1、二氧化硫和氮氧化物的危害有哪些？

二氧化硫的危害：

1）硫酸蒸汽在微塵表面凝結形成酸性塵，遇雨形成酸雨；

2）二氧化硫在紫外線照射和粉塵的催化作用下形成三氧化硫，遇到空氣中的水蒸氣形成硫酸。

3）二氧化硫能造成鼻炎、支氣管炎、哮喘、肺氣腫和肺癌等疾病；

4）二氧化硫濃度達到（1~2）×10-6濃度會引起植物組織破壞。

氮氧化合物的危害：

1）NOx進入大氣后在紫外線照射和粉塵催化下，光化學作用形成NO2，遇水變成硝酸；

2）高濃度NOx刺激眼睛和呼吸器官會出現致命的水腫；

3）形成光化學煙霧。

2、循環流化床鍋爐二氧化硫的生成過程是什么？

燃煤進入循環流化床鍋爐后，其中的硫分（黃鐵礦和有機硫）被氧化成二氧化硫的反應可以表示為：

S＋O2＝SO2＋296kJ/mol

3、火力發電廠常用的脫硫方式主要有哪幾種？

石灰石（石灰）-石膏濕法煙氣脫硫；煙氣循環流化床脫硫；噴霧干燥法脫硫；爐內噴鈣尾部煙氣增濕活化脫硫；海水脫硫；電子束脫硫；活性焦脫硫等。

4、什么是循環流化床鍋爐爐內脫硫工藝？

循環流化床鍋爐通過向爐內添加石灰石進行燃燒中脫硫。石灰石中的碳酸鈣在高溫下發生分解反應，所生成的固體氧化鈣再與二氧化硫及氧氣反應，生成的固體硫酸鈣隨爐渣、飛灰一起排出爐膛，從而實現脫硫的目的。石灰石加入爐膛內，首先發生煅燒反應，即：

CaCO3＝CaO＋CO2-183kJ/mol

隨后生成的CaO進一步與煙氣中的SO2反應生成CaSO4，即：

CaO＋SO2＝CaSO3

2CaSO3＋O2＝2CaSO4

或

2SO2＋O2＝2SO3

CaO＋SO3＝CaSO4

循環流化床鍋爐由于在爐膛出口處安裝了高效分離器，能把被氣流帶出的固體顆粒分離出來再返回床層，大大增加了石灰石在爐膛中的停留時間，減少了石灰石顆粒的損失量。此外，流化床鍋爐爐膛內存有大量的循環物料，物料顆粒之間相互碰撞，使得石灰石顆粒表面CaSO4層會被磨掉，露出顆粒的新表面，從而提高了石灰石的利用率。

5、爐內脫硫過程分為哪幾個步驟？

1）克服顆粒外部的擴散阻力，到達CaO顆粒的表面；

2）從CaO顆粒的表面擴散進入顆粒中的微孔中；

3）在微孔中被吸附在CaO的表面；

4）擴散通過產物層CaSO4到達還沒反應的CaO的表面（對于初始反應的CaO則不存在此過程）；

5）SO2和O2與CaO反應，生成CaSO4。

一般認為，碳酸鈣的分解速率大于氧化鈣脫硫反應的速率，所以石灰石脫硫反應實際上是屬于固體氧化鈣與二氧化硫及氧氣的非催化氣-固反應。由于此反應須經過上述五個步驟才能完成，因此，它不是一個單純的表面化學反應，而是一個復雜的，涉及到反應氣體在多孔氧化鈣內的擴散及產物層硫酸鈣內的擴散的復雜反應。

6、爐內脫硫工藝的優缺點是什么？

與其它脫硫工藝相比，循環流化床鍋爐干法脫硫具有結構簡單、不耗水、占地小、無腐蝕磨損和結垢問題、無廢水、干態副產品、投資少費用低、煤種適應性好和可接受的脫硫率等優點。但存在石灰石系統故障率高、石灰石純度和活性要求高、脫硫產物綜合利用受限等缺點。由于爐內脫硫效率比傳統的濕法脫硫低，單純使用爐內脫硫技術很難滿足超低排放要求，對于新建機組目前一般作為初步脫除工藝。

