汪 偉，郭鳳波

（ 內(nèi)蒙古赤峰熱電廠，內(nèi)蒙古赤峰 024000）

0 引 言

赤峰熱電廠四期供熱擴(kuò)建兩臺(tái)135 MW供熱機(jī)組，配套2臺(tái)440 t/h循環(huán)流化床鍋爐。主要參數(shù):過(guò)熱器流量 440 t/h，過(guò)熱蒸汽出口壓力13.7 MPa，過(guò)熱蒸汽溫度 540℃，給水溫度250℃，再熱器流量359 t/h，再熱蒸汽進(jìn)口壓力2.77 MPa，再熱蒸汽出口溫度540℃，再熱汽進(jìn)口溫度326℃，再熱蒸汽出口壓力2.61 MPa。鍋爐為自然循環(huán)、單鍋筒、一次中間再熱、平衡通風(fēng)、全封閉式布置，全鋼結(jié)構(gòu)、燃煤、固態(tài)排渣、超高壓循環(huán)流化床蒸汽鍋爐，循環(huán)物料的分離采用絕熱旋風(fēng)分離器，鍋爐采用支吊結(jié)合的固定方式，受熱面采用全懸吊方式，空氣預(yù)熱器.分離器采用支撐結(jié)構(gòu)，鍋爐啟動(dòng)采用床下啟動(dòng)方式。

1 鍋爐的主要結(jié)構(gòu)

鍋爐主要由爐膛、高溫絕熱分離器、自平衡“U”形回料閥和尾部對(duì)流煙道組成。燃燒室蒸發(fā)受熱面采用膜式水冷壁，水循環(huán)采用單汽包、自然循環(huán)、單段蒸發(fā)系統(tǒng)。采用水冷布風(fēng)板，大直徑鐘罩式風(fēng)帽，具有布風(fēng)均勻、防堵塞、防結(jié)焦和便于維修等優(yōu)點(diǎn)。燃燒室內(nèi)布置雙面水冷壁來(lái)增加蒸發(fā)受熱面。燃燒室內(nèi)布置屏式Ⅱ級(jí)過(guò)熱器和屏式熱段再熱器，以提高整個(gè)過(guò)熱器系統(tǒng)和再熱器系統(tǒng)的輻射傳熱特性，使鍋爐過(guò)熱汽溫和再熱器溫具有良好的調(diào)節(jié)特性。

鍋爐采用2個(gè)內(nèi)徑為8.08 m的高溫絕熱分離器，布置在燃燒室與尾部對(duì)流煙道之間，外殼由鋼板制造，內(nèi)襯絕熱材料及耐磨耐火材料，分離器上部為圓筒形，下部為錐形。防磨絕熱材料采用拉鉤、抓釘、支架固定。

高溫絕熱分離器回料腿下布置一個(gè)非機(jī)械型回料閥，回料為自平衡式，流化密封風(fēng)用高壓風(fēng)機(jī)單獨(dú)供給?；亓祥y外殼由鋼板制成，內(nèi)襯絕熱材料和耐磨耐火材料。耐磨材料和保溫材料采用拉鉤、抓釘和支架固定。以上三部分構(gòu)成了循環(huán)流化床鍋爐的核心部分——物料熱循環(huán)回路，煤與石灰石在燃燒室內(nèi)完成燃燒及脫硫反應(yīng)，經(jīng)過(guò)分離器凈化過(guò)的煙氣進(jìn)入尾部煙道，尾部對(duì)流煙道中布置Ⅲ級(jí)、Ⅰ級(jí)過(guò)熱器、冷段再熱器、省煤器、空氣預(yù)熱器，過(guò)熱蒸汽溫度由在過(guò)熱器之間布置的兩級(jí)噴水減溫器調(diào)節(jié)，減溫噴水來(lái)自于給水泵出口，高加前，冷段再熱器和熱段再熱器中間布置有一級(jí)噴水減溫器，減溫水來(lái)自于給水泵中間抽頭，Ⅲ級(jí)、Ⅰ級(jí)過(guò)熱器、冷段再熱器，煙道采用的包墻過(guò)熱器為膜式壁結(jié)構(gòu)，省煤器、空氣預(yù)熱器煙道采用護(hù)板結(jié)構(gòu)。為防止因爐內(nèi)爆炸引起水冷壁和爐墻的破壞，燃燒室與尾部煙道包墻均采用水平繞帶式剛性梁來(lái)防止內(nèi)外壓差作用造成的變形［1－2］。

