循环流化床燃烧中NO_x及SO_2排放特性试验研究

284区域治理LIVELIHOOD作者简介：张永忠，生于1968年，本科，中级工程师，研究方向为发电环保工艺。

循环流化床燃煤锅炉耦合生活垃圾发电工艺介绍张永忠1，刘志华2，李紫龙21.国家电投集团远达环保工程有限公司；2.重庆大学摘要：循环流化床燃煤锅炉耦合生活垃圾发电，在解决垃圾焚烧处置的同时，能促进煤电小机组转型，是处理生活垃圾未来发展的方向。

目前耦合掺烧工艺有直接混合掺烧、间接混合掺烧、并联燃烧三种。

直接混合掺烧、间接混合掺烧较并联混合燃烧投资少，间接混合掺烧与直接混合掺烧相比，减少了飞灰对燃煤锅炉的影响，但系统复杂，实际工程中需根据技术经济情况选取合适的掺烧技术。

关键词：循环流化床；生活垃圾；混合掺烧中图分类号：TK229.6文献标识码：A文章编号：2096-4595（2020）38-0284-0001随着经济的发展，我国生活垃圾产生量日益增多，传统的填埋处置技术由于受到填埋场容量和占地的限制，已无法满足垃圾处理需求。

垃圾焚烧技术在实现垃圾减容、减重的同时，能够将垃圾的热能用于发电，实现资源化利用，已成为垃圾处理的主流技术。

但是，对于垃圾产生量小的县级或乡镇地区，新建垃圾焚烧厂投资较大，形成不了规模效益，且垃圾转运集中处置又产生了较大的运输费用。

如何采用经济的方式实现生活垃圾资源化、减量化处置成为当下生活垃圾处置的难题。

2017年12月4日，国家能源局和环保部发布《关于开展燃煤耦合生物质发电技改试点工作的通知》，组织燃煤耦合生物质发电技改试点项目建设，旨在通过发挥现有燃煤电厂其高效、清洁的发电技术优势，来实现农林废弃物、生活垃圾、市政污泥的环保处置。

循环流化床燃煤锅炉由于其燃料特性适应广的特点，适合耦合生活垃圾发电技术改造。

对循环流化床燃煤锅炉进行耦合垃圾焚烧发电改造，不仅可以降低垃圾焚烧发电投资费用，而且有利于煤电小机组的环保转型，是未来发展的方向[1]。

一、垃圾耦合掺烧工艺路线介绍目前可知的垃圾耦合掺烧工艺有直接混合掺烧、间接混合掺烧、并联燃烧三种。

循环流化床锅炉生物质掺烧试验研究发布时间：2021-05-26T09:26:18.213Z 来源：《新型城镇化》2021年4期作者：曹海涛[导读] 并评估了燃煤电厂开展生物质掺烧对锅炉效率和环保影响。

方正县辰能生物质发电有限公司黑龙江哈尔滨 150800摘要：针对某电厂 50MW 循环流化床锅炉生物质掺烧开展了现场试验研究 , 研究了生物质掺烧质量分数对锅炉效率及 NOx、SO2 和粉尘排放质量浓度的影响规律。

结果表明 : 机组负荷为 60MW 时 , 掺烧质量分数为 0%、15%、30%、45% 的工况下 , 锅炉效率分别为79.27%、77.43%、81.49%、84.02%; 机组负荷为 50MW 时, 掺烧质量分数为 0%、15%、30%、45% 的工况下, 锅炉效率分别为 79.80%、81.59%、82.82%、84.33%。

掺烧生物质后, 可以有效减少NOx 的生成量和脱硫剂的使用量, 并且粉尘排放也能达到环保要求。

关键词：循环流化床锅炉；生物质掺烧；锅炉效率笔者针对某电厂 50MW 循环流化床锅炉生物质掺烧开展了现场试验研究 , 主要研究了不同生物质掺烧质量分数对锅炉效率及 NOx、SO2 和粉尘排放量的影响规律 , 并评估了燃煤电厂开展生物质掺烧对锅炉效率和环保影响。

