循環(huán)流化床鍋爐石灰石系統(tǒng)優(yōu)化運(yùn)行

摘要：針對包頭第一熱電廠兩臺(tái)DG470/9.71-1型循環(huán)流化床鍋爐石灰石投運(yùn)情況，對石灰石在脫硫過程中的影響因素進(jìn)行分析，（優(yōu)化石灰石系統(tǒng)運(yùn)行，）提出在操作過程中的注意事項(xiàng)，并對石灰石在實(shí)際運(yùn)行中起到的效果進(jìn)行了調(diào)查。

關(guān)鍵詞：循環(huán)流化床鍋爐石灰石運(yùn)行

0 引言

爐內(nèi)高效脫硫是循環(huán)流化床鍋爐最典型的優(yōu)點(diǎn)，通過石灰石的加入，可實(shí)現(xiàn)鍋爐的低污染排放，在日趨重視環(huán)保的今天，循環(huán)流化床鍋爐得以迅速發(fā)展。我廠兩臺(tái)循環(huán)流化床鍋爐投產(chǎn)六年來，根據(jù)石灰石系統(tǒng)運(yùn)行過程中不斷摸索，總結(jié)了一些影響脫硫效率的因素的調(diào)整與控制以及在投運(yùn)石灰石系統(tǒng)時(shí)需要注意的幾點(diǎn)問題，石灰石系統(tǒng)優(yōu)化運(yùn)行后，取得了較好的脫硫效果。

1 循環(huán)流化床鍋爐概況

包頭第一熱電廠#9、#10爐為DG470/9.71-1型循環(huán)流化床鍋爐，采用汽冷式旋風(fēng)分離器進(jìn)行氣－固分離，高溫回灰，全鋼架支吊結(jié)構(gòu)。采用床下風(fēng)道點(diǎn)火器點(diǎn)火。鍋爐由一個(gè)膜式水冷壁爐膛、兩臺(tái)汽冷式旋風(fēng)分離器和一個(gè)汽冷包墻過熱器包覆的尾部豎井三部分組成。在兩臺(tái)汽冷式旋風(fēng)分離器下部各布置一臺(tái)“J”閥回料器。鍋爐共設(shè)有六臺(tái)給煤裝置和四個(gè)石灰石給料口。啟動(dòng)燃燒器一共有兩臺(tái)，其中各布置有一個(gè)高能點(diǎn)火油燃燒器；爐膛兩側(cè)分別設(shè)置兩臺(tái)滾筒冷渣器。兩臺(tái)爐共用一座石灰石粉庫，石灰石粉庫容積為465m3，石灰石粉庫設(shè)有氣化風(fēng)系統(tǒng)，配置有氣化風(fēng)機(jī)、空氣加熱器等設(shè)備，石灰石粉通過正壓氣力輸送系統(tǒng)輸送到分配器，通過分配器由四條管路送入爐膛。

2 循環(huán)流化床鍋爐脫硫機(jī)理

循環(huán)流化床鍋爐燃燒中一般是把經(jīng)過破碎的石灰石隨燃煤一起送入流化床密相區(qū)，以實(shí)現(xiàn)在燃燒中脫硫的目的，天然的石灰石（石灰石組成成分見表1）在爐內(nèi)脫硫的機(jī)理可以用以下的化學(xué)反應(yīng)式來表示：

CaCO3→CaO+CO2

CaO+SO2+1/2O2→CaSO4

石灰石中的碳酸鈣在高溫下發(fā)生分解反應(yīng)，所生成的固體氧化鈣再與二氧化碳及氧氣反應(yīng)，生成的固體硫酸鈣隨爐渣、飛灰一起排出爐膛，從而實(shí)現(xiàn)固硫的目的。

3 影響脫硫效率的因素

3.1 床溫

床溫對脫硫效率的影響主要在于床溫的高低會(huì)改變脫硫劑的反應(yīng)速度、固體產(chǎn)物的分布及孔隙的堵塞特性，從而影響脫硫效率和脫硫劑利用率，最佳的脫硫床溫為850℃。（床溫對脫硫效率的影響見圖1）若床溫低于850℃，不僅N2O的生成量會(huì)驟然增大，而且爐膛溫度低不利于石灰石煅燒反應(yīng)的進(jìn)行，會(huì)降低脫硫反應(yīng)速度；若爐膛溫度過高，氧化鈣的微孔會(huì)被迅速堵塞而影響脫硫劑的進(jìn)一步利用，會(huì)使脫硫效率降低，此外爐膛溫度過高還會(huì)造成硫酸鈣的分解，也會(huì)使硫效率下降。CaSO4分解按下式進(jìn)行：

CaSO4+CO→CaO+SO2+CO2

3.2 脫硫劑粒度和燃煤粒度及粒徑分布

我廠一般采用0～2mm，平均100～500μm的石灰石粒度。（石灰石、給煤粒度分布設(shè)計(jì)參數(shù)見表2）若石灰石粒度太小會(huì)增大其以飛灰形式的逃逸量，不僅是脫硫效率下降，而且會(huì)增加電除塵器的負(fù)擔(dān)；石灰石粒度太大不僅影響石灰石煅燒分裂速度，從而影響脫硫效率，而且容易加劇石灰石輸送管道的磨損，影響石灰石系統(tǒng)的運(yùn)行穩(wěn)定性。給煤粒度太大，既不利于燃燒，也不利于脫硫，反之，給煤粒度過小，或煤中細(xì)粒份額太大也會(huì)使脫硫效率下降。