鍋爐設(shè)有膨脹中心，各部分煙氣、物料的連接煙道之間設(shè)置性能優(yōu)異的非金屬膨脹節(jié)，解決由熱位移引起的密封問(wèn)題，各受熱面穿墻部位均采用國(guó)外成熟的密封技術(shù)設(shè)計(jì)，確保鍋爐的密閉性。鋼構(gòu)架采用高強(qiáng)螺栓連接，按7度地震裂度設(shè)計(jì)。鍋爐采用支吊結(jié)合的固定方式，除分離器筒體、冷渣器和空氣予熱器為支撐結(jié)構(gòu)外，其余均為懸吊結(jié)構(gòu)［3－4］。

2 脫硫系統(tǒng)及存在的主要問(wèn)題

2.1 脫硫系統(tǒng)

鍋爐煙氣脫硫采用爐內(nèi)噴鈣干法脫硫方式，將石灰石粉利用輸送管道送入爐膛內(nèi)燃燒。原設(shè)計(jì)石灰石輸送系統(tǒng)由中間倉(cāng)、日用倉(cāng)、螺旋稱重給料機(jī)、輸送風(fēng)機(jī)、助推器、輸送管道等組成，設(shè)計(jì)輸送能力10 t/h。石灰石罐車將石灰石粉打入中間倉(cāng)，中間倉(cāng)落料至下部倉(cāng)泵，利用濃相氣力輸送原理，打入輸送管道，輸送管道沿程均裝有助推器，助推氣源采用壓縮空氣，壓力0.6 MPa。管道輸送至日用倉(cāng)頂入口處，揚(yáng)程40 m，進(jìn)入日用倉(cāng)，日用倉(cāng)與原煤倉(cāng)位于同一運(yùn)轉(zhuǎn)層。石灰石粉進(jìn)入日用倉(cāng)后，依靠自重到達(dá)螺旋稱重給料機(jī)，給料機(jī)下部接二級(jí)輸送管道，管道后部接入石灰石輸送風(fēng)，輸送氣源來(lái)自鍋爐0 m布置的兩臺(tái)羅茨風(fēng)機(jī)，流量30 m3/min，壓頭49 kPa。中間倉(cāng)位于電除塵廠房南側(cè)，設(shè)計(jì)容積20 m3，兩臺(tái)爐共用一個(gè)日用倉(cāng)，中間倉(cāng)設(shè)計(jì)容積300 m3，每臺(tái)爐配備一個(gè)中間倉(cāng)，與原煤倉(cāng)位于同一平臺(tái)，二級(jí)輸送管道入口標(biāo)高17 m。

2.2 存在的主要問(wèn)題

這個(gè)廠1、2號(hào)機(jī)組脫硫?yàn)闋t內(nèi)石灰石干法脫硫，脫硫系統(tǒng)為沈陽(yáng)遠(yuǎn)達(dá)環(huán)保公司系統(tǒng)設(shè)計(jì)及安裝調(diào)試。系統(tǒng)自2007年投產(chǎn)以來(lái)，由于脫硫系統(tǒng)存在問(wèn)題較多，雖經(jīng)廠家多次整改，設(shè)備運(yùn)行仍然不穩(wěn)定，脫硫系統(tǒng)主要存在以下問(wèn)題:

(1)系統(tǒng)復(fù)雜，石灰石粉需經(jīng)過(guò)罐車、中間倉(cāng)、倉(cāng)泵、管道、日用倉(cāng)、螺旋稱重給料機(jī)、輸送管道進(jìn)入爐膛。

(2)日用倉(cāng)設(shè)計(jì)容量小，僅為20 m3，罐車上料時(shí)經(jīng)常造成倉(cāng)頂壓力釋放閥動(dòng)作，石灰石粉外漏，污染環(huán)境。且日用倉(cāng)滿后，需停止上料，待日用倉(cāng)清空后繼續(xù)上料，輸送無(wú)連續(xù)性。

(3)一級(jí)輸送管道沿程長(zhǎng)，頻繁堵管。垂直段揚(yáng)程高，易堵管。

圖1 改造前系統(tǒng)圖

(4)二級(jí)輸送系統(tǒng)螺旋給料機(jī)出力有限，單條線僅為3 t/h，且該型給料機(jī)易卡澀，軸承磨損頻繁，故障率高，系統(tǒng)穩(wěn)定性差。

(5)二級(jí)輸送管道根據(jù)實(shí)際位置布置，布置復(fù)雜，彎頭多，易堵管。

(6)由于燃用煤種含硫率為1.1%，高于設(shè)計(jì)煤種，鍋爐石灰石系統(tǒng)設(shè)計(jì)給料量為4.4 t/h，系統(tǒng)給料量不能達(dá)到運(yùn)行要求，不能滿足國(guó)家第三時(shí)段400 mg/Nm3排放標(biāo)準(zhǔn)。

