關鍵，通過調整漿液的流速和循環率，可以優化反應效率[1]。

循環流化床濕法脫硫技術可以實現高脫硫效率，有效降低SO2排放，該技術適用于不同種類的燃料，包括煤、燃油和天然氣，還可用于各種規模的工業和能源生產設施。

2 循環流化床鍋爐SO2超低排放改造的必要性

隨著全球環保標準的不斷提高，工業和能源行業造成的環境污染問題備受關注，在這一背景下，循環流化床鍋爐SO2超低排放改造變得尤為重要，其必要性表現在以下幾方面。

2.1 滿足更加嚴格的環保法規要求

在環保法規要求愈發嚴格的背景下，許多國家和地區制定了更加嚴格的排放標準，特別是對SO2的排放。法規要求工業和能源企業必須采取措施降低二氧化硫排放量，以減少對大氣環境的污染，因此循環流化床鍋爐SO2超低排放改造是企業履行法律義務的必要手段。

2.2 改善大氣質量

SO2是大氣污染物之一，對空氣質量和人類健康造成直接危害，高濃度的SO2排放會導致酸雨和細顆粒物（PM2.5）的生成，對生態系統和人體健康帶來不良影響。通過進行SO2超低排放改造，可以顯著降低大氣中的SO2濃度，改善大氣質量，降低健康風險。

2.3 提高資源利用效率

進行SO2超低排放改造也可以提高資源利用效率，通過優化燃燒過程和廢氣處理系統，可以減少廢棄物的生成，并回收有價值的物質，有助于降低生產成本，提高企業的競爭力。

2.4 推動技術創新和產業升級

SO2超低排放改造需要引入先進的環保技術和設備，促使企業進行技術創新，創新不僅有助于降低SO2排放量，還可以推動整個產業的升級和發展，為企業帶來長期的競爭優勢[2]。

2.5 實現可持續發展

最為重要的是，SO2超低排放改造是可持續發展的一部分，通過減少對環境的不良影響，企業可以為未來世代留下更清潔的環境和資源，可持續發展的理念將有助于企業的長期發展。

3 循環流化床鍋爐SO2超低排放改造關鍵技術總結

3.1 超低排放改造技術的后續發展方向

在技術創新方面，該技術通過先進的燃燒控制技術和燃料適應性調整，可實現更高效的燃燒過程，減少SO2排放，包括燃燒溫度控制、燃料分布優化等方面的創新；通過研發更高性能的脫硫吸收劑，可以提高SO2吸收效率，例如新型吸收劑可以提供更大的表面積和更好的吸附能力；進一步改進氣固分離技術，可以提高脫硫后固體廢物的質量，降低排放物中的硫含量；研究和應用高效的脫硫廢水處理技術，可以降低廢水排放對環境的影響。

在燃料方面，該技術可以推動循環流化床鍋爐在生物質能源燃燒領域的應用，包括木材、秸稈、廢棄物等可再生能源；增加天然氣作為燃料的使用比例，其燃燒過程中產生的SO2排放量極低。發展混燃技術，將不同種類的燃料（如煤和天然氣）混合燃燒，可以減少SO2排放。

在設備智能化方面，通過引入先進的在線監測系統，可以實時監測SO2的排放濃度和設備運行狀況，以便及時進行調整和控制[3]；利用人工智能和大數據分析技術，優化循環流化床鍋爐的運行參數，可以減少SO2的排放；提高設備的自動化水平，減少人工干預，能夠提高操作的安全性和穩定性。

3.2 系統阻力與流量參數設定

系統阻力直接影響燃料氣體在鍋爐內的分布，通過合理設置系統阻力，可以確保燃料氣體均勻分布在整個鍋爐床層中，避免出現局部高溫和低溫區域，有助于提高燃燒效率，減少SO2排放。系統阻力的調整也與床層的穩定性密切相關，適當的系統阻力能夠防止床層的不均勻流動和劇烈波動，從而保持床層的穩定狀態。噴吹風量是調整循環流化床鍋爐燃燒過程的關鍵參數，通過合理設置噴吹風量，可以控制床層的氣化程度，從而影響燃料的燃燒速率。適當的噴吹風量有助于提高燃燒效率，減少未完全燃燒而產生的SO2排放。進料風量是影響鍋爐內煙氣流動和床層氣化的重要參數，通過調整進料風量，可以改變氣體在床層中的流動速度和方向，對于優化燃燒過程，降低廢氣中SO2的含量至關重要。噴吹風溫度是影響床層內氣體溫度的重要因素，適當的噴吹風溫度有助于維持床層內的理想溫度范圍，以促進燃料的完全燃燒和SO2的吸收[4]。某企業對#5、6爐吸收塔改造后的數據如表1所示。

