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3.4.3 CFB锅炉NOx超低排放的探索实践
CFB锅炉NOx超低排放的工程实现是通过系列的锅炉关键部件改进实现的。在充分研究的基础上,将该技术路线在实际工程上进行检验,相继在150 t/h、260 t/h和560 t/h的CFB锅炉上进行了工程实践。将此与已有CFB锅炉进行比较,见图22,可见对于燃用相近煤种,可以使NOx原始排放显著降低。
4 循环流化床燃烧技术的发展展望
循环流化床燃烧本来是一种清洁煤技术,能够低成本满足几乎世界所有国家的环保标准,但是中国目前的排放标准是世界上最为严格的燃煤污染物排放标准,这将成为循环流化床燃烧技术的第一个挑战。发改委新公布的供电煤耗标准也给超临界循环流化床节能高效发电提出了第二个挑战。为应对两个挑战要采取以下措施:
(1) 进一步提高蒸汽参数发展超超临界循环流化床,蒸汽压力达到29 MPa,温度为605/623℃,供电标煤耗<285 g/(kW˙h),将在“十三五”期间安排660 MW示范工程。
(2) 采用在“十二五”期间已经在300 MW以下容量循环流化床得到商业运行证实的流态重构节能型流程,将厂用电率降低到与煤粉炉相同的水平。这个工作已经在进行,在“十二五”科技支撑计划中获得了支持,目前看来效果比较乐观。
(3) 深入挖掘循环流化床锅炉自身的污染控制潜力,实现循环流化床污染控制能力的突破这是循环流化床燃烧污染控制技术的新挑战。
人们公认的传统循环流化床炉内脱硫效率,在Ca/S =2.0 ~2.5条件下,燃用高硫煤时可高达95%,SO2的排放<300 mg/m3;燃用低硫煤时脱硫效率可达90%,二氧化硫的排放<200 mg/m3。燃用高挥发分煤时氮氧化物排放可以达到200-300 mg/m3,燃用低挥发分煤时氮氧化物排放可以达到100-150 mg/m3。
要冲破传统循环流化床炉内脱硫脱硝能力的极限,目光仍然回到循环流化床流态图谱,见图9。该图谱事实上存在第三坐标轴,即颗粒轴,原有曲线是基于传统循环流化床循环物料平均粒度在150-250μm条件下确定的。如果改变循环物料平均粒度,则曲线会发生改变。
如前3.4所述,循环流化床循环物料粒度更细条件下,NOx可以达到原始超低排放;与此同时,循环物料粒度减小意味着石灰石颗粒的利用率显著增加。
运行实践表明,如果分离器分离效率得到显著改善,飞灰切割粒径降至10μm,循环灰中位粒径接近100μm,炉膛上部的平均压降可以提高到60Pa/m,NOx原始排放可稳定在20~30mg/m3。最近山西山阴300MW和国锦东锅300MW循环流化床,也验证了NOx排放降低的明显趋势。上述成功超出了国内外对循环流化床污染物控制能力的认知底线,震惊了国外学术界也引起国内政府环保部门的注意。
因此,现阶段比较理想的低成本循环流化床燃煤锅炉的超低排放技术路线是:超高循环效率CFB+炉内细石灰石粉脱硫+袋式除尘器为基础装备,SNCR及半干法增湿活化二次脱硫作为热备用,见图23。这条技术路线已经在50~350MW的多个工程中得到印证。
5 结论
(1) 循环流化床燃烧技术对中国燃煤污染控制和消纳大量洗煤矸石、泥煤有重要意义。
(2) 中国在循环流化床燃烧大型化、高参数方面达到世界领先。
(3) 基于流态重构的节能型循环流化床技术,是中国自主创新的循环流化床发展新方向。
(4) 在循环流化床流态图谱的第三轴(循环物料粒度轴)可以找到循环流化床低成本超低排放的突破点。
(5) 在“十三五”期间将启动660 MW超超临界循环流化床锅炉示范和超低排放循环流化床的工程示范,形成最高发电效率、最高可用率和超低排放的循环流化床燃烧技术。可能把循环流化床技术应用空间从劣质煤推向高硫无烟煤,甚至优质煤发电市场。
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