循环流化床锅炉脱硫系统运行现状分析及优化途径

张开彦

山东滕州盛源热电有限责任公司 山东 滕州 277519

引言

循环流化床锅炉是综合沸腾床锅炉与化工行业流化床工艺的特点发展而来,因具有燃烧效率高、污染物排放量低和燃料适应性广等优点而得到广泛使用。目前,脱硫脱硝技术均能满足环保排放标准,但在严峻的环保压力和经济运行形势下,各单位存在烟气脱硫经济任务重、运行成本高等问题。通过对部分单位锅炉运行情况的初步了解发现,在锅炉操作条件设置、烟气脱硫运行等方面不尽合理,存在进一步改善的可能性。例如,一些锅炉存在床温偏高、脱硫剂尺寸没有有效控制等问题,这些均在一定程度上降低了脱硫效率,对依靠炉内喷钙脱硫达标造成极大困难,同时增加了脱硫成本。充分发挥循环流化床锅炉炉内脱硫潜力是循环流化床锅炉实现经济运行和可靠烟气超低排放的先决条件。通过优化循环流化床锅炉操作条件,合理选择脱硫剂尺寸,能够充分提高发挥炉内脱硫效率,同时有效降低脱硫成本。

1 概述

1.1 锅炉概况 某发电厂循环流化床锅炉是我国具有自主知识产权的国产循环流化床锅炉,锅炉由7大部分组成,分别为：大锥段结构的炉膛、四个直径6.4米的高温绝热旋风分离器、非机械型单路自平衡式回料阀、对称布置的四台紧凑式分流回灰换热器(外置床)、尾部对流烟道、管式空气预热器、滚筒冷渣器,锅炉配有两只容积为700立方的钢制煤仓,布置四条给煤系统,采用两侧墙回料腿八点给煤方式,炉前煤仓里的煤经刮板给煤机输送至位于炉膛两侧墙的高、低温回料斜腿上的八个给煤口,与循环物料混合后送入燃烧室内燃烧。

1.2 炉内喷钙加尾部增湿脱硫系统概况 1)炉内喷钙系统：设计四套输送系统,两个容积为200立方的石灰石料仓,每两套输送系统共用一个料仓。每套输送系统设置两个入炉口,分为8个点将物料输入炉内,每个入炉点分别对应一个返料腿。入炉口交叉对称均匀分布于炉膛四周,使石灰石粉进入炉膛后迅速弥漫至整个炉膛与烟气充分混合,提高脱硫反应效率,减少单套系统故障时影响整体的脱硫效果。2)尾部增湿系统：系统设置一个容积80立方20%的氨水储存罐、一个容积11立方除盐水储存罐、一个容积31立方氨水缓冲罐,在氨水缓冲罐中由除盐水将20%的氨水稀释至2%～5%的氨水溶液。电除尘器前的水平烟道及引风机后的烟道上各对应设一条主输送管道,氨水溶液由氨水输送泵送入主输送管道进入锅炉烟道喷射点,由分配箱分配至对应的喷枪,经喷枪雾化后的氨水溶液均匀在烟道中与烟气充分混合,与烟气中的SO2发生反应,从而去除烟气中的SO2,输送泵采用一运一备的形式。

2 循环流化床锅炉炉内脱硫效率的影响因素及提高建议

2.1 流化速度的影响 一次风系统提供循环流化床所必需的流化风。增加流化风速,实际上增加了物料的携带速度,从而使循环回料量增加,相应的延长了脱硫剂在炉膛内的停留时间。但如果一次风速太大,使炉膛出口烟气速度超过旋风分离器的捕捉速度,造成循环回料量减少,反而会降低脱硫效率。在运行中,可通过调节一次风流量、一、二次风配比等,达到调节流化风速的目的。

2.2 Ca/S摩尔比的影响 Ca/S比是影响脱硫效率和SO2排放的首要因素,燃用低硫煤时,烟气中SO2的浓度低,石灰石与SO2反应速度慢,消耗石灰石量相对较大,要求Ca/S比就高。脱硫剂石灰石的特性主要包括：石灰石的反应活性、化学组成、煅烧产物CaO的比表面积、孔隙率、孔径分布和孔隙结构等。在特性当中石灰石反应活性的高低对脱硫影响较大。脱硫剂的反应活性是指吸收剂与二氧化硫进行表面化学反应的难易程度。脱硫吸收剂石灰石的脱硫性能与石灰石反应活性关系很大,而石灰石反应活性受石灰石的成分和内部微观结构等影响。

2.3 床温的影响 锅炉运行床温对脱硫效率影响较大,这是由于床温的变化直接影响脱硫反应速度、固体产物的分布和孔隙堵塞特性,所以床温会影响脱硫反应的进行和脱硫剂的利用率。而循环流化床锅炉床温的选择和运行控制又和锅炉设计尤其是受热面布置、运行负荷、灰渣燃尽、NOx污染物排放等因素密切相关。研究表明,脱硫反应的反应速度一开始随温度升高而升高,在820～850℃时达到最佳值。之后随温度升高到870～1000℃,反应速度开始下降,Ca O内部分布均匀的小晶粒会逐渐融合成大晶粒,随着温度升高,晶粒越大,CaO的比表面积减小和表面结壳失去吸收SO2的活性,都使脱硫效率降低。在更高的床温下超过1000℃,CaSO4还会逆相分解放出SO2,进一步降低硫酸盐化的化学反应速度,降低脱硫效率。

结语

循环流化床锅炉经过改造后,减少了污染物的排放,达到了国家环保部的要求,通过了合肥市环保部门的验收,达到了较好的效果。