350MW循环流化床锅炉变负荷中的污染物排放研究

350MW循环流化床锅炉变负荷中的污染
物排放研究
摘要：本文以350MW循环流化床锅炉为例，对锅炉变负荷中的污染物排放议
题进行了分析探讨，通过对超临界循环流化床锅炉氮氧化物、二氧化硫和烟尘等
污染物排放进行了多项控制策略，保证350MW循环流化床锅炉运行污染物排放指
标合格。

关键词：循环流化床；锅炉燃烧；污染物排放；污染物控制
1、引言
循环流化床锅炉是能源企业中的常见设备，其具有很多的优势，包括可以使
用多种类型的燃料，具有很强的调峰能力，燃烧效率高，污染物排放低等，在节能、环保等方面具有良好的综合优势，因而受到业内企业的青睐，得到普遍应用。

2016年我国针对燃煤电厂提出了新的污染物排放标准，在新标准和新要求下，对
循环流化床锅炉运行进行分析，采取污染物排放控制措施是企业和从业人员关注
和研究的重要内容。

2、350MW循环流化床锅炉技术路线分析
阳高热电有限公司采用哈尔滨锅炉有限公司生产的350MW锅炉，型号为：
HG-1207/25.4-L.MG2。

锅炉型式为一次中间再热、超临界压力变压运行直流锅炉，单炉膛、平衡通风、固态排渣、全钢架、全悬吊结构、M型布置，采用不带再循
环泵的大气扩容式启动系统。

锅炉主要由单炉膛、3个汽冷旋风分离器、3个双
路回料门、尾部对流双烟道、7台滚筒冷渣器和1个四分仓回转式空气预热器等
部分组成。

水循环采用二次上升结构，水冷壁引出管汇集成2根下降管引入水冷屛，水冷屛引出后进入2个汽水分离器。

炉膛采用单炉膛单布风板结构，燃烧室
蒸发受热面采用膜式水冷壁及水冷屛结构。

采用水冷布风板，大直径钟罩式风帽，炉膛内布置屛式高温再热器和屛式高温过热器。

尾部采用双烟道结构，上部被中
隔墙过热器分为前烟道和后烟道，前烟道中布置有低温再热器、前省煤器，后烟
道中布置有中温过热器、低温过热器、后省煤器，前后省煤器均采用H型鳍片省
煤器。

空气预热器采用四分仓回转式空气预热器，布置在省煤器下部单独的烟道内。

3、350MW循环流化床锅炉变负荷中的污染物排放情况
3.1升负荷情况
循环流化床锅炉负荷从95%升高到100%的过程中，对污染物排放变化情况进
行分析。

在100s时先增加一次风量和二次风量，然后增加给煤量，这个过程先
保持钙硫的摩尔比为2不变，当锅炉运行负荷稳定后再对钙硫摩尔比、一次风量、上下二次风配比等条件进行调整，然后对炉膛出口处的污染物浓度变化情况进行
检测分析。

通过建立模型，模拟仿真结果显示党锅炉负荷升高时，循环床温度先
降低，然后开始升高。

可能的原因是在升负荷过程中增加了一次风量和二次风量，然后又增加了给煤量，因此导致床温后续升高。

保持給煤量不变，然后增加给风量，检测到烟气的吸热量增加，炉膛温度降低。

当增加给煤量后，炉膛内的燃料
逐渐释放热量造成床温升高。

对炉膛出口处的二氧化硫浓度进行检测发现二氧化
硫的浓度先快速增加人，达到高位后逐渐降低，最后二氧化硫的浓度保持在一个
相对平衡的状态，最终二氧化硫浓度大小比锅炉负荷升高前的浓度低。

可能的原
因是当循环流化床负荷升高，随着给煤量的增加，燃料中的硫分逐渐析出造成二
氧化硫浓度快速增加。

随着流化床温度升高，脱硫反应加速进行，导致二氧化硫
浓度达到高位后逐渐降低。

由于脱硫反应受到床温的影响更大，因此当床温升高后，脱硫反应速度加快，因此锅炉出口的二氧化硫最终浓度低于锅炉负荷升高前
的浓度。

对炉膛出口的氮氧化物浓度进行检测发现氮氧化物排放浓度随着锅炉负
荷升高而升高。

可能的原因是在氮氧化物生成反应中，随着锅炉负荷升高，给煤
量增加，炉膛内的焦炭加速反应生成氮氧化物；另一方面，锅炉负荷升后床温升高，会造成挥发分中的氮加快析出，造成炉膛出口氮氧化物排放浓度升高。

