關(guān)于循環(huán)流化床鍋爐脫硫及燃燒效率分析探討

糜艷艷

太原鍋爐集團(tuán)有限公司 山西太原 030000

1 循環(huán)流化床鍋爐脫硫機(jī)理

目前，火電機(jī)組循環(huán)流化床鍋爐大致分為兩部分：第一部分由爐膛、分離器、返料裝置等組成，共同組成一個(gè)固體燃料循環(huán)外回路；第二部分是尾部對(duì)流煙道，設(shè)有過熱器、再熱器、省煤器、空氣預(yù)熱器等，這些都是火電機(jī)組的重要設(shè)備。循環(huán)流化床鍋爐的最大優(yōu)點(diǎn)在于可以燃燒各種類型的煤，包括褐煤、煤矸石、生物質(zhì)燃料以及廢物等。循環(huán)流化床鍋爐具體工作過程如下：

當(dāng)煤與脫硫劑被送到鍋爐爐膛后，爐膛內(nèi)的大量惰性高溫物料立馬將煤與脫硫劑包圍，并且著火燃燒，進(jìn)而發(fā)生脫硫反應(yīng)，同時(shí)，煙氣流上升且向爐膛上部運(yùn)動(dòng)，通過熱輻射、熱傳導(dǎo)、熱對(duì)流等傳熱方式對(duì)水冷壁和爐內(nèi)受熱面放熱。其中，燃燒所需要的一次風(fēng)、二次風(fēng)分別從爐膛底部和側(cè)墻通過送／引風(fēng)機(jī)送入，循環(huán)流化床鍋爐的燃燒室以二次風(fēng)口為界可以分為兩個(gè)區(qū)域，二次風(fēng)入口以下部分為大粒子還原氣氛燃燒區(qū)域，二次風(fēng)口以上為小粒子氧化氣氛燃燒區(qū)域[1]。

2 循環(huán)流化床鍋爐脫硫及燃燒效率的因素

2.1 石灰石粒度大小的影響

石灰石粒徑大小對(duì)鍋爐爐內(nèi)脫硫效率有非常重要的影響。如果石灰石的粒徑過小，投入鍋爐的石灰石粉尚未經(jīng)分離器捕集就一次通過鍋爐直接進(jìn)人鼓勵(lì)尾部煙道，這樣形成飛灰的比例較多，而這部分細(xì)石灰石粉因與鍋爐煙氣接觸的時(shí)間太短，所以利用率偏低;若投入鍋爐的石灰石粒度過大，就會(huì)有大部分石灰石不能夠參與循環(huán)，造成石灰石利用率降低。另外，石灰石粒徑的大小與脫硫效率也有一定的關(guān)系，一般火電機(jī)組選用的粒徑平均在100-300μm之間。最后，提高過量空氣系數(shù)，也可以提高CFB的脫硫效率[2]。

2.2 排煙溫度的影響

由于吹灰器吹灰效果不好，這樣尾部受熱面沾污導(dǎo)致傳熱惡化會(huì)使排煙溫度顯著升高，同時(shí)灰份高的煤發(fā)熱量低，在相同負(fù)荷情況下消耗的燃料量增加，造成煙氣量和流速升高，導(dǎo)致排煙溫度及排煙量都會(huì)升高，從而降低鍋爐效率。

受熱面積灰指鍋爐受熱面積灰、結(jié)渣及空預(yù)器傳熱元件積灰，鍋爐受熱面積灰將使受熱面?zhèn)鳠嵯禂?shù)降低，鍋爐吸熱量降低，煙氣放熱量減少，空預(yù)器入口煙溫升高，從而導(dǎo)致排煙溫度升高；空氣預(yù)熱器堵灰則使空氣預(yù)熱器傳熱面積減少，也將使煙氣的放熱量減少，使排煙溫度升高[3]。

2.3 床溫床壓的影響

床壓反映了爐內(nèi)物料的濃度，直接關(guān)系到爐內(nèi)的燃燒和傳熱。床溫是爐內(nèi)燃燒以及外循環(huán)灰調(diào)節(jié)效果的綜合結(jié)果，床溫與床壓、一二次風(fēng)配比、返料量、總風(fēng)量等密切相關(guān)。

