【干货】基于燃用高灰份劣质煤供热锅炉多因子污染控制超低排放技术的研究与应用-北极星大气网

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内容摘要：针对当前大气污染形势十分严峻和紧迫，改善环境空气质量，已经迫在眉睫、刻不容缓。作者从技术和经济的角度，结合平煤坑口电厂供热锅炉的实际情况，介绍了循环流化床燃烧污染控制的新突破和新思路，并对城市供热超低排放技术路线进行了探讨，通过模块化的设计、施工，对于中小型燃煤锅炉来说，可采用炉内脱硫加炉后半干法、低氮燃烧+SNCR等多种技术的组合，实现热电厂燃煤锅炉的超低排放，节能减排，对改善环境空气质量状况和大气污染联防联治工作具有极其重要的作用。

【关键词】供热锅炉多因子控制超低排放

一、引言

2014年9月12日，国家发改委、国家环保部、国家能源局联合发文“关于印发《煤电节能减排升级与改造行动计划(2014—2020年)》的通知”中要求，稳步推进东部地区现役30万千瓦及以上公用燃煤发电机组和有条件的30万千瓦以下公用燃煤发电机组实施大气污染物排放浓度基本达到燃气轮机组排放限值的环保改造。燃煤发电机组大气污染物排放浓度基本达到燃气轮机组排放限值(即在基准氧含量6%条件下,烟尘、二氧化硫、氮氧化物排放浓度分别不高于10、35、50毫克/立方米。针对“行动计划”，坑口电厂作为距平顶山市新城区直线距离约2公里。目前锅炉的烟尘排放浓度是30～50mg/m3、二氧化硫的排放浓度是200～400mg/m3、氮氧化物的排放浓度是130～300mg/m3，均不能满足新标准及平顶山市的要求，对现有的300t/h锅炉尾部烟气系统进行改造已刻不容缓。

二、工程的燃料及煤灰分析资料

中国平煤神马集团年生产能力超过5000万吨，洗选能力超过2000万吨，每年将产生洗选矸石、煤泥、中煤500多万吨。煤泥发热值较高，大多在12552kj/kg以上，利用循环流化床锅炉燃烧洗选矸石、煤泥、中煤发电已成为实施节能减排的主流。由于它具有煤种适应性广、变负荷能力强、污染物排放低，特别在低氮燃烧和脱硫方面的独特优势，使其得到迅速发展。

三、供热锅炉多因子协同控制超低排放治理工艺的选择

3.1 影响脱硫的主要因素

3.1.1 炉膛温度

炉膛温度的变化直接影响到脱硫剂的反应速度、固体产物分布及孔隙堵塞特性，从而影响脱硫剂的利用率。

3.1.2钙硫摩尔比(Ca/S)

当流化速度一定时，随着Ca/S的增大，脱硫效率增加，在反应式CaO+SO2+1/2O2→CaSO4一开始，就会在CaO的表面生成一层致密的CaSO4薄层，从而阻碍了SO2进一步扩散到CaO颗粒内层进行反应。所以，如果要达到较高的脱硫效率，应投入比化学当量比多得多的石灰石或白云石。一般流化床锅炉脱硫时的钙硫比在2—3的范围内。

3.1.3煤中含硫量及脱硫剂颗粒粒径

在相同的Ca/S下，含硫量越高的煤，其脱硫效率也越高，这主要是因为高硫含量的煤会使炉膛内产生高的SO2浓度，从而增加了脱硫反应的速度。石灰石粒径大时脱硫效率明显下降，这主要是因为脱硫剂的反应表面积小而使钙利用率降低。

3.1.4流化速度和床层高度

流化速度和床层高度对脱硫效率的影响实质上是气固两相流的停留时间对脱硫效率的影响。若床层高度一定，流化速度加大，则可供反应的停留时间缩短，脱硫效率降低。当烟气以一定的速度通过床层，床层高度增加，可供反应的停留时间随之延长，脱硫效率提高。

3.1.5流化床燃烧的脱硫原理

在煤燃烧过程中生成的SO2如遇到碱金属化合物CaO、MgO等时，便会生成CaSO4、MgSO4等而被脱除。其反应式如下：

CaCO3→CaO+CO2 (1)

CaCO3˙MgCO3→CaO+MgO+2CO2 (2)

CaO+SO2+1/2O2→CaSO4 (3)

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