当锅炉负荷升高且运行稳定后，在500s时改变钙硫摩尔比，从最初的比值2
升高到2.5和2.8，观察增加钙硫摩尔比后氮氧化物和二氧化硫的浓度变化情况。

随着钙硫摩尔比增加，二氧化硫浓度降低到最低位，然后又缓慢上升至相对平稳
的状态。

可能的原因是钙硫摩尔比增加，石灰石加入量增加，促进了脱硫反应速度，二氧化硫浓度降低到最低位。

由于床温降低导致脱硫反应速度减慢，造成二
氧化硫浓度缓慢上升。

钙硫摩尔比从2增加到2.5和从2增加到2.8，后者比前
者二氧化硫浓度降低更明显。

检测氮氧化物浓度未发现明显变化。

当锅炉负荷升高且运行稳定后，保持总风量一定，降低一次风比例，检测二
氧化硫、氮氧化物浓度变化。

随着一次风比降低，保持给煤量不变，由于一次风
的冷却效果，烟气量减少，而烟气排出炉膛时会带走内部部分热量，因此随着烟
气量减少造成床温逐渐升高。

随着一次风比降低，二氧化硫浓度逐渐降低。

可能
的原因是炉膛温度升高会促进脱硫反应速度，使二氧化硫排放浓度降低。

当一次
风比降低后，氮氧化物排放浓度也有所降低。

可能的原因是一次风量比减少，导
致炉膛内的富氧区减少，欠氧区增加，促使氮氧化物发生还原反应，导致氮氧化
物排放浓度降低。

3.2降负荷情况
循环流化床锅炉负荷从90%升高到85%的过程中，对污染物排放变化情况进
行分析。

降负荷时，给煤量减少，一次风量和二次风量减少，炉膛内的燃料燃烧
反应减速，燃料释放的热量减少，循环流化床温降低。

降负荷过程中，二氧化硫
浓度加快降低到最低位，然后逐渐升高，最后稳定值低于锅炉负荷未降低时的浓
度值。

可能的原因是随着负荷降低，给煤量减少，燃料中的硫分析出量减少，造
成二氧化硫浓度快速降低。

负荷降低后床温降低，脱硫反应速度减缓，造成二氧
化硫浓度降低后又逐渐升高。

床温降低对脱硫反应的影响大，因此在负荷降低后
的二氧化硫浓度低于之前的浓度。

降负荷过程中，氮氧化物浓度有所降低。

可能
的原因是降负荷后，给煤量减少，炉内的焦炭生产反应速度减缓，而且床温降低，挥发分氮生成速度也减缓，导致氮氧化物浓度降低。

当锅炉降负荷且运行稳定后，在500s时改变钙硫摩尔比，从最初的比值2
升高到2.5和2.8，观察增加钙硫摩尔比后氮氧化物和二氧化硫的浓度变化情况。

钙硫摩尔比从2增加到2.5和从2增加到2.8，二氧化硫排放浓度均降低，后者
比前者二氧化硫浓度降低更明显。

当锅炉降负荷且运行稳定后，保持总风量一定，降低一次风比例，检测二氧化硫、氮氧化物浓度变化。

降低一次风比例后，床温升高，二氧化硫排放浓度降低，氮氧化物的浓度也降低。

一次风比降低的程度大小对床温以及二氧化硫和氮氧化物排放浓度关系密切。

一次风比从48%降低到47%和从48%降低到45%，后者二氧化碳排放浓度和氮氧化物排放浓度降低更明显。

4、变负荷中的污染物排放控制建议
对350MW循环流化床锅炉变负荷过程污染物排放浓度进行模拟分析，根据检测分析结果可以采取以下方式减少污染物排放。

在循环流化床升负荷时可降低一次风比例，降低氮氧化物排放浓度；降负荷时可通过增加钙硫摩尔比降低二氧化硫排放浓度。

5、结语
综上所述，对350MW循环流化床锅炉运行中变负荷情况下的二氧化硫和氮氧化物排放浓度进行模拟分析，通过改变运行条件或参数，对锅炉床和内部温度进行调控，采用合理的策略减少污染物排放浓度，推动能源企业环保管理目标顺利实现。

参考文献
[1]宋畅.吕俊复.杨海瑞.等.超临界及超超临界循环流化床锅炉技术研究与应用[J]．中国电机工程学报,2018,38(2):338-347．
[2]张冲冲.马素霞.张建春.李仕成.孙文平.350MW循环流化床锅炉变负荷过程中污染物排放研究[J].热力发电,2020,49(10):41.
[3]周俊波.刘茜.张华.等.典型燃煤锅炉低负荷及变负荷运行控制特性分析[J].热力发电2018，47(9):34-40.。