流化床大型循环流化床锅炉脱硫