CFB鍋爐降低脫硫成本的有效途徑

張景偉 王峰

摘要：本文對(duì)循環(huán)流化床鍋爐石灰石系統(tǒng)改造及石灰石系統(tǒng)運(yùn)行調(diào)整進(jìn)行了介紹，通過石灰石系統(tǒng)運(yùn)行存在的問題，對(duì)石灰石系統(tǒng)進(jìn)行改造并對(duì)運(yùn)行情況進(jìn)行了優(yōu)化調(diào)整。

關(guān)鍵詞：循環(huán)流化床鍋爐 石灰石系統(tǒng) 運(yùn)行調(diào)整

0概述

循環(huán)流化床鍋爐技術(shù)是一種高效、清潔燃燒，不僅具有燃料適應(yīng)性廣的燃燒技術(shù)，還具有優(yōu)良的環(huán)保性能。由于采用低溫燃燒和分級(jí)送風(fēng)，有效抑制了NOx的生成，通過爐內(nèi)添加石灰石脫硫減少了SO2的生成，本文主要介紹了石灰石系統(tǒng)運(yùn)行存在的問題及采取的改造方案和運(yùn)行優(yōu)化調(diào)整措施，提高石灰石系統(tǒng)運(yùn)行的穩(wěn)定性，從而達(dá)到在環(huán)保參數(shù)達(dá)標(biāo)排放的前提下有效降低脫硫成本。

1設(shè)備概況

潘三電廠安裝2臺(tái)DG440/13.8-Ⅱ8型CFB鍋爐，是東方鍋爐（集團(tuán)）股份有限公司在消化吸收引進(jìn)技術(shù)的基礎(chǔ)上，自主開發(fā)，具有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的第三代國(guó)產(chǎn)135～150MW等級(jí)的循環(huán)流化床鍋爐。鍋爐主要由一個(gè)膜式水冷壁爐膛，兩臺(tái)汽冷式旋風(fēng)分離器和一個(gè)有汽冷包墻包覆的尾部豎井組成。爐膛與尾部豎井之間，布置有兩臺(tái)汽冷式旋風(fēng)分離器，其下部各布置一臺(tái)“J”閥回料器。鍋爐采用前墻給煤后墻滾筒冷渣器排渣。

2 原石灰石系統(tǒng)及存在的問題

2.1原石灰石系統(tǒng)

潘三電廠石灰石系統(tǒng)原設(shè)計(jì)一套石灰石粉給料系統(tǒng)，一個(gè)石灰石粉倉，兩臺(tái)石灰石粉氣化風(fēng)機(jī)，每臺(tái)鍋爐對(duì)應(yīng)一臺(tái)石灰石粉給料機(jī)，采用氣力輸送方式將石灰石粉從爐前墻四個(gè)給料口送入爐膛。

圖（1）為石灰石粉系統(tǒng)，石灰石粉倉內(nèi)加料系統(tǒng)是由石灰石罐車通過一根進(jìn)料管，用罐車自身的壓縮空氣系統(tǒng)產(chǎn)生的高壓空氣將石灰石粉從罐頂送入石灰石倉內(nèi)。石灰石倉下部有兩個(gè)上下緩沖倉，保證石灰石粉的給料穩(wěn)定，下緩沖倉下部有石灰石粉給料機(jī)，調(diào)整石灰石給料機(jī)的開度大小控制石灰石粉的用量，在爐前下部還布置有四個(gè)石灰石入口，通過此口可將粉狀石灰石注入燃燒室，與燃燒過程中的SO2反應(yīng)，除去SO2。

2.2原石灰石系統(tǒng)存在問題

2.2.1石灰石輸送管道易堵管

石灰石輸送系統(tǒng)在運(yùn)行過程中經(jīng)常出現(xiàn)局部堵管的現(xiàn)象，特別是在彎頭處，出現(xiàn)堵管后進(jìn)入爐內(nèi)的石灰石粉中斷，造成二氧化硫升高，脫硫效率下降，經(jīng)分析，造成堵管主要是因?yàn)槭沂锪显诠艿纼?nèi)流化不好，造成流化不好主要原因?yàn)槭沂w粒大及石灰石潮濕，為了解決堵管問題，一方面采取在彎頭處安裝壓縮空氣管道，定期進(jìn)行吹掃，避免大顆粒長(zhǎng)時(shí)間沉積堵塞，另一方面通過加強(qiáng)石灰石入廠的顆粒度和水分的監(jiān)管，從根本上解決堵管的問題。

2.2.2石灰石口易板結(jié)堵塞

入爐石灰石口易出現(xiàn)結(jié)焦堵塞，每次停爐檢查發(fā)現(xiàn)四個(gè)石灰石入料口都堵塞，造成石灰石系統(tǒng)出力受到限制，脫硫效率下降，為了解決這一問題，通過對(duì)石灰石入料口進(jìn)行改造，將原直接進(jìn)入爐內(nèi)的四個(gè)石灰石入料口分別接到四個(gè)落煤管處，這樣石灰石粉既能與煤充分混合又避免了石灰石口堵塞，從而保證了石灰石系統(tǒng)的出力，使環(huán)保參數(shù)達(dá)標(biāo)排放。

