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煤矿 现代化 2 0 1 0 年第1 期 总第9 4 期 4 4 0 t ／ h循环流化床锅炉烟气脱硫的运行优化 兖矿集团济三电力公司 孙士莉闫宪兵 摘要本文通过研究循环流化床锅炉炉内喷钙脱硫技术的原理、 影响因素， 从运行调整的角度解决 S 0 2浓度控制存在的问题， 摸索出脱硫系统优化运行的方法， 持续保持烟气二氧化硫稳定达标排放， 实现清 洁生产。 关键词 循环流化床锅炉 炉内喷钙脱硫清洁生产 中图分类号 T M6 2 1 文献标识码 A 文章编号 1 0 0 9 - - 0 7 9 7 2 0 1 0 0 1 - 0 0 6 6 - - 0 2 随着我国工业化进程的加快 ， 电力企业的快速发展 ， 大气 污染也日趋严重， 对我们在电厂工作的人来说 ， 有责任保护好 环境， 保护好地球 ， 造福于人民， 造福于子孙后代 。它是我国工 业可持续发展的关键所在。同时 ， 国家也在不断加大环保监督 和考核力度。所以， 形势也要求我们做好烟气脱硫这项重要工 作。 1 脱硫系统概述 兖矿济三电力有限公司是兖矿集团目前运行的最大坑 口 电厂 ， 装机总容量 2 X 1 3 5 MW， 配置两台全 国最 大的 4 4 0 t／ h 煤 泥、 煤矸石混烧循环流化床锅炉。所用燃料是济三煤矿生产的 煤矸石和洗煤厂洗选原煤的副产品煤泥。燃料给入方式为炉 后给煤 ， 炉前和两侧墙给煤 泥。配套脱硫设施 由山东电力研究 院设计， 镇江纽普兰电力设备配套有限公司生产制造， 每台炉 配一个容积 2 8 0 m 3 石灰石粉仓， 下设两个缓冲仓 由旋转给料 阀给料， 压缩空气提供气力输送， 设计供单台炉 3天的用量。 2 0 0 5 年 7月、 8 月两台机组相继发电投入商业运行。经过 3 年 多的运行、 改造， 目前一台锅炉配套的石灰石仓下设两套气力 输送石灰石系统 ，一路为炉前四个给料 口从二次风管根部切 入 ， 一路由炉后四个 回料斜腿给入 ， 实现多点给入石 灰石粉 ， 且烟气脱硫已入省环保实时监测网络。 2 循环流化床锅炉炉内脱硫机理 循环流化床锅炉炉内脱硫是指在锅炉燃烧时向炉内加入 一 定比例 0 2 m m石灰石， 使其在随燃料循环燃烧时， 石灰石高 温分解出的氧化钙与燃料燃烧时产生的二氧化硫结合形成硫 酸钙 种不易分解的固化物 ， 随炉渣排出。循环流化床锅炉 属低温燃烧锅炉， 燃烧温度在 8 0 0 。C～ 9 0 0 。C之间， 石灰石在 炉内化学反应方程式为 C a C 03 C a OC O2 1 7 9 k J／ k g 这是一 吸热反应， 其热分解温度 在 8 5 0 。C附近， 由于反应 过程中分子尺寸变小，石灰石颗粒变成一种多孔结构的钙颗 粒， 与床内煤中硫与氧的生成物二氧化硫气体发生反应 C a OS 02 1 ／ 2 02 Ca S O a 5 0 0 10／ k g 以上两个化学反应式实际上是一个连续反应过程， 两式合 并后得 C a C O3 S O2 I ／ 2 02 C a S O 4 C O2 3 21 k J ， k g 在这个固硫反应中， 由固相氧化钙变成硫酸钙， 其分子尺 寸明显增大， 它会堵塞二氧化硫分子深入到多孔石灰石颗粒内 层的通道， 阻碍反应的进行。图 1 为石灰石颗粒脱硫过程 。 可见， 炉内石灰石脱硫过程是一个复杂的化学反应过程， 它不仅与反应物浓度 、 反应温度有关， 而且与加入的石灰石的 6 6 粒度、 结构形状等因素有关。 图 1 脱硫过程 3 影响循环流化床锅炉炉内脱硫的因素 3 ． 1 石灰石和给煤粒径的影响 石灰石粒度及粒径分布对流化床脱硫效率有较大影响。 减少石灰石粒径， 脱硫气固反应表面积增大， 微孔内的等效孔 长度减短、 扩散阻力减小， 脱硫效率提高。循环流化床的优点 之一就是可以用较小的粒径，因为分离和返料系统保证了细 颗粒的循环。故一般采用0～2 m m， 平均 1 0 0 5 0 0 1 1 1 的石灰 石粒度。