延伸閱讀：

鍋爐煙氣脫硫脫硝除塵的循環流化床半干法工藝技術抉擇分析

2×300MW循環流化床鍋爐SNCR脫硝系統優化運行及問題分析

循環流化床干法/半干法煙氣脫硫除塵及多污染物協同凈化技術

提高循環流化床脫硫效率的方法及選擇

7、影響石灰石有效利用的因素是什么？

石灰石在循環流化床燃燒室與SO2進行的是氣固反應，為此，嚴格控制石灰石顆粒的粒徑尺寸是保證循環流化床鍋爐脫硫效果的關鍵。除此之外，石灰石活性、床溫范圍、鈣硫摩爾比以及循環返料系統的細顆粒捕捉能力都是保證石灰石有效利用的重要因素。

在煅燒反應發生時，隨著CO2的放出，吸收劑內部形成許多孔隙。SO2會通過這些孔隙進到吸收劑內部與CaO反應。在吸收劑內部有機會與SO2完全反應之前，吸收劑的孔隙及孔隙入口已經由于產物體積的增大而被堵塞，使吸收劑表面形成一層CaSO4殼，阻止SO2繼續與CaO反應，吸收劑只有一部分得到利用。

8、什么是鈣硫摩爾比？

對于脫硫反應而言，理論上1mol硫分反應生成穩定的硫酸鈣需要1mol的Ca。而在實際反應過程中，由于反應速率、質交換速率、逆反應等因素的影響，石灰石中1mol的Ca并不能夠將燃料中的1mol硫分S完全反應掉。需要通過增加Ca摩爾數以提高脫硫效率。加入的脫硫劑中Ca元素摩爾數與煤中需要脫除的硫分S摩爾數之比，稱為鈣硫摩爾比，用Ca/S表示，對于設計良好的循環流化床鍋爐而言，一般鈣硫摩爾比為1.6~2.8。鈣硫（摩爾）比越高，脫硫過程石灰石的利用率越低。

9、影響爐內噴鈣脫硫效率的主要因素有哪些？

1）石灰石在爐內的分布。

由于煙氣中SO2是在燃燒過程中產生的，因此通常認為SO2在煙氣中分布基本均勻，若希望石灰石在爐膛內達到最佳的脫硫效果，則石灰石也必須在熱循環回路中均勻分布，這樣才能達到最佳的石灰石利用率；

2）石灰石反應活性。

不同類型的石灰石對二氧化硫的吸收作用是不同的。試驗表明，反應活性的差別主要在于微孔結構的不同。一般說來，晶體型的石灰石主要由大塊的碳酸鈣晶體組成，結構致密，煅燒后生成的微孔的結構很不理想，反應面積較小，因此反應活性比較差。對非晶體型石灰石來說，由于它是由小塊的碳酸鈣晶體粘結在一起而形成的非晶體結構，因此煅燒后形成的微孔比較理想，可以參與反應的面積大，所以其活性比較好；

3）爐內燃燒溫度。

爐膛溫度對脫硫效率，或者說鈣硫比都有重要的影響。研究發現，循環流化床鍋爐中的脫硫反應的最佳溫度在850~920C之間。爐膛在這個溫度范圍運行時，在鈣硫比較低的情況下就可以得到較高的脫硫效率。如果爐膛溫度低于或高于，在保證一定的脫硫效率的情況下，鈣硫比須增高許多。爐膛溫度低則不利于石灰石的煅燒反應的進行；相反，若爐膛溫度過高，氧化鈣內的微孔會被迅速堵塞而阻止了石灰石的進一步的利用；