1锅炉设备某电厂该电厂生物质燃料来源主要有 :(1) 农作剩余物 , 如稻杆、谷壳、花生梗、花生壳、烟梗、桑梗、玉米、甘蔗渣、药渣 ;(2) 林业剩余物, 如竹片、竹糠、树头尾( 柴火 )、树枝、树皮、木糠、杂灌 ;(3) 城市剩余物 , 如建筑模板、家具料、城市绿化料。

生物质燃料成分分析见表 2( 试样化验指标 ), 表 2 中平均值为质量加权平均值。

表 1 生物质燃料成分分析生物质燃料在入炉前必须破碎 , 破碎后要求颗粒直径≤ 10mm。

水分含量必须满足锅炉燃烧要求 , 以使锅炉高效运行。

该锅炉按设计燃料水分含量进行设计和校核 , 如果生物质燃料的水分含量等参数偏离设计数据, 则锅炉的性能将受影响, 锅炉效率会降低。

循环流化床锅炉烟气污染物排放测试及特性分析所属行业: 环境监测关键词：循环流化床锅炉超低排放脱硝技术《关于开展火电、造纸行业和京津冀试点城市高架源排污许可管理工作的通知》要求在2017年6月底前，完成全国火电(和造纸)行业企业排污许可证申请与核发，火电的烟气排污依据GB13223—2011火电厂大气污染物排放标准。

对于现有循环流化床火力发电锅炉中上述标准规定重点地区的锅炉执行大气污染物特别排放限值(烟尘、SO2、NOx、Hg及其化合物的允许排放浓度分别为20、50、100、0.03mg/m3)。

国内烟气常规污染物监测技术成熟，数据可实时上传监管部门。

然而大多数经过超低排放改造的燃煤锅炉未对烟气中的汞及其化合物进行控制与监测，烟气中汞及其化合物排放监测成为需解决的问题;另一方面，脱硝引入了氨基还原剂或SCR钒钛基催化剂，新增了NH3和SO3的排放。

段守保以2台300MWCFB锅炉为对象，从脱硫、脱硝、除尘角度研究了合理的超低排放改造路线。

武成利等采用吸附法(30B法)采集循环流化床燃煤锅炉(CFB)烟气中汞，但无法得知颗粒汞的浓度，若采用安大略法(OHM法)采样可弥补此不足。

由于学者对电厂室燃煤粉炉的污染物排放研究相对较多，对循环流化床炉的检测较少。

本文针对循环流化床炉的常规及其特征烟气污染物排放进行了测试分析，为烟气污染物控制和深度减排改造提供基础数据，为设备安全环保运行提供技术参考。

1、锅炉及环保设备简介某自备电站2台循环流化床锅炉 (分别记为U1和U2)，均为单汽包、单炉膛、自然循环锅炉，环保设施采用了炉内加石灰石预脱硫、选择性非催化还原(SNCR)脱硝技术、高效除尘器、炉外单塔湿法脱硫(WFGD)。

其中U1锅炉额定蒸发量为240t/h，燃料消耗量为31.4t/h，石灰石消耗量为1.6t/h，采用电袋复合式除尘、石灰石膏法脱硫;U2锅炉额定蒸发量为450t/h，燃料消耗量为57.0t/h，石灰石消耗量为3.6t/h，采用袋式除尘器除尘、炉外采用钠基强碱法脱硫，计划进一步降低NOx排放浓度并采购SCR催化剂。

高碱煤/气化飞灰燃烧过程中碱金属的迁移转化与NO_x排放特性高碱准东煤反应活性好、储量大,预计储量达3900亿吨,但灰中Na2O含量高,直接燃烧时锅炉结渣沾污严重。

此外,当前国家重点地区NOx排放值限定在50 mg/m3以内,但高碱准东煤燃烧NOx排放特性尚不明确。

循环流化床锅炉燃烧温度低、污染物排放浓度低,在准东煤的清洁高效利用方面有很好的应用前景。

以循环流化床锅炉为基础的梯级利用技术为高碱准东煤的清洁高效利用提供了新的可能:即先通过气化工艺将高碱准东煤中绝大部分碱金属以气态的形式析出,再通过物理的方式将煤气中的碱金属去除,最后将净化煤气作为工业原料利用,产生的气化飞灰作为燃料在循环流化床锅炉中燃烧利用。

