浅析供热循环流化床锅炉喷钙脱硫

1、浅析供热循环流化床锅炉喷钙脱硫摘要：神华准格尔能源有限公司基建管理中心关键词：循环流化床锅炉；二氧化硫；脱硫机理；脱硫效率；锅炉热效率中图分类号： TK223文献标识码：A 文章编号： 1引言 我国的煤炭资源丰富，已探明的可采储量为1145亿t。煤炭在我国总能源消费中占70左右，主要以燃烧方式利用，在燃烧过程中产生大量SO2、NOx等大气污染物，对环境造成严重污染。因此，SO2和NOx的排放成为世界（包括我国）主要控制的污染物。 循环流化床锅炉具有燃料适应面广、负荷调节性能好、燃烧效率高、污染物排放水平低的特点。向炉内添加石灰石，在燃烧过程中脱除SO2，可实现低成本控制二氧化硫排放。通过控制炉

2、膛温度和分级燃烧控制NOx，不需要采取任何技术措施可以实现低NOx排放。由于CFB锅炉能够实现燃料的清洁燃烧，因此在世界范围内得到快速发展，并在我国得到广泛应用。 但是，我国实际生产运行的循环流化床锅炉的脱硫效率还比较低，烟气中SO2的排放浓度高，远没有达到我国锅炉大气污染物排放标准及火电厂大气污染物排放标准中规定的要求。发改委等环保部门对CFB锅炉的炉内脱硫效果产生过质疑，要求CFB锅炉必须安装尾部脱硫装置。但由此将大幅度提高脱硫初投资和运行成本，并产生脱硫副产物和二次污染问题，不利于CFB锅炉用户的经营，降低了CFB锅炉用户的市场竞争力。国外大量CFB锅炉的脱硫运行结果显示，CFB锅炉采用

3、炉内脱硫技术，SO2排放完全可以满足排放标准。因此，笔者研究了中国CFB锅炉脱硫效率低的主要原因，并得到了提高CFB锅炉炉内脱硫效率、降低SO2排放的可靠方法。 2炉内脱硫技术的现状及问题 循环流化床锅炉通过向炉内喷钙或向炉内喷石灰石粉来控制so2排放，石灰石在高温条件下首先锻烧生成氧化钙，然后再与so2和氧气经过化学反应生成硫酸钙，其化学反应方程式如下： CaC03CaOCO2（分解反应） CaOSO212O2CaS04（固硫反应） 与传统的尾部烟气脱硫工艺相比，炉内脱硫技术占地面积少、初投资和运行成本低、不消耗水资源、没有副产品和二次污染、系统简单、维护量少。 该技术在使用中常见的问题主要

4、有石灰石容易板结堵管、旋转给料机易卡死、石灰石耗量大等，国内运行的相当一部分循环流化床锅炉脱硫效率低于80，造成这种情况的原因主要有以下几点： （1）锅炉实际燃煤含硫量远高于设计值，受国情限制部分电厂实际燃煤含硫量甚至是原设计值的23倍，石灰石输送系统设计出力一般与燃煤含硫量密切相关，这种情况下系统投运后很难满足环保要求； （2）炉内脱硫技术的设计方法不合理，对石灰石这种高密度难输送物料考虑不足，不少设计缺陷在后续项目中反复出现没有得到及时消除，现场安装质量差、施工人员责任心不强，许多需要在调试阶段解决的问题往往拖延到了运行阶段； （3）日常运行时仅将CaCO3含量、粒径作为石灰石性能考核指标

5、，并没有考虑石灰石自身的反应活性，部分锅炉分离器效率差、运行参数不合理、床温过高，影响了脱硫效率。 3影响循环流化床锅炉脱硫因素分析 循环流化床的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在炉膛停留时间、燃料煤含硫量等，下面就一些主要影响因素进行简要分析。 3.1石灰石粒径的影响 石灰石经煅烧后生成CaO和CO2，CO2溢出增加了石灰石表面的孔隙率，有利于SO2向石灰石内部扩散，同时扩大了石灰石与SO2结合面，提高了石灰石脱硫效率和利用率。石灰石粒径过小将减少其在炉膛内的停留时间使得从分离器逃逸出去的未和SO2反应的石灰石增加，从而

