80t/h循環(huán)流化床鍋爐根據(jù)自身運行特點,采用了“爐內脫硫+SNCR+半干法”超低排放技術,脫硫效率及脫硝效率分別高于98.7%及82.4%,實現(xiàn)機組超低排放運行.通過燃燒調整及運行維護調試,機組投運的鈣硫比及氨氮比分別達到設計值(4、1.6),鍋爐實現(xiàn)穩(wěn)定運行.經理論分析及試驗佐證,若爐內噴鈣脫硫系統(tǒng)運行,爐后半干法系統(tǒng)不需要投入消石灰,只需噴水增濕即可實現(xiàn)鍋爐SO2的超低排放,每年可節(jié)約環(huán)保投運成本224萬元/臺.

　　前言

　　超低排放，是指火電廠燃煤鍋爐在發(fā)電運行、末端治理等過程中，采用多種污染物協(xié)同脫除集成系統(tǒng)技術，使其大氣污染物排放濃度基本符合燃氣機組排放限值，即煙塵、二氧化硫、氮氧化物排放濃度(基準含氧量6%)分別不超過5 mg/m3、35mg/m3、50 mg/m3。根據(jù)下發(fā)的《實施燃煤電廠超低排放和節(jié)能改造工作方案》通知，我國所有在運行的燃煤機組在2020年底前完成超低排放技術改造。在此之前，燃煤機組實行環(huán)保部《火電廠大氣污染物排放標準》(GB13223—2011)，即煙塵、二氧化硫、氮氧化物排放濃度(基準含氧量6%)分別不超過30 mg/m3、200mg/m3、200 mg/m3。大型循環(huán)流化床鍋爐由于自身燃燒特點，一般采用爐內噴鈣脫硫+SNCR的技術路線。其中，爐內脫硫噴鈣受制于鍋爐燃燒工況，脫硫效率只能達到80%～90%，配套響應的半干法技術才可達到超低排放標準;而SNCR技術受噴槍霧化擴散等條件影響，脫硝效率約為70%～85%，若流化床鍋爐未進行低氮燃燒改造，也很難直接達到超低排放標準。本文將以阜新金山煤矸石熱電有限公司2號鍋爐為例，詳細介紹其采用的超低排放路線及應用效果。

　　1、超低排放系統(tǒng)

　　1.1鍋爐簡介

　　阜新金山煤矸石熱電有限公司建有4臺無錫華光鍋爐股份有限公司UG一480/13.7一M型超高壓自然循環(huán)流化床鍋爐，單鍋筒橫置式，單爐膛，自然循環(huán)，全懸吊結構，全鋼架Ⅱ型布置。爐膛采用膜式水冷壁，鍋爐和煙道中間是絕熱式旋風分離器。旋風分離器與燃燒室之間，旋風分離器的料腿與返料裝置之間分別裝有耐高溫的膨脹節(jié)，以補償其脹差。循環(huán)流化床鍋爐焚燒溫度在700℃～900℃，主要設計參數(shù)見表1。

　　鍋爐超低排放環(huán)保設施配有1套石灰石爐內噴鈣脫硫系統(tǒng)、1套SNCR尿素噴射脫硝系統(tǒng)、1套電除塵系統(tǒng)、1套爐后半干法脫硫系統(tǒng)。

　　1.2低氮燃燒配風系統(tǒng)

　　鍋爐原二次風系統(tǒng)分上下兩層，分管直徑咖325 mm×5 mm，噴嘴為咖250 mm×5 mm。上層布置12個，前后墻各6個;下層布置12個，前后墻各6個。上層二次風噴口距離布風板表面約4 850 mm，水平夾角30;下層二次風噴口距離布風板表面約2 250 mm，水平夾角30。?？紤]兩層二次風布置較為接近，燃燒分層效果較差，因此距布風板表面約11 700 mm位置處增設一層12個二次風噴口，前后墻各6個。通過燃燒配風調整，控制鍋爐額度負荷下NOx原始排放由285 mg/m3降至≤255 mg/m3。

