流化床锅炉在环境保护方面的潜力

电力18讯：    1 氧化硫的排放

在燃烧过程中产生的氧化硫与伴随煤一道进入的添加物发生有利反应，其中添加物的碳酸钙 (石灰石)为主要组成成份。石灰石在预定条件下在炉内参与化学反应，从而生成大量的活性吸收剂，即单纯的石灰。其反应过程为CaO与燃料中的硫在反应中生成的SO2发生进一步反应，进而生成硫酸钙。化学反应过程为：

CaCO3=CaO+CO2

CaO+SO2+1/2O2=CaSO4

脱硫反应的最佳温度为850℃。温度再高，则硫酸钙会慢慢地分解；而温度再低，则燃烧过程缓慢并且燃烧不完全。

在脱硫反应过程中，石灰石孔隙结构是影响石灰石脱硫效果的决定因素。吸收剂(石灰石)与 氧化硫之间以不同的相对速度发生接触，因而其所发生的反应也是不均匀的。此时硫酸盐的生成量取决于烟气中的吸收剂与氧化硫之间的接触时间以及吸收剂有效的表面积的大小。吸 收剂孔隙表面积越大，所形成的硫酸盐越多，脱硫效果越明显。

在具有物料循环系统的流化床锅炉中，过量的石灰石经粉碎、粒化之后添加进炉膛进行脱硫反应，可以增大吸收剂与氧化硫的反应接触面积，延长二者的接触时间。在这种锅炉中，保 持适当的Ca/S即可达到95%的脱硫效率。

2 氧化氮的排放

2.1 电站锅炉中NOX的含义

NOX通常是指一氧化氮和二氧化氮的总称，而不将二者区分开。由于一氧化氮最终在大气中转化成二氧化氮，所以仍用NOX来描述排放的氮化物。

2.2 流化床锅炉中NOX的形成机理

燃料燃烧时，NO来源于在高温状态下空气中的氮经氧化生成的NO(称为热力NO)以及燃料中以 化学形式结合的氮化物直接氧化生成的NO。在流化床锅炉的低温燃烧(700～900℃)状态下， NO主要是燃料中氮经氧化而生成的，而热力NO一般小于NO总排放量的5%。此外，随着近年来 煤粉燃烧中采用了限制热力NO形成的燃烧技术，尽管煤粉燃烧与流化床燃烧这两个系统的运 行温度不同，但流化床锅炉中NOX排放量与煤粉炉相比差不多，燃料中氮的转化率只有4～ 40%左右，所以NOX排放量的多少主要取决于影响排放的因素(如过剩空气量、床温)，这些 因素影响到燃料中氮的转化率。

2.3 控制NOX排放量的方法

a.降低床内运行温度

用床温控制NOX的排放量的范围很小，床温最好维持在脱硫的最佳温度即800～850℃，可 能使NO和SO2的排放量增大，而床温低于800℃，由于降低了燃烧效率，会导致锅炉性能严 重降低。

b.限制过剩空气量

NOX排放量受过剩空气量的影响很大，过剩空气量增加，燃料中氮的转化率提高，从而使NOX排放量增大，所以限制NOX生成的最简单的办法就是在最低容许的过剩空气量下运行。

但是流化床内氧量降低会导致CO浓度以及飞灰中未燃尽碳粒浓度的提高，为了避免产生此类 新 问题，流化床上部空间的后期燃烧需要加强，这可以通过增加二次风和三次风量得以实现，增加二次风量和三次风量可以保持主床上部自由空间的高温。

c.对NO排放量的另一种影响因素是飞灰再燃(即飞灰再循环)技术的运用。

d.主床上部自由空间内采取分段燃烧方式，会使NOX的排放量满足法定排放标准或者不同 程度地低于排放标准。

3 一氧化碳的排放

CO的排放有一个统一的限定值为250mg/Nm3，这一限定值可以适用于煤粉炉。而流化床锅 炉在适当的情况下也可以达到这一标准。但是在低负荷工况下运行时，燃烧温度比较低。并且在燃用含有高浓度细小粉粒的煤时会产生一些问题。因为CO在主床上部自由空间的后期燃 烧很大程度上取决于燃烧温度，并且这种燃烧过程又相对较慢。总的来看，对燃用较多细小粉粒的煤以及具有飞灰循环系统的锅炉来讲，保持主床上部自由空间的高温会产生积极的影 响。因为，在上述两种情况下，在主床上部自由空间会产生高浓度的碳，从而在较低的燃烧温度(750℃以下)会使CO的生成量提高；反之，在较高的温度下(850℃)，CO会发生后期燃烧 ，使CO量大大减小。在后一种情况下，如果保证了足够的过量空气，则CO排放限定值完全可 能遵守。