燃用劣质煤大型循环流化床锅炉超低
排放技术研究与应用
柳成亮1，蔡润夏2，吕俊复2，郝海俊1，苏虎3，耿瑞明1，李剑1，张晓宇1
(1. 山西国峰煤电有限责任公司，山西 吕梁 032200；2. 清华大学 能源与动力工程系，北京 100084；
3. 东方锅炉股份有限公司，四川 自贡 643001)
摘 要：针对燃用劣质煤的循环流化床（CFB ）锅炉，通过锅炉本体设计的改进、烟气净化系统的优化，提出炉内清洁高效燃烧+炉内细石灰石粉脱硫+炉内SNCR 脱硝+尾部烟气循环流化床半干法多污染物联合脱除的技术路线，并在2台300 MW CFB 锅炉上进行验证实验。结果表明，通过燃烧调整、脱硫与脱硝的匹配，CFB 锅炉可以顺利实现NO x 、SO 2和粉尘的超低排放，并且在经济性方面较传统工艺具有明显优势。关键词：循环流化床锅炉；低床压降；低能耗；超低排放；半干法
中图分类号：X51；TM621 文献标志码：A DOI ：10.11930/j.issn.1004-9649.201805187
0 引言
兴起于20世纪下半叶的循环流化床（CFB ）锅炉燃烧技术，以其燃料适应性广、污染排放低、变负荷能力强等，成为当今商业性最好劣质煤清洁利用技术[1-3]。截至2016年年底，中国投运的150 MW 以上的大中型CFB 锅炉超过300台[4-5]，其中多数以低热值煤为主要燃料。由于CFB 锅炉采用中低温燃烧，且炉内存在大量还原性物料，减少NO x 排放具有天然优势，通常可以达到200 mg/m 3（标准状态，下同）以下，通过炉内脱硫也能实现90%~95%脱硫效率，因此能够满足世界上多数国家的排放要求[6]。
但是随着中国环境保护形势的日趋严峻，大气污染物排放受到越来越严格的控制。2014年，国家出台了《煤电节能减排升级与改造行动计划（2014—2020年）》，对于燃煤锅炉烟气排放中的氮氧化物（NO x ）、二氧化硫（SO 2）和烟尘提出了严格的限定，即NO x ＜50 mg/m 3，SO 2＜35 mg/m 3，烟尘＜10 mg/m 3的“超低排放”的指标要求[7]。传统CFB 锅炉均无法实现该污染物排放水平。根据统计分析，现行的部分CFB 锅炉由
于设计与运行中的不足，仍然存在床温偏高、炉内脱硫效率不稳定、NO x 原始排放高等问题，在一定程度上制约了CFB 锅炉的健康发展。这些问题在超低排放压力下更加凸显。为此，许多机组被迫安装昂贵的污染物脱除设备，选择与煤粉炉相同的环保工艺路线，这将直接导致燃煤CFB 锅炉低成本污染控制的优势不复存在[8]。
因此，如何从技术和经济性角度选择合适的超低排放技术，是当下CFB 锅炉发展中的重要命题之一。本文基于2台300 MW 亚临界CFB 锅炉，通过理论分析和实验测试，探索炉内清洁高效燃烧+炉内细石灰石粉脱硫+炉内SNCR 脱硝+尾部烟气循环流化床半干法多污染物联合脱除的超低排放技术路线，以及在大型CFB 锅炉运行中应用的可行性。
1 超低排放多污染物协同脱除技术路线
1.1 概述
图1所示为CFB 锅炉超低排放技术路线的流程图。首先通过优化CFB 锅炉设计，在保证燃烧效率的前提下，降低污染物初始排放浓度，减轻末端污染物处理负荷。炉后以干式循环流化床净化技术与装置为核心，有机结合炉内脱硫，充分利用炉内未完全反应完的CaO ，最终实现脱硫、除尘一体化及多污染物协同治理，达到烟气超低排放的要求。
收稿日期：2018−07−01。
基金项目：“十三五”国家重点研发计划资助项目(2016YFB0600205)。
第 51 卷 第 8 期中国电力
Vol. 51, No. 82018 年 8 月
ELECTRIC POWER
Aug. 2018
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