　　1.3 SNCR尿素噴射脫硝系統(tǒng)

　　鍋爐原SNCR脫硝系統(tǒng)采用了18支墻式雙流體，液量為100～200 L/h，脫硝系統(tǒng)氨氮比設計值為1.8。噴槍在鍋爐爐膛氣力輸送區(qū)及水平煙道人口均有布置。尿素循環(huán)泵則采用2臺鍋爐1用1備的運行模式，即2臺鍋爐公用1套尿素輸送循環(huán)系統(tǒng)。原尿素噴射裝置在爐膛側因噴射距離短，脫硝效率低;在水平煙道側由于霧化效果差，無法對煙氣中的NOx進行深度脫除。另外，由于我國可再生能源發(fā)電大規(guī)模并網，燃煤機組需實現(xiàn)靈活性運行，而原公用輸送系統(tǒng)無法滿足鍋爐單元制運行的需求。

　　基于以上因素，改造后的SNCR脫硝系統(tǒng)采用了1臺爐尿素循環(huán)泵1用1備，即單臺爐單元制輸送系統(tǒng)。尿素噴槍更換為華能清潔能源研究院設計的大流量、高霧化、創(chuàng)新型噴槍，噴槍分2列間隔布置于分離器人口水平煙道兩側。

　　1.4爐內噴鈣脫硫系統(tǒng)

　　原爐內脫硫系統(tǒng)石灰石粉庫布置在遠離爐膛位置，石灰石粉庫至爐前日用倉的輸送管線過長，距離約為300 m，輸送阻力高且管道容易堵塞。同時，爐內石灰石投入點在鍋爐前墻的上二次風口，投入點較高，并且石灰石風機壓力低，噴人爐內的石灰石穿透力弱，不能很好地與煙氣混合，造成脫硫效率降低。在大出力情況下，只能將入口SO。濃度降至2 200 mg/m3左右，實際石灰石耗量約為4.5 t，僅為原設計出力的一半，爐內噴鈣效率僅為25%左右。改造后的爐內噴鈣脫硫系統(tǒng)選擇在鍋爐廠房一側新建石灰石儲存?zhèn)}并加裝兩級緩沖輸送系統(tǒng)，石灰石粉分別通過鍋爐下二次風管及返料管輸送至爐膛前墻和后墻，見圖1。

　　改造后的爐內噴鈣輸送系統(tǒng)出力可達到15 t/h，脫硫效率可達90%，脫硫系統(tǒng)鈣硫比設計值為4。

　　1.5循環(huán)流化半干法脫硫系統(tǒng)

　　脫硫除塵島煙道系統(tǒng)包含原有電除塵器出口與脫硫塔的連接煙道、脫硫布袋除塵器與脫硫引風機的連接煙道、脫硫引風機返回原有引風機出口的連接煙道及清潔煙氣再循環(huán)煙道，見圖2。

　　脫硫塔是1個七孔文丘里空塔結構，主要由進口段、下部方圓節(jié)、給料段、文丘里段、錐形段、直管段、上部方圓節(jié)、頂部方形段和出口段組成。吸收塔文丘里段安裝有空氣斜槽用以導人消化后的石灰石粉，錐形段安裝有冷卻水噴嘴。從吸收塔出來的含有較多未被反應消石灰的脫硫灰，被氣流夾帶從吸收塔頂部側向出口排出，經脫硫布袋除塵器進行氣固分離，從布袋除塵器4個灰斗排出的脫硫灰大部分通過物料循環(huán)調節(jié)閥調節(jié)后進入空氣斜槽，排放至吸收塔文丘里段前變徑段，循環(huán)流量調節(jié)閥主要是根據(jù)吸收塔的床層壓降信號進行開度調節(jié)的。設計工況下，脫硫效率≥90%，爐內正常脫硫時，保證出口SOz濃度<50 mg。