洪衛(wèi)林

摘要：隨著煤炭工業(yè)的不斷發(fā)展，循環(huán)流化床鍋爐技術(shù)也在不斷創(chuàng)新和完善。探索循環(huán)流化床鍋爐節(jié)能環(huán)保新工藝，已成為煤炭工業(yè)研究的重要課題。結(jié)合傳統(tǒng)爐內(nèi)脫硫技術(shù)和濕法、半干法脫硫工藝，探討了循環(huán)流化床鍋爐二氧化硫近零超低排放的途徑。實(shí)現(xiàn)SCR和SNCR兩種脫硝工藝與選擇性催化還原超低近零排放工藝的聯(lián)合應(yīng)用，并對(duì)濕式電除塵器進(jìn)行了分析利用，有效地控制了循環(huán)流化床鍋爐的粉塵排放，實(shí)現(xiàn)了超低近零排放。對(duì)CFB鍋爐的超低近零排放技術(shù)進(jìn)行研究，有利于高硫劣質(zhì)煤的加工利用，有利于煤炭工業(yè)的可持續(xù)發(fā)展。

關(guān)鍵詞：循環(huán)流化床鍋爐;二氧化硫;超低排放;組合脫硫

引言：

發(fā)電企業(yè)的高污染排放是制約電力行業(yè)健康持續(xù)發(fā)展的重要因素。電力行業(yè)的核心問題是節(jié)能減排。近幾年來，“超低排放”和“近零排放”成為各地區(qū)火電行業(yè)發(fā)展的主流?；鹆Πl(fā)電廠排放污染物的質(zhì)量濃度標(biāo)準(zhǔn)如下：SO2濃度小于35mg/m3，NOx濃度小于50mg/m3，煙塵濃度小于5mg/m3。傳統(tǒng)的循環(huán)流化床發(fā)電系統(tǒng)只能依靠石灰石脫硫和低溫分級(jí)燃燒兩種方式進(jìn)行煙塵控制。為實(shí)現(xiàn)這個(gè)目標(biāo)，必須進(jìn)一步發(fā)展低排放技術(shù)，盡量達(dá)到近零排放，實(shí)現(xiàn)最優(yōu)減排和污染減排，推動(dòng)熱電廠健康持續(xù)發(fā)展。

1.??? 燃煤電廠超低排放技術(shù)

1.1? 超低排放脫硫技術(shù)

火力發(fā)電廠燃燒煤炭時(shí)，會(huì)產(chǎn)生大量的SO2，伴隨著鍋爐煙氣。二氧化硫是一種重要的大氣污染物，它能夠改變土壤和水的酸性，形成酸雨，對(duì)生態(tài)環(huán)境造成嚴(yán)重破壞。另外，對(duì)人體的呼吸道粘膜和眼睛也會(huì)產(chǎn)生強(qiáng)烈的刺激，導(dǎo)致喉和肺水腫，聲帶痙攣，窒息等癥狀。煤超燃脫硫技術(shù)主要包括煤的超燃、煤的超燃、煤的脫硫等洗滌和煤氣化技術(shù);（2）燃燒脫硫，將石灰石粉和其它固硫劑固硫注入爐內(nèi)，使之與之結(jié)合，使之脫硫。煙氣脫硫的方法有半干法、干法和濕法三種。半干法制備有循環(huán)流化床干燥、旋噴制干。采用吸附、脈沖電暈等離子體、電子束照射、荷電干噴法、爐內(nèi)噴鈣、濕等干燥方法。清洗法，氨吸法，檸檬酸鹽法，石灰石（石灰）-石膏法等。

1.2? 超低排放脫硝技術(shù)

