用粗顆粒石灰石代替石英砂作床料的可行性探討

葉青云

青島特利爾環(huán)保集團(tuán)股份有限公司 山東青島 266071

1 國家標(biāo)準(zhǔn)

水煤漿中煤的顆粒度規(guī)定為Pd0+0.5mm≤0.8%，即0.5mm（35目）篩上殘留不大于0.8%。循環(huán)流化床鍋爐對水煤漿顆粒的要求比較寬，有資料顯示，在60微米甚至到2毫米都可以（只要有流動性就行），但實(shí)際使用中水煤漿顆粒大多在0.15mm-0.075mm（100-200目）之間，≤0.075mm的占比70%-75%以上。

由于煤顆粒太細(xì)，水煤漿循環(huán)流化床鍋爐在運(yùn)行時如果單靠煤中灰分很難建立起穩(wěn)定的循環(huán)，密相區(qū)床壓很難保證，因而需要添加一些粗顆粒的物料幫助建立循環(huán)。通常采用細(xì)顆粒石英砂。石英砂規(guī)格數(shù)量如下：直徑1-2mm 10%，直徑2-3mm 60%，直徑3-4mm 20%，直徑4-5mm 10%。要求石英砂純度≥97%，熔點(diǎn)達(dá)1730℃以上，運(yùn)行時添加石英砂顆粒直徑按照4-5mm，石英砂不能經(jīng)過酸洗。

在點(diǎn)火之前，進(jìn)行料層厚度與床壓的關(guān)系試驗(yàn)：在一定風(fēng)量下（一般取設(shè)計(jì)運(yùn)行風(fēng)量）床料靜止高度為350㎜記錄床壓值，繪制料層厚度與床壓的關(guān)系曲線，并進(jìn)行臨界流化風(fēng)量及布風(fēng)板均勻試驗(yàn)：

在布風(fēng)板上均勻鋪上300-400㎜厚、粒度為4mm以下的石英砂，顆粒度分部：直徑1-2mm 10%，直徑2-3mm 60%，直徑3-4mm 20%，直徑4-5mm 10%。啟動引風(fēng)機(jī)、鼓風(fēng)機(jī)，保持爐膛出口負(fù)壓-100pa，逐漸增大送風(fēng)量，當(dāng)調(diào)到布風(fēng)板上的風(fēng)壓值開始不變化時，用鐵鉤子探試床料，可觸到風(fēng)帽又無死料，此時的風(fēng)量為臨界流化風(fēng)量，記錄此風(fēng)量對應(yīng)的鼓風(fēng)機(jī)電流，風(fēng)室風(fēng)壓及鼓風(fēng)機(jī)入口風(fēng)門開度、供運(yùn)行參考[1]。

2 運(yùn)行中料層差壓的控制

流化床內(nèi)維持一定的量的床料是鍋爐在該負(fù)荷下正常運(yùn)行的基本條件，對穩(wěn)定流化質(zhì)量具有重要意義。流化床內(nèi)的石英砂的消耗是一個緩慢而連續(xù)的過程，在正常狀態(tài)下料層厚度是通過風(fēng)箱壓力及送風(fēng)量的自然變化來判斷。

維持鼓風(fēng)機(jī)出力和鍋爐負(fù)荷不變，當(dāng)床上料層厚度減薄時，由于床上阻力減少而引起風(fēng)箱壓力下降，送風(fēng)量增加，氧量上升。風(fēng)箱壓力越低，氧量越大，則表明石英沙越薄，此時應(yīng)及時補(bǔ)加石英砂，一般情況下，根據(jù)風(fēng)箱壓力、觀察孔處石英砂的流化高度及跳起沙子的數(shù)量多少等運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)作進(jìn)一步判斷。為穩(wěn)定料層厚度，每班應(yīng)定量均勻地及時添加床料，禁止在床料減薄到一定程度后，一次性大量添加床料的做法。

根據(jù)我們的統(tǒng)計(jì)，1臺70MW水煤漿循環(huán)流化床鍋爐在24小時內(nèi)需要添加1-2t石英砂，增加了成本，由于石英砂堆比重較大（1.6Kg/cm3），增加了電耗，同時增加了鍋爐受熱面磨損。也使用過河沙代替石英砂作床料，后來也證明沒有節(jié)省多少錢。主要原因是當(dāng)?shù)睾恿鞑欢?，而且河里禁止挖沙，來源受限，價格也比較高；河沙不如石英砂耐磨損，使用量偏大，特別是河沙中往往摻有土沙，更不耐磨，24小時內(nèi)要添加4-5t，經(jīng)濟(jì)上不合算，工作量也大[2]。

由于水煤漿流化床鍋爐燃燒溫度低，床溫在830-870℃，在此區(qū)間可以采取爐內(nèi)噴鈣脫硫，因而我們就考慮是否可以利用石灰石顆粒代替石英砂做床料，一方面可以幫助鍋爐建立起灰循環(huán)，另一方面可以起到部分脫硫作用。在一臺70MW水煤漿循環(huán)流化床熱水鍋爐上進(jìn)行試驗(yàn)。石灰石顆粒度選擇與運(yùn)行中添加的石英砂顆粒度一樣：直徑4-5mm。在試驗(yàn)中發(fā)現(xiàn)，添加石灰石顆粒對爐膛出口SO2排放濃度影響并不明顯，可能是添加量不足的原因。隨著時間延長，爐內(nèi)聚集的石灰石越來越多，爐膛出口SO2排放濃度略有下降，估算脫硫效率約20-25%左右，床溫下降約10℃。脫硫效率不高的原因可能是SO2生成速度比較快，聚集在爐膛上部，石灰石分解比較慢，脫硫反應(yīng)條件不具備。隨著石灰石顆粒磨損和分解，部分細(xì)顆粒石灰石和氧化鈣會上升到爐膛上部參與脫硫反應(yīng)。24小時添加量約6t。在鍋爐運(yùn)行中進(jìn)行爐內(nèi)噴鈣脫硫，發(fā)現(xiàn)噴鈣量減少，說明添加的石灰石床料起到部分脫硫的作用[3]。

試驗(yàn)結(jié)束后停爐檢查發(fā)現(xiàn)，在分離器筒壁、椎體、料腿內(nèi)壁有掛焦現(xiàn)象，但比較松軟，主要是噴鈣量大，低灰熔點(diǎn)成分多造成的。

3 結(jié)語

（1）從試驗(yàn)結(jié)果看，用粗顆粒石灰石代替石英砂作床料是可行的，可以起到部分脫硫效果；

（2）在爐內(nèi)噴鈣脫硫時，為避免低灰熔點(diǎn)成分多造成循環(huán)回路堵塞，建議添加部分石英砂或者河沙等高熔點(diǎn)成分，即采用粗顆粒石灰石和石英砂、河沙作補(bǔ)充床料。