循环流化床锅炉脱硫调控探讨

林 森， 束金根

(淮南矿业集团电力有限责任公司， 安徽 淮南 232033)

循环流化床锅炉脱硫调控探讨

林 森， 束金根

(淮南矿业集团电力有限责任公司， 安徽 淮南 232033)

面对新的更严格的污染物排放标准，为进一步提高循环流化床锅炉的脱硫能力，降低SO2排放浓度，通过对两座电厂所采用的不同脱硫方式的效果分析，整合两厂各自的技术优势， 制定出切合实际、经济高效的低硫分煤种的脱硫技术措施。

锅炉；脱硫；石灰石；钙硫比

0 前言

长期以来，循环流化床(CFB)锅炉SO2排放浓度低的优点为火电行业所乐道。但是，随着国家对环境保护工作的日益重视，火电厂大气污染物的排放标准不断提高，循环流化床锅炉目前面临着SO2排放浓度全面执行200mg/Nm3的巨大压力，往日的环保优势将不复存在。为了保证SO2排放浓度满足《火电厂大气污染物排放标准》(GB 13223-2011)的相关要求，顾桥电厂借鉴潘三电厂的脱硫改造经验，同时结合自身的技术创新理念，对原锅炉厂配套的石灰石脱硫系统进行了技术改造并进行了优化调整试验。

1 潘三电厂石灰石脱硫系统介绍

潘三电厂锅炉为东方锅炉厂生产的DG440/13.8-II8型单汽包、自然循环、循环流化床锅炉。锅炉在炉前共设2个石灰石给料口，在前墙水冷壁下部收缩段沿宽度方向均匀布置。粉状石灰石通过给料口注入燃烧室，与燃烧过程中的SO2反应，除去SO2。石灰石粉由送粉压缩空气输送。同时该厂在#2输煤皮带处增加了一套石灰石自动加料系统，粒径不大于4mm的石灰石通过皮带输送至输煤系统最终进入炉前仓。

但该套系统目前存在的主要问题有：

(1)平均排放浓度仍然没有使用石灰石粉的二氧化硫排放值低。

(2)换算成相同电量及排放指标时，石灰石子的使用量约为石灰石粉的1.3倍。这是因为石灰石子的比表面积较石灰石粉减少较多，同时部分石灰石子在未完全反应前即通过排渣系统随底渣一同排出。

(3)由于通过炉膛顶部掺烧煤泥，煤泥中无法添加石灰石子，煤泥掺烧量的波动导致二氧化硫排放浓度波动。

2 顾桥电厂石灰石脱硫系统改造情况介绍

顾桥电厂锅炉为东方锅炉厂生产的DG1100/17.4-II2型亚临界一次中间再热、单汽包、自然循环、循环流化床锅炉。锅炉在炉前共设4个石灰石给料口，在前墙水冷壁下部收缩段沿宽度方向均匀布置。粉状石灰石通过给料口注入燃烧室，与燃烧过程中的SO2反应，除去SO2。石灰石粉由送粉压缩空气输送，石灰石流量根据燃料量和锅炉尾部SO2分析，通过石灰石仓下部的两路送粉系统(一用一备，分别命名为A路、B路)的旋转给料机转速来实现给料量的调节。

由于SO2排放浓度波动大且石灰石粉用量偏大，顾桥电厂对石灰石系统进行了改造。首先，从提高石灰石粉与燃煤的混合均匀度考虑，封堵原有的四个石灰石给料口，在第1、3、6、8落煤管开孔作为石灰石给料口与原有管道进行连接。其次，取消原A路送粉系统的上仓泵，增加一路(命名为C路)送粉管道至返料器，共用锅炉原有的启动床料系统的六个加料口(位于返料器上升段顶部)作为石灰石给料口。

2013年12月，完成了改造的系统调试工作。通过此次返料单元石灰石输送系统改造，大大提高了石灰石输送系统的设备可靠性，石灰石用量明显减少，SO2排放浓度稳定性提高，可调性增强， SO2排放浓度控制在200mg/m3以内，脱硫效率达到88%，可以满足国家2014年7月1日新的环保排放标准。

但是经过一段时间运行，该套系统存在的一些问题逐渐暴露出来：

(1)该厂目前所用石灰石颗粒dmax=280μm，未达到d50=450μm，dmax=1.5mm的要求，颗粒过细导致石灰石粉炉膛停留时间过短，难以循环参与脱硫反应。如石灰石颗粒度能够满足要求，同时结合运行参数优化，石灰石耗量将降低。

(2)石灰石消耗量仍然偏大，钙硫比达4.5。各负荷下需进一步优化运行参数，以进一步节约石灰石耗量。

(3)C路大量投入石灰石粉的情况下，给料自动频繁波动时，容易发生堵管故障。

3 多级脱硫调控

炉内喷钙脱硫技术工艺简单，运行维护方便，但脱硫效率难以达到80%以上，从实测数据显示一般只能达到70%左右。燃煤中添加石灰石颗粒仅适合作为粗调整，在机组负荷波动时不易控制SO2排放浓度[1]。立足于燃用低硫分燃煤(平均硫分一般不高于0.5)这一前提，结合两座电厂石灰石系统改造后的运行情况及存在问题的分析，顾桥电厂拟定了多级调控的脱硫方案：即通过将石灰石颗粒通过装卸系统添加至输煤皮带，与燃煤充分混合，实现在炉膛内的均匀反应，作为脱硫粗调，效果近似于降低燃煤硫分；在负荷波动导致床温变化、煤泥投入量波动的情况下，通过炉前的气力输送系统将石灰石粉送入炉膛，作为脱硫精调，实现SO2浓度调峰、稳定排放浓度的作用。

