循環(huán)流化床鍋爐脫硫系統(tǒng)運行現(xiàn)狀分析及優(yōu)化途徑

張開彥

山東滕州盛源熱電有限責任公司 山東 滕州 277519

引言

循環(huán)流化床鍋爐是綜合沸騰床鍋爐與化工行業(yè)流化床工藝的特點發(fā)展而來,因具有燃燒效率高、污染物排放量低和燃料適應(yīng)性廣等優(yōu)點而得到廣泛使用。目前,脫硫脫硝技術(shù)均能滿足環(huán)保排放標準,但在嚴峻的環(huán)保壓力和經(jīng)濟運行形勢下,各單位存在煙氣脫硫經(jīng)濟任務(wù)重、運行成本高等問題。通過對部分單位鍋爐運行情況的初步了解發(fā)現(xiàn),在鍋爐操作條件設(shè)置、煙氣脫硫運行等方面不盡合理,存在進一步改善的可能性。例如,一些鍋爐存在床溫偏高、脫硫劑尺寸沒有有效控制等問題,這些均在一定程度上降低了脫硫效率,對依靠爐內(nèi)噴鈣脫硫達標造成極大困難,同時增加了脫硫成本。充分發(fā)揮循環(huán)流化床鍋爐爐內(nèi)脫硫潛力是循環(huán)流化床鍋爐實現(xiàn)經(jīng)濟運行和可靠煙氣超低排放的先決條件。通過優(yōu)化循環(huán)流化床鍋爐操作條件,合理選擇脫硫劑尺寸,能夠充分提高發(fā)揮爐內(nèi)脫硫效率,同時有效降低脫硫成本。

1 概述

1.1 鍋爐概況 某發(fā)電廠循環(huán)流化床鍋爐是我國具有自主知識產(chǎn)權(quán)的國產(chǎn)循環(huán)流化床鍋爐,鍋爐由7大部分組成,分別為：大錐段結(jié)構(gòu)的爐膛、四個直徑6.4米的高溫絕熱旋風分離器、非機械型單路自平衡式回料閥、對稱布置的四臺緊湊式分流回灰換熱器(外置床)、尾部對流煙道、管式空氣預(yù)熱器、滾筒冷渣器,鍋爐配有兩只容積為700立方的鋼制煤倉,布置四條給煤系統(tǒng),采用兩側(cè)墻回料腿八點給煤方式,爐前煤倉里的煤經(jīng)刮板給煤機輸送至位于爐膛兩側(cè)墻的高、低溫回料斜腿上的八個給煤口,與循環(huán)物料混合后送入燃燒室內(nèi)燃燒。

1.2 爐內(nèi)噴鈣加尾部增濕脫硫系統(tǒng)概況 1)爐內(nèi)噴鈣系統(tǒng)：設(shè)計四套輸送系統(tǒng),兩個容積為200立方的石灰石料倉,每兩套輸送系統(tǒng)共用一個料倉。每套輸送系統(tǒng)設(shè)置兩個入爐口,分為8個點將物料輸入爐內(nèi),每個入爐點分別對應(yīng)一個返料腿。入爐口交叉對稱均勻分布于爐膛四周,使石灰石粉進入爐膛后迅速彌漫至整個爐膛與煙氣充分混合,提高脫硫反應(yīng)效率,減少單套系統(tǒng)故障時影響整體的脫硫效果。2)尾部增濕系統(tǒng)：系統(tǒng)設(shè)置一個容積80立方20%的氨水儲存罐、一個容積11立方除鹽水儲存罐、一個容積31立方氨水緩沖罐,在氨水緩沖罐中由除鹽水將20%的氨水稀釋至2%～5%的氨水溶液。電除塵器前的水平煙道及引風機后的煙道上各對應(yīng)設(shè)一條主輸送管道,氨水溶液由氨水輸送泵送入主輸送管道進入鍋爐煙道噴射點,由分配箱分配至對應(yīng)的噴槍,經(jīng)噴槍霧化后的氨水溶液均勻在煙道中與煙氣充分混合,與煙氣中的SO2發(fā)生反應(yīng),從而去除煙氣中的SO2,輸送泵采用一運一備的形式。

2 循環(huán)流化床鍋爐爐內(nèi)脫硫效率的影響因素及提高建議

2.1 流化速度的影響 一次風系統(tǒng)提供循環(huán)流化床所必需的流化風。增加流化風速,實際上增加了物料的攜帶速度,從而使循環(huán)回料量增加,相應(yīng)的延長了脫硫劑在爐膛內(nèi)的停留時間。但如果一次風速太大,使爐膛出口煙氣速度超過旋風分離器的捕捉速度,造成循環(huán)回料量減少,反而會降低脫硫效率。在運行中,可通過調(diào)節(jié)一次風流量、一、二次風配比等,達到調(diào)節(jié)流化風速的目的。

2.2 Ca/S摩爾比的影響 Ca/S比是影響脫硫效率和SO2排放的首要因素,燃用低硫煤時,煙氣中SO2的濃度低,石灰石與SO2反應(yīng)速度慢,消耗石灰石量相對較大,要求Ca/S比就高。脫硫劑石灰石的特性主要包括：石灰石的反應(yīng)活性、化學組成、煅燒產(chǎn)物CaO的比表面積、孔隙率、孔徑分布和孔隙結(jié)構(gòu)等。在特性當中石灰石反應(yīng)活性的高低對脫硫影響較大。脫硫劑的反應(yīng)活性是指吸收劑與二氧化硫進行表面化學反應(yīng)的難易程度。脫硫吸收劑石灰石的脫硫性能與石灰石反應(yīng)活性關(guān)系很大,而石灰石反應(yīng)活性受石灰石的成分和內(nèi)部微觀結(jié)構(gòu)等影響。

2.3 床溫的影響 鍋爐運行床溫對脫硫效率影響較大,這是由于床溫的變化直接影響脫硫反應(yīng)速度、固體產(chǎn)物的分布和孔隙堵塞特性,所以床溫會影響脫硫反應(yīng)的進行和脫硫劑的利用率。而循環(huán)流化床鍋爐床溫的選擇和運行控制又和鍋爐設(shè)計尤其是受熱面布置、運行負荷、灰渣燃盡、NOx污染物排放等因素密切相關(guān)。研究表明,脫硫反應(yīng)的反應(yīng)速度一開始隨溫度升高而升高,在820～850℃時達到最佳值。之后隨溫度升高到870～1000℃,反應(yīng)速度開始下降,Ca O內(nèi)部分布均勻的小晶粒會逐漸融合成大晶粒,隨著溫度升高,晶粒越大,CaO的比表面積減小和表面結(jié)殼失去吸收SO2的活性,都使脫硫效率降低。在更高的床溫下超過1000℃,CaSO4還會逆相分解放出SO2,進一步降低硫酸鹽化的化學反應(yīng)速度,降低脫硫效率。

結(jié)語

循環(huán)流化床鍋爐經(jīng)過改造后,減少了污染物的排放,達到了國家環(huán)保部的要求,通過了合肥市環(huán)保部門的驗收,達到了較好的效果。