4）石灰石在爐內的停留時間。

一般來講，石灰石在熱循環回路內停留的時間越長，則石灰石的利用率越高，脫硫效率則越高，影響石灰石在爐內的停留時間主要與石灰石的粒度、爐內流化速度有關，還與爐膛高度、分離器的分離效率有關；

5）石灰石粒度。

石灰石粒度過細，分離器對其的捕捉能力將大大降低，這樣會導致石灰石在熱循環回路內停留時間不足，從而導致石灰石耗量增加。石灰石粒度越粗，則比表面積越小，在顆粒內部石灰石無法與SO2反應，表面結成的CaSO4硬殼會堵塞石灰石在煅燒過程中形成的微孔，從而使石灰石利用率降低；

6）燃料揮發分含量。

由于燃料中揮發分的析出和燃燒速度要比煤粒的擴散速度快許多，因此揮發分中的硫份會迅速析出，在給煤點附近會形成一個高二氧化硫濃度和低氧濃度的區域，而且在煙氣的帶動下較快地向爐膛上部擴散。在循環流化床鍋爐中，特別是在稀相區中，氣體和固體的橫向混合比較差，使脫硫效率降低。通常在燃燒揮發分高的燃料時，石灰石顆粒捕捉二氧化硫的能力較差，只有在較高的鈣硫比的情況下才能獲得較高的脫硫效率；

7）鈣硫摩爾比。

運行正常的循環流化床鍋爐，如果石灰石粒度分布合理，脫硫效率一般為90%~95%。適當提高鈣硫比可以提高脫硫效率，但是，過度地提高鈣硫比對循環流化床鍋爐的運行是不利的，因為煅燒反應的吸熱，降低鍋爐效率。此外，氧化鈣對氮氧化物的形成有催化作用，高鈣硫摩爾比會增加氮氧化物的排放。

10、爐內脫硫效率對循環流化床鍋爐其他系統選型有何影響？

1）脫硫效率影響石灰石耗量。

以某300MW循環流化床鍋爐為例，當脫硫效率為45%時，石灰石的耗量為9.3t/h，當爐內脫硫效率90%時，石灰石耗量為37.4t/h。因石灰石耗量相差較大，因此石灰石系統的設計必須考慮一定的余量，以滿足當脫硫效率較高時對系統出力的要求；

2）灰渣量不同，主要影響除塵器的選型和冷渣器的選型。

同樣以上述鍋爐為例，當脫硫效率為45%時，鍋爐飛灰量為61.8t/h，空預器出口煙氣含塵濃度為/Nm3，當脫硫效率為90%時，鍋爐飛灰量為74t/h，空預器出口煙氣含塵濃度為/Nm3。由上述數據可以看出，空預器出口煙氣含塵濃度相差較大，90%爐內脫硫效率時的含塵量較大，因此在對尾部除塵器選型時，需要考慮足夠的余量以滿足排放標準的要求。當脫硫效率為45%時，底渣量為50.5t/h；當脫硫效率為90%時，底渣量增加至60.5t/h。

11、循環流化床鍋爐中NOx是如何產生的？

循環流化床鍋爐NOx一般包括NO（占90%以上）、NO2和N2O。NOx的生成機理分為溫度型NOx和燃料型NOx。溫度型NOx主要來源于燃燒空氣中的氮氣，在高溫下與氧氣反應。在燃燒溫度低于1300℃時，溫度型NOx的生成量極其稀少。隨溫度的升高，NOx生成量按指數關系迅速增加，并隨著高溫區的停留時間延長和氧濃度的增加而增加。

在循環流化床鍋爐中，基本不存在溫度型NOx生成量。燃料型NOx來源于燃料中含氮化合物。在燃燒過程中，氮化合物發生分解并被進一步氧化成NOx；另一方面，生成的NOx又會被煤燃燒的中間氣體產物和焦炭還原。燃料氮的氧化和還原過程是同時進行的可逆反應，因此只有一部分氮能轉變為燃料型NOx，而且燃料型NOx的生成量隨燃燒過程中的床溫和氧量的降低而減少。

