【正文】 氧化硫和氮氧化物。主要的排放源來自西北歐和中歐的一些國家。二氧化硫的自然來源包括微生物活動和火山活動，含鹽的海水飛沫也增加大氣中的硫。歐美一些國家是世界上排放二氧化硫和氮氧化物最多的國家（表 74） 。酸雨損害植物的新生葉芽，從而影響其生長發(fā)育，導致森林生態(tài)系統(tǒng)的退化。加拿大政府估計，加拿大 43％的土地（主要在東部）對酸雨高度敏感，有 14000 個湖泊是酸性的。 3）改進燃燒技術，減少燃燒過程中二氧化硫和氮氧化物的產(chǎn)生量。 控制酸雨污染是大氣污染防治法律和政策的一個主要領域，它主要包括兩方面的措施：一是直接管制措施，其手段有建立空氣質量、燃料質量和排放標準，實行排放許可證制度；二是經(jīng)濟刺激措施，其手段有排污稅費、產(chǎn)品稅（包括燃料稅） 、排放交易和一些經(jīng)濟補助等。但對不同煤種稍有差異；而無機硫(黃鐵礦 FeS2)在 300℃時即開始失去硫分，但其大量分解則在 650℃以上。 第二節(jié) 煤燃燒過程中 SO2 的生成機理與影響因素一、煤燃燒過程中 SO2 生成機理燃料中的硫不單是以單質硫形式存在，多數(shù)是以有機硫和無機硫化物的形式存在。日本及西歐國家則比較普遍地采用了煙氣脫硫技術，并采用先進的燃燒技術，如流化床燃燒技術等。18 從各國情況來看，控制酸性污染物排放和酸雨污染的主要途徑有： 1）對原煤進行洗選加工，減少煤炭中的硫含量。加拿大和美國的許多湖泊和河流也遭受著酸化危害。水體酸化還可能改變水生生態(tài)系統(tǒng)。人為排放的氮氧化物主要集中在北半球人口密集的地區(qū)。 亞洲是二氧化硫排放量增長較快的地區(qū)，并主要集中在東亞，其中中國南方是酸雨最嚴重的地區(qū)，成為世界上又一大酸雨區(qū)。酸雨污染可以發(fā)生在其排放地500～2022km 的范圍內，酸雨的長距離傳輸會造成典型的越境污染問題。濕沉降是指酸性物質以雨、雪形式降落地面，干沉降是指酸性顆粒物以重力沉降、微粒碰撞和氣體吸附等形式由大氣轉移到地面。d．臭氧等氧化與空氣中存在的碳氫化合物反應，生成一系列的新的化合物?！　?）NO：NO 是一種無色有毒氣體，占礦物燃料燃燒所產(chǎn)生的 NOx 總量的 90%～95%。 表 73 韓國燃煤電站污染物排放標準～ 起 排放物容量 SO2∕mg/標 m3 NOx∕mg/標 m3 SO2∕mg/標m3） NOx∕mg/標 m350MW 500 27050MW 500 150其它 500350500350　　SO2 對人類健康也有很大的損害，它通過呼吸系統(tǒng)進入人體，引起或加重呼吸器官的疾病。 表 71 我國電站鍋爐二氧化硫和氮氧化物最高允許排放濃度表鍋爐類別 適用區(qū)域 SO2 排放濃度∕mg/標 m3 NOx 排放濃度∕mg/標 m31200 900 / /燃煤鍋爐 全部區(qū)域Ⅰ時段 Ⅱ時段 Ⅰ時段 Ⅱ時段輕柴油、煤油 全部區(qū)域 700 500 / 400燃油鍋爐 其他燃料油 全部區(qū)域 1200 900 / 400燃氣鍋爐 全部區(qū)域 100 100 / 400⒉OCED 國家新建大型燃煤鍋爐大氣污染標準OCED 國家新建大型燃煤鍋爐大氣污染標準見表 72。其中第三十條規(guī)定“新建、擴建排放二氧化硫的火電廠和其它大、中型企業(yè)，超過規(guī)定的污染物排放標準或總量控制指標的，必須建設配套脫硫、除塵裝置或者采用其他控制二氧化硫排放、除塵措施。對于一氧化碳和碳氫化合物，可以通過改善燃燒狀況使其減少，一般地說，這兩項污染物排放易于控制在排放指標范圍內。這種結焦與流化程度、循環(huán)物料的溫度、循環(huán)物料量的多少都有關系。