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CFB锅炉烟气污染物超低排放技术路线简析

发布时间:2018-12-25

  循环流化床锅炉(CFB)具有煤质适应性广,污染物排放控制成本低等优势,在我国燃煤电站锅炉中占有较大的比例。但是随着国家对环境保护的重视,火电站燃煤污染物排放标准不断提高。2014、2015 年发改委、环保部、能源局三部委连续发文,要求燃煤电站锅炉污染物排放达到超超低排放标准,即在基准氧含量 6%条件下,氮氧化物、二氧化硫、烟尘排放浓度分别不高于 50,35,10 mg/m³。在这一政策的要求下,循环流化床锅炉仅依靠炉内燃烧控制氮氧化物、炉内石灰石脱除硫氧化物等低成本污染物控制方式已不能满足超低排放政策的需要。

  为了保证循环流化床锅炉满足新的污染物超低排放标准,同时保持其污染物控制成本低的优势,一种经济、高效的超低排放技术路线成为循环流化床锅炉技术进一步发展的迫切需要。

  一、循环流化床锅炉污染物超低排放技术路线

  大多数循环流化床锅炉通过炉内低氮燃烧,可将炉膛出口 NOx原始排放浓度控制在200mg/m³以下,再结合SNCR脱硝技术,即可实现 NOx的超低排放,这成为循环流化床锅炉NOx超低排放的专业技术。

  由于投资成本极低,炉内脱硫技术通常为循环流化床锅炉的脱硫技术。在炉内脱硫不能满足超低排放要求时,则需在炉外增设二级脱硫。常见的二级脱硫技术有石灰石-石膏湿法脱硫技术以及半干法 CFB-FGD 技术,除尘技术则可根据不同的脱硫技术进行选择。因此,脱硫技术的选择,成为循环流化床锅炉制定超低排放技术路线的关键。

       (一)、启以石灰石-石膏湿法脱硫技术为核心的循环流化床锅炉超低排放技术路线

        当选择石灰石 - 石膏湿法脱硫技术时,循环流化床锅炉超低排放技术路线如图 1 所示。




        上述超低排放技术路线包括:炉内低氮燃烧 + 炉内脱硫 + SNCR烟气脱硝 + SCR 烟气脱硝(预留) +FGC(烟气冷却,可选) + 静电除尘器(或电袋除尘器) + 湿法脱硫 + 湿式静电除尘器(或其它高效除尘技术) + FGR(烟气再热,可选)。相应地,各技术方案中污染物浓度设计如表 1 所示。


  

      (二)、以半干法 CFB-FGD 技术为核心的循环流化床锅炉超低排放技术路线

   当选择半干法 CFB-FGD 技术时,循环流化床锅炉超低排放技术路线如图 2 所示。


  上述超低排放技术路线包括:炉内低氮燃烧 + 炉内脱硫 + SNCR烟气脱硝 + SCR烟气脱硝(预留) +半干法 CFB-FGD + 电袋复合除尘器(或高效布袋除尘器)。相应地,各技术方案中污染物浓度设计如表 2所示。



  

      (三)、两种超低排放技术路线优缺点比较

  上述两种超低排放技术路线中所涉及的各种污染物控制方案均有大量应用业绩,也有其相应的优缺点。两种方案的差别在于脱硫除尘部分,表 3 列出了两种超低排放技术路线脱硫除尘部分主要的优缺点。


  

        表 3 的对比情况表明,以半干法 CFB-FGD 为核心的循环流化床锅炉超低排放技术路线具备更多的优点,且缺点较少,从技术上分析应作为循环流化床锅炉超低排放的技术路线。

    二、循环流化床锅炉超低排放技术路线技术经济性对比分析

  为了更好地对比上述两种超低排放技术路线,为循环流化床锅炉在制定超低技术路线时提供指导、建议,本文以某 350 MW 超临界循环流化床锅炉为例,对两种超低排放技术路线进行技术经济性对比分析。

  (一)、设计条件

  由于两种超低排放技术路线的低氮燃烧、SNCR以及炉内脱硫方案相同,因此仅对比空预器之后脱硫除尘部分的技术经济性。该项目空预器出口烟气参数如表 4 所示。


  (二)、技术经济性对比分析

  本例中,以石灰石石膏湿法脱硫技术为核心的超低排放技术路线在空预器之后包括:ESP + 湿法脱硫+ WESP。根据多年的运行案例,由于未设置 FGC 和FGR,烟囱需进行钛合金内衬或相近技术的防腐处理,同时为实现脱硫废水零排放的要求,需设置脱硫废水处理系统。

  以半干法脱硫为核心的超低排放技术路线在空预器之后则包括:半干法 CFB-FGD + 电袋除尘器。无需脱硫废水处理系统,无需对烟囱进行超常规的防腐处理。

  两种循环流化床锅炉超低排放技术路线技术经济性对比分析如表 5 所示。其中,设备年运行小时数按 5 000 h 计算,设备年维护费用按总投资的 3%计算。

  由表 5 可以看出:在相同的设计条件下,以半干法脱硫为核心的超低排放技术路线的投资、运行费用均明显低于以湿法脱硫为核心的超低排放技术路线,两者的维护费用则基本相当。从***终的综合年费用来看,以半干法脱硫为核心的超低排放技术路线也具有显著的优势。


  

(三)、结论

  针对循环流化床锅炉烟气污染物超低排放的需求,本文提出了两条分别以半干法脱硫、石灰石 - 石膏湿法脱硫为核心的循环流化床锅炉超低排放技术路线。

  通过技术优缺点对比分析,可初步判断以半干法脱硫为核心的超低排放技术路线具有技术方面的优势。

  本文进一步对两种超低排放技术路线进行了技术经济性对比分析,以半干法脱硫为核心的技术路线其年综合费用比以湿法脱硫为核心的技术路线低40%,具有显著的技术经济性优势。

  综上所述,本文推荐以半干法脱硫为核心的超低排放技术路线作为循环流化床锅炉超低排放的技术路线,主要包括:炉内低氮燃烧 + 炉内脱硫 +SNCR烟气脱硝 + SCR 烟气脱硝(预留) + 半干法CFB-FGD + 电袋复合除尘器/高效布袋除尘器。

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