高碱准东煤循环流化床气化飞灰具有低挥发分、高灰分、粒径小等特点,钠含量高达1.0～4.0%,且钠的形态及含量与准东煤中钠有明显差异,高碱准东煤气化飞灰在循环流化床锅炉中再燃烧过程中会产生新的积灰沾污问题。

针对高碱准东煤和气化飞灰流态化燃烧过程中的碱金属迁移转化所引起的积灰沾污问题和高碱准东煤流态化燃烧过程中的NOx排放问题,借助管式炉、恒温水浴等装置对高碱准东煤和气化飞灰燃烧过程中碱金属的迁移转化特性、脱除与回收特性及碱金属对NOx排放特性的影响规律开展了机理研究,借助循环流化床试验装置开展了高碱准东煤、气化飞灰的热化学转化及低NOx排放基础试验,主要结论如下:1)高碱准东煤气化飞灰中碱金属的含量远高于高碱准东煤,Na主要以水溶的NaCl、Na2SO4和低熔点的硅铝酸钠盐的形式存在,K主要为水溶性K。

高碱准东煤中K的含量(0.3～0.7 mg/g)远低于Na含量(4.2～9.1 mg/g),但高碱准东煤气化飞灰中K的含量(0.8～3.1 mg/g)较高,相比于Na含量(4.3～25.3 mg/g)不可忽略。

高碱准东煤中各形态Na的含量基本不受粒径的影响,但高碱准东煤气化飞灰中各形态Na的含量与飞灰的粒径密切相关。

流态化燃烧NO、N_2O和SO_2同步排放试验循环流化床燃烧技术具有燃烧适应性广、燃烧效率高、脱硫效率高、NOx排放低的优点,但仍缺乏在流态化燃烧过程中有关NO、N₂O和SO₂的同步排放特性试验结果。

本文实验研究褐煤、烟煤和无烟煤在流态化燃烧过程中NO、N₂O和SO₂的同步排放特性并总结得到其无量纲经验公式,为循环流化床锅炉的设计和实际运行提供指导。

主要研究内容和结果如下:（1）在小型热态流化床试验台上试验研究典型褐煤、烟煤和无烟煤在流态化燃烧过程中运行参数（包括过量空气系数、燃烧温度、钙硫比、煤中O/N摩尔比）对NO、N₂O和SO₂的同步排放特性影响规律。

结果表明,在燃烧温度为750℃、850℃、900℃、950℃条件下,随着过量空气系数的增加,NO和N₂O排放量增加,SO₂排放量先增加后减少,在不同燃烧温度下均在过量空气系数为1.0时达到最大值;对于给定的过量空气系数,随着燃烧温度的增加,NO和SO₂排放量增加,N₂O排放量减少,当燃烧温度升高至950℃时,不同过量空气系数工况下N₂O排放量均接近于0;碳酸钙会对NO、SO₂和N₂O的同步排放特性造成影响。

对于不同燃烧温度,脱硫效率随过量空气系数的增加而增加。

2022年第6期（总第414期）鉴于我国多煤少油缺气的资源特点，煤一直作为主要的能源。

煤的利用会产生大量的灰渣，其中火力发电厂燃烧产生的粉煤灰占绝对地位，粉煤灰的循环利用迫在眉睫。

下面对粉煤灰进行简要的介绍并对蒸压加气混凝土砌块（AAC ）用粉煤灰提出相应的要求。

1粉煤灰的形成和成分1.1粉煤灰的形成煤的化学成分复杂，包括有机质和无机质两大类，其中有机质占大多数，有机质充分燃烧以后完全变成气体。

煤中的主要矿物包括硅酸盐、氧化物、碳酸盐、亚硫酸盐、硫酸盐、磷酸盐等[1]，煤燃烧时，其中发生的主要反应如下：（1）高岭石Al 2O 3·2SiO 2·2H 2O→A12O 3·2SiO 2+2H 2O ；Al 2O 3·2SiO 2→A12O 3·SiO 2+SiO 2；3[A12O 3·SiO 2]→3Al 2O 3·2SiO 2+SiO 2。

