循環流化床鍋爐爐內石灰石脫硫問題探討

宋連禎

( 山西省同煤集團同達熱電，山西大同037003)

0 引言

循環流化床(CFB )燃燒技術是最近幾十年發展起來的一種新型燃燒技術，由于循環流化床鍋爐具有燃料適應性廣、燃燒效率高、高效脫硫的特點，因此，近年來有了很大的發展，脫硫技術也成為目前電廠著重發展的方向。脫硫分為爐前脫硫、爐中脫硫、爐后脫硫三種，而本文探討的石灰石脫硫就屬于爐中脫硫。

1 循環流化床鍋爐的特點與脫硫原理

1.1 大型循環流化床鍋爐設備性能特點

燃燒組織方式使大型循環流化床鍋爐在設備性能方面具有以下突出特點:①爐內脫硫脫硝，不需要另外安裝脫硫和脫硝裝置。②燃料適應性范圍廣。③調峰能力強。④水消耗量較少。

1.2 影響循環流化床鍋爐爐內脫硫的因素

1)床溫對脫硫的影響:SO2濃度隨著床溫的升高而單調增大，但是脫硫效率隨著床溫的升高會迅速下降，當床溫低于800℃時，脫硫劑孔隙數少，孔徑小，反應速度低，而且SO2析出速度慢，脫硫效果差;當床溫高于950℃時，CaO 內部的孔隙結構會發生部分燒結而減少，降低CaO 與SO2的反應速度，導致脫硫效率降低。另外，床溫過高時，已經生成的CaSO4會重新分解而釋放出SO2。

2)Ca/S 摩爾比對脫硫的影響:爐內添加石灰石量的增加，脫硫效率逐漸提高，Ca/S 摩爾比過高還會帶來一些副作用，比如灰渣熱物理損失增大、鍋爐熱效率下降、NOx 排放濃度升高、尾部飛灰量增加、石灰石價格造成鍋爐運行成本增加等。我廠Ca/S 摩爾比為 2 ～2.5。

3)石灰石入爐粒度對脫硫效率的影響:脫硫劑的粒徑分布對脫硫效率也有較大的影響。脫硫劑越小，爐內脫硫效果越好，減少石灰石粒徑能增加其表面積，從而提高反應面積。但脫硫劑并非越小越好，如果脫硫劑太小，會有很大部分隨著煙氣逃逸，增加尾部煙道的飛灰量，使除塵器負擔加大。最佳的脫硫劑粒徑分布與鍋爐設計參數有關，一般在0 ～2 mm，屬于比較合理的范圍，平均為100 ～200 um。

4)石灰石品質對脫硫效率的影響:石灰石品質對脫硫效率影響十分敏感，不同品質的石灰石反應性能差異很大，在Ca-CO3含量、晶體結構和孔隙特征上也有所不同。一般應對石灰石做熱重分析(TGA)，測定其反應率指標，從而準確推算出Ca/S 摩爾比。

5)煤種特性對脫硫的影響:循環流化床爐內脫硫效率的高低，直接取決于煤中含硫量的高低。一般來講，燃煤中含硫量越高，脫硫效率就越高，但這并不代表SO2排放濃度低。在燃用高硫煤時，脫硫效率能達到90%，甚至更高，但SO2排放濃度仍然不能達到國家排放標準的要求。我廠現在的脫硫系統采用爐外、爐內脫硫相結合，這樣可保證達到國家對電廠排放的新環保要求。

6)石灰石投放方式對脫硫效率的影響:我廠現在采用的是石灰石投放點設置在二次風口處，通過特設的風力管道輸送系統將石灰石粉末送至二次風管口上方，隨二次風進入爐膛，其優點是投放點分散均勻，在爐膛內沸騰擾動強烈，反應速度快程度高，從而使脫硫效率提高，缺點是系統復雜。

2 爐內脫硫在運行當中遇到的相關問題及解決方法

我廠爐內脫硫為連續石灰石輸送系統，外購滿足要求的石灰石粉(粒徑＜1 mm)，由密封罐車運至電廠內，通過設置于密封罐車上的氣力卸料系統將石灰石粉卸至石灰石粉儲倉。在石灰石粉儲倉底部，安裝有氣力輸送系統，石灰石粉由高壓空氣通過管道直接輸送至爐膛進行SO2吸收反應。采用連續運行方式，每套輸送系統正常出力不小于一臺鍋爐燃用設計煤種BMCR 時爐內脫硫所需石灰石粉量的150%。

2.1 石灰石粉輸送系統結構組成及接口工藝流程

石灰石粉輸送系統結構圖如圖1 所示。

輸送系統接口工藝流程:石灰石粉倉→手動插板閥→圓頂閥→收料倉→圓頂閥→給料倉→旋轉給料閥→混合器→輸粉管道→分配器→爐膛。

2.2 石灰石系統在實際中遇到的問題及解決方法

我廠2 臺330 MW 循環流化床鍋爐機組于2014 年1 月通過168 h 試運行，目前已轉入商業運行。從目前運行狀況來看，主要存在以下情況。

1)輸送管路發生泄漏的解決方法:正常運行中，將助吹管道關閉，當發現機組SO2參數上升，入料不充足時，可適當開啟助吹管道，持續幾分鐘，不要長時間開啟，防止管道發生泄漏。

2)膨脹節發生膨脹變形的解決方法:在發現該問題后，重新按照施工圖紙并結合現場實際膨脹位移量，重新將管道孔洞增大，滿足管道的膨脹位移量，很好地解決了該問題。

3)上下緩沖倉發生積灰堵塞的解決方法:重新調節上下緩沖倉的進出料時間，使下緩沖倉的出料時間增長，進料時間縮短，上緩沖倉的出料時間縮短，進料時間縮短，有效地緩解上下緩沖倉的儲料時間，防止出現上下緩沖倉發生積灰堵塞現象。

圖1 石灰石粉輸送系統結構圖

3 結語

石灰石爐內脫硫作為循環流化床鍋爐主要的脫硫技術已經得到了很大的發展，脫硫效率也基本保持在75% ～90%左右，基本達到國家環保要求。循環流化床鍋爐爐內添加石灰石脫硫，只要挑選活性高的優質石灰石，嚴格控制入爐石灰石的粒度，完善石灰石粉的儲存和輸送系統，防止板結、堵塞，并實施自動化控制、合理控制爐膛溫度、選擇合適鈣硫比等措施，一定能獲得較好的脫硫效果。石灰石爐內脫硫是循環流化床鍋爐脫硫不錯的選擇，設備經濟型好，脫硫效率高。目前我廠在投運石灰石爐內脫硫系統的情況下，又在爐后配備了爐外脫硫系統，即干法脫硫系統，其配合爐內脫硫系統很好地滿足了國家對火電廠排放的標準要求，運行經濟性也得到了很好的保證。

［1］于樹輝. 循環流化床鍋爐爐內添加石灰石脫硫的研究［J］.電力科技與環，2010(2) .

［2］吳凡.淺析循環流化床鍋爐爐內脫硫技術［J］.中國科技縱橫，2014(1).