小型循環流化床鍋爐脫硫系統運行及優化途徑探究

陳軍

摘 要：循環流化床鍋爐脫硫系統在實際運行過程中，需要時刻對其工況保持密切關注，并作出相應的調整和優化。本文將以某企業的小型循環流化床鍋爐作為研究對象，通過對其實際工況的分析，了解其鍋爐煙氣SO2的排放狀況;同時基于該小型流化床鍋爐脫硫中存在的問題，擬定針對性的優化措施。

關鍵詞：循環流化床;脫硫系統;現狀分析;優化

引言：

當前，循環流化床鍋爐的應用范圍越來越廣泛，這是一種兼具沸騰床鍋爐與化工行業流化床兩種的優勢而逐漸出現的一種新型鍋爐系統。循環流化床鍋爐一方面具有更高的燃燒效率，另一方面對于燃料的要求也相對較低，并且其污染物排放相對有更好的控制，所以在生產中應用較多[1]。

隨著國家對于環保重視程度的不斷提升，使得企業在脫硫脫硝方面存在著較大的壓力。盡管基于當前排放標準，絕大多數企業都可以達成，然而這需要付出較高的成本[2]。而且，就各企業鍋爐運行的實際情況來看，無論是鍋爐操作條件，或是煙氣脫硫運行，都依然還有持續改善的空間。在實際生產中，鍋爐床溫偏高、脫硫劑與燃煤的比例控制不力等問題屢屢發生;這些問題的存在意味著脫硫效率受到很大影響，使得脫硫成本處于較高水平。

對于小型循環流化床鍋爐來說，要想在獲得更高的經濟性的同時且能夠將煙氣控制在低排放的水平，就必須要使循環流化床鍋爐脫硫潛力得到最大程度的發揮。這就需要對循環流化床鍋爐的操作條件實施有效的優化，從而確保使用的脫硫劑用量更加科學，進而使爐內脫硫效率得到進一步的提升，獲得相對更低的脫硫成本[3]。

本文將以某企業當前正在使用的小型循環流化床作為研究對象，對其煙氣污染物的排放狀況展開深入的研究，通過對脫硫系統的相關物料的分析，進而找出在該小型循環流化床鍋爐脫硫系統中存在的問題，并提出改善的措施。

一、小型循環流化床鍋爐概況

本文所研究的小型循環流化床鍋爐，其型號為UG-75/5.3-M19，該企業擁有此型號循環流化床鍋爐3臺，其設計參數為：額定蒸發量為75t/h，過熱器出口壓力5.3MPa，過熱器出口溫度485℃，一、二次風量比60：40，鍋爐效率88.31%，燃料消耗14610Kg/h，燃煤粉度0-10mm，設計燃料發熱量（Qdw）18250Kj/kg，脫硫效率（鈣硫摩爾比1.5-2）85%。

二、爐內脫硫系統工藝說明

循環流化床鍋爐爐內脫硫是采用石灰石干法脫硫來實現的，進入爐膛內的石灰石粉先經過吸熱、破碎后，待加熱至800-900℃后分解煅燒成CaO和CO2，再與煙氣中的SO2發生反應生成CaSO4后隨爐渣從爐膛落渣管內排出，從而達到脫硫目的的石灰石脫硫過程。

該企業小型循環流化床鍋爐爐內脫硫系統主要包括如下部分：石灰石儲存棚、斗式提升機、爐前石灰石粉倉、給料機、輸送系統、控制系統。其爐內脫硫系統主要為從市場采購的石灰石粉運輸至廠區石灰石儲存棚內，經斗式提升機將石灰石粉提升至爐前石灰石粉倉內，再由計量式石灰石給料機定量給至該企業3#輸煤皮帶，最后石灰石粉隨燃煤一起進入爐膛內進行脫硫反應。該系統的石灰石粉耗量平均水平在1.17t/h左右，其入爐石灰石粉的顆粒度≤2mm（其中<1mm的比例不低于50%，>4mm的比例不超過10%），石灰石粉水分≤2%，CaCO3含量保證在80%以上。采用當前的脫硫工藝，該系統基本能夠將煙氣中SO2排放值降低至200mg/Nm3以下。另外在此系統的基礎上，還增加了半干法脫硫系統，以進一步確保系統的脫硫、除塵達到更好的效果，滿足超低排放要求，同時節約脫硫劑成本。

三、爐內脫硫系統的脫硫劑用量與脫硫效率分析

通過如下表1中數據，我們可以看到該企業在7月至10月四個月使用的脫硫劑狀況。表中的鈣硫比數據，是基于煤中硫析出量作為依據而得出的。通過對表1中的數據實施分析，我們可以得到，該企業所使用的燃煤，其含硫量為0.4左右;其爐內脫硫系統在小于2mm石灰石粉的作用下，CaCO3含量超過80%，鈣硫比處于2.0水平狀況下，噸煤消耗的石灰石粉大約在0.03t的水平;然而就實際運行情況來看，該爐內脫硫系統的鈣硫比顯著大于2.0。由此最終計算得出，該系統對脫硫劑的利用率較低。

從上表1中顯示，該企業爐內脫硫系統的鈣硫比處于相對較高的水平，基于此，由此也可以看出，飛灰中存在未來得及參與反應的脫硫劑，投入鍋爐的石灰石粉未經分離器捕集、直接進入尾部煙道形成飛灰，故這些石灰石粉還沒有來得及完全燃燒，未完全發揮其效用，造成鈣硫比較大。

對此展開進一步分析，我們可以得出，若脫硫用石灰石粒徑不夠合理，石灰石粉中細小粉的比重偏大，會導致脫硫劑利用率處于相對較低的水平;而若投入鍋爐的粉度過大，也會使得大部分石灰石粉不能參與循環，與煙氣中的SO2接觸時間與接觸比表面積均較小導致部分石灰石粉未充分參與脫硫反應便從爐膛中的排渣口排出，使石灰石粉利用率降低。針對此問題，可通過兩個方向實施優化，一是對石灰石粉粒徑實施調整，二是提升循環流化床鍋爐旋風分離器效率;兩個優化方向的目的，都是盡量延長脫硫劑在爐膛中停留的時間，使石灰石粉能更多的參與到循環流化床的爐內循環，提高循環的次數，從而提升脫硫劑利用率，減少脫硫劑的用量。

四、小結

通過對該企業的小型循環流化床鍋爐脫硫系統的分析，我們可以看出，該爐內脫硫系統中釋放的煙氣SO2雖基本上滿足低于200mg/Nm3的標準，但是經過對該系統的深入分析可以發現，因為脫硫劑粒度不夠合理，所以導致生產過程中脫硫劑用量偏大，利用率卻相對不高。針對這一問題的改善建議是，對石灰石粒度作出針對性的調整，優先選擇0.1mm-0.8mm粒度石灰石粉;同時盡量降低其中細粉的比重;確保最小粒徑不得低于0.1mm;并選購含水量較低的石灰石粉。在循環流化床鍋爐運行當中，盡量保證床溫處于850-900℃之間，有利于進一步減少脫硫劑的耗量，達到節能減排的目的。

參考文獻：

[1]王海苗.循環流化床鍋爐脫硫系統運行現狀分析及優化途徑[J].內蒙古煤炭經濟，2019（12）：33-34.

[2]董志強.循環流化床鍋爐爐內脫硫系統存在問題及優化脫硫方案[J].科技風，2016（02）：119.

[3]施斌，劉愛平，趙超.670t/h循環流化床鍋爐脫硫系統改造及優化運行調整[J].鍋爐制造，2016（04）：8-12.