小型循環(huán)流化床鍋爐脫硫系統(tǒng)運(yùn)行及優(yōu)化途徑探究

陳軍

摘 要：循環(huán)流化床鍋爐脫硫系統(tǒng)在實(shí)際運(yùn)行過(guò)程中，需要時(shí)刻對(duì)其工況保持密切關(guān)注，并作出相應(yīng)的調(diào)整和優(yōu)化。本文將以某企業(yè)的小型循環(huán)流化床鍋爐作為研究對(duì)象，通過(guò)對(duì)其實(shí)際工況的分析，了解其鍋爐煙氣SO2的排放狀況;同時(shí)基于該小型流化床鍋爐脫硫中存在的問(wèn)題，擬定針對(duì)性的優(yōu)化措施。

關(guān)鍵詞：循環(huán)流化床;脫硫系統(tǒng);現(xiàn)狀分析;優(yōu)化

引言：

當(dāng)前，循環(huán)流化床鍋爐的應(yīng)用范圍越來(lái)越廣泛，這是一種兼具沸騰床鍋爐與化工行業(yè)流化床兩種的優(yōu)勢(shì)而逐漸出現(xiàn)的一種新型鍋爐系統(tǒng)。循環(huán)流化床鍋爐一方面具有更高的燃燒效率，另一方面對(duì)于燃料的要求也相對(duì)較低，并且其污染物排放相對(duì)有更好的控制，所以在生產(chǎn)中應(yīng)用較多[1]。

隨著國(guó)家對(duì)于環(huán)保重視程度的不斷提升，使得企業(yè)在脫硫脫硝方面存在著較大的壓力。盡管基于當(dāng)前排放標(biāo)準(zhǔn)，絕大多數(shù)企業(yè)都可以達(dá)成，然而這需要付出較高的成本[2]。而且，就各企業(yè)鍋爐運(yùn)行的實(shí)際情況來(lái)看，無(wú)論是鍋爐操作條件，或是煙氣脫硫運(yùn)行，都依然還有持續(xù)改善的空間。在實(shí)際生產(chǎn)中，鍋爐床溫偏高、脫硫劑與燃煤的比例控制不力等問(wèn)題屢屢發(fā)生;這些問(wèn)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(duì)于小型循環(huán)流化床鍋爐來(lái)說(shuō)，要想在獲得更高的經(jīng)濟(jì)性的同時(shí)且能夠?qū)煔饪刂圃诘团欧诺乃?，就必須要使循環(huán)流化床鍋爐脫硫潛力得到最大程度的發(fā)揮。這就需要對(duì)循環(huán)流化床鍋爐的操作條件實(shí)施有效的優(yōu)化，從而確保使用的脫硫劑用量更加科學(xué)，進(jìn)而使?fàn)t內(nèi)脫硫效率得到進(jìn)一步的提升，獲得相對(duì)更低的脫硫成本[3]。

本文將以某企業(yè)當(dāng)前正在使用的小型循環(huán)流化床作為研究對(duì)象，對(duì)其煙氣污染物的排放狀況展開深入的研究，通過(guò)對(duì)脫硫系統(tǒng)的相關(guān)物料的分析，進(jìn)而找出在該小型循環(huán)流化床鍋爐脫硫系統(tǒng)中存在的問(wèn)題，并提出改善的措施。

一、小型循環(huán)流化床鍋爐概況

本文所研究的小型循環(huán)流化床鍋爐，其型號(hào)為UG-75/5.3-M19，該企業(yè)擁有此型號(hào)循環(huán)流化床鍋爐3臺(tái)，其設(shè)計(jì)參數(shù)為：額定蒸發(fā)量為75t/h，過(guò)熱器出口壓力5.3MPa，過(guò)熱器出口溫度485℃，一、二次風(fēng)量比60：40，鍋爐效率88.31%，燃料消耗14610Kg/h，燃煤粉度0-10mm，設(shè)計(jì)燃料發(fā)熱量（Qdw）18250Kj/kg，脫硫效率（鈣硫摩爾比1.5-2）85%。

二、爐內(nèi)脫硫系統(tǒng)工藝說(shuō)明

循環(huán)流化床鍋爐爐內(nèi)脫硫是采用石灰石干法脫硫來(lái)實(shí)現(xiàn)的，進(jìn)入爐膛內(nèi)的石灰石粉先經(jīng)過(guò)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(fā)生反應(yīng)生成CaSO4后隨爐渣從爐膛落渣管內(nèi)排出，從而達(dá)到脫硫目的的石灰石脫硫過(guò)程。