但是， 石灰石粒度太小时， 会增大其以飞灰形式的逃 逸量， 旋风分离器捕捉不到， 会增加电除尘器的负担， 使脱硫 效率下降。 C F B锅炉对燃料颗粒度有严格的要求，颗粒度过大占比 例多， 则会造成锅炉床料大颗粒积聚， 床料分层， 流化变差， 排 渣 口堵塞 ， 严重时导致床料结焦停炉； 颗粒度过小占比例多， 则会出现回料斜腿内部超温，飞灰含碳量增大，锅炉热效率 低。多次试验表明， 给煤粒度较大时， 不仅颗粒破碎和磨损情 况加剧， 而且不利于脱硫。给煤粒度过小或细粒份额太大也都 会使脱硫效率下降。严格控制好给煤粒度。 3 ． 2 床温的影响 常用脱硫剂的最佳温度在 8 3 0 ～ 9 3 0 “ 1 2 之间，当温度高于 1 0 0 0℃时， C a O的烧结增强， 反应比表面积迅速减小， 脱硫效 率降低。当温度低于8 0 0 C 时， 脱硫反应速度较慢， 产物层扩散 系数很小， 效率降低。 但是床温也不能太低， 当床温低于 8 5 0 “ C 时 N 2 0排放浓度高， 为此， 应将床温控制在 8 5 0 C 的床温合适。 但是， 我厂锅炉在低于 1 0 0 M W 负荷时， 床温难以控制在 8 5 0 “ 1 2 以上， 分析主要原因是 受给煤粒度的影响， 导致一次风 量较大。只要能够确保安全正常流化，尽可能的降低一次风 量， 以提升床温。 3 ． 3 C a ／ S 摩尔比的影响 投人炉膛脱硫剂的数量通常用 C a ／ S摩尔比表示 ，其表达 式为 c 摩 尔 比 键 在其他工况相同的情况下， 随着 C d S 摩尔比的增加， 脱硫 煤矿现代化 2 0 1 0 年第1 期 总第9 4 期 效率增加，并且当 C a ／ S摩尔比小于 2 ． 5时，脱硫效率增加很 快， 当继续增加 C W S时， 脱硫效率缓慢增加。 不仅如此 ， 继续增 加脱硫剂的投入量会带来其他副作用，如增加灰渣物理热损 失， 增加磨损， 影响燃烧工况， 并且多余的 C a O还会使 N o x 排 放增加 。因此 ， 存在一个较经济的 C a ， s摩尔 比值 ， 对于循环 流 化床锅炉来说， 一般在 1 ． 5～2 ． 5的范围内。 3 -4 循环倍率的影响 循环流化床锅炉的循环倍率等于循环物料量与新人炉燃 料量之比。实践表明， 随着循环倍率的增高， 达到一定脱硫效 率所需的石灰石投放量下降。因为， 飞灰的再循环延长了石灰 石在床内的停留时间， 提高了脱硫效率。当然有个前提就是必 须是石灰石的粒度能够被旋风分离器捕捉到。为此 ， 化验石灰 石粒度和调整一次风量非常重要 。 3 ． 5 给料方式的影响 给料方式可分为同点给入或异点给入，床上给人或床下 给入 ； 从给料方位和机构看， 有前墙给入 、 前后墙给入 、 两侧墙 给人和循环回路密封器给人等方式。 给料方式对燃烧和 S O 排 放都有较大影响。国内外同类型循环流化床锅炉运行试验表 明， 石灰石与煤同点给人时， 脱硫效率高， 前后墙平衡给煤时， 脱硫剂利用率最高。 4 运行优化调整方法 4 ． 1 提供适宜 的脱硫剂和脱硫环境 1 仓储中心加强石灰石粉的质量控制， 严格按 规程 要 求进货， 运行人员应及时反馈信息， 确保脱硫剂品质。 2 将 C F B锅炉的床温控制在脱硫剂的最佳温度在 8 3 0 ℃～ 9 3 0 ℃之间，集控运行人员通过降低一次风和降低床料厚 度， 降低锅炉磨损同时提高床温， 确保各种负荷工况下床温的 稳定 ， 有利于石灰石脱硫的正常反应 。 4 ． 2 堵管的判断及处理 1 每班利用测温枪对炉侧石灰石分支管的阀门前后进 行测温并记录 ， 可根据阀门前、 后温差来判 断分支管道的通畅 程度 ； 2 每小时巡检时注意检查石灰石仓本体输送母管就地 压力表 ， 并利用小锤敲击管道 ， 通过管道声音清脆 和发闷来判 断石灰石母管 内料的多少 压力高于 0 ． 1 M P a 不下 降且 管道声 音很实， 证明堵管， 应进行吹堵或手动排堵。 4 ． 3 空仓与下料不畅的判断及处理 1 烟气 实时监测 显示氧量 无明显 下降但二 氧化硫浓 度 呈较快上升趋势时 ，可判 断下 料仓空仓或石灰石大仓下料不 畅 ， 应就地检查， 敲击石灰石下料仓 ， 并 在 C R T画面上调整上 、 下进料仓的给料时问，程控不能满足时及时将程控运行改为 手动下料 ，同时打开 上下进料 阀十几秒后关下进料 阀利用压 缩空气反串和大仓内石灰石重力可使下料通畅。 