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為低成本實(shí)現(xiàn)CFB鍋爐NOx與SO2原始超低排放，中國(guó)科學(xué)院工程熱物理研究所宋國(guó)良研究員論述了現(xiàn)有常規(guī)CFB超低NOx排放技術(shù)（二***脫硝技術(shù)）、CFB超低NOx燃燒技術(shù)、常規(guī)CFB超低SO2排放技術(shù)（二***脫硫技術(shù)）、CFB超低SO2排放技術(shù)和CFB超低NOx和SO2協(xié)同控制技術(shù)等，以明晰現(xiàn)有研究的不足，凝練關(guān)鍵科學(xué)問題，為實(shí)現(xiàn)CFB鍋爐爐內(nèi)超低NOx和SO2協(xié)同控制技術(shù)提供理論支撐。 摘要因固有的低污染物排放控制成本優(yōu)勢(shì)，循環(huán)流化床（CFB）鍋爐已成為商業(yè)化程度***好的潔凈煤燃燒技術(shù)之一。隨著超低排放標(biāo)準(zhǔn)的提出，CFB燃燒技術(shù)也面臨巨大挑戰(zhàn)。為滿足超低排放標(biāo)準(zhǔn)，通常要使用煙氣凈化處理裝置，導(dǎo)致CFB鍋爐污染控制成本顯著增加。如何低成本實(shí)現(xiàn)CFB鍋爐NOx與SO2原始超低排放成為關(guān)注焦點(diǎn)。系統(tǒng)論述了現(xiàn)有CFB超低NOx和SO2排放技術(shù)、***新開發(fā)的CFB超低NOx燃燒技術(shù)、爐內(nèi)CFB超低SO2排放技術(shù)和CFB超低NOx、SO2協(xié)同控制技術(shù)等。研究表明：開發(fā)高效分離器不僅可提升CFB燃燒效率，也是保證超細(xì)石灰石高效脫硫的前提，分離器效率越高，CFB燃燒效率和超細(xì)石灰石脫硫效率越高；隨著循環(huán)流化床鍋爐的大型化發(fā)展，爐膛截面越來越大，如何實(shí)現(xiàn)超細(xì)石灰石在大型爐膛內(nèi)橫向的均勻混合成為第1個(gè)技術(shù)難點(diǎn)；控制單一氣體使其滿足超低排放的技術(shù)相對(duì)成熟，但如何協(xié)同控制NOx和SO2使之滿足超低排放標(biāo)準(zhǔn)成為第2個(gè)技術(shù)難點(diǎn)；現(xiàn)階段CFB爐內(nèi)超低排放技術(shù)僅針對(duì)某些***定的燃料可達(dá)到超低排放，針對(duì)其他常規(guī)燃料，NOx和SO2能否達(dá)到超低排放仍需要進(jìn)一步深入研究。 1 CFB超低NOx排放技術(shù)1.1 常規(guī)CFB超低 NOx排放技術(shù) 為達(dá)到超低排放標(biāo)準(zhǔn)，CFB鍋爐普遍采用“兩***脫硝”實(shí)現(xiàn)NOx深度脫除，即采用爐內(nèi)低氮燃燒技術(shù)和爐外煙氣脫硝技術(shù)。爐外煙氣脫硝技術(shù)主要有3種: SCR技術(shù)、SNCR技術(shù)和SNCR-SCR技術(shù)。因此，常規(guī)CFB超低NOx排放技術(shù)包括低氮燃燒+SCR技術(shù)、低氮燃燒+SNCR技術(shù)和低氮燃燒+SCR-SNCR技術(shù)，3種技術(shù)如圖1、圖2和圖3所示。
圖3 低氮燃燒+SNCR-SCR超低NOx排放技術(shù) 1.2 CFB超低 NOx燃燒技術(shù) CFB超低NOx燃燒技術(shù)是指在不使用煙氣脫硝裝置的條件下使鍋爐排煙中NOx含量達(dá)到超低排放要求。目前，能夠達(dá)到超低排放標(biāo)準(zhǔn)的CFB超低NOx燃燒技術(shù)主要有：循環(huán)流化床高溫后燃技術(shù)、基于流態(tài)重構(gòu)的循環(huán)流化床燃燒技術(shù)和解耦燃燒技術(shù)，3種技術(shù)如圖4、圖5和圖6所示。
2 CFB超低SO2排放技術(shù)2.1 常規(guī)CFB超低SO2排放技術(shù) 為達(dá)到超低排放標(biāo)準(zhǔn)，現(xiàn)有CFB鍋爐普遍采用“兩***脫硫”，即采用爐內(nèi)噴鈣脫硫技術(shù)和爐外煙氣脫硫技術(shù)。爐外煙氣脫硫技術(shù)主要有2種：半干法脫硫和濕法脫硫。因此，常用的CFB超低SO2排放技術(shù)也分為爐內(nèi)噴鈣脫硫+煙氣濕法脫硫和爐內(nèi)噴鈣脫硫+煙氣半干法脫硫2種，如圖7和圖8所示。