12、哪些措施可以降低循環流化床鍋爐的氮氧化物排放？

1）選擇合理的床溫并使床溫充分均勻。

根據燃用煤種的不同，在保證燃燒效率的前提下，可以將爐膛床溫控制在~之間，避免熱力型NOx的產生、減少燃料型NOx的生成量。并且在鍋爐設計上采取針對性措施，使床溫保持均勻分布，降低NOx的排放；

2）低氧量燃燒。

根據所燃用煤種的不同，在保證鍋爐燃燒效率的前提下，盡可能采用較低的氧量（過量空氣系數），抑制NOx的生成；

3）分級送風。

在床溫可控的基礎上采用較低的一次風率，此時密相區燃燒是在燃料過量的條件下進行的，由于空氣不足，在還原氣分中，氮燃燒的中間產物不能進一步氧化成NO，而被還原成中性的N2，能有效地控制NOx生成；二次空氣送入稀相區完成燃燒過程，既保證燃燒效率又有效的實現低NOx燃燒；

4）控制石灰石添加量。

隨著石灰石添加量的增加NOx排放濃度隨之增加，應避免石灰石的過量添加；

5）增加SNCR脫硝系統。

雖然流化床鍋爐采用了低NOx燃燒技術，單位了滿足超低排放要求，新建的循環流化床鍋爐應增設SNCR脫硝系統以滿足最新的環保要求。

13、循環流化床鍋爐為什么不會發生高溫硫腐蝕？

爐內高溫硫腐蝕一般發生在水冷壁結焦部位和還原性氣氛中。循環流化床鍋爐爐膛內還原性氣氛區域出現在爐膛下部密相區，密相區內有大量的耐磨澆注料，可有效防止水冷壁管的高溫硫腐蝕。此外，循環流化床鍋爐采用低溫燃燒技術，爐膛內有大量的內循環物料對水冷壁進行沖刷，可有效防止水冷壁結焦。因此，在循環流化床鍋爐內一般不會發生高溫硫腐蝕。由于循環流化床鍋爐采用爐內脫硫方式，SO2的一次排放濃度大大降低，這也降低了爐內高溫硫腐蝕的可能性。

14、什么是重點地區和大氣污染物特別排放限值？

重點地區指根據環境保護工作的要求，在國土開發密度較高，環境承載能力開始減弱，或大氣環境容量較小、生態環境脆弱，容易發生嚴重大氣環境污染問題而需要嚴格控制大氣污染物排放的地區。大氣污染物特別排放限值指為防治區域性大氣污染、改善環境質量、進一步降低大氣污染源的排放強度、更加嚴格地控制排污行為而制定并實施的大氣污染物排放限值，該限值的排放控制水平達到國際先進或領先程度，適用于重點地區。

15、循環流化床鍋爐需要執行怎樣的污染物排放限值？

根據《火電廠大污染物排放標準》（GB13223）

根據《煤炭清潔高效利用行動計劃（2015-2020年）》

16、循環流化床鍋爐煙氣排放標準中為什么要折算至6%的氧濃度？

為了便于能夠在統一標準下對污染物的排放濃度進行比較，不因過量空氣數值的變化或是人為稀釋等原因改變測量結果，循環流化床鍋爐測量煙氣排放會將最終結果折算至6%氧濃度。6%氧濃度對應過量空氣系數1.4。

污染物排放濃度（6%，O2）=實測污染物排放濃度×（21%-6%）/（21-實測O2濃度）

17、SO2排放濃度由ppm轉為mg/m3時的修正系數為什么是2.86？

ppm是partpermillion的縮寫，意為“百萬分之…”，如1ppm即百萬分之一，150ppm即百萬分之一百五十。在標準狀況下，1摩爾任何理想氣體所占的體積都約為22.4升，而SO2的分子量約為64，因此SO2排放濃度從ppm轉換為mg/m3時，其轉換系數為64÷22.4≈2.86。