為防止返料器堵塞，保證鍋爐穩(wěn)定、安全運行，應勤檢查、勤調節(jié)，及時發(fā)現(xiàn)問題是，及時處理。如此看來，似乎循環(huán)灰量大小料封都能維持，而不會被破壞。分離器筒體尤其是排灰口處若密封不佳，有空氣漏入，就會增大向上流動的氣速，并把筒壁上已分離下來的灰夾帶走直接由排氣管排出，嚴重影響分離效率。風帽堵塞，返料風室中有落灰等，均會引起返料風量減小。結焦的主要原因如下：⑴ 燃燒室超溫。該種回料系統(tǒng)目前應用最為普遍，其結構大同小異，但隨鍋爐容量、布置不同其結構尺寸有所差異，主要是立管高度和返料器流通截面大小不同。此時，整個床層的溫度還很低，故稱為低溫結焦。而煤的揮發(fā)分低是不利條件，爐膛下部密相區(qū)容易產(chǎn)生過多熱量。對于大多數(shù)循環(huán)流化床鍋爐和鼓泡床鍋爐，結焦現(xiàn)象主要發(fā)生在爐床部位。4．受熱面布置不合理懸浮段受熱面與密相區(qū)受熱面布置不恰當或有矛盾，特別是在燒劣質煤時，密相區(qū)內受熱面布置不足，鍋爐負荷高時則床溫超溫，這無形中限制了鍋爐負荷的提高。例如：某臺早期的循環(huán)流化床鍋爐，設計時燃料的燃燒份額的分配是按沸騰爐推算而來的，爐內下部密相區(qū)燃燒份額為 70%。因此，若要保證鍋爐的出力，首先要保證物料的平衡。運行時實際燃燒份額分配與設計是否相符合會直接影響運行工況。一、 出力不足問題循環(huán)流化床鍋爐存在最根本的問題是鍋爐額定蒸發(fā)量達不到設計值。 第四節(jié) 循環(huán)流化床鍋爐運行中的常見問題及處理 在循環(huán)流化床鍋爐的實際運行中，經(jīng)常遇到一些問題。2．飛灰循環(huán)燃燒系統(tǒng)的工作特性飛灰循環(huán)燃燒系統(tǒng)正常投運后，回料閥與分離器相連的立管中應有一定的料柱高度，其作用是一方面阻止床內的高溫煙氣反竄人分離器，破壞正常循環(huán)，另一方面又具有壓力差，使之維持系統(tǒng)的壓力平衡。投運前，先從回料閥底部的放灰管排放一部分沉灰，然后緩慢開啟儲灰室的風門，使其中的灰有所松動，再逐漸開啟送灰室的風門，將飛灰送入爐內。在運行中，因分離器的結構已定，其分離灰量隨負荷的變化而有所波動，因此該系統(tǒng)的正常運行主要決定于回料器的工作特性。對于無外置式換熱器的循環(huán)流化床鍋爐，其變負荷的調節(jié)方法一般采用如下方法：⑴ 采用改變給煤量來調節(jié)負荷。但因該系統(tǒng)在噴水（噴蒸汽）時，極易造成爐渣的局部冷結以致于堵塞噴嘴。減量給煤法，則是指爐溫上升時，不要中斷給煤量，而是把給煤量減到比正常時低得多，維持 2～3分鐘，觀察爐溫，如果溫度停止上升，就要把給煤量恢復到正常值，不要等溫度下降時再增加給煤量。在正常運行中，如果鍋爐負荷沒有增減，而爐內溫度發(fā)生了變化，就說明煤量、煤質、風量或循環(huán)物料量發(fā)生了變化?，F(xiàn)在生產(chǎn)的循環(huán)流化床鍋爐很多都采用面式減溫器，調溫范圍有限。目前國內外研制和生產(chǎn)的循環(huán)流化床鍋爐，沸騰床溫度大都選在 800～950℃范圍內，對于鼓泡床鍋爐不加石灰石脫硫情況下密相區(qū)溫度的高低主要由煤種決定的。實際運行時，當負荷在穩(wěn)定運行變化范圍內下降時，一次風按比例下降，當降至最低負荷時，一次風量基本保持不變，而大幅度降低二次風。若二次風分段布置，上、下二次風也存在風量分配問題。原因可能是煤種變化，含灰量減少；料層局部結渣；風從較薄處通過；也可能物料回送系統(tǒng)回料量減少。2. 