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摘要：根据火电厂大气污染物排放标准，关注的主要气态污染物为NOx和SO2。文章阐述了气体污染物的危害；通过试验，主要针对循环流化床锅炉床温对气态污染物排放的影响进行详细分析，综合得出循环流化床锅炉较合理的燃烧温度。
关键词： 循环流化床锅炉 床温 燃烧温度 污染物
1 前言
循环流化床锅炉由于具有燃料适应性强、高效清洁燃烧等优点，近20年得到了飞速的发展，目前我国有超过1100台CFB锅炉在制造、安装、调试及运行中[1]。但随着火电厂大气污染物排放标准的提高，循环流化床锅炉的排放已经无法满足严格的污染物排放要求，需要对污染物进行深度处理。锅炉床温作为运行调整风量、过量空气系数等因素的综合指标，对污染物的排放起着综合作用，针对相应锅炉掌握其床温对污染物排放的影响，有利于合理控制锅炉运行，使其经济性的情况下合理降低污染物排放。
2 主要污染物
循环流化床主要以燃烧煤炭为主，产生的气态污染物主要有SOx、NOx以及燃烧不完全产生的CO等，其中SOx以SO2为主；NOx几乎全为NO和NO2，其中NO占90％以上，其余大多为NO2[2]。这些污染物可形成酸雨，对水体的酸化、对土壤的淋溶贫化、对农作物和森林的灼伤毁坏、对建筑物和文物的腐蚀等各方面造成损坏。文章主要对SO2、NOx的排放进行试验研究。
3 试验分析
本试验在1MW CFB燃烧试验台上进行，为了提高本次试验的准确性，采用先进进口烟气分析仪测量尾部烟气成份。本次试验仪器可同时对烟气中的O2、CO2、CO、SO2、NO2、NO、N2O等气体成份进行在线测量。
3.1 床温对NOx排放的影响
NOX(NO和NO2)的排放主要为NO的排放。影响NO排放的主要因素为：煤质特性、床温、石灰石的加入、电石渣的加入等。
本次试验各个工矿下的煤质进行立刻统一，主要研究床温对NOx的影响。
炉内不喷钙的情况
炉内不喷钙时床温对NOx排放浓度影响见下图：
可见，在炉内不喷钙时NOx的排放浓度随床温的升高而增加，但增加并不明显。
炉内喷钙的运行情况
炉内喷钙时床温对NOx排放浓度影响见下图：
从图5可以看出，炉内喷钙时，NOx的排放浓度随床温的升高而增加，但NOx的总体排放浓度有所增加。
可见，无论炉内喷钙还是不喷钙，随着燃烧温度的升高NOX排放浓度随之增加。在相同钙硫比条件下加入石灰石或电石渣脱硫后，NOX排放浓度增加较大。
试验结果表明， CFB锅炉NOX排放浓度较低，而且在试验温度变化区间内变化较小。分析认为：从NOx的生成机理上，NOx生成主要有：燃料型、热力型和快速型三种，有研究表明，快速型NOx与温度关系不大，而燃料型NOx主要在600~800℃产生，热力型NOx主要在1300℃以上才大量生成[6][7]。因此从我们的试验温度上看产生的NOx主要为燃料型NOx，因此，温度对其影响较小。
另外，研究认为CaO的加入促进了HCN和CN自由基向NO的快速转化，这是炉内喷钙后，NOx排放浓度急剧上升的主要原因[7]。
可见循环流化床锅炉在实际运行中合理调整床温和钙硫比，有利于降低NOx排放浓度，实现经济运行。
从试验结果可见，随着床温的升高SO2的排放急剧升高，温度上升约60℃后，SO2排放浓度上升了约1500mg/m3。
4 炉内喷钙的运行情况
研究[3]表明钙硫比对循环流化床污染物排放有较大影响，尤其是钙硫比大于2.0时，氮氧化物将急剧增加。因此，本统一钙硫比为1.8进行试验。
从图2、3可以看出，无论是喷石灰石还是电石渣，随着燃烧温度的升高SO2排放浓度呈增加的趋势。尤其是床温高于900℃时，SO2排放浓度显著增加。这主要是由于床温相应提高，煤中矿物质的固硫能力下降，更易向气态转化，煤中的S在热解过程中通常先以H2S的形式析出，继而被气氛中的氧气氧化为SO2[4]。
另研究表明[5]，根据CaO的反应活性及其烧结特性，循环流化床锅炉喷钙时在800~900℃之间反应效率较高。
可见床温的变化对循环流化床锅炉SO2排放有着重要影响。因此在不影响锅炉燃烧效率的情况下，合理的控制锅炉床温，有利于降低SO2排放浓度，提高脱硫效率，从而节约运行成本，降低环境污染。
4 结论
循环流化床锅炉运行床温作为综合指标对烟气污染物的排放有着重要的作用，研究床温对污染物产生的影响，有助于合理调整锅炉，使其运行更经济、更环保。
床温对SO2的排放有着较大影响，随着温度的升高SO2排放浓度剧烈增加。综合循环流化床的自身脱硫效率，床温应控制在900℃以下。
床温对NOx的影响小于钙硫比对NOx的影响，对着床温的升高，NOx排放浓度增长较小。
参考文献：
[1]刘光春，赵地．循环流化床锅炉富氧燃烧技术应用的研究[J]．广州化工，2009，37(5)：9-31．
[2] 曾光，赵志强，张戟 循环流化床锅炉NO 排放特性的试验研究东北电力技术 2012年第3期 12-14．
[3]王正华，周昊，杜黎龙，翁安心，池作和，蒋啸，岑可法．炉内喷钙对SO2 和NOx 排放的影响研究[J]．电站系统工程，第18卷第6期，2002年11月：42-44．
[4]段伦博，周骛，屈成锐，陈晓平，赵长遂．O2／CO2气氛下循环流化床煤燃烧SO2排放[J]．工程热物理学报，第33卷第1期2012年1月：151-154．
[5]余洁．循环流化床锅炉的污染物排放与控制探讨[J]．煤质技术，2012年5月第3期：46-49．
[6]陈强，仇性启．燃烧过程NOx控制技术[J]．工业加热，第37卷2008年第4期：1-4．
[7]许玲，武增华．煤燃烧过程中NO产生机制及影响因素[J]．环境保护，1998，(5)：33-35．
论文作者:李晶,田建亮,周亚宁
论文发表刊物:《电力设备》2015年第10期供稿
论文发表时间:2016/4/26
标签：流化床论文; 锅炉论文; 浓度论文; 污染物论文; 温度论文; 气态论文; 污染物排放论文; 《电力设备》2015年第10期供稿论文;