雖然熱電廠占全國總發(fā)電量的82%，但由于熱電廠的燃料性質(zhì)、鍋爐燃燒溫度、鍋爐空氣過載系數(shù)和燃料在燃燒區(qū)停留時(shí)間等因素，熱電廠的發(fā)電能力，使火力發(fā)電廠的NOx污染嚴(yán)重。氮氧化物是大氣中的重要污染物，在大氣中可轉(zhuǎn)化為氮氧化物和氮氧化物，是大氣中的主要污染物之一。燃煤電廠需要不斷加強(qiáng)氮氧化物的排放控制，脫硫脫硝技術(shù)可用于促進(jìn)超低排放?；鹆Πl(fā)電廠目前普遍采用的四種超低排放脫硝技術(shù)是：（1）以低氮燃燒裝置和空氣分級(jí)機(jī)為核心的高效低氮燃燒技術(shù)，綜合考慮煤質(zhì)、燃燒器等因素，利用燃燒過程中產(chǎn)生的氨基中間產(chǎn)物，抑制或減少NOx的產(chǎn)生;（2）SCR脫硝裝置提高效率，主要是通過使用效率較高的催化劑，（3）SNCR+SCR聯(lián)合脫硝技術(shù)，也就是在鍋爐高溫區(qū)（850-1100℃）直接噴入硝基脲等還原劑，實(shí)現(xiàn)脫硝;（4）臭氧脫硝技術(shù)，即在脫硫塔煙氣中直接注入臭氧還原劑，與氮氧化物發(fā)生反應(yīng)，從而實(shí)現(xiàn)脫硝。

1.3? 超低排放除塵技術(shù)

煙塵是火力發(fā)電廠的主要大氣污染物之一。根據(jù)2011年環(huán)境統(tǒng)計(jì)年度報(bào)告，2011年全國廢氣中煙（粉）塵的總排放量達(dá)到1278.8萬噸，其中以中型燃煤電廠排放總量最多?；鹆Πl(fā)電廠煙塵排放與粉煤灰含量、鍋爐類型及煙氣控制技術(shù)等有關(guān)。煙粉塵排放過多，會(huì)對(duì)環(huán)境造成復(fù)雜的毒物污染，同時(shí)也會(huì)給人類健康帶來極大的危害。為了解決燃煤電廠粉塵排放問題，國家還要求電廠在“十二五”期間實(shí)施超低排放除塵技術(shù)改造?，F(xiàn)有的超低排放除塵技術(shù)主要有電除塵器、布袋除塵器。前一種結(jié)構(gòu)占地面積大，設(shè)備復(fù)雜，能耗高，對(duì)粉塵比電阻要求高。所以它的適用范圍是有限的。袋式除塵器運(yùn)行平穩(wěn)，除塵效果好，操作維護(hù)方便，適應(yīng)于氣流變化的粉塵。為此，火力發(fā)電廠多采用超低排放除塵。

2???? CFB鍋爐脫硝技術(shù)

2.1? SNCR

這種方法的操作程序簡(jiǎn)單，效率高，成本低，但又與溫度有很大的關(guān)系。煤粉爐脫硝效率只有30%，還原劑滲透率大，與煙氣混燒，反應(yīng)時(shí)間短。因CFB鍋爐在低溫燃燒時(shí)初始排放濃度較低，導(dǎo)致鍋爐的熱性能和燃料NOx性能急劇下降。在850℃范圍內(nèi)進(jìn)行CFB鍋爐旋風(fēng)分離器的SNCR反應(yīng)。煙氣在旋風(fēng)分離器中的流動(dòng)路徑較長(zhǎng)，擾動(dòng)幅度較大。還原劑與煙氣可以快速混合，還原劑在反應(yīng)區(qū)停留時(shí)間長(zhǎng)，脫硫效果好。

2.2? SCR

利用SCR工藝對(duì)循環(huán)流化床鍋爐進(jìn)行脫硝，脫硝率可達(dá)80%以上。本工藝主要應(yīng)用于循環(huán)流化床鍋爐電除塵前，使用高灰煤時(shí)，由于粉煤灰的磨蝕性和有害物質(zhì)的影響，容易催化劑中毒，脫硝效率低。SO2與氨氣逸出反應(yīng)生成SO4。物料粘度高，容易粘附在催化劑上，將催化劑與煙氣隔離，使反應(yīng)無法正常進(jìn)行，導(dǎo)致尾部空氣預(yù)熱器堵塞。因此，可以合理地控制催化劑的壁厚和間距，有效地控制氨的逸出，可滿足高灰分條件下聲波吹灰要求。在反硝化和近零排放處理中使用SNCR技術(shù)時(shí)，有時(shí)候SNCR技術(shù)本身不能達(dá)到最佳的近零排放。若氧化氮的質(zhì)量濃度小于200mg/m3，而排放質(zhì)量濃度大于50mg/m3，則該工藝的脫硝效率大于75%。通過SNCR和SCR的組合，將SNCR還原劑注入氨分離器，將SNCR尿素用于分離器的進(jìn)口。利用SCR技術(shù)實(shí)現(xiàn)逸出氨與催化劑反應(yīng)的研究，實(shí)現(xiàn)高效脫硝。將低成本SNCR和SCR技術(shù)結(jié)合在一起，脫硝效率高，符合CFB鍋爐脫硝事業(yè)部的實(shí)施要求。為了滿足當(dāng)前環(huán)保要求，SNCR工藝先組裝，SCR工藝再組裝。除常規(guī)SCR裝置外，大型CFB鍋爐尾部還應(yīng)預(yù)留“1+1”SCR催化劑的空間。當(dāng)催化劑活性達(dá)不到要求時(shí)，可以在不增加活性的前提下，改善催化劑的環(huán)境保護(hù)性能。