2.2 CFB超低SO2排放技術(shù) 常規(guī)的CFB超低SO2排放技術(shù)需進(jìn)行二次脫硫，且必須使用尾部煙氣脫硫裝置，增加了CFB鍋爐脫硫成本。如何在不使用尾部煙氣脫硫裝置的情況下，達(dá)到超低SO2排放受到更多關(guān)注。目前，CFB超低SO2排放技術(shù)有2種：超細(xì)石灰石和燃燒半焦脫硫技術(shù)，如圖9和圖10所示。
3 CFB爐內(nèi)超低NOx/SO2排放技術(shù)為實(shí)現(xiàn)CFB爐內(nèi)超低NOx和SO2排放，將CFB超低NOx燃燒技術(shù)和超細(xì)石灰石相結(jié)合的技術(shù)具有較大潛力，即循環(huán)流化床高溫后燃技術(shù)與超細(xì)石灰石脫硫技術(shù)；同時(shí)將CFB超低NOx燃燒技術(shù)與半焦燃燒脫硫技術(shù)結(jié)合也可能實(shí)現(xiàn)超低NOx和SO2排放。 上述2類技術(shù)都需使用超細(xì)石灰石，因此需解決以下關(guān)鍵問題：①研發(fā)高效率旋風(fēng)分離器。高效旋風(fēng)分離器是保證超細(xì)石灰石高效脫硫的前提，旋風(fēng)分離器效率越高，超細(xì)石灰石脫硫效率越高。②保證超細(xì)石灰石在大截面爐膛內(nèi)的分布均勻性。循環(huán)流化床鍋爐正朝著大型化發(fā)展，爐膛截面越來越大，如何實(shí)現(xiàn)超細(xì)石灰石在大型爐膛內(nèi)橫向的均勻混合成為難點(diǎn)。 4 CFB超低NOx/SO2排放技術(shù)根據(jù)是否使用煙氣處理裝置，超低排放技術(shù)可以分為2類：一種是使用煙氣處理裝置的常規(guī)CFB超低NOx/SO2排放技術(shù)，另一類是不使用煙氣處理裝置的CFB超低 NOx/SO2排放技術(shù)。與常規(guī)CFB超低NOx/SO2排放技術(shù)相比，CFB超低NOx/SO2排 放技術(shù)有很多優(yōu)勢(shì)：由于不使用煙氣處理裝置，初投資和運(yùn)行成本明顯降低，操作簡(jiǎn)單，占地面積顯著減小等。 5 結(jié)語與展望本文論述了現(xiàn)有的CFB超低NOx和SO2排放技術(shù)，發(fā)現(xiàn)在不使用煙氣凈化裝置的情況下，NOx和SO2相應(yīng)的超低排放控制技術(shù)都不夠成熟；而對(duì)于CFB超低NOx和SO2協(xié)同控制技術(shù)的研究報(bào)道甚少。因此，后期應(yīng)加強(qiáng)以下研究： 1）開發(fā)高效旋風(fēng)分離器。高效旋風(fēng)分離器不僅可以提升CFB燃燒效率，也是保證超細(xì)石灰石高效脫硫的前提。分離器效率越高，CFB燃燒效率和超細(xì)石灰石脫硫效率越高。 2）如何保證超細(xì)石灰石在大截面爐膛內(nèi)的分布均勻性是關(guān)鍵。超細(xì)石灰石可大大減弱爐內(nèi)脫硝的消極影響，也可維持較高脫硫效率，但隨著循環(huán)流化床鍋爐大型化發(fā)展，爐膛截面越來越大，如何實(shí)現(xiàn)超細(xì)石灰石在大型爐膛內(nèi)橫向的均勻混合是難點(diǎn)。 3）發(fā)展CFB爐內(nèi)超低NOx和SO2原始排放協(xié)同控制技術(shù)。目前控制單一氣體使其滿足超低排放的技術(shù)相對(duì)成熟，但如何同時(shí)控制NOx和SO2使之滿足超低排放標(biāo)準(zhǔn)是技術(shù)難點(diǎn)。 4）超低排放條件下的燃料適應(yīng)性。目前CFB爐內(nèi)超低排放技術(shù)局限于某些***定燃料可以達(dá)到超低排放，針對(duì)其他***殊燃料，NOx和SO2能否達(dá)到超低排放仍需進(jìn)一步深入研究。 5）低負(fù)荷下CFB爐內(nèi)超低排放技術(shù)。鍋爐在低負(fù)荷下如何實(shí)現(xiàn)超低排放還需進(jìn)一步深入研究。 請(qǐng)復(fù)制鏈接查看“煤炭清潔高效轉(zhuǎn)化理論與技術(shù)”�？恼� 引用格式王超,宋國(guó)良,呂清剛.循環(huán)流化床超低NOx與SO2排放技術(shù)研究進(jìn)展[J].潔凈煤技術(shù),2021,27(4):17-25. WANG Chao,SONG Guoliang,LYU Qinggang.Research progress on ultra-low NOx and SO2 emission control technology for CFB boilers[J].Clean Coal Technology, 2021,27(4):17-25. 電話：010-87986452/87986451 郵箱：jjmjs@263.net |
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