2.4 其他相關(guān)影響因素

除了上述影響因素外，石灰石的結(jié)構(gòu)和屬性對(duì)脫硫劑的反應(yīng)活性也有一點(diǎn)影響。經(jīng)過大量現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)得知，石灰石中含有的雜質(zhì)能夠在脫硫過程中起到催化劑的作用，促進(jìn)脫硫效率的提高。

3 循環(huán)流化床鍋爐脫硫及燃燒效率控制

3.1 優(yōu)化爐內(nèi)脫硫效率

（1）床溫控制。鍋爐床溫會(huì)影響脫硫劑的反應(yīng)速度、固化物分布和孔隙堵塞特性，進(jìn)而改變脫硫效率及脫硫劑的使用量。因此，對(duì)于不同發(fā)熱量下的鍋爐燃燒狀況進(jìn)行分析，確定最佳脫硫床溫。

（2）石灰石品質(zhì)控制。首先，CaC03和MgC03的含量越高，脫硫性能越好。其次，石灰石粉的含水率要低，以小于1%或更低為宜。石灰石粉粒徑對(duì)爐內(nèi)脫硫反應(yīng)工況具有決定性影響。因此，在采購(gòu)環(huán)節(jié)允許的情況下盡量提高石灰石粉的純度，降低含水量。

（3）脫硫劑的應(yīng)用。石灰石在脫硫過程中發(fā)揮了很明顯的效果，它顯著提高了脫硫效率，同時(shí)降低了脫硫成本。在脫硫過程中通常還會(huì)添加脫硫添加劑，它起到了防止垢產(chǎn)生、充當(dāng)緩沖液、提高氧化空氣利用率等的作用。脫硫劑的主要成分包括活性劑、反應(yīng)催化劑、助溶劑以及復(fù)合多元酸等，脫硫劑要結(jié)合電廠的實(shí)際情況而使用。

3.2 控制好煙氣溫度

煙氣溫度是直接影響爐后脫硫至關(guān)重要參數(shù)，同時(shí)也是影響脫硫后系統(tǒng)設(shè)備腐蝕程度的重要因素之一。為給爐后脫硫系統(tǒng)營(yíng)造良好反應(yīng)環(huán)境，又能盡量保護(hù)脫硫后系統(tǒng)的安全。煙氣溫度盡量控制在68℃以上。通過試驗(yàn)在脫硫塔在70℃時(shí)脫硫效率最高。

3.3 提高吸收劑品質(zhì)

爐后脫硫系統(tǒng)吸收劑的品質(zhì)直接影響脫硫效果和脫硫經(jīng)濟(jì)性。Ca0的純度越高、活性越好，Ca0在消化器內(nèi)反應(yīng)生成有效的Ca(OH)2就越多，參與脫硫反應(yīng)的有效鈣就越多，脫硫性能就越好。生石灰粉的含水率要低，以小于1%為宜[4]。

3.4 節(jié)能控制

當(dāng)機(jī)組負(fù)荷低于75%時(shí)，煙氣脫硫需開啟煙氣再循環(huán)風(fēng)擋，從引風(fēng)機(jī)出口引出的煙氣給爐后脫硫系統(tǒng)補(bǔ)充風(fēng)量，維持脫硫系統(tǒng)的正常運(yùn)行。

3.5 協(xié)調(diào)配合

協(xié)調(diào)配合是達(dá)標(biāo)排放很重要部分，更是經(jīng)濟(jì)性最佳保障。值長(zhǎng)要在滿足排放達(dá)標(biāo)的前提下，計(jì)算好爐后、爐內(nèi)排放比例以達(dá)到最經(jīng)濟(jì)工況下運(yùn)行。定期和不定期組織專業(yè)人員進(jìn)行分析、調(diào)整各項(xiàng)參數(shù)。

4 結(jié)語(yǔ)

總之，循環(huán)流化床鍋爐作為發(fā)電廠鍋爐的一種，如何深度脫硫并且對(duì)其控制系統(tǒng)優(yōu)化，提高脫硫效率，是需要研究的問題，需要引起我們的重視。