基于多级脱硫方案，顾桥电厂于2014年7-8月在#1炉进行了石灰石掺烧调整试验。此次试验主要开展了两方面的工作：一方面在输煤系统增加石灰石颗粒添加系统；一方面对石灰石粉输送系统进行控制优化，提高炉前石灰石粉系统的自动化程度及污染物排放调控精度。

石灰石颗粒添加系统的加料点选在原煤筒仓底部水平输送皮带的尾部，通过采用可移动输送皮带将料仓中的石灰石颗粒添加进入输煤系统。

由于循环流化床锅炉燃烧及脱硫过程十分复杂，实际运行中影响脱硫效率的因素很多，如运行床温、钙硫比、床料粒度、流化速度、SO2在炉膛内停留时间、燃料含硫量等[2]，故对石灰石粉输送控制系统优化后，SO2校正自动控制方案如下：

设定值：运行人员手动设定。测量值：引风机出口处SO2采样后的测量值。被控量：SO2浓度。切手动条件：三台旋转给料机同时切手动。前馈：SO2偏差、省煤器进口氧量修正、负荷动态前馈和压力动态前馈。反馈跟踪：三台旋转给料机转速反馈。被控对象：PID调节器输出值作为石灰石旋转给料机总控指令。

自7月15日至7月23日，原石灰石粉系统正常运行的同时掺烧石灰石颗粒，二氧化硫排放均值95 mg/m3左右。在掺烧试验期间，机组负荷较稳定或者负荷变化较小时二氧化硫排放值较稳定，基本控制在100 mg/m3以下，原石灰石粉系统基本不投用。石灰石颗粒掺烧后大部分时间二氧化硫锯齿状波动情况减少，在负荷波动较大时，偶尔出现瞬时值超标。

通过石灰石颗粒掺烧使用情况对比，可以看到一方面SO2的平均排放浓度由126.3 mg/Nm3下降至94.6 mg/Nm3，下降幅度较大，更加符合环保政策的相关要求；另一方面，石灰石钙硫比由改造前的4.21下降至3.47，在保证排放浓度不超标的同时，极大地减少了石灰石的用量，经济效益进一步提升。

表1 石灰石消耗情况统计

这种类似于串联形式的多级调控，主要存在以下优点：

(1)利用燃煤中的石灰石的反应占去大部分的脱硫反应份额，结合正常使用的脱硫自动控制技术，精细调节，增加密相区以上空间石灰石的密度，强化反应，给料机转速波动将会缩小，整个系统更加稳定。

(2)既可以有效规避煤泥掺烧比例变化、硫分变化导致的掺入燃煤的石灰石不足问题，也可以避免高负荷下气力输送系统管道输送吃力、频繁堵管的尴尬。

(3)从运输及可靠性考虑，颗粒状石灰石比粉状石灰石更易运输，不易板结，受潮后对系统运行影响相对较小。

(4)粉状石灰石比表面积较大，反应较为充分，通过调整粉料与大颗粒料的比例，一方面减少排渣对大颗粒石灰石的浪费，一方面真正实现粉状物料的稀相输送，有利于资源的节约。

(5)调节方式更加灵活，两套系统配套使用，脱硫可靠性大大提高。

4 结论

新的《火电厂大气污染物排放标准》让循环流化床锅炉机组真正感受到了SO2达标排放的压力。顾桥电厂积极进行脱硫系统探索性改造，结合其投运后积累的经验及问题，优化整合，提出新的调控理念并进行了现场试验，取得了较好的效果，为促进环境保护与经济效益的协调发展，实现SO2排放浓度与石灰石耗量的“双控制”提供了有益的可供参考的技术途径。

[1] 戴军.循环流化床锅炉脱硫技术[J].发电与空调,2013,(6):1-5.

[2] 王永鹏.循环流化床锅炉高效脱硫技术研究[J].能源工程,2009,(3):45- 47.

[责任编辑：薛宝]

Discussion of Regulating Desulphurization on Circulating Fluidized Bed Boiler

LINSen,SHUJin-gen

(HuainanMiningGroupElectricPowerCo.,Ltd.，Huainan232033,China)

Facing the new more stringent pollutant emission standards, to further improve the desulfurization capacity of circulating fluidized bed boiler, reducing SO2emission concentration, the paper analyzes different desulfurization methods used in the two power plants, to develop practical, economical and efficient low sulfur coal desulfurization technology measures.

boiler; desulphurization; imestone; calcium sulfur ratio

2015-03- 02

林 森(1984-)，男，安徽蚌埠人，工程师，淮南矿业集团电力有限责任公司生产技术部，从事火电厂生产技术工作。 束金根(1968-)，男，安徽芜湖人，工程师，淮南矿业集团电力有限责任公司，副总经理，从事火电厂生产管理工作。

TK229.6

A

1672-9706(2015)03- 0078- 04