(7)機(jī)械給料機(jī)、電子秤經(jīng)常發(fā)生卡住跳閘，密封式旋轉(zhuǎn)給料機(jī)密封不嚴(yán)造成落料不暢，軸承損壞。

(8)鍋爐運(yùn)行床溫過(guò)高，經(jīng)常在930℃以上運(yùn)行，已脫掉的二氧化硫發(fā)生二次還原反應(yīng)，影響脫硫效率。

(9)燃用的石灰石粒度偏細(xì)，進(jìn)入爐膛內(nèi)石灰石未來(lái)得及反應(yīng)就被煙氣帶走，增大了鈣硫比。這些都嚴(yán)重影響脫硫設(shè)施的運(yùn)行穩(wěn)定和二氧化硫達(dá)標(biāo)排放。

3 原因分析與解決方案

石灰石給料及輸送系統(tǒng)按設(shè)計(jì)煤種鈣硫比為2.0∶1，鍋爐石灰石系統(tǒng)設(shè)計(jì)給料量為 4.4 t/h，石灰石給料量不能滿足實(shí)際燃用煤種鈣硫比的要求。我廠聘請(qǐng)了清華大學(xué)脫硫?qū)＜?，先后針?duì)實(shí)際燃用煤種進(jìn)行校核計(jì)算，提出了滿足實(shí)際燃用煤種石灰石給料量應(yīng)增加到10 t/h，鈣硫比提升到2.85%，床溫控制在900℃左右，控制石灰石粒度在500 μm占70%左右的結(jié)論，需要對(duì)原設(shè)計(jì)石灰石輸送及給料系統(tǒng)實(shí)施增容改造，以達(dá)到設(shè)計(jì)脫硫效率。為此，我廠聘請(qǐng)西安熱工院設(shè)計(jì)，江蘇紐普蘭生產(chǎn)安裝，于2010年10月完成了石灰石系統(tǒng)改造，石灰石給料系統(tǒng)改造為濃相氣力輸送系統(tǒng)，取消了易發(fā)生卡住的旋轉(zhuǎn)給料機(jī)和電子秤，采用雙緩沖罐，達(dá)到了氣物充分混合，在輸送相同物料條件下，大大降低了對(duì)輸送壓力要求。

3.1 改造方案

(1)中間倉(cāng)至日用倉(cāng)石灰石輸送系統(tǒng)原設(shè)計(jì)為一套，石灰石輸送系統(tǒng)管道設(shè)計(jì)管徑不一致，整個(gè)管段有Ф108 mm、Ф133 mm，造成系統(tǒng)沿程阻力大，輸送石灰石量只能達(dá)到10 t/h，石灰石量達(dá)不到要求。為此增加一套石灰石輸送系統(tǒng)，并將原系統(tǒng)輸送石灰石管路管全部改成Ф133 mm，改造后兩套系統(tǒng)輸送石灰石能力可達(dá)20 t/h。并在管道沿程每隔20 m加裝一組助推器，解決了輸送系統(tǒng)容量不足和堵管問(wèn)題。

(2)取消中間倉(cāng)，在一級(jí)上料管垂直段起點(diǎn)位置，安裝新上料口，石灰石罐車直接由此上料。

(3)原系統(tǒng)以石灰石風(fēng)機(jī)做為輸送氣源，存在風(fēng)壓小、風(fēng)量不足的缺陷?，F(xiàn)改為壓縮空氣做為輸送汽源，保證了石灰石給料輸送用氣。由于罐車氣泵壓縮空氣壓頭低，僅0.1 MPa，無(wú)法將石灰石粉送至47米高度，我們自廠內(nèi)壓縮空氣母管處引一根 Φ57管道接入罐車，壓縮空氣壓頭0.65 MPa，管道沿程增加助推器數(shù)量，間隔3 m安裝一個(gè)助推器，這樣既滿足上料需要，又解決了堵管問(wèn)題。缺點(diǎn)是壓縮空氣用量增加。

(4)將日用倉(cāng)間至鍋爐給料系統(tǒng)由機(jī)械給料式改造為濃相氣力輸送式，并將設(shè)備容量由5 t/h增至15 t/h，給料量滿足了運(yùn)行要求。由于取消了易發(fā)生問(wèn)題的給料機(jī)、電子秤和密封式旋轉(zhuǎn)給料機(jī)，自改造完成至今設(shè)備系統(tǒng)運(yùn)行基本穩(wěn)定，脫硫效率達(dá)85%以上，二氧化硫排放濃度小于400 mg/Nm3。降低了運(yùn)行操作量，檢修維護(hù)量。

(5)原系統(tǒng)以石灰石風(fēng)機(jī)做為輸送氣源，存在風(fēng)壓小、風(fēng)量不足的缺陷。現(xiàn)二級(jí)系統(tǒng)輸送風(fēng)改為壓縮空氣，取消原石灰石輸送風(fēng)機(jī)，輸送壓力達(dá) 0.6 MPa。