2.2.3石灰石給料機(jī)卡澀

石灰石輸送系統(tǒng)在運(yùn)行過程中經(jīng)常出現(xiàn)石灰石給料機(jī)卡澀的現(xiàn)象，主要原因是石灰石顆粒較大或石灰石中有雜物造成，采取將給料機(jī)的旋轉(zhuǎn)葉片與殼體之間的間隙稍微放大，另一方面從源頭控制石灰石顆粒及雜物問題，卡澀不嚴(yán)重時(shí)，通過給料機(jī)反轉(zhuǎn)后可恢復(fù)運(yùn)行，不能恢復(fù)時(shí)則聯(lián)系檢修處理。

3增加石灰石顆粒系統(tǒng)

我廠原石灰石系統(tǒng)投用方式為利用壓縮空氣吹送粉末至爐內(nèi)，此種調(diào)節(jié)手段雖可以在短時(shí)間內(nèi)將SO2排放量控制在規(guī)定范圍以內(nèi)，但也存在由于石灰石粉的過投或欠投而造成的排放參數(shù)長(zhǎng)時(shí)間處于較低水平或大幅波動(dòng)的情況出現(xiàn)，以致造成石灰石的浪費(fèi)及含硫量排放過大等不良后果，且此套脫硫系統(tǒng)日常維護(hù)量較大、送粉管道容易堵塞、給料機(jī)易卡澀等問題也為環(huán)保參數(shù)排放的控制帶來了不穩(wěn)定性，另外隨著國(guó)家對(duì)于環(huán)保要求更加嚴(yán)格，以及我廠兩臺(tái)鍋爐分別增設(shè)了煤泥摻燒系統(tǒng)，僅靠原有的這套石灰石送粉裝置是難以滿足的，鑒于上述原因，我廠增設(shè)了石灰石顆粒摻燒系統(tǒng).

石灰石顆粒系統(tǒng)設(shè)計(jì)在爐前倉上煤皮帶處，加設(shè)一套可以通過手動(dòng)設(shè)定摻加比例來自動(dòng)進(jìn)行的石灰石顆粒添加系統(tǒng)，石灰石將按要求以固定顆粒度與煤粉共同進(jìn)入爐膛燃燒。

石灰石顆粒系統(tǒng)增加后，不僅有效控制住了環(huán)保參數(shù)的達(dá)標(biāo)排放，同時(shí)石灰石利用率更高，節(jié)約了成本。下面對(duì)石灰石系統(tǒng)改造前后進(jìn)行參數(shù)對(duì)比：

3.1 改造前，不同負(fù)荷情況下，通過石灰石粉控制SO2排放量。

通過上圖可以看出投用石灰石粉，在負(fù)荷波動(dòng)時(shí)SO2含量波動(dòng)較大，連續(xù)升負(fù)荷時(shí)SO2含量上升較高，時(shí)常超過規(guī)定值，而連降負(fù)荷時(shí)SO2含量又下降的較低。

用石灰石粉控制SO2，主要存在以下問題：

1、二氧化硫排放波動(dòng)較大。

2、石灰石有效利用不高、灰渣、氧化鈣含量大、浪費(fèi)。

3、維護(hù)量大、易堵、對(duì)于壓縮空氣品質(zhì)要求高。

3.2 改造后，不同負(fù)荷情況下，通過石灰石顆粒對(duì)SO2排放量的控制。

通過上圖可以看出，在石灰石摻加系統(tǒng)改造為顆粒并隨煤顆粒一同按比例進(jìn)入爐膛燃燒時(shí)，因煤中含石灰石的量是相對(duì)固定的，所以即便負(fù)荷大幅變化、給煤量激增或減少時(shí)，SO2排放量仍然得到了較好的控制，負(fù)荷曲線在上升或者下降的過程中，其排放量均保持在正常范圍以內(nèi)且較為平穩(wěn)。

3.3改造前后石灰石中鈣的利用率對(duì)比

摻燒石灰石粉和摻燒石灰石顆粒兩種控制途徑下SO2的排放量和石灰石的利用率進(jìn)行了比較。

通過圖（5）曲線我們看出在2014年一季度的Ca/S要明顯低于2013年一季度的Ca/S，即摻燒石灰石顆粒時(shí)Ca的利用率明顯要高于摻燒石灰石粉時(shí)Ca的利用率，當(dāng)然這樣高效的利用率必須要在保證石灰石品質(zhì)和合理顆粒度的情況下。目前我廠在石灰石給料系統(tǒng)改造后，將其顆粒度控制在5～8mm范圍，含鈣量在90%以上，與煤量的摻燒比例基本控制在3～5%，氧量2%～3%，這樣即使在機(jī)組負(fù)荷有大幅波動(dòng)的時(shí)候也可以有效控制SO2排放值在200mg/m3以下，取得了不錯(cuò)的效果。

