【摘要】随着我国经济的发展，全民环保意识的不断提高，环保改造成为社会热门话题之一。氮氧化物是影响大气环境质量的重要污染因子，而热电行业是氮氧化物排放的主要来源之一，因此针对热电企业开展氮氧化物污染治理工作，成为改善大气环境质量的必然要求。
【关键词】循环流化床 低氮燃烧 改造
一、循环流化床的优点
（1）燃料适应范围广。这是循环流化床锅炉的重要优点，几乎可以燃用各种优劣质煤。常见劣质煤如高灰煤、高硫煤、高水分煤、煤矸石、煤泥、油页岩等均可进行掺烧。
（2）燃烧效率高。目前国内自行设计的循环流化床燃烧效率高达95%-99%，对无烟煤可达97%，对其他劣质煤时，燃烧效率比煤粉炉高出约5%左右。
（3）脱硫效率高。可直接向循环流化床内加入石灰石、白云石等脱硫剂，脱去燃料燃烧生成的SO2，并可根据燃料中所含的硫量大小确定加入脱硫剂量。
（4）氮氧化物（NOX）排放低。在标准状态下，NOX的排量可以控制在300PPM以下，利用两段低温燃烧技术，可控制在100 -200PPM以下。
（5）负荷调节范围大，负荷调节快。通过调节给煤量、空气量及物料循环量，可实现负荷25%-100%之间的快速调整，调整速度一般可达每分钟4%。
（6）灰渣含碳量低，易于实现综合利用。循环流化床燃烧过程属于低温燃烧，灰渣含碳量低（含碳量一般小于5%），属于低温透烧，灰渣可直接进行综合利用，如作为水泥掺和料或做建筑材料等。
（7）循环流化床锅炉的床内不布置埋管受热面，因而不存在其他锅炉的受热面易磨损的问题。此外，由于床内没有埋管受热面，启动、停炉、结焦处理时间短，可以长时间压火，压火时间可达8小时，方便故障的临时处理。
（8）燃料预处理系统简单。循环流化床锅炉的给煤粒度一般小于13mm，因此与煤粉锅炉相比，燃料的制备破碎系统大为简化，仅需简易破碎便可达到燃烧要求。
（9）给煤点少。循环流化床锅炉的炉膛截面积小，同时良好的混合和燃烧区域的扩展使所需的给煤点数大大减少。既有利于燃烧，也简化了给煤系统。
二、影响循环流化床氮氧化物排放的因素
在循环流化床锅炉中，产生氮氧化物的主要来源是燃料中的N，因此，从总体上看，燃料N含量越高，则氮氧化物的排放量也越高。当空气不分级或者分级不明显的时候，降低过量空气系数，在一定程度上可限制反应区的氧浓度，可控制氮氧化物的生成。
另外，燃烧温度对氮氧化物排放量的影响已趋于共识，即随着炉内床温的提高，氮氧化物的排放量也随之升高。
因此，要将氮氧化物控制在200mg/Nm3以下（SNCR之前），需要通过以下几点来实现：控制床温，减少氮氧化物的生成；
低氧燃烧，创造还原性气氛，已生成的氮氧化物进行还原；二次风分级燃烧，燃尽因缺氧燃烧遗留的可燃物。
三、循环流化床低氮燃烧技改设计原理
循环流化床锅炉高效低氮燃烧技术，强调了高效燃烧前提下的二次风合理低氧分级原则与低一次风率方式下的理想料层流态化构建技术的融合，充分照顾到了高效燃烧与De-NOx的协调统一。是从优化炉内物料流态化状况、改善着火燃尽特性、保证或提高锅炉热效率和优化汽水风烟参数等四个方面入手，然后引申一步做出的精细化二次风布局与一次风优化方案，进而通过设备改造和科学的燃烧调整过程，产生CFB沿物料流程的温度均衡、还原区有效降氮与氧化区高效脱硫的有机结合、保障燃尽率的局部风煤比均匀、二次风射流立体布局的分级供风和整体低氧燃烧过程的良好燃料适应性等五个方面的最终技术改造效果。本技术强调的是高效燃烧与De-NOx过程的高度统一。作为CFB锅炉运行的一般原则，务必要遵循“一次風主调料层温度确保床温，二次风补充氧量紧跟负荷”这一基本要领。
四、循环流化床低氮燃烧改造方案
（1）通过烟气再循环系统，在一次风中引入部分烟气，确保一次风流化效果的同时，有效降低一次风氧量，降低燃烧温度，抑制初期燃烧NOx生成。
（2）在布风板上一定的高度处开设一层或两层二次风喷口，将二次风沿炉膛轴向（即烟气流动风向）分级送入炉内，使燃料的燃烧过程沿炉膛轴向分级分阶段进行。在第一阶段，利用烟气再循环技术将通过一次风送入炉膛密相区的空气量减少到一定程度，燃料先在缺氧条件下燃烧，此时密相区的过量空气系数α<1，使燃料中的N在还原性气氛中进行燃烧，转化成NOX的量减少，在下二次风和上二次风之间仍有一段距离处于还原区，将已生成NOX部分还原，使NOX排放量减少。最后通过上二次风管道，喷入的空气与密相区内生成的烟气混合，形成第二次燃烧，剩余燃料在α>1的富氧条件下完成燃烧过程。
五、运行调整方法
（1）一次风量需要满足高料层时良好流化，以冷态流化实验的最低流化风量为基准，适当增加，确保在高料层时能够正常流化。
（2）在锅炉启动和低负荷未投二次风之前，主要靠调整一次风量满足流化风量；调整烟气再循环满足燃烧需要的氧量，要平衡流化、床温、大渣燃尽、低氮和低硫排放。
（3）在一次风不能满足以上要求时，需要投入二次风加强燃烧。此时的负荷调整主要调整二次风和煤量。二次风在投入时可先关闭上层风门，对称、均衡的投入下层二次风；随着负荷的增加，逐渐投入上层二次风。二次风控制的原则是：控制氧量，保证二次风能穿透和扰动床料，满足密相区上部富氧燃尽所需的氧量。
特别强调：二次风压有一个低限值，低于此风压，二次风将无法穿透料层，表现为氧量高，炉膛上部温度低，负荷带不上去。二次风门的操作要尽可能全开（至少大于50%）或全关（剩余5%左右，风门漏风冷却二次风喷嘴）。二次风压低于底限值时，要根据炉膛温度分布，关闭或开启相应区域的二次风门，以保证穿透风压。
六、其他注意事项
相比改造前锅炉，密相区缺氧燃烧，燃烧强度减弱，负荷调整较缓慢；烟气再循环系统退出时要缓慢，防止床温急剧升高；运行中要严密监视炉后氧量，控制氧量在规定区间即可达到低氮排放要求。锅炉大渣含碳量升高时，一般是因为煤的颗粒度大，或者再循环烟气量较大引起的，可适当降低烟气再循环风量。锅炉飞灰含碳量升高时，一般是因为煤质变化或者二次风压低引起的。要首先检查二次风压是否低于最低穿透风压，如风压太低，可通过均衡关小下二次风或上二次风的四角风门来提高风压，保证二次风的穿透力。