大型循环流化床锅炉炉内脱硫脱硝燃烧优化调整分析

时间：2023-02-24

太原锅炉集团有限公司太原锅炉厂技术宣

在实际应用中，循环流化床锅炉（CFB）具有非常显著的优势，通过合理地控制炉膛温度以及分级燃烧可以在一定程度上实现降低NOx排放的作用。但在现阶段的应用中，烟气同时脱硫脱硝技术还没有得到有效的推广，大多仍处于实验室或中试阶段，技术尚未成熟，仍需要进一步结合CFB锅炉清洁燃烧的相关特点，从技术理论分析角度加以优化调整。

1 大型循环流化床锅炉炉内脱硫燃烧工艺的优化调整

在循环流化床锅炉炉内脱硫燃烧工艺中，目前主要应用烟气脱硫（FGD）这一大规模商业化脱硫方法。结合其脱硫原理来分析，在实际脱硫过程中该方式主要利用碱性物质作为脱硫剂（吸收剂），对SO2进行吸收，然后经过化学反应形成亚硫酸盐，并在亚硫酸盐的基础上通入氧气将亚硫酸盐氧化为形态相对稳定的硫酸盐。目前，我国大型的火电厂烟气脱硫中主要采用炉内烧石灰石的脱硫方式，采用该脱硫方式能够提升整体脱硫效率，但与此同时，该方式也存在一定的缺点，其系统相对复杂、占地较大，还需要较高的投资成本。在脱硫反应中，以石灰石作为脱硫剂为例，主要固硫机理如下：

CaCO3（煅烧）→CaO+CO2温度为800~1000℃

在这一过程中，循环流化床锅炉炉内具有相对稳定的温度场，因而自身可以满足对炉内烟气脱硫的温度条件，而在此过程中，炉外的脱硫装置一般采用石灰石的制粉、存储以及输送的系统。通过大数据统计来看，经过循环流化床锅炉的脱硫运行，炉内废气中污染物指标明显下降，一般都能达到SO2排放标准。此外，在实际的炉内脱硫过程中，脱硫效率的变化还受到脱硫剂的特性及粒度、床层温度以及钙硫比等因素影响。

1.1 脱硫剂与床层温度

在脱硫剂的选择上，部分具有高多孔性组织且地质年代不长的石灰石通常会对SO2具有更高的反应活性，所以在实际脱硫操作中通常会倾向于选择含有较高氧化钙且煅烧后具有较好孔隙结构的石灰石作为脱硫剂。较好的孔隙结构指的是经过高温煅烧后，能够在脱硫剂内部发现的分布均匀合理的大孔、小孔结构。既能够通过小孔促进脱硫反应表面积的增大，促进初始反应速度在短时间快速提升；也能借助大孔降低气体的实际扩散阻力。除此之外，石灰石的粒度以及粒径分布也是影响炉内脱硫效率的重要因素。理论上来说，偏小的脱硫剂粒度可以在一定程度上增大脱硫效率，减小对NOx的刺激，但与此同时，也必然会缩短石灰粉在炉内停留的时间，导致部分石灰粉随烟气流失，无法充分发生吸收反应。另外，过小的粒径还会使磨制系统的能耗增加。因而综合以上分析来看，在循环流化床锅炉中需要将脱硫剂（石灰石）的粒径控制在0.15~0.5mm。

此外，反应中床层温度也会对脱硫效率产生一定的影响，具体影响分析如下表1。

经过实践分析来看，850~900℃的床层温度，能够更好地提升燃烧效率，达到脱硫标准。

1.2 锅炉循环效率

除了脱硫剂的选择与床层温度外，影响脱硫效率的重要参数还包括循环效率。通过实践经验表明，增大的循环倍率会促使飞灰再循环，进而延长石灰石在床内停留时间，促进脱硫剂效率的提升。简单概括来说，炉内脱硫技术需要合理的提升循环效率，进而通过炉内脱硫促进其燃烧更加清洁高效、低污染，既降低了用电消耗与运行成本，更避免了二次污染。

2 大型循环流化床锅炉炉内脱硝燃烧工艺的优化调整

通过长期的实践来看，在使用CFB锅炉的过程中，不采用附加NOx控制技术，已经可以在一定程度达到比较理想的排放标准了。然而，在社会经济不断发展，环境治理压力不断加大，现行环境排放法规日渐严格的社会环境中，就要求燃煤锅炉必须要进行烟气脱硝。

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