4石灰石粉系統(tǒng)改造

我廠增設(shè)了石灰石顆粒摻燒系統(tǒng)后，原石灰石粉系統(tǒng)只做為輔助調(diào)節(jié)，但由于石灰石給料機(jī)旋轉(zhuǎn)葉片與殼體之間的間隙較大，造成給料機(jī)不運(yùn)行時(shí)，也有大量的石灰石粉通過間隙下落輸送至爐內(nèi)，造成石灰石粉浪費(fèi)，同時(shí)原石灰石粉系統(tǒng)設(shè)計(jì)不能投入自動(dòng)運(yùn)行，為了石灰石系統(tǒng)能夠自動(dòng)調(diào)節(jié)環(huán)保參數(shù)，同時(shí)為了降低石灰石粉用量，節(jié)約成本，需對(duì)現(xiàn)有石灰石粉系統(tǒng)進(jìn)行了改造。

改造的主要方案：

1、拆除上緩沖倉，保留下緩沖倉，拆除部分用管道連接，增加電動(dòng)型調(diào)節(jié)閥，控制石灰石的給料量和實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)控。

2、將原給料閥拆除，更換新的旋轉(zhuǎn)給料閥及配套的噴射供料器（混合器）。將原來的分體式葉片改為一體式葉片，且葉片厚度增加且表層鍍鉻;葉輪端部增加圍板，避免物料向兩軸端擴(kuò)散而導(dǎo)致軸封磨損泄露;在葉片之間增加擋板，減小給料閥容積。

3、將原給料機(jī)電機(jī)更換為變頻電機(jī)且功率加大，保證系統(tǒng)在低頻率下電機(jī)安全工作;配套的噴射供料器采用文丘里管原理，在噴射器內(nèi)形成負(fù)壓，從而減少壓縮空氣的反串進(jìn)入旋轉(zhuǎn)給料閥，減少磨損，給料機(jī)能夠?qū)崿F(xiàn)變頻控制，線性給料，給料機(jī)給料量調(diào)節(jié)最小能達(dá)到0.2t/h，并且保證給料機(jī)停止運(yùn)行時(shí)不漏料。

4、將旋轉(zhuǎn)給料閥正確安裝，讓其排氣管道方向和輸送管道方向一致，以便葉片在旋轉(zhuǎn)過程中帶動(dòng)的氣通過排氣口體排出，不在閥殼體內(nèi)形成紊流，從而減少閥芯及閥體的磨損。

5、設(shè)置管路切換閥，將現(xiàn)有粉倉正下方一套新設(shè)系統(tǒng)輸送管道改造切換到1#、2#爐的輸送管道，作為備用系統(tǒng)。

石灰石粉系統(tǒng)改造后，不僅石灰石系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)了自動(dòng)控制，而且進(jìn)一步提高了石灰石利用率，節(jié)約了脫硫成本，二氧化硫排放值更可控。

5改造后的效果

潘三電廠通過增加石灰石顆粒系統(tǒng)和對(duì)石灰石粉系統(tǒng)進(jìn)行改造，完全確保了環(huán)保參數(shù)的達(dá)標(biāo)排放，同時(shí)最大程度上減少了石灰石用量，節(jié)約了石灰石成本，提高了經(jīng)濟(jì)效益。不僅如此，原來的石灰石粉系統(tǒng)對(duì)壓縮空氣相當(dāng)依賴，且易堵易卡澀，維護(hù)起來費(fèi)時(shí)、費(fèi)力，環(huán)保參數(shù)控制需人為調(diào)節(jié)操作，改造后的系統(tǒng)簡(jiǎn)單、穩(wěn)定、易維護(hù)，實(shí)現(xiàn)了自動(dòng)控制，為電廠節(jié)省了有效的人力和物力。

結(jié)束語

本文中介紹的增加石灰石顆粒系統(tǒng)和對(duì)石灰石粉系統(tǒng)的改造，操作簡(jiǎn)單，與原石灰石粉系統(tǒng)相比維護(hù)量大大減少，能平穩(wěn)有效的控制SO2排放量，有效的節(jié)約了脫硫劑的使用，且實(shí)現(xiàn)了二氧化硫排放的自動(dòng)控制。

作者簡(jiǎn)介：

張景偉 淮南礦業(yè)集團(tuán)發(fā)電有限責(zé)任公司潘三電廠 郵編：232096

Email：zjwryy@163.com 聯(lián)系電話：0554-7637862

王峰 淮南礦業(yè)集團(tuán)發(fā)電有限責(zé)任公司潘三電廠 郵編：232096

淮南礦業(yè)集團(tuán)發(fā)電有限責(zé)任公司潘三電廠