150MW循環流化床鍋爐脫硫脫硝技術改造及燃燒優化策略探析

張恩璐

【摘? 要】150MW循環流化床鍋爐作為一種燃煤熱水鍋爐，屬于鍋爐中的大型設備，其對煤種的適應性廣泛，并具有高效清潔等特點。但由于循環流化床鍋爐接觸煤種多樣，其脫硫、脫硝工作開展也面臨諸多挑戰，為使鍋爐脫硫、脫硝進行更加高效，燃燒更加充分，對其相關技術進行改進和優化勢在必行。本文對循環流化床鍋爐的構造等進行了概述，通過對其脫硫、脫硝技術的分析，就其脫硫、脫硝技術的改造進行分析和對比，并總結出最適宜的優化措施，以供參考。

【關鍵詞】循環流化床;脫硫脫硝;技術改造;燃燒優化

引言

循環流化床鍋爐作為一種大型燃煤熱水鍋爐能通過對爐膛溫度的合理控制和分級燃燒技術的應用降低NOx的排放，不但讓各種煤種都能得到高效的燃燒與利用，還能讓其環保效果得到一定程度的發揮，在鍋爐應用領域具有十分顯著的優勢。然而由于循環流化床鍋爐對煤種的適應性廣，燃料負荷較大，在實現其環保排放的過程中仍存在較大的提升空間，需要相關產品研發人員通過對技術的不斷改進達到其燃燒效果的優化，而這讓150MW循環流化床鍋爐脫硫、脫硝技術的改造與燃燒優化的相關研究具有較高的現實意義。

1.循環流化床鍋爐概述

循環流化床鍋爐憑借單鍋筒、流態化燃燒方式開展燃燒工作，與鼓泡流化床相比，其運行速度更高，燃燒程度更充分，有力地解決了鍋爐燃燒在熱學、材料學和理學的基礎問題以及鍋爐應用中超溫、膨脹、破損等工程問題。結構上循環流化床鍋爐自帶前部與尾部的兩個豎井，豎井有利于鍋爐溫度的調節，使其燃燒循環更傾向于自動、自然。其中前部豎井為總吊結構，從上至下是風室、密相區和稀相區，四周是膜式水冰壁;尾部豎井則裝有高溫過熱器、低溫過熱器、空氣預熱器及省煤器，采用支撐結構，與前部豎井相連通，可根據床溫的控制實現環保燃燒作業。

2.循環流化床鍋爐脫硫脫硝的主要技術

2.1硫化物產生的原因及干法脫硫

通常鍋爐中煤燃料會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形成硫化物（SO2、SO3），這讓鍋爐的燃燒直接為周遭的空氣環境造成危害。對鍋爐中O2含量的控制可以對硫化物的產生形成干預，因而從燃燒時間、溫度等方面加以控制，使O2的含量和濃度系數發生變化是鍋爐脫硫技術研發與升級的基礎原理。當前行業中常用的脫硫技術便是通過在鍋爐中加Ca（鈣基吸收劑），讓其在燃燒溫度不足1200℃的位置反應生成CaO，CaO會與SO2發生反應生成固體，從而更方便硫化物的收集與清除。

2.2 NOx產生的原因及PNCR法脫硝

鍋爐脫硝即是對NOx的產生進行控制和清除。NOx主要產生于鍋爐中的N2，但實際上在溫度小于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10%，且在瞬時反應下，NOx也多存在于在烴類離子團內部（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NOx的生成。PNCR作為固態高分子原料，是一個較常見的還原劑，將其放在脫硝環節中，可變為良好的活性脫硝劑。其最佳活性溫度在700℃以上，可通過負壓放料，正壓運輸方法送于鍋爐，通過與NOx的反映完成污染物的脫硝。PNCR法適應性強、工藝規范、成本低廉，廣受業界好評。

3.150MW循環硫化床鍋爐脫硫脫硝技術改造

3.1脫硫技術改造

脫硫技術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）來開展的。循環流化床鍋爐中脫硫反應的最佳溫度在850℃與900℃之間，隔墻水冷屏的插入能夠增進鍋爐內受熱面換熱，降低爐膛床溫至最佳脫硫溫度，從而使脫硫工作開展更深入。石灰石顆粒作為硫化物的主要反應物質，其對鍋爐內壁的噴涂能夠直接與硫化物發生反應、形成脫硫，相關人員可以采取增設石灰石顆粒添加系統的裝置，并增大石灰石顆粒的方式促進鍋爐內硫化物的脫硫反應，以為脫硫效率的提升帶來推動。

3.2脫硝技術改造

脫硝技術的改造主要是對脫硝劑噴涂效果的提升，因而如何借助對鍋爐內條件的分析合理安置脫硝劑噴槍最為主要。相關人員可就增設隔墻受熱面的鍋爐內部氣流場展開模擬，并根據模擬結果在爐膛出口與旋風分離器之間裝置3個左右脫硝噴槍，鑒于水平煙道底部容易積灰，其噴槍的設置應取下兩側爐膛靠近旋風分離器外最下面的噴槍，并將其他噴槍換為HBCYFT，其尾部霧化功能可以有效避免脫硝劑噴涂不良的問題。

4.150MW循環硫化床鍋爐技術改造效果

脫硫、脫硝技術改造效果及問題。將隔墻水冷屏面積更換為總面積120m3、單管規格為76x8排管，分別對其進行70%-100%的負荷試驗，床溫度分別降低18.3℃、24.2℃、27.9℃和34.5℃，使50%-100%的排管的負荷工況能維持在854℃-894℃之間，同時出口蒸汽溫度無明顯變化，兩側再熱氣溫也都能達到額定值。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高溫煅燒后仍易為旋風分離器所捕捉，使其再度進入到脫硫反應中，從而增加鍋爐內脫硫反應的時長。經此改造的鍋爐床溫控制良好，SO2排放量穩定控制在35mg/m3，可謂效果顯著，但石灰石大量浪費在增大燃燒成本的同時又增進了對NOx的催化，所以要控制石灰石的量在鍋爐負荷80%-100%左右，并讓鈣硫摩爾比穩定在3.5，如此在保證脫硫反應增強的同時也能將NOx的二次產生濃度控制到100mg/m3以下。

改變脫硝劑噴涂裝置的型號、數量及安裝位置能讓脫硝劑的噴涂在鍋爐內的脫硝反應得到提升，使鍋爐NOx的原始產生量在100mg/m3以下的范圍內波動。然而一次風量的調整出風力穿透性有限，此時應加入對二次風的調整，以提升鍋爐內燃燒氧量，使NOx進一步減小。

5.結語

綜上所述，對于150MW循環流化床鍋爐的脫硫脫硝技術改造，應充分發揮鍋爐床燃燒的優勢，通過改變燃燒環境（含氧量、風力等），使燃燒技能滿足使用需求又能減少廢氣物的排放，從而讓150MW循環硫化床鍋爐的應用優勢更為突出。

參考文獻

[1]劉攀， 潘維加， 趙東華. 改進遺傳算法優化控制器參數的燃燒控制[J]. 計算機仿真， 2020， 37（02）：130-134.

[2]郭宗濤. 150MW循環流化床鍋爐脫硫脫硝技術改造及燃燒優化[J]. 工業鍋爐， 2017（03）：40-43.

[3]閻慧. 循環流化床鍋爐改造之脫硝技術[J]. 經濟技術協作信息， 2017（11）：65.