關(guān)于生物質(zhì)循環(huán)流化床鍋爐脫硫脫硝及燃燒效率分析探討

姬育敏

太原鍋爐集團(tuán)有限公司 山西太原 030000

1 影響脫硫效率的因素分析

1.1 影響鍋爐爐內(nèi)脫硫效率的因素

（1）脫硫劑的特性。脫硫劑石灰石用于鍋爐脫硫，其特性包括反應(yīng)活性、煅燒產(chǎn)物Ca0的比例、化學(xué)成分、表面積、孔隙率和孔徑分布。其中石灰石反應(yīng)活性的高低對(duì)鍋爐脫硫效果影響較大。

（2）石灰石粒徑的影響。石灰石的粒度對(duì)鍋爐脫硫效率有非常重要的影響。如果石灰石顆粒太小，拋入鍋爐的石灰石粉末還沒(méi)有被分離器捕獲，它會(huì)直接通過(guò)鍋爐進(jìn)入尾煙道，鼓勵(lì)尾煙道，形成較大比例的飛灰。煙氣接觸時(shí)間過(guò)短，利用率低；如果鍋爐的石灰石尺寸過(guò)大，大部分石灰石將無(wú)法參與循環(huán)，導(dǎo)致石灰石利用率下降。

（3）鈣硫摩爾比的影響。在生物質(zhì)循環(huán)流化床中，在床溫等工藝條件不變的情況下，脫硫率隨著鈣硫摩爾比的增加而增加，鈣硫比從2.0增加到4.0，從而增加脫硫率。然而，隨著的增加脫硫劑，脫硫率增加了少量，不僅浪費(fèi)了脫硫劑也影響鍋爐燃燒效率，但也會(huì)增加灰和渣處理的數(shù)量，這將增加企業(yè)的生產(chǎn)成本。

（4）爐膛溫度的影響。由于生物質(zhì)燃料的灰熔點(diǎn)一般較低，為了避免爐膛結(jié)焦影響流化，床溫一般控制在750℃-850℃（具體由燃料確定），此溫度低于爐內(nèi)脫硫的反應(yīng)溫度，導(dǎo)致脫硫效率不高；但生物質(zhì)燃料中硫含量不高，且生物質(zhì)燃料有一定的自脫硫效果，雖然脫硫效率較低，但仍可滿足排放要求[1]。

1.2 半干法脫硫效率的影響因素

二氧化硫在水中的溶解和吸收是一個(gè)放熱過(guò)程。介質(zhì)溫度越高，二氧化硫的溶解度越低，吸收率越低，不利于反應(yīng)的進(jìn)行。因此，在鍋爐煙氣脫硫過(guò)程中，應(yīng)盡量降低反應(yīng)溫度，以提高脫硫率。

在0℃-40℃之間，二氧化硫在水中的溶解度大大降低，因此控制煙氣溫度是控制脫硫率的關(guān)鍵因素。煙氣溫度越低，SO2的溶解度越大，反應(yīng)時(shí)間越長(zhǎng)。越有利于提高脫硫效率。

2 鍋爐脫硫脫硝系統(tǒng)運(yùn)行的問(wèn)題及處理方法

2.1 脫硫系統(tǒng)問(wèn)題及處理辦法

（1）脫硫系統(tǒng)問(wèn)題，脫硫系統(tǒng)對(duì)SO2排放的控制主要取決于石灰石的輸入。CaCO3在高溫煅燒過(guò)程中分解為CaO和CO2。CaO與爐內(nèi)SO2、O2反應(yīng)，達(dá)到固硫效果。化學(xué)反應(yīng)過(guò)程可以用以下兩個(gè)方程表示：CaCO3→CaO+CO2/2CaO+2SO2+O2→2 CaSO4。該方法脫硫精度要求高，脫硫效果不穩(wěn)定。

（2）處理方法，1糾正扶輪給水閥：給水閥改為垂直旋轉(zhuǎn)式減少給水閥的磨損，提高長(zhǎng)途運(yùn)輸能力，提高石灰石的流動(dòng)性，減少系統(tǒng)堵塞的概率，提高交通的控制體積克服高背壓。2輸送系統(tǒng)整改：的基礎(chǔ)上保留上下緩沖閥，提高緩沖給水閥的倉(cāng)庫(kù)，并使用匹配的管件，添加本地設(shè)備電磁閥，氣體分布組件，和改善輸送環(huán)境，增加空氣加熱器，以確保冬季低溫環(huán)境可以創(chuàng)建一個(gè)合適的溫度環(huán)境石灰石運(yùn)輸，確保在運(yùn)輸過(guò)程中沒(méi)有堵塞或堵塞。室外管道用1cm厚巖棉包裹，增加鋁皮做管道保溫工作，防止冬季運(yùn)輸受阻[2]。

