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【摘 要】循环流化床锅炉应用目前国内外最新的循环流化床燃烧技术，具有燃料适用范围广、对环境污染小的优势。在经济高速发展的今天，我们所追求的应该是可持续发展，而不是以牺牲环境为代价的发展。衡量一种技术市场竞争力的指标，不再仅仅局限于其所能带来的经济效益，而是将该技术对环境的污染程度也纳入考虑的范围。使用循环流化床锅炉能大大减小SO2、NO2等污染物的排放，有利于环境保护。本文主要介绍循环流化床锅炉主要污染物的排放以及控制方法。
【关键词】循环流化床；排放；环境保护
在全球经济不断发展的今天，环境保护已经成为全球各行各业关注的话题。锅炉运行时，燃料燃烧会产生二氧化硫、一氧化氮等污染气体，对环境会造成相当严重的破坏。循环流化床技术由于具有燃料适用广、污染小等特点，目前已经在全世界范围内得到了广泛的应用。燃料燃烧所排放的污染物主要是硫氧化物、氮氧化物、一氧化碳、卤族元素和粉尘，只要做好一些关键点的控制，就可以将这些污染物的排放降到最低。
1.二氧化硫
以煤炭作为燃料，一般需要在燃料中加入适当的添加剂，添加剂的成分一般为石灰石。石灰石在在高温条件下分解成生石灰和二氧化碳，而生石灰与二氧化硫又可以反应生成硫酸钙。反应方程式如下：
CaCO3==CaO+CO2
CaO+SO2+1/2O2==CaSO4
这个过程可以有效降低二氧化硫的排放，也称作脱硫反应。该反应在850摄氏度高温的条件下反应最彻底，效率最高。若超过这个温度，生成的硫酸钙又会产生缓慢分解效应；而若低于这个温度，则无法充分燃烧且过程缓慢。
实际的脱硫效果受到很多因素的影响，其中石灰石的孔隙结构是最重要的因素之一。适当的孔隙结构可以增加石灰石与二氧化硫的解除面积，提高反应速度，在相同的时间内可以吸收更多的二氧化硫，二氧化硫的实际排放量也更小。循环流化床锅炉具有物料循环系统，经过粉碎处理的石灰石可以与燃烧产生的二氧化硫充分接触，进一步提高脱硫效率。实践经验显示，只要控制好参与反应的钙硫比，就可以是脱硫效率达到95%以上。
2.氮氧化物
2.1 NOX的含义
燃料燃烧所产生的氮氧化物一般是指一氧化氮和二氧化氮，因为前者最后还是会向后者转化，所以我们一般不将其细分，而是统称为NOX。实际上，二者在元素组成上仅是氧元素不同，所以在分析燃烧产生的污染气体时，就无需对二者进行区分。
2.2 NOX的生成过程
燃料燃烧过程中，氮氧化物的生成主要有两个途径：一是空气中的氮气在高温条件下发生氧化；二是燃料中的氮元素在800摄氏度左右的低温燃烧条件下与空气中氧气结合生成。在这两个过程中，后者是氮氧化物生成的主要途径。一般经燃料中氮元素氧化而生成的氮氧化物占总量的95%以上。循环流化床锅炉可以从一定程度上减小氮氧化物的排放量，大实际上与普通的煤粉锅炉的排放量并无太大差异，氮的转化率依旧没有明显变化。燃烧过程中氮的转化率主要受到过剰空气量、床温等因素的影响，因此即使是循环流化床锅炉也要注意控制好这些因素。
2.3控制NOX排放量的具体措施
第一，控制床温。实践表明，当床温在800～850摄氏度之间时，氮氧化物的排放量最小。超过850摄氏度，不仅氮氧化物排放量增大，二氧化硫的排放量也会随之增大；而低于800摄氏度时，燃料不能充分燃烧且燃烧缓慢，锅炉的性能会大幅降低。第二，控制过剩空气量。过高的过剰空气量会大大增加氮氧化物的生成量，因此应当尽量减小过剰空气量，这也是限制氮氧化物排放量的最简单易行的方法。第三，可在主床上部的自由空间内采用分段式燃烧。
3.一氧化碳
我国对一氧化碳的排放有一个明确的标准，即不超过25mg/Nm3。一般情况下，循环流化床锅炉在使用时只要控制好关键的点就可以满足这个要求。但在一些特殊情况下，比如锅炉低负荷运转情况下，需要特别注意一些问题。