（2）伊利石K{A12[AlSi 3O 10](OH)2}→K{A 12[AlSi 3O 10]O}+H 2O ；4K{A 12[AlSi 3O 10]O}→2K 2O+3[SiAl 4O 8·2SiO 2]+3SiO 2；煤燃烧脱硫加入石灰后发生如下反应：SiAl 4O 8·2SiO 2+CaO→Ca[Al 2Si 2O 8]+A12O 3·2SiO 2；Ca[Al 2Si 2O 8]+2Al 2O 3→3Al 2O 3·2SiO 2+CaO ；（3）碳酸盐CaCO 3→CaO+CO 2↑；CaMg(CO 3)2→MgO+CaO+CO 2↑。

(4)硫铁矿FeS 2+O 2→Fe 2O 3+Fe 3O 4+SO 2↑。

1.2粉煤灰的成分1.2.1化学成分由煤燃烧时的主要反应可知，粉煤灰的主要化学成分为SiO 2、Al 2O 3、CaO 、Fe 2O 3、MgO 和未燃尽碳颗粒等。

燃煤电厂超低排放设计与研究作者：胡盈彬来源：《科学导报·学术》2020年第39期摘要：本文主要针对烟气循环流化床技术以消石灰粉为脱硫剂的研究，利用在脱硫塔内，烟气中的酸性气体与加入的消石灰、循环灰中的消石灰成分发生反应，做了工艺用水降温，从而脱除SO2和SO3气体，排烟无需再加热，整个系统无需采取防腐措施。

首先为了使脱硫塔在低负荷运行时保持最佳工作状态，其次设置了洁净烟气再循环系统，以保证烟气流量的稳定性。

最后在CFB锅炉中，炉膛出口至分离器出口烟气基本上处于850-950的恒温状况，停留时间较长，一般为2-3秒，这为SNCR的实现提供了良好的环境。

在此区域内，烟气与循环物料充分混合，且燃煤循环流化床锅炉中燃料灰富含铁、镍、铝等金属化合物的多孔介质，这些金属化合物对于氨还原NOX具有显著的催化作用，多孔介质为还原反应提供了活性位。

关键词：脱硫塔;消石灰;循环系统引言这些先进的反应条件，使得SNCR效率提高。

低低温技术是通过在电除尘器前加装烟气换热装置，使烟气温度降到接近露点温度或以下，改善粉尘的荷电特性，提高扬尘效率。

高效电源技术是提高电厂有效输入功率，从而提高电除尘器的电晕功率，从而提高除尘效率，降低烟尘排放浓度。

协同脱硝系统循环流化床脱硝+SNCR脱硝，当NOx入口浓度过大时，可采用SCR脱硝技术。

采用SCR技术时，会发生氨逃逸，产生硫酸氢铵，腐蚀空预器，不易于脱硫。

SO3在烟气冷却器烟气降温过程中凝结，并被烟尘充分吸附和中和。

1、问题分析SNCR工艺需要先将还原剂溶解稀释。

喷枪雾化采用气力雾化，雾化介质采用压缩空气，雾化介质的作用是加强还原剂与炉内烟气混合，保证脱硝效果，提高还原剂利用率，减少尾部氨残留。

所用煤种为高灰分煤（A>15%），故不能采用袋式除尘器。

由于电除尘之后还有烟气脱硫装置。

因此，除尘设备的出口烟气含尘量并不是最终排放的含尘量，不用过高的除尘效率。

低低温技术是通过在电除尘器前加装烟气换热装置，使烟气温度降到接近露点温度或以下，改善粉尘的荷电特性，提高扬尘效率。

基于深度信念网络的循环流化床SO 2排放浓度预测郭明远，吴宝杨（山西鲁晋王曲发电有限责任公司，山西长治046000）第1期（总第244期）2024年2月山西电力SHANXIELECTRICPOWERNo.1（Ser.244）Feb.2024摘要：我国火电机组超低排放要求二氧化硫排放时，其质量浓度小于35mg/m 3，精准预测SO 2排放浓度并加以控制对于火电机组环保运行具有重要意义。