2.2 脫硝系統(tǒng)問(wèn)題及處理辦法

（1）脫硝系統(tǒng)問(wèn)題。改造前，鍋爐沒(méi)有配備脫硝系統(tǒng)。NOx排放控制效果較差，排放量極不穩(wěn)定，排放濃度和排放多樣性影響較大。最高濃度為450.3mg/m3。沒(méi)有其他調(diào)整方法。

（2）處理方法，加入Rotamix（SNCR）系統(tǒng)，配備完整的還原劑（尿素），完善的稀釋和噴射系統(tǒng)，測(cè)量鍋爐運(yùn)行負(fù)荷，NOX排放，調(diào)整還原劑的量，用專用噴槍噴淋，將還原劑完全與NOX混合，保證脫氮效果。增加空氣壓縮機(jī)作為注入動(dòng)力，增加氨氣逸出監(jiān)測(cè)系統(tǒng)對(duì)氨氣進(jìn)行監(jiān)測(cè)，避免還原劑對(duì)腐蝕性設(shè)備的過(guò)度使用，節(jié)約消耗。脫硝系統(tǒng)改造后，鍋爐運(yùn)行良好，SNCR系統(tǒng)運(yùn)行正常，對(duì)鍋爐負(fù)荷狀態(tài)有50%-100%的調(diào)節(jié)作用。NOX的日平均排放量降低到100mg/m3，最低為20mg/m3。未發(fā)現(xiàn)其它影響因素，條件良好。隨著還原劑的使用，運(yùn)行成本有所增加，但在可控范圍內(nèi)。

3 影響鍋爐燃燒效率的原因分析

3.1 生物質(zhì)燃料水分的影響

生物質(zhì)燃料水分隨曬晾時(shí)間、地域影響、是否雨季等變化有直接影響，比較好的生物質(zhì)燃料水分可控制在20%，但由于以上原因的影響，生物質(zhì)中的水分可能到達(dá)40-50%，甚至達(dá)到60%。如果水分過(guò)高，會(huì)導(dǎo)致鍋爐床溫難以提升，導(dǎo)致燃燒不充分，最終導(dǎo)致鍋爐低渣含碳量及飛灰含碳量偏高

3.2 排煙溫度的影響

由于乙炔吹灰器吹灰效果不好，盡管做過(guò)調(diào)試但是從吹灰結(jié)果看不夠理想，這樣尾部受熱面沾污導(dǎo)致傳熱惡化會(huì)使排煙溫度顯著升高，同時(shí)灰份高的煤發(fā)熱量低，在相同負(fù)荷情況下消耗的燃料量增加，造成煙氣量和流速升高，導(dǎo)致排煙溫度及排煙量都會(huì)升高，從而降低鍋爐效率。受熱面積灰指鍋爐受熱面積灰、結(jié)渣及空預(yù)器傳熱元件積灰，鍋爐受熱面積灰將使受熱面?zhèn)鳠嵯禂?shù)降低，鍋爐吸熱量降低，煙氣放熱量減少，空預(yù)器入口煙溫升高，從而導(dǎo)致排煙溫度升高[3]。

3.3 床溫床壓的影響

床壓反映了爐內(nèi)物料的濃度，直接關(guān)系到爐內(nèi)的燃燒和傳熱工控。床溫是爐內(nèi)燃燒以及外循環(huán)灰調(diào)節(jié)效果的綜合結(jié)果，床溫與床壓、一二次風(fēng)配比、返料量、總風(fēng)量等密切相關(guān)。通過(guò)燃燒調(diào)整實(shí)驗(yàn)，優(yōu)化鍋爐運(yùn)行參數(shù)、確定鍋爐效率較高的工況、改進(jìn)了鍋爐運(yùn)行操作，目前該電廠供電料耗降至866g/kWh，飛灰可燃物達(dá)到5%、低渣可燃物0.85%的水平。

總而言之，工業(yè)污染的整治力度越來(lái)越大，保護(hù)環(huán)境，加大環(huán)保力度是一項(xiàng)全球性的事業(yè)，事關(guān)全人類的發(fā)展，因此，我國(guó)對(duì)火電行業(yè)環(huán)保標(biāo)準(zhǔn)越抓越嚴(yán)。各大企業(yè)都在尋求一個(gè)環(huán)保、經(jīng)濟(jì)發(fā)展的平衡點(diǎn)，鍋爐脫硫脫系統(tǒng)改造是其中極為重要的一個(gè)方面，本文通過(guò)分析循環(huán)流化床鍋爐生產(chǎn)過(guò)程中存在的脫硫脫硝問(wèn)題，提出相應(yīng)處理方法，希望能為相關(guān)企業(yè)提供借鑒。