在这种情况下，燃料处于低温燃烧状态。在使用浓度较高的粉粒煤燃料时由于对主床上部自由空间燃烧影响较大，低温会使碳粉燃烧不充分进而增加一氧化碳的排放量。但如果在自由空间内提供足够的空气，即可限制一氧化碳的排放量。实践证明，通过这种方法，很容易达到上面提到的排放标准。
4.卤族元素
煤炭燃烧产生的卤族污染气体一般是氟和氯。实际上，质量较高的煤在燃烧时产生的卤族元素较少。一些劣质煤含有较多的卤族元素，在高温条件下可以发生水解反应，形成氟化氢以及氯化氢。而石灰石分解形成的生石灰会吸附一定量的卤化氢。在卤化氢已经生成的时候，由于生石灰参与脱硫反应，锅炉内生石灰的量已经很少。但是此时生石灰与卤化氢接触的面积仍然很大，所以更希望卤族元素的浓度高一些。
在实际中我们发现，在锅炉尾端烟气温度不高的情况下，可以更好地携带飞灰。在这种情况下，多相物质平衡表现为卤化钙和水之间的平衡，因此可以更好地吸收卤族元素。
5.粉尘
与其他类型的锅炉相比，循环流化床锅炉燃料燃烧所产生的粉尘较少。但是，由于循环流化床锅炉加了一定量的石灰石，因此粉尘的成分和形态与其他类型锅炉也存在差异。
我国对于粉尘排放的要求为不超过20mg/Nm3，为了保证循环流化床锅炉满足这一标准，需在除尘器方面展开突破。一般情况下，除尘器可以选择电式或布袋式，具体要根据实际情况而定。布袋式除尘器价格低廉，对直径较小的粉尘阻隔效果很好，而且在粉尘电阻过大时，采用布袋式除尘器也更为合适。电除尘器在选择时要考虑烟气和粉尘的电学特性，主要是比电阻和导电系数。同时需要注意的是，粉尘的比电阻不仅和粉尘的尺寸外形和成分有关，还和其所在环境温度有直接关系，一般高温情况下比常温情况比电阻要大。
6.结语
循环流动床锅炉在环境保护方面有着其独特的性质，可从降低二氧化硫、氮氧化物、卤族元素以及粉尘等方面加以研究，做好相关技术要点的控制。首先要满足国家规定的相关排放标准，其次要善于利用自身优势尽量减小排放量。只有把对环境的污染限制到最小，我们人类才能永续发展。 [科]
【参考文献】
[1]曹亚明.循环流化床锅炉炉内脱硫效率分析[D].东北大学，2008.
[2]崔大伟.循环流化床锅炉床温控制策略优化[D].山西大学，2010.
[3]廖子昱.循环流化床锅炉N_2O生成与控制研究[D].浙江大学，2011.
[4]柴远斌.240T/H循环流化床锅炉燃烧优化控制研究[D].山东大学，2007.
【关键词】循环流化床；排放；环境保护
在全球经济不断发展的今天，环境保护已经成为全球各行各业关注的话题。锅炉运行时，燃料燃烧会产生二氧化硫、一氧化氮等污染气体，对环境会造成相当严重的破坏。循环流化床技术由于具有燃料适用广、污染小等特点，目前已经在全世界范围内得到了广泛的应用。燃料燃烧所排放的污染物主要是硫氧化物、氮氧化物、一氧化碳、卤族元素和粉尘，只要做好一些关键点的控制，就可以将这些污染物的排放降到最低。
1.二氧化硫
以煤炭作为燃料，一般需要在燃料中加入适当的添加剂，添加剂的成分一般为石灰石。石灰石在在高温条件下分解成生石灰和二氧化碳，而生石灰与二氧化硫又可以反应生成硫酸钙。反应方程式如下：
CaCO3==CaO+CO2
CaO+SO2+1/2O2==CaSO4
这个过程可以有效降低二氧化硫的排放，也称作脱硫反应。该反应在850摄氏度高温的条件下反应最彻底，效率最高。若超过这个温度，生成的硫酸钙又会产生缓慢分解效应；而若低于这个温度，则无法充分燃烧且过程缓慢。
实际的脱硫效果受到很多因素的影响，其中石灰石的孔隙结构是最重要的因素之一。适当的孔隙结构可以增加石灰石与二氧化硫的解除面积，提高反应速度，在相同的时间内可以吸收更多的二氧化硫，二氧化硫的实际排放量也更小。循环流化床锅炉具有物料循环系统，经过粉碎处理的石灰石可以与燃烧产生的二氧化硫充分接触，进一步提高脱硫效率。实践经验显示，只要控制好参与反应的钙硫比，就可以是脱硫效率达到95%以上。
2.氮氧化物
2.1 NOX的含义