2.3? SNCR和SCR兩種脫硝工藝的聯(lián)合應(yīng)用

在介紹了SCR和SNCR兩種脫硝工藝后，發(fā)現(xiàn)循環(huán)流化床鍋爐煙氣采用單一脫硝工藝，難以實(shí)現(xiàn)煙氣中氮氧化物（NOx）的超低、近零排放。SNCR技術(shù)與SNCR技術(shù)相結(jié)合，既可將氨或尿素等氨基還原劑噴射到循環(huán)流化床鍋爐煙氣中，又可將逸出的氨與SCR技術(shù)的催化劑反應(yīng)，實(shí)現(xiàn)深度脫硝。這使得SNCR的低成本優(yōu)勢(shì)與SCR的高效率相結(jié)合，達(dá)到了CFB鍋爐對(duì)NOx超低排放的要求。

2.4? 臭氧脫硝技術(shù)

該技術(shù)具有操作簡(jiǎn)單，反應(yīng)時(shí)間短，反應(yīng)速度快，對(duì)溫度要求低，效率高，操作費(fèi)用高，依賴性強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)。該方法的原理是：臭氧發(fā)生器制備臭氧，臭氧氣體經(jīng)配氣裝置均勻分布于煙氣管段，煙氣管段內(nèi)設(shè)有煙氣混合器，把臭氧與含氮氧化物充分混合，在煙氣管段內(nèi)發(fā)生氧化反應(yīng)。煙中的NOx被氧化成NO2和N2O5，容易被吸收。脫硫塔吸收反應(yīng)生成硝酸銨和亞硝酸銨;然后用硫酸鹽進(jìn)行濃縮，干燥，用作氮肥。

結(jié)束語

伴隨著煤炭工業(yè)的不斷發(fā)展，探索循環(huán)流化床鍋爐深度脫硫、脫硝、除塵的新技術(shù)有著深遠(yuǎn)的意義和價(jià)值。采用爐內(nèi)鈣脫硫、濕法半干法脫硫、臭氧脫硝、SCR脫硝、SNCR脫硝、濕式靜電除塵等綜合技術(shù)，實(shí)現(xiàn)了煙氣的超低、近零排放，促進(jìn)了煤炭及碳素行業(yè)的可持續(xù)發(fā)展。CFB爐脫硫技術(shù)具有成本低廉的優(yōu)點(diǎn)。對(duì)石灰石的活性、粒度、操作溫度及配風(fēng)方式進(jìn)行優(yōu)化，可不斷提高脫硫效率。

參考文獻(xiàn)：

[1]?? 李亞彬.循環(huán)流化床鍋爐超低排放技術(shù)探析[J].內(nèi)燃機(jī)與配件，2017（23）：159-160.

[2]?? 徐永振，鄧毅，雷春環(huán).循環(huán)流化床鍋爐干法實(shí)現(xiàn)超低排放技術(shù)改造研究[J].通用機(jī)械，2017（12）：47-50+59.

[3]?? 何進(jìn)崇.循環(huán)流化床鍋爐超凈排放煙氣脫硫改造技術(shù)探討[J].企業(yè)技術(shù)開發(fā)，2016，35（03）：170-171.

[4]?? 鄭合飛，焦建忠.淺談循環(huán)流化床鍋爐脫硝超低排放技術(shù)路線[J].科技視界，2015（25）：100+143.