循环流化床锅炉的烟气处理分析

循环流化床锅炉的烟气处理分析

李兵兵

阳煤集团深州化工有限公司河北衡水053800

摘要：近年来，循环流化床锅炉由于反应温度和燃烧方式，已然成为一种环保型锅炉。在工业生产中被广泛应用，通过前面的分析可知循环流化床锅炉SO2和NOx的产生过程和生产运行过程中的相互影响，对不断完善锅炉烟气处理的技术方法，提高对锅炉SO2和NOx排放浓度的有效控制有积极作用。

关键词：循环流化床锅炉；烟气处理；分析

1国内情况

目前，随着环保意识的提高，国家采取各种措施来监控化工企业污染程度。对化工企业而言，循环流化床锅炉烟气处理是环保过程中重要的一个项目，烟气处理的生产操作技术的提高，是对锅炉废气的处理降低化工企业污染的重要手段。只有通过不断的总结经验，才能不断降低锅炉烟气对环境的破坏，保护人类美好的自然环境。

2循环流化床锅炉烟气脱硫系统

德国在20世纪20年代初期发明了循环流化床的方法，通过该技术，第一次将化工处理硫化物的方式应用到了现代的工业生产中，在后续的发展之中，这种脱硫方式又应用在锅炉燃烧行业中。通过锅炉里的双层循环系统，循环流化床可以让没有充分燃烧的燃料再次燃烧，提高煤炭的使用效率。由于循环流化床系统在实际应用过程中具有较多优势，因此广泛应用于工业领域中。

目前为了更大程度上提高脱硫效率，研究者在循环流化床锅炉技术中加入了炉内喷钙技术，并且其中产生的静电具有除尘效果。在循环流化床锅炉中，采用炉内喷钙技术的具体操作方法是在锅炉的壁膛内1000℃的位置进行脱硫剂的喷射，这样处理后的烟气脱硫效果会更好，直接提高了运行效率，并且克服了传统湿法脱硫的缺点。目前，在锅炉中使用静电技术进行除尘，可以有效地将灰尘从烟气中脱离出来，促使烟气的粉尘含量下降。

在工业生产的过程中，烟气湿法脱硫工艺的主要流程是进行准备工作、吸收二氧化硫然后再进行沸水处理，具体来说，是将石灰粉运输到工作现场，然后再将空气压缩机中的石灰粉送至乳化池，并加入适当的水，制成石灰乳，在最后进行脱硫的处理，这样就完成了一整套完整的湿法脱硫工艺。

3SO2的形成机理

煤中的硫主要分为有机硫和无机硫。无机硫主要为黄铁矿，而黄铁矿中的硫在300℃就开始分解，温度达到650℃以上开始大量分解生成SO2；在煤加热至400℃时，有机硫即开始受热分解为H2S，再与炉膛氧气反应再生成SO2，循环流化床锅炉的燃烧温度在800～900℃之间。

4NOx的形成机理

煤中的氮在炉膛燃烧过程中形成的NOx可分为快速型、热力型和燃料型三种。相比较而言，快速型生成量很少，其影响可以不作考虑。热力型NOx受温度很大的影响，根据循环流化床锅炉的反应温度，热力型NOx产生量也可以不考虑。煤在燃烧过程中燃料型NOx占循环流化床锅炉燃烧方式NOX总排放量的95%以上。

5循化流化床锅炉烟气脱硝工艺

5.1选择性催化还原烟气脱硝工艺

燃料的多样性是循环流化床锅炉的特性之一，使用不同的燃料，烟气中氮氧化物的含量是不同的。当循环流化床锅炉的烟气中氮氧化物的含量较高时，并且相应条件都满足的情况下，可以使用选择性催化还原的方式进行脱硝处理。

5.1.1选择性催化还原脱硝工艺的原理

选择性催化还原工艺是在一定的温度范围内和相应催化剂的作用下使用NH3做还原剂，有选择性地与烟气中的氮氧化物进行反应，形成没有危害的水和氮气，从而使烟气中氮氧化物的排放量降低的脱硝技术。

5.1.2选择性催化还原脱硝工艺的优缺点

选择性催化还原工艺技术相对比较成熟，脱硝率可以高达90%以上，是目前世界循环流化床锅炉烟气脱硝工艺的主要方式。这种工艺的缺点就是运行和日常维护的成本相对比较高，从而限制了其在循环流化床锅炉中的应用。

