纯煤泥75t中温中压循环流化床锅炉烟气超洁净排放技术的研究与应用

纯煤泥75t中温中压循环流化床锅炉烟气超洁净排放技术的

研究与应用

摘要：以纯煤泥75t中温中压循环流化床锅炉和国家脱硝、脱硫等更严格环保政

策为工程背景，通过对分离器、回料器优化、增加水冷受热面积、流化床布风板

和优化一二次风以及优化尾部受热面来降低锅炉烟气，从而达到降低初始排放浓度；通过脱硫除尘一体化装置实现超洁净排放。结合现场实际情况消除旋风分离

器中易结灰垢，实现了纯煤泥75t中温中压循环流化床锅炉稳定生产和超洁净排放。

关键词：纯煤泥；超洁净排放；分离器优化；一体化装置

1前言

全国各地推出燃煤机组“超洁净排放”的环保要求，要求现有燃煤设施严格控

制污染物的排放，即大气污染物排放达到：NOX≤50mg/Nm3、SO2≤35mg/Nm3、

粉尘≤5mg/Nm3。兴隆庄矿电厂3#锅炉为纯煤泥75t中温中压循环流化床锅炉，

燃料为粒度0～10mm的纯煤泥，属于超细煤泥，碳酸钙与超细煤泥对灰熔点的

影响，加上矿井水中含钠离子较高，加上浮选药剂的影响，在旋风分离器中易结

灰垢，造成锅炉返料中断，影响锅炉运行，无法达到超洁净排放要求。

目前，大型电厂锅炉超低排放基本采用烟气尾部新增SCR脱硝，半干法或湿

法脱硫等技术路线。这些技术投资大、占地面积大、操作复杂，运行费用高，水

消耗量大，设备和管线易发生堵塞和磨损，需要经常维修，对于中小型循环流化

床而言均不是特别适合。

2研究方案

通过炉内脱硝，最大程度降低NOx原生浓度，是循环流化床锅炉实现SO2和NOx超低排放的先决条件。目前循环流化床锅炉脱硫多采用炉内脱硫、半干法或

湿法脱硫；脱硝方面，多采用SNCR脱硝工艺、锅炉低氮燃烧或SCR脱硝。通过

两步使3#炉达到超洁净排放环保要求的问题，一是通过技术措施控制煤泥的稳定

燃烧，并实现炉内较低初始排放浓度，二是锅炉尾部烟气通过脱硫除尘一体化装

置实现超洁净排放。

2.1锅炉烟气通过技术措施实现炉内较低初始排放浓度

主要是对分离器、回料器优化、增加水冷受热面积、流化床布风板和优化一

二次风以及优化尾部受热面来降低锅炉烟气等初始排放浓度；

（1）分离器、回料器优化

循环流化床的炉内传热传热系数与气固两相流密切相关，提高炉内灰的浓度

可相应提高传热系数，提高物料的循环量就需相应优化旋风分离器以提高分离效率，这同时也增加了床内细灰的份额，为调整风量分配提供有利条件。

偏置式中心筒材质由ZG26Ni4Mn3NRe更换为0Cr25Ni20，优化中心筒结构和

增加镍元素含量以增加中心筒的强度与韧性；分离器直径（mm）由Φ3000调整

到Φ3300，中心筒直径由Φ1200调整到Φ1300，料腿内径由Φ450调整到Φ400。

（2）、增加水冷受热面积

通过增加水冷受热面，锅炉床温控制在(850～900) ℃，炉膛整体温度水平稳

定控制在900 ℃以下，炉膛出口烟气设计温度880 ℃，所采取的措施：（3）、流化床布风板和一二次风优化

调整一二次风配为4：6，减小布风板面积，优化风帽结构，风帽直径Φ76，

小孔8-Φ10.5，接管Φ38x4，风室风压可控制在6000Pa；减少二次风喷口数量，

前后墙双层布置，共设16个Φ160的喷口；炉膛出口空气过量系数降至1.2以下。

（4）、尾部受热面的优化

改变尾部受热面的次序，由传统受热面顺序变为先从高温过热器到低温过热器，在经过光管省煤器到空气预热器，通过受热面次序的调整可以降低排放浓度。

经过以上技术措施的实施锅炉出口氮氧化物原始排放浓度可以实现

≤100mg/N•m3。

2.2纯煤泥锅炉通过脱硫除尘一体化装置实现超洁净排放

脱硫除尘一体化装置包括SNCR脱硝技术，和炉内喷钙+尾部半干法脱硫工艺

两部分。

（1）、SNCR脱硝技术

SNCR是用NH3、尿素等还原剂喷入炉内与NOx进行选择性反应，不用催化剂，只需在高温区加入还原剂。还原剂喷入炉膛温度为820～960℃的区域，该还

原剂迅速热分解成NH3并与烟气中的NOx进行SNCR反应生成N2。

SNCR脱硝工艺的效率能够达到50%以上，能够确保烟气氮氧化物排放浓度

≤50mg/N•m3。

（2）脱硫采用炉内喷钙+尾部半干法脱硫工艺

1）炉内喷钙脱硫工艺

炉内喷钙法脱硫：石灰石(即CaCO3)在高温下煅烧分解成CaO，用CaO作吸

收剂脱硫，脱硫产物是硫酸钙，其主要化学反应及反应式如下：

2CaO+2SO2+O2→2CaSO4

石灰石粉由罐车输送至石灰石粉仓，粉仓设有库顶收尘器、压力释放阀，锥

部设有气化板，在石灰石输送时可有效的防止石灰石搭桥，利于石灰石的输送使用。

石灰石从粉仓下出口经过变频星型卸灰阀调节达到需要的添加量，再用喷射

泵送入锅炉参加混合反应，吸收烟气中的酸性气体。

2）尾部半干法脱硫工艺

锅炉烟气由烟道底部进入吸收塔，在吸收塔内，高温烟气与加入的吸收剂、

循环脱硫灰充分预混合，完成吸收剂与HCl、HF的反应。

3）除尘工艺

锅炉烟气通过预电除尘器(除尘效率达到80%以上)后经过尾部半干法脱硫，然后经过布袋除尘器(除尘效率达到)，实现烟尘排放浓度≤5mg/N•m3。

3、现场应用测试

以上技术方案在现场进行了实施并应用，在应用过程中对锅炉效率、烟气排

放情况进行了测试，测试结果如下：

（1）锅炉热效率

在锅炉运行状况、燃料、灰渣系统、汽水系统符合测试要求的情况下，测得

锅炉热效率90.06%，排烟温度152.6℃，过量空气系数1.41，锅炉热效率高于

《锅炉节能技术监督管理规程》中额定工况下热效率限定值（86%），属于高效

锅炉。

（2）锅炉初始烟气排放测试

在中温中压循环流化床锅炉75t（95%以上）时进行检测。

测试结果表明75t中温中压循环流化床锅炉达到初始排放浓度：SO2＜

200mg/m3；NOX＜100mg/m3。

（3）锅炉脱硫塔后烟气排放测试

检测结果显示75t中温中压循环流化床锅炉实现了锅炉烟气超洁净排放，排