针对循环流化床SO 2排放浓度预测问题，引入深度机器学习方法建立了基于深度信念网络的SO 2排放浓度预测模型。

首先，通过机理分析确定影响SO 2排放浓度的操作变量，并作为模型输入；其次，利用DBN 网络提取模型输入的深度特征，以ELM 作为回归器建立预测模型；最后，将DBN-ELM 模型与目前常用的3种SO 2排放浓度预测模型进行了对比，结果表明，该模型均方根误差、平均绝对误差分别为175.3mg/m 3、117.6mg/m 3，预测精度远高于其他3种对比模型，在实际工程中更具有应用价值。

关键词：深度信念网络；SO 2排放浓度；预测模型；极限学习机中图分类号：TP18；X773文献标志码：A文章编号：1671-0320（2024）01-0060-050引言燃煤机组SO 2排放浓度是环保监测的重要指标之一，对其进行精准监测对于机组环保运行具有重要意义。

实时获取燃煤机组SO 2排放浓度的方法主要有2种。

一种是通过CEMS 仪表进行检测，由于传感器通常处于高温、高流速和强腐蚀性的测量环境中，损耗和维护成本高。

另一种是利用机器学习方法构建SO 2排放浓度预测模型。

相比于仪表测量方法，该方法成本低廉，模型运行环境稳定，维护方便且不影响机组运行，因此受到了广泛的关注。

目前利用机器学习方法构建SO 2排放浓度预测模型存在以下问题：一是在建模方法上，主要集中在利用最小二乘向量机[1-3]、极限学习机[4-5]、BP 神经网络[6-7]、自适应模糊推理辨识法[8]等浅层机器学习方法，浅层机器学习方法对数据的学习能力有限，模型预测精度有待提高；二是在模型输入方面，直接以影响SO 2排放浓度的因素为输入或者利用特征选择方法[9-12]对影响因素进行筛选。

循环流化床锅炉燃烧硫氧化物的危害及控制措施摘要:循环流化床燃烧技术作为一种资源综合利用和环保节能型燃煤技术受到国内外普遍重视,但同时循环流化床燃烧产生的污染物SO2等也对环境带来了较大的影响,SO2对人体危害较大,长期吸入可引起各种恶性疾病,同时由SO2演变成的酸雨对树木、粮食、建筑物、以及土壤水体也带来了严重的影响。

如何减少SO2的排放浓度就成了循环流化床燃烧必须解决的问题。

关键词:硫氧化物危害控制措施1 硫氧化物对环境的危害硫氧化物主要指SO2、SO3等气体,循环流化床燃煤烟气中主要污染物是SO2。

SO2对人体的危害很大,主要引起呼吸道疾病,它和粉尘结合在一起进入人体肺部,引起各种恶性疾病。

SO2对人体的最大危害是在湿度较大的空气中,它可以由锰和三氧化二铁等催化而变成硫酸雾,这时其毒性将比它本生大10倍。

SO2在太阳紫外线和某些粉尘颗粒的作用下,经过一系列的光化学反应,变成SO3,然后与空气中的水蒸气相遇,变成硫酸,随雨水降落形成酸雨。

酸雨会造成树木森林枯黄、粮食减产、建筑物腐蚀,不仅会对金属及其制品造成腐蚀,还会使纸制品丝制品皮革制品变质、变碎、和破碎。

酸雨本身带有金属毒物渗入土壤,进入水体,经过食物链,将对人体健康构成长期的潜在的严重的危害。

重庆市是我国酸雨危害最严重的城市,据统计,2007年重庆市二氧化硫排放量82.62万吨,主城区降水pH均值为4.53,酸雨频率为66.9%,每年因酸雨造成的经济损失高达5.48亿元。