該企業(yè)小型循環(huán)流化床鍋爐爐內(nèi)脫硫系統(tǒng)主要包括如下部分：石灰石儲(chǔ)存棚、斗式提升機(jī)、爐前石灰石粉倉(cāng)、給料機(jī)、輸送系統(tǒng)、控制系統(tǒng)。其爐內(nèi)脫硫系統(tǒng)主要為從市場(chǎng)采購(gòu)的石灰石粉運(yùn)輸至廠區(qū)石灰石儲(chǔ)存棚內(nèi)，經(jīng)斗式提升機(jī)將石灰石粉提升至爐前石灰石粉倉(cāng)內(nèi)，再由計(jì)量式石灰石給料機(jī)定量給至該企業(yè)3#輸煤皮帶，最后石灰石粉隨燃煤一起進(jìn)入爐膛內(nèi)進(jìn)行脫硫反應(yīng)。該系統(tǒng)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(guò)10%），石灰石粉水分≤2%，CaCO3含量保證在80%以上。采用當(dāng)前的脫硫工藝，該系統(tǒng)基本能夠?qū)煔庵蠸O2排放值降低至200mg/Nm3以下。另外在此系統(tǒng)的基礎(chǔ)上，還增加了半干法脫硫系統(tǒng)，以進(jìn)一步確保系統(tǒng)的脫硫、除塵達(dá)到更好的效果，滿足超低排放要求，同時(shí)節(jié)約脫硫劑成本。

三、爐內(nèi)脫硫系統(tǒng)的脫硫劑用量與脫硫效率分析

通過(guò)如下表1中數(shù)據(jù)，我們可以看到該企業(yè)在7月至10月四個(gè)月使用的脫硫劑狀況。表中的鈣硫比數(shù)據(jù)，是基于煤中硫析出量作為依據(jù)而得出的。通過(guò)對(duì)表1中的數(shù)據(jù)實(shí)施分析，我們可以得到，該企業(yè)所使用的燃煤，其含硫量為0.4左右;其爐內(nèi)脫硫系統(tǒng)在小于2mm石灰石粉的作用下，CaCO3含量超過(guò)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(shí)際運(yùn)行情況來(lái)看，該爐內(nèi)脫硫系統(tǒng)的鈣硫比顯著大于2.0。由此最終計(jì)算得出，該系統(tǒng)對(duì)脫硫劑的利用率較低。

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

對(duì)此展開進(jìn)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(xì)小粉的比重偏大，會(huì)導(dǎo)致脫硫劑利用率處于相對(duì)較低的水平;而若投入鍋爐的粉度過(guò)大，也會(huì)使得大部分石灰石粉不能參與循環(huán)，與煙氣中的SO2接觸時(shí)間與接觸比表面積均較小導(dǎo)致部分石灰石粉未充分參與脫硫反應(yīng)便從爐膛中的排渣口排出，使石灰石粉利用率降低。針對(duì)此問(wèn)題，可通過(guò)兩個(gè)方向?qū)嵤﹥?yōu)化，一是對(duì)石灰石粉粒徑實(shí)施調(diào)整，二是提升循環(huán)流化床鍋爐旋風(fēng)分離器效率;兩個(gè)優(yōu)化方向的目的，都是盡量延長(zhǎng)脫硫劑在爐膛中停留的時(shí)間，使石灰石粉能更多的參與到循環(huán)流化床的爐內(nèi)循環(huán)，提高循環(huán)的次數(shù)，從而提升脫硫劑利用率，減少脫硫劑的用量。

四、小結(jié)

通過(guò)對(duì)該企業(yè)的小型循環(huán)流化床鍋爐脫硫系統(tǒng)的分析，我們可以看出，該爐內(nèi)脫硫系統(tǒng)中釋放的煙氣SO2雖基本上滿足低于200mg/Nm3的標(biāo)準(zhǔn)，但是經(jīng)過(guò)對(duì)該系統(tǒng)的深入分析可以發(fā)現(xiàn)，因?yàn)槊摿騽┝６炔粔蚝侠?，所以?dǎo)致生產(chǎn)過(guò)程中脫硫劑用量偏大，利用率卻相對(duì)不高。針對(duì)這一問(wèn)題的改善建議是，對(duì)石灰石粒度作出針對(duì)性的調(diào)整，優(yōu)先選擇0.1mm-0.8mm粒度石灰石粉;同時(shí)盡量降低其中細(xì)粉的比重;確保最小粒徑不得低于0.1mm;并選購(gòu)含水量較低的石灰石粉。在循環(huán)流化床鍋爐運(yùn)行當(dāng)中，盡量保證床溫處于850-900℃之間，有利于進(jìn)一步減少脫硫劑的耗量，達(dá)到節(jié)能減排的目的。

參考文獻(xiàn)：

[1]王海苗.循環(huán)流化床鍋爐脫硫系統(tǒng)運(yùn)行現(xiàn)狀分析及優(yōu)化途徑[J].內(nèi)蒙古煤炭經(jīng)濟(jì)，2019（12）：33-34.

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[3]施斌，劉愛平，趙超.670t/h循環(huán)流化床鍋爐脫硫系統(tǒng)改造及優(yōu)化運(yùn)行調(diào)整[J].鍋爐制造，2016（04）：8-12.