(6)為保證物料流化性，我們?cè)诹隙窔饣L(fēng)系統(tǒng)上又加裝了電加熱裝置，氣化風(fēng)溫度提高后，可有效的防止灰斗的石灰石粉受潮板結(jié)。

3.2 控制參數(shù)

(1)對(duì)石灰石粒度調(diào)整、試驗(yàn)，確定滿足鍋爐脫硫效率的石灰石粒度。經(jīng)現(xiàn)場(chǎng)多次試驗(yàn)調(diào)整，在相同鈣硫比條件下，燃用石灰石粒度在0.2 mm以下占至70%時(shí)，脫硫效率為81%，石灰石粒度在0.5 mm左右占70%時(shí)，脫硫效率為90%，最終確定石灰粒度為0.5 mm的占70%。

(2)購(gòu)買石灰石的化驗(yàn)設(shè)備，對(duì)我廠化驗(yàn)人員進(jìn)行石灰石化驗(yàn)培訓(xùn)，建立了石灰石接卸管理制度和石灰石取樣、化驗(yàn)制度，做到了車車取樣化驗(yàn)，對(duì)CaO含量，粒度不合格的及時(shí)與供應(yīng)商溝通，要求其按要求供給，并對(duì)化驗(yàn)不合格的石灰石拒絕付款，從而保證了到廠石灰的質(zhì)量滿足要求。

(3)加強(qiáng)對(duì)鍋爐床溫調(diào)整，滿足煙氣脫硫要求。床溫高于930℃即不利于脫硫，同時(shí)對(duì)鍋爐安全運(yùn)行也是一個(gè)嚴(yán)重威脅，通過(guò)播煤風(fēng)由熱一次風(fēng)改為冷一次風(fēng)的改造，降低了爐膛溫度，現(xiàn)鍋爐床溫基本控制在920℃左右，減少了由于床溫高已脫掉的二氧化硫發(fā)生二次還原反應(yīng)，提高了煙氣脫硫效率。

(4)加強(qiáng)在線監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)管理，保證監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)穩(wěn)定達(dá)標(biāo)。將煙氣排放連續(xù)在線監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)引入DCS控制系統(tǒng)，運(yùn)行值班人員能夠根據(jù)在線監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)及時(shí)進(jìn)行脫硫系統(tǒng)管理，調(diào)整脫硫劑的給料量，達(dá)到穩(wěn)定脫硫的效果，同時(shí)，廠管理人員通過(guò)MIS系統(tǒng)能夠?qū)r(shí)時(shí)及歷史曲線進(jìn)行查看、監(jiān)督，發(fā)現(xiàn)問(wèn)題及時(shí)通知相關(guān)人員，促進(jìn)了煙氣穩(wěn)定達(dá)標(biāo)運(yùn)行。

圖2 改造后系統(tǒng)圖

3.3 改造結(jié)果

通過(guò)上述治理改造，系統(tǒng)穩(wěn)定性提高，出力也得到提高，根據(jù)煙氣在線監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)和市環(huán)境監(jiān)測(cè)站監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)，1、2號(hào)鍋爐二氧化硫排放濃度在國(guó)家環(huán)保要求范圍內(nèi)，能夠達(dá)到國(guó)家《火電廠大氣污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》的要求。

4 結(jié)束語(yǔ)

循環(huán)流化床鍋爐脫硫系統(tǒng)存在的問(wèn)題，主要是原系統(tǒng)投運(yùn)初期，雖然起到了一些作用，但是隨著國(guó)家環(huán)保要求的日趨嚴(yán)格，原設(shè)計(jì)已不能滿足要求。通過(guò)技術(shù)人員的不斷摸索改進(jìn)，使得系統(tǒng)出力滿足要求，煙氣中SO2排放濃度符合要求，今后我廠將進(jìn)一步探索減排新技術(shù)、新設(shè)備，分步驟、分階段落實(shí)好減排工作，在注重經(jīng)濟(jì)效益的前提下更注重社會(huì)效益，不斷促進(jìn)企業(yè)發(fā)展與資源、環(huán)境相協(xié)調(diào)，努力打造資源節(jié)約型、環(huán)境友好型企業(yè)。

［1］陸春美，程世慶，王永征.循環(huán)流化床鍋爐設(shè)備與運(yùn)行［J］.中國(guó)電力出版社，2003.

［2］殷憲芬.淺談循環(huán)流化床鍋爐的脫硫問(wèn)題［J］.山東煤炭科技，2003.

［3］韋定強(qiáng).循環(huán)流化床鍋爐脫硫技術(shù)與煙氣脫硫技術(shù)經(jīng)濟(jì)分析［J］.電力環(huán)境保護(hù)，2000.

［4］李志剛，孫麗萍，劉嘉新.熱網(wǎng)監(jiān)控系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)［J］.森林工程，2013，29(4):90 －95.