燃料燃烧所产生的氮氧化物一般是指一氧化氮和二氧化氮，因为前者最后还是会向后者转化，所以我们一般不将其细分，而是统称为NOX。实际上，二者在元素组成上仅是氧元素不同，所以在分析燃烧产生的污染气体时，就无需对二者进行区分。
2.2 NOX的生成过程
燃料燃烧过程中，氮氧化物的生成主要有两个途径：一是空气中的氮气在高温条件下发生氧化；二是燃料中的氮元素在800摄氏度左右的低温燃烧条件下与空气中氧气结合生成。在这两个过程中，后者是氮氧化物生成的主要途径。一般经燃料中氮元素氧化而生成的氮氧化物占总量的95%以上。循环流化床锅炉可以从一定程度上减小氮氧化物的排放量，大实际上与普通的煤粉锅炉的排放量并无太大差异，氮的转化率依旧没有明显变化。燃烧过程中氮的转化率主要受到过剰空气量、床温等因素的影响，因此即使是循环流化床锅炉也要注意控制好这些因素。
2.3控制NOX排放量的具体措施
第一，控制床温。实践表明，当床温在800～850摄氏度之间时，氮氧化物的排放量最小。超过850摄氏度，不仅氮氧化物排放量增大，二氧化硫的排放量也会随之增大；而低于800摄氏度时，燃料不能充分燃烧且燃烧缓慢，锅炉的性能会大幅降低。第二，控制过剩空气量。过高的过剰空气量会大大增加氮氧化物的生成量，因此应当尽量减小过剰空气量，这也是限制氮氧化物排放量的最简单易行的方法。第三，可在主床上部的自由空间内采用分段式燃烧。
3.一氧化碳
我国对一氧化碳的排放有一个明确的标准，即不超过25mg/Nm3。一般情况下，循环流化床锅炉在使用时只要控制好关键的点就可以满足这个要求。但在一些特殊情况下，比如锅炉低负荷运转情况下，需要特别注意一些问题。
在这种情况下，燃料处于低温燃烧状态。在使用浓度较高的粉粒煤燃料时由于对主床上部自由空间燃烧影响较大，低温会使碳粉燃烧不充分进而增加一氧化碳的排放量。但如果在自由空间内提供足够的空气，即可限制一氧化碳的排放量。实践证明，通过这种方法，很容易达到上面提到的排放标准。
4.卤族元素
煤炭燃烧产生的卤族污染气体一般是氟和氯。实际上，质量较高的煤在燃烧时产生的卤族元素较少。一些劣质煤含有较多的卤族元素，在高温条件下可以发生水解反应，形成氟化氢以及氯化氢。而石灰石分解形成的生石灰会吸附一定量的卤化氢。在卤化氢已经生成的时候，由于生石灰参与脱硫反应，锅炉内生石灰的量已经很少。但是此时生石灰与卤化氢接触的面积仍然很大，所以更希望卤族元素的浓度高一些。
在实际中我们发现，在锅炉尾端烟气温度不高的情况下，可以更好地携带飞灰。在这种情况下，多相物质平衡表现为卤化钙和水之间的平衡，因此可以更好地吸收卤族元素。
5.粉尘
与其他类型的锅炉相比，循环流化床锅炉燃料燃烧所产生的粉尘较少。但是，由于循环流化床锅炉加了一定量的石灰石，因此粉尘的成分和形态与其他类型锅炉也存在差异。
我国对于粉尘排放的要求为不超过20mg/Nm3，为了保证循环流化床锅炉满足这一标准，需在除尘器方面展开突破。一般情况下，除尘器可以选择电式或布袋式，具体要根据实际情况而定。布袋式除尘器价格低廉，对直径较小的粉尘阻隔效果很好，而且在粉尘电阻过大时，采用布袋式除尘器也更为合适。电除尘器在选择时要考虑烟气和粉尘的电学特性，主要是比电阻和导电系数。同时需要注意的是，粉尘的比电阻不仅和粉尘的尺寸外形和成分有关，还和其所在环境温度有直接关系，一般高温情况下比常温情况比电阻要大。
6.结语
循环流动床锅炉在环境保护方面有着其独特的性质，可从降低二氧化硫、氮氧化物、卤族元素以及粉尘等方面加以研究，做好相关技术要点的控制。首先要满足国家规定的相关排放标准，其次要善于利用自身优势尽量减小排放量。只有把对环境的污染限制到最小，我们人类才能永续发展。 [科]
【参考文献】
[1]曹亚明.循环流化床锅炉炉内脱硫效率分析[D].东北大学，2008.
[2]崔大伟.循环流化床锅炉床温控制策略优化[D].山西大学，2010.
[3]廖子昱.循环流化床锅炉N_2O生成与控制研究[D].浙江大学，2011.
[4]柴远斌.240T/H循环流化床锅炉燃烧优化控制研究[D].山东大学，2007.