風量調整對于鼓泡流化床鍋爐，風量的調整就是一次風量的調整；而對于循環(huán)流化床鍋爐就不僅僅是一次風量的調整，還有二次風量、二次風上、下段和三次風以及回料風的調整與分配，較鼓泡流化床爐就顯得復雜些。停止給煤后，當爐內燃料完全燃盡，或者不能維持正常燃燒時，再停送、引風機。壓火后再啟動，分為溫態(tài)啟動和熱態(tài)啟動兩種。不論是固定床點火還是流態(tài)化點火，都存在床內結焦問題。點火啟動時要控制煙氣溫度，防止發(fā)生器內噴嘴烘干和布風板風帽高溫變形。啟動過程中，注意溫升不要太大。引風機可以在點火前啟動，也可在木炭層微燃時啟動。木柴燃燒后，在床料上堆積一層約 100～150mm 厚的暗紅色木炭，在木炭上撒上一層易燃燒的煙煤細粒，啟動一次風機送風。許多電廠在這方面都積累了大量的經(jīng)驗。結束時維持試驗前后的料柱高度相等。在回料閥的立管上設有一個供試驗用的加灰漏斗?；亓祥y的輸送特性在實驗室進行的研究很多，并有不少論述，但在商業(yè)應用中仍有很多問題有待解決，因此在回料閥投運前需進行冷態(tài)試驗，為熱態(tài)運行提供依據(jù)。為了保證測量的準確，可利用當床截面和物料顆粒特性一定時，流化床臨界流化風速與料層厚度無圖 61 寬篩分顆粒床層壓降―流化風速關系曲線 流化風速 umf 4圖 62 循環(huán)流化床鍋爐示意圖1—風室 2—燃燒室 3—高溫旋風分離器 4—立管 5—U 型閥返料器 關的性質，采用不同的床料厚度進行測量，不同料層厚度下測出的臨界流化風速應基本相同，如有明顯偏差，則需找出原因并解決。3．臨界流化風量測定臨界流化風速的測定和計算已在第二章第五節(jié)中進行了專門講解。如果檢查人員停到哪里，感到有明顯的阻滯，腳又踏不到風帽或布風板上，表明這些地方流化不好，布風不均，應查找原因，消除后再試驗。檢查布風均勻的方法很多，對于布風板只有幾平方米的小沸騰爐，可以用火鉤探測；對于幾十噸蒸發(fā)量的鍋爐，可以挑選有經(jīng)驗的檢驗人員站在料層上，用腳試的方法；對于近百噸的中溫中壓、次高壓鍋爐或幾百噸的高溫高壓鍋爐，主要采用突然停止流化料層的辦法來檢查。1．布風板阻力測定3測定布風板阻力時，布風板上無床料，一次風道的擋板除留有一個做調整用外，其余全部開放（一般留送風機出口調整擋板） 。如果實驗后底料作為啟動的床料，還應增加一定量的易燃煙煤細末和脫硫劑石灰石，摻入的燃煤一般不超過床料總量的 10%。⑶ 測定布風板的布風均勻性﹑布風板阻力﹑料層阻力﹑檢查床料流化質量。但循環(huán)流化床鍋爐在我國投入運行的時間較短，運行方面的經(jīng)驗積累還不完善，沒有像煤粉爐那樣有一整套成功的經(jīng)驗來指導運行工作。 循環(huán)流化床鍋爐運行中關于汽水系統(tǒng)即“鍋”的部分和煤粉爐要求基本相同，可參見介紹煤粉爐書籍的有關內容。冷態(tài)試驗前必須做好充分的準備工作，使之具備一定的條件，以使冷態(tài)試驗得以順利進行。⑷ 準備好試驗用的各種表格﹑紙張等。測定時應緩慢，平穩(wěn)地開啟擋板，增加風量。腳試法：在布風板上鋪平約 300～400㎜厚度的床料。當床料靜止后觀察料層。循環(huán)流化床鍋爐燃料為寬篩份燃料，一般冷態(tài)調試時采用如下辦法：在布風板上分別鋪上不同厚度的床料，料層的厚度應根據(jù)鍋爐的設計和運行中料層的厚度來確定，一般選取200﹑300﹑400﹑500﹑600mm 五個厚度來進行測定，就每一確定的料層厚度分別測量料層阻力，確定風量﹑風壓和料層厚度三者之間的關系?；亓祥y的工作特性對循環(huán)流化床鍋爐的效率、負荷的調節(jié)性能及正常運行有著十分重要的影響。它由貯灰室、布風板和兩個風室組成。試驗時，緩慢開啟送風門，密切監(jiān)視床內的下灰口。