随着酸雨频率、范围、酸性逐年增大,对环境的影响也越来越明显。

循环流化床燃烧技术作为一种资源综合利用和环保节能型燃煤技术受到国内外普遍重视,但同时循环流化床燃烧产生的污染物SO2也对环境带来了较大的影响,如何减少SO2的排放浓度就成了循环流化床燃烧必须解决的问题。

2 影响循环流化床脱硫效率的主要因素2.1 脱硫剂和给煤粒径的影响脱硫剂粒度和粒径分布对脱硫效率有较大影响。

减少脱硫剂的粒径,脱硫气固反应的表面积增大,微孔内的等效孔长度减短、扩散阻力减小,脱硫效率提高。

发赵沒禺POWER EQUIPMENT第！4卷第6期2020年11月Vol. 34, No. 6Nov. 2020i 环保技术\循环流化床锅炉生物质掺烧试验研究陈 拓！李德波！曾庭华！周杰联！冯永新！廖宏楷！张谓添(广东电科院能源技术有限责任公司，广州510080)摘 要：针对某电厂50 MW 循环流化床锅炉生物质掺烧开展了现场试验研究，研究了生物质掺烧质量分数对锅炉效率及NO ’、SO $和粉尘排放质量浓度的影响规律。

结果表明：机组负荷为60 MW 时,掺烧质量分数为0 %、15%、30%、45%的工况下，锅炉效率分别为79. 27%、77. 43%、81. 49%、84. 02%；机组负荷为50 MW 时，掺烧质量分数为0%、15%、30%、45%的工况下，锅炉效率分别为79. 80%、81. 59%、82. 82%、 84.33%。

掺烧生物质后，可以有效减少NO ’的生成量和脱硫剂的使用量，并且粉尘排放也能达到环保要求。

关键词：循环流化床锅炉；生物质掺烧；锅炉效率中图分类号:TK229. 66 文献标志码：A 文章编号：1671-086X(2020)06-0404-05DOI ： 10.19806/ki. fdsb. 2020.06.00 7Experimental Study on Coal-Biomass Co-combustion of a CFB BoilerChen Tuo , Li Debo , Zeng Tinghua , Zhou Jielian , Feng Yongxin ,Liao Hongkai, Zhang Weitian(Guangdong Electric Power Research Institute Energy Technology Co., Ltd.,Guangzhou 510080, China )Abstract : Taking the 50 MW circulating fluidized bed (CFB ) boiler that burns coal and biomas smixtures as an object of study , the effects of bioma ss blending ratio on the following parameters were investigated , such as the boiler efficiency, the NO X emission concentration and the SO2 emissionconcentration , etc. Results show that at the unit load of 60 MW , the boiler efficiency would be 79. 27% ,77.43% , 81.49% and 84.02% accordingly , when the mas s fraction of bioma ss is 0% , 15% , 30% and 45% , respectively ； at the unit load of 50 MW , the boiler efficiency would be 79. 80% , 81. 59% , 82. 82%and 84. 33% accordingly , when the ma ss fraction of bioma ss is 0% , 15% , 30% and 45% , respectively. The application of coal-bioma ss co-combustion technology helps to reduce the NO# generation and desulfurizing agent consumption , when the dust emission could simultaneously meet the requirement ofenvironmentalprotection.Keywords : CFB boiler ； coa--biomass co-combustion ； boiler efficiency燃煤电厂耦合生物质发电是实现燃煤电厂 向低碳转型、更大幅度降低CO 2排放的重要发展 方向&国家能源局和生态环境部于2018年6月28日批准全国84个燃煤电厂耦合生物质发电的试点项目，包括300 MW 亚临界燃煤电厂至1 000 MW 超超临界燃煤电厂，预示着我国燃煤电厂将开始在较大范围内进行生物质耦合发电 改造工作&国内一些研究者开展了有关煤与生物质掺烧 的研究&王华山等*〕利用综合热分析仪，对煤和生物质掺烧的燃烧过程及特性进行了研究。