5.1.3选择性催化还原脱硝工艺的流程

循环流化床锅炉的炉床温度大约在900℃，烟气温度在280~420℃。等锅炉内烟气的温度降至300~420℃时引出烟气，送至脱硝反应器，在反应器的烟道进口处和烟道进口上的喷出的氨进行混合，或者在空气混合器的帮助下实现充分混合，再经过烟道内的静态混合器确保其以达到充分混合后经烟道进入选择性催化还原反应器中的催化剂层，在催化剂表层发生化学反应生成氮气和水，从而除去烟气中的氮氧化物。经过脱硝处理后的烟气，通过出风烟道流回至余热锅炉或者流经其他装置设备，等烟气温度逐渐下降至符合排放温度标准后，就可以通过烟囱放入空气中。

5.2选择性非催化还原工艺

5.2.1选择性非催化还原脱硝工艺的原理

将含有NHX的还原剂喷入温度在800~1000℃的锅炉炉膛内，还原剂将被迅速分解为氨气，同时和烟气中的氮氧化物发生选择性非催化还原反应生成氨气以及相关的衍生副产物。这种工艺的反应器是循环流化床锅炉的炉膛。

5.2.2选择性非催化还原脱硝工艺的优缺点

选择性非催化还原脱硝装置的运行成本相对比较低，并且应用于循环流化床锅炉烟气脱硝，虽然选择性非催化还原装置的脱硝率只能达到20%~50%，但是由于循环流化床锅炉烟气中氮氧化物含量不高，也能够符合国家规定的锅炉烟气排放标准。

5.2.3选择性非催化还原脱硝工艺的流程

循环流化床锅炉烟气中氮氧化物的含量与其他锅炉相比少很多，有利于脱硝工作的进行，当遇到氮氧化物含量很低的锅炉时，可以采用选择性非催化还原工艺来进行脱硝。循化流化床锅炉的内部烟气的温度有很大区域适合选择性非催化还原工艺脱硝的反应，在高温过热器和炉膛间的温度通常处于900℃左右，满足选择性非催化还原工艺的脱硝反应温度要求，所以可以在这一区域内恰当的部位喷入脱硝还原剂，使其在高温环境中发生还原反应，氨和烟气中的氮氧化物反应产生氮气和水。在整个过程中，氨气有选择性的和烟气中的氮氧化物进行反应，并不是被氧气所氧化。主要选用尿素和氨水作为选择性非催化还原工艺的还原剂。

在循环流化床锅炉附近增设氨制备装置，加装控制部位，例如还原剂喷量控制等，另外由于要将还原剂喷入炉内，在转向室或者其他合适的位置设置喷枪，以便烟气经过的时候与还原剂发生化学反应，从而实现对循环流化床锅炉烟气的脱硝处理。

5.3同时降低SO2和NOX排放的措施

通过前面脱硫脱硝方法的介绍，可以看出煤中燃料硫和燃料氮的反应存在着密切的联系，循环流化床锅炉生成的SO2和NOx此消彼长，控制排放需要进行综合考虑，保持排放量处于一个相对平衡且达标的区间，具体的措施主要有：（1）合理控制锅炉氧含量，控制过剩空气系数α在1.10～1.20之间。（2）优化控制二次风量，通过分配二次风的比例，实施分段燃烧，一般将二次风量控制在总风量的30%-40%，实现炉膛内分层分段燃烧。（3）低温低氧燃烧，根据循环流化床锅炉低温燃烧的特性，结合低氧燃烧可以降低SO2和NOx生成，但会使N2O和CO增加，所以床温控制在在800～900℃之间为宜。（4）选择合适的Ca/S比，通过分析和计算的方式，针对不同煤种含硫量，适宜调整脱硫剂的投放量，从而优化排放。

结束语

本文介绍了循环流化床锅炉SO2和NOx的形成机理，提出降低SO2和NOx排放浓度的脱硫脱硝的方法，并根据化工企业循环流化床锅炉废气处理的不断实验，得出控制SO2和NOx排放的措施，可以有效改进循环流化床的生产运行，为化工企业环保达标提供有效手段。

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