循環流化床鍋爐超低氮氧化物排放理論與實踐

作者：李軍,張縵,劉青,郭學茂,張建春

摘要：循環流化床(CFB)能夠燃用低熱值燃料,在我國廣泛應用。其重要優勢是無成本的低氮氧化物(NOx)原始排放,這是緣于CFB較低且均勻的燃燒溫度及其固有的燃燒還原性氣氛。隨著中國燃煤電站污染排放要求日益嚴格,CFB燃燒原始NOx排放濃度超過了排放限制的最新要求。筆者理論分析了CFB燃燒過程,根據CFB燃燒條件下NOx生成與還原的途徑,認為可以通過氣固流態的優化調控NOx生成與還原反應,進一步降低NOx的原始排放。進而提出流態優化的工程實現途徑:提高床質量、減少粗顆粒床存量、增加循環量。詳細討論了該技術路線的基本原理:床質量提高、粗顆粒床存量減少以及循環量增加,可顯著強化燃燒過程中的密相區和稀相區的還原性氣氛、減少NOx生成,并在稀相區乃至分離器中加強對生成的NOx的還原,配合合理的床溫和風配比,使CFB鍋爐在不采用煙氣脫硝條件下,實現NOx低于50 mg/m3。該技術設想的關鍵點經實驗室驗證后,在150、260和560t/h CFB鍋爐上進行了工程實踐。運行效果表明,通過流態優化后,NOx排放顯著下降,可達到NOx原始超低排放;同時,未見由此導致的燃燒效率顯著降低;這些原始超低排放工程案例涵蓋了煙煤、貧煤和無煙煤。通過流態設計優化降低NOx排放濃度的技術路線為CFB鍋爐NOx控制提供了一條新途徑。

發文機構：太原鍋爐集團公司 清華大學能源與動力工程系熱科學與動力工程教育部重點實驗室

關鍵詞：循環流化床NOx超低排放還原性氣氛circulating fluidized bedNOxsuper-low emissionreducing atmosphere

分類號： X511[環境科學與工程—環境工程]