表1 某企業#5、6爐吸收塔改造分析

目前該項目運行狀況穩定，改造后滿足全煙氣量時不小于98%的脫硫效率，脫硫裝置出口SO2濃度小于35 mg/m3，滿足超低排放要求。除霧器采用3層屋脊式，保證了除霧器出口煙氣濕度不大于20 mg/m3。吸收塔增設一層托盤，極大提高了吸收塔的效率，改造后同等負荷條件下，不考慮超低排放指標下降要求，石灰石使用量下降約25%。按年使用量8 000噸，價格190元/噸來計算，年節約石灰石費用約為380 000元；漿液循環泵少使用一臺，按功率200 kW/h計算，年節約廠用電約為1 750 000 kW。

3.3 風機選型優化要點

風機在循環流化床鍋爐中起到了關鍵作用，負責提供足夠的氣體流量，以維持床層的正常運行和燃燒過程的穩定。在SO2超低排放改造中，風機的選型和優化直接影響鍋爐的性能和排放水平。在選擇風機時，相關人員首先需要考慮鍋爐所需的氣體流量，鍋爐的規模、設計要求以及改造后的目標排放標準，確保風機的額定流量能夠滿足鍋爐在不同工況下的氣體需求，包括正常運行、負荷波動和啟停過程中的情況。

根據氣體流量需求和系統特點，選擇合適的風機類型至關重要，離心式風機和軸流式風機是兩種常見的選擇。離心式風機適用于高壓差和較小流量的情況，而軸流式風機適用于低壓差和大流量的情況。在SO2超低排放改造中，需要考慮風機的效率和能耗，以確保系統的經濟性和環保性。風機的效率對于能源消耗和排放控制至關重要，在選型過程中，相關人員應選擇具有高效率的風機，并優化其設計和運行參數，以降低能耗。風機的運行穩定性也是關鍵因素，應采取措施確保其長期、可靠運行。風機的控制策略需要根據鍋爐的實際運行情況進行調整，風機的啟停、轉速調節、葉片角度等參數應根據負荷變化和氣體需求進行智能控制。高級控制系統和自動化技術可以優化風機的運行，提高鍋爐的整體性能[5]。

3.4 爐內爐外脫硫最佳效率調整要點

3.4.1 爐內脫硫技術優化

選擇低硫燃料，減少硫含量是降低爐內硫生成的有效途徑，并可優化燃料的粒度分布，提高煤粉的均勻性，有助于減少硫氣的生成。優化燃燒過程，確保足夠的氧氣供應以完全燃燒煤粉中的硫，可以通過調整風量、燃燒溫度和煤粉的噴射方式來實現。引入適量的脫硫劑，如石灰石或鈣基吸收劑，可以吸收燃燒生成的二氧化硫，脫硫劑的投入量應根據燃料的硫含量和鍋爐操作參數進行調整。維持適宜的爐內溫度有助于最大程度促進硫的捕集和反應，所以工作人員需要監控爐內溫度，并根據需要進行調整。

3.4.2 爐外脫硫技術優化

干法煙氣脫硫通常使用固體吸收劑，如活性炭或氨基酸鹽來吸附SO2，控制吸附劑的投加量和再生過程是確保脫硫效率的關鍵。脫硫通常伴隨著脫硝過程，以進一步減少氮氧化物和SO2的排放。相關人員需選擇合適的脫硝方法，如選擇催化還原法或非催化還原法。整合煙氣處理系統，確保脫硫和脫硝設備之間的協同作用，通過調整系統參數，如溫度、壓力和流速，可以實現最大化的脫硫效率。

3.5 節能改造要點

循環流化床鍋爐SO2超低排放改造是一項重要的環保工程，同時也應注重采取節能措施，從而在實現循環流化床鍋爐SO2超低排放改造的同時，最大程度地減少能源浪費，實現清潔生產和可持續發展的目標。在節能改造中，相關人員可以采用余熱回收技術，通過煙氣余熱回收系統，捕獲煙氣中的余熱并用于加熱鍋爐進料水或發電，不僅可以減少熱能浪費，還提高了系統的能源效率。而利用蒸汽余熱回收裝置，將高溫蒸汽中的熱能轉化為電力或用于加熱其他流體，能夠減少能源浪費，降低生產成本。節能改造工程可以對熱力系統進行優化，通過鍋爐的節能改造，包括更換高效燃燒設備、增加換熱面積、減小熱損失等措施，可以提高鍋爐的熱效率，減少燃料消耗，并對蒸汽發生系統進行優化，包括優化鍋爐管道布局、減小熱損失和提高蒸汽質量等，有助于提高整個能源系統的效率。除此之外，還可以對循環流化床鍋爐的運行過程進行優化，比如引入高級過程控制系統，實時監測和調整鍋爐運行參數，以確保其在最佳效率下運行，并根據生產負荷的變化，調整鍋爐的運行模式，以避免不必要的能源浪費。

4 結語

綜上所述，循環流化床鍋爐SO2超低排放的改造具有必要性，具體包括滿足環保法規要求、改善環境、提高資源利用效率、推動技術創新和可持續發展等。企業應積極采取行動，投資于改造項目，以滿足未來環保和可持續發展的需求，同時為自身帶來經濟和環境上的雙重效益。