3.3 Ca/S摩爾比的影響

隨著Ca/S摩爾比的增加，脫硫效率增加，但過度地提高Ca/s 摩爾比對鍋爐運(yùn)行是不利的。主要有以下三點(diǎn)不利因素：①石灰石在爐內(nèi)煅燒反應(yīng)的吸熱，增加了鍋爐熱損失；②沒有參與反應(yīng)的過量的石灰石排出爐膛攜帶熱量，使得鍋爐熱效率下降；③氧化鈣對氮氧化物的形成有催化作用，在鈣硫比高于3.0后，氮氧化物的排放會(huì)顯著增加。我廠石灰石Ca/s 摩爾比設(shè)計(jì)值為2.3。

3.4 其它因素的影響

含氧量、風(fēng)速、循環(huán)倍率、負(fù)荷變化等都對脫硫效率有一定影響。循環(huán)倍率越大，脫硫效率越高（飛灰的再循環(huán)延長了石灰石在床內(nèi)的停留時(shí)間）。

4 石灰石系統(tǒng)運(yùn)行注意事項(xiàng)及措施

4.1 石灰石粉結(jié)塊

石灰石粉極易吸潮，易結(jié)塊，造成下粉不暢甚至堵管，影響石灰石系統(tǒng)運(yùn)行的穩(wěn)定性，從而影響脫硫效率。措施：

①石灰石粉庫內(nèi)應(yīng)裝設(shè)氣化風(fēng)機(jī)，保持庫內(nèi)氣化良好。②若由于停爐等原因長時(shí)間不用應(yīng)將石灰石粉庫放空，防止結(jié)塊。③石灰石粉庫氣化風(fēng)機(jī)由于故障等原因不運(yùn)行時(shí)，應(yīng)關(guān)閉石灰石粉輸送管道擋板。

4.2石灰石粉輸送管道堵管

石灰石粉輸送管道極易由于粉潮、輸送氣源壓力不足、旋轉(zhuǎn)給料閥轉(zhuǎn)速太高、給料量太大而造成堵塞，影響石灰石系統(tǒng)運(yùn)行的穩(wěn)定性，從而影響脫硫效率。措施：①正常運(yùn)行時(shí)，調(diào)整旋轉(zhuǎn)給料閥轉(zhuǎn)速應(yīng)緩慢操作，防止對輸送壓力造成較大影響，我廠保證石灰石輸送壓力在0.3兆帕以上。②注意調(diào)整上倉泵和下倉泵的進(jìn)料時(shí)間，防止料多堵管。由于上倉泵與石灰石粉庫相連，下倉泵與石灰石輸送管道相連，通常將上倉泵進(jìn)料時(shí)間設(shè)置的比下倉泵進(jìn)料時(shí)間稍短，防止上倉泵內(nèi)料太多給下倉泵造成過大的壓力，造成石灰石輸送管道堵管。

4.3石灰石給料口結(jié)焦

由于石灰石給料口在爐膛密相區(qū)，與燃煤給料口相鄰，燃料濃度高，極易造成石灰石給料口結(jié)焦。措施：

停運(yùn)石灰石系統(tǒng)時(shí)，二次風(fēng)密封風(fēng)要常開，以防止?fàn)t膛的熱煙氣及床料反竄引起給料口結(jié)焦、堵塞甚至燒損。

5 脫硫效果

我廠兩臺(tái)循環(huán)流化床鍋爐投產(chǎn)六年來，總結(jié)了一些影響脫硫效率的因素的調(diào)整與控制以及在投運(yùn)石灰石系統(tǒng)時(shí)需要注意的幾點(diǎn)問題，石灰石系統(tǒng)優(yōu)化運(yùn)行后，取得了較好的脫硫效果。

通常當(dāng)#9、#10爐負(fù)荷在80%～100%BMCR時(shí)，床溫900℃左右，原SO2排放量2200mg/m3，將石灰石旋轉(zhuǎn)給料閥轉(zhuǎn)速調(diào)至2～4r/min，頻率10～20Hz，床溫控制在850～900℃，將石灰石粒度控制在0～2mm，投入石灰石后，SO2排放量能降至210mg/m3，脫硫效率達(dá)到92.55％，超過了設(shè)計(jì)值90％，脫硫效果符合要求。

6 結(jié)論

通過對影響脫硫效率因素的分析，可以看出，最主要的可調(diào)參數(shù)是床溫和石灰石粒度，在正常運(yùn)行調(diào)整過程中，我們可以將其控制在最佳范圍內(nèi)，并輔助以上三點(diǎn)措施，優(yōu)化石灰石系統(tǒng)運(yùn)行后在實(shí)際中起到了很好的脫硫效果，將SO2排放量控制在了環(huán)保要求范圍內(nèi)，減輕了環(huán)境污染。

參考文獻(xiàn)：

[1]岑可法等.循環(huán)流化床鍋爐理論、設(shè)計(jì)與運(yùn)行.北京：中國電力出版社，1998年第一版.

[2]馮俊凱等.循環(huán)流化床燃燒鍋爐.北京：中國電力出版社，2003.