2 烟气 实时监测显示 氧量无 明显下 降但二氧化 硫浓度 呈较快 上升趋势 时， 也可判 断为斜腿处下料不畅 ， 就地敲击斜 腿 内侧及下进 料仓与斜腿连 接处 上部下 料处直至 下料通 畅 ， 若长时间敲击无效果， 可停止旋转给料阀， 进气阀， 打开吹堵 阀吹扫十几秒，利用较高压缩空气吹通斜腿，然后停止吹堵 阀， 开进气 阀， 旋转给料 阀正常运行 ； 4 ． 4 升 负荷或燃烧工况急剧变化时判断及处理 在线监测显示显示氧量明显下降且二氧化硫浓度呈急剧 上升趋势时，可以判断主要是集控人员操作调整锅炉燃烧引 起二氧化硫浓度波动，电除尘人员应及时到就地检查石灰石 输送系统是否正常并进行处理，同时联系集控室询问岗位人 员是哪台锅炉进行了调整， 炉前进料情况如何 ， 并对相应锅炉 的石灰石系统进行调整旋转给料阀频率，及时将排放浓度恢 复正常。 电除尘岗位人员不要盲目加旋转给料阀频率，应根据氧 量下降幅度判断是否机组有断煤、煤泥空仓等异常情况或机 组同时升负荷， 及时联系集控室规范操作 先加风， 后加煤， 控 制变工况过程中尾部烟道的氧量不能低于2 ． 5 ％或在线监测氧 量不低于4 ． O ％， 因为石灰石脱硫过程中需要一部分氧气 ， 氧量 过低不利于生成稳定的硫酸盐 c a s 4 ， 而是生成易分解的亚 硫酸盐 C a S 0 ， ， 造成二氧化硫浓度超标。 4 ． 5 在稳定排放浓度的前提下降低 石灰石用量 1 锅炉负荷低于 1 2 0 M W 时， 旋转给料阀应单侧运行 ， 且 最大频率不超过 6 H z 输送管道有压力且声音不实或炉前观察 进料充足 ；若 S o 2 排放浓度低于3 5 0 m m3 稳定排放 l O分钟 以后， 应逐步降低旋转给料阀频率直至停运。 2 锅炉负荷高于 1 2 5 M W 时， 可根据 s 0 排放浓度酌情 双侧运行， 且两侧旋转给料阀频率最高不超过 6赫兹 输送管 道有压力且声音不实或炉前观察进料充足 ；若 S 0 排放浓度 低于3 5 0 m m 稳定排放 l O分钟以后， 应逐步降低旋转给料阀 频率直至停运单侧。 3 实行分段控制 S O 排放浓度应控制瞬时浓度不超过 8 0 0 m m ， 小时平均浓度折算值不超过 8 00 m m 3 ， 早、 中、 夜 班平均浓度分别在 6 0 0 、 5 00、 2 0 0 m m 3 ，日平均浓度在 3 5 0 m g 『 m ， 岗位人员应根据一拖二显示浓度及时通知舟 1 、 2机组风 烟系统监盘人员进行配合调整。 5 效果验证 我厂去年环保指标完成情况 1 烟气二氧化硫浓度排放达标率 1 00％ 排放浓度不超 过 8 00m g ／ N m 。 2 S O 平均排放浓度控制在 3 m g ／ N m 以下。 3 全年 S O 排放量控制在 2 2 2 7 ． 5 t 以下。 6结束语 C F B锅炉炉内喷钙脱硫的运行优化是我厂烟气脱硫的关 键 ， 从环保和经济两个方面， 都要求我们不断摸索总结好的调 整方法， 将烟气中S O 浓度降至最低， 同时减少石灰石用量， 降 低脱硫成本 ， 实现节能环保， 达到烟气排放物的总量控制， 为 地球村做出我们应用的贡献。 参考文献 [ 1 】路春美， 程世庆， 王永征． 循环流化床锅炉设备与运行 ． 中 国 电力 出版 社 ． 2 00 3 f 2 】 火电厂大气污染物排放标准} G B 1 3 2 2 3 2 003 作者简介 ⋯ 1 孙士莉 1 9 7 5 一 女 ， 助理 工程 师 ， 毕业 于上 海 电力 学院 ， 本 科， 从事锅炉运行和除尘脱硫技术工作， 【 2 】闫完兵 1 9 7 3 一 男， 工程师， 毕业于武汉科技大学， 硕士， 从 事运行技术管理工作 收稿 日期 2 0 0 9 ～ 9 - 2 67
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