6、降低石灰石利用率和脱硫效率；石灰石粒径过大，反应产物CaSO4会堵塞石灰石表面的孔隙，阻止SO2向颗粒内部扩散，从而降低石灰石利用率和脱硫效率。 3.2CFB锅炉运行床温的影响 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石灰石脱硫活性、脱硫反应速度、固体产物的分布和孔隙堵塞特性，所以床温会影响石灰石脱硫反应的进行和脱硫剂的利用率。脱硫的最佳温度并不是一个常数，它与脱硫剂石灰石的活性、粒径、煅烧条件等有关，一般控制在800900。温度太低时，石灰石煅烧反应速度变慢甚至不能完成煅烧反应，脱硫反应速度变慢，脱硫效率下降；温度太高时，脱硫反应逆反应速度加快，更多CaSO4将会分解为SO

7、2，也会降低脱硫效率。 3.3燃料煤含硫量的影响 在相同钙硫比的情况下，含硫量越高的煤，其脱硫率也越高。这是因为高硫煤会使炉膛内产生较高的SO2浓度，促进CaO与SO2的正反应速度。但是，就一台循环流化床锅炉燃用不同含硫量煤时，为达到一定的脱硫效率，则需调整石灰石给料量。 3.4钙硫比的影响 试验研究结果表明，当钙硫比低于2.5时，随钙硫比的增大，脱硫效率增加很快。这是由于随着钙浓度的增加加快了固硫反应速度，随着钙量的增加SO2被反应的数量成比例增加。当钙硫比大于2.5时，增加钙的投入量，脱硫效率提高不多，不仅浪费脱硫剂，也会增加灰渣的物理热损失。 4添加石灰石对循环流化床锅炉运行的影响 4.

8、1对入炉热量的影响 添加石灰石脱硫的热化学反应包括CaCO煅烧的吸热反应和硫酸盐化反应的放热反应两部分。一开始石灰石从给煤机添加进入炉膛后，床温会明显降低，这是因为石灰石进入炉膛后在高温下首先发生煅烧分解反应，这个反应是吸热过程，同时由于石灰石与燃煤混合后进入炉膛，在螺旋给煤机转速不变时，加石灰石后入炉煤量肯定减少了，放热量也减少，这两方面因素必然导致床温降低，而且加入的石灰石越多，即CaS越高，床温下降越大也越快。 4.2对灰渣物理热损失的影响 由于从锅炉排出的炉渣和从分离器下排出的灰分仍具有相当高的温度，这部分热量不能被利用，所引起的热损失称为灰渣物理热损失。 4.3对排烟热损失的影响 由

9、脱硫公式可以看出，CaCO3反应后产生的CO2为82m3，SO2在与CaO反应的过程当中，多消耗的氧量为15.26m3，需要增加的空气量为73m3，整体增加的烟气量为140m3，造成排烟热损失增加量为30458kj。 以上说明循环流化床锅炉加钙脱硫会降低锅炉的热效率。 5解决循环流化床锅炉脱硫问题的对策 5.1加强炉内脱硫技术的研究 由于循环流化床锅炉炉内加钙脱硫的影响因素较多，对脱硫效率的影响较大，因此，运行人员在运行中应摸索、总结各因素与脱硫率间的关系，简化控制因素，不断提高参数控制的可操作性，从而提高脱硫效率。另外，要获得稳定的脱硫效率，必须采用适用、先进的控制手段，以实现石灰石添加的自

10、动、准确给料。除进一步改进锅炉设计、提高操作的自动化水平外，还应加快开发研制新型的脱硫剂，通过提高脱硫剂的使用效率，降低钙硫比，减少添加量，从而减轻因加入脱硫剂而对锅炉运行产生的影响。 5.2制定配套相关政策并加强管理和监督 国家有关部门应尽快制定针对锅炉脱硫厂家运行的有效激励政策，使已投运的循环流化床锅炉都能发挥炉内脱硫优势，降低燃煤排放SO2对环境的影响。对于循环流化床锅炉脱硫的管理和监督，应和我国目前实施的SO2总量控制结合起来。对于新建的循环流化床锅炉，其排放量必须符合当地SO2总量控制指标的要求。 参考文献 【1】 粟学俐,陈青山,黄桂平,张群,王野. 循环流化床锅炉脱硫技术进展. 荆门职业技术学院学报 , 2009,(02) . 【2】 薛金枝,朱庚富,朱法华. 浅析循环流化床锅炉脱硫效率影响因素. 电力环境保护 , 2009,(02) . 【3】 刘锋,郭娟. 循环流化床锅炉脱硫技术分析. 中州煤炭 , 2008,(05)