這對熱態(tài)運行具有重要的指導意義。而流態(tài)化點火又可分為床上點火和床下點火兩種方式。隨著木炭層的燃燒，要少量勤撒煙煤細粒，風也要隨著慢慢增加，但要始終保持木炭層上的煤粒在小火苗狀態(tài)下燃燒。現(xiàn)在運行的 75t/h 中壓循環(huán)流化床鍋爐中，還有采用這種方式進行點火。根據(jù)點火方式﹑點火位置的不同分為床上點火和床下點火兩種方式。給煤開始要少量。壓火的操作方法是：首先停止給煤機，當爐內溫度降至 800℃時，停掉吸、送風機，關閉風機擋板，使物料很快達到靜止狀態(tài)。因此需要點火后再加熱沸騰床料，提高物料溫度，以達到給煤燃燒溫度。要認真掌握鍋爐的流體動力、燃燒、傳熱的特性及回料系統(tǒng)的特點，不斷總結經(jīng)驗，掌握其調節(jié)規(guī)律及手段，保證流化床鍋爐的正常運行。實踐表明，對于粒徑為 0～10㎜的煤粒，所需的最低截面風量為1800（m 3/h）/m 2 左右。在密相區(qū)內造成欠氧燃燒形成還原性氣氛，大大降低熱力型 NOx 的生成；分段送風還控制了燃料型 NOx 的生成，這是循環(huán)流化床鍋爐的主要優(yōu)點之一。播煤風和回料風是根據(jù)給煤量和回料量的大小來調整的。爐床布風板下的風室靜壓表也是運行中主要監(jiān)視表計。對于加脫硫劑進行爐內脫硫的鍋爐，床溫一般控制在 850～950℃范圍內。由以上的分析比較可知，爐床的超溫后果比降溫后果嚴重得多。流化床鍋爐的燃燒室是一個很大的“蓄熱池” ，熱慣性很大，這與煤粉爐不同，所以在爐內溫度的調整上往往采用“前期調節(jié)法” 、 “沖量調節(jié)法”和“減量調節(jié)法” 。有的鍋爐采用冷渣減溫系統(tǒng)來控制床溫。對于有外置式換熱器的鍋爐，也可通過外置式換熱器進行調節(jié)；對于設置煙氣再循環(huán)系統(tǒng)的鍋爐，也可用再循環(huán)煙氣量進行調節(jié)。⑶ 改變循環(huán)灰量來調節(jié)負荷。閥體由一塊不銹鋼板將其分為儲灰室和送灰室。所以在準備投運飛灰循環(huán)時，可將床溫調整到上限區(qū)內，即950～1000℃．這樣可承受床溫驟降的影響。反之，如負荷下降時，料柱高度亦隨之減小，物料輸送量亦自動減少，飛灰循環(huán)系統(tǒng)達到新的平衡。就現(xiàn)在投入運行的循環(huán)流化床鍋爐來看，問題多出在設備自身上。鍋爐設計時采用的分離器效率往往是套用小型冷態(tài)模型試驗數(shù)據(jù)而定的。這三個含義，缺一不可。一般來說，循環(huán)流化床鍋爐燃燒室內橫向、縱向溫度差都不會超過 50℃（一般都在 20℃左右） 。而給煤量的減少，必然使鍋爐負荷降低，出力不足?？傊?，循環(huán)流化床鍋爐本體，鍋爐輔機和外圍系統(tǒng)以及熱控系統(tǒng)，這些必須作為一個整體來統(tǒng)一考慮。⑵ 運行中一次風量保持太小，低于最小流化風量，使物料不能很好流化而堆積，改變了整個爐膛的溫度場，懸浮段燃燒份額下降，鍋爐出力降低，這時盲目加大給煤量，必然造成爐床超溫而結焦。因此可以概括說，循環(huán)流化床鍋爐可以燒各種燃料，但這對某一臺循環(huán)流化床鍋爐及其燃料制備系統(tǒng)來說，卻是不適用的。高溫結焦是在點火后期料層已全部流化，床溫已達到著火溫度，此時料層中可燃成分很高，使床料燃燒異常猛烈，溫度急劇上升，火焰呈刺眼的白色，當溫度超過灰熔化溫度灰渣組成，質堅塊硬?；亓祥y流通截面積是設計時另一個需要注意的地方，應根據(jù)物料循環(huán)量大小設計合適的流通截面，使物料在回料通道中能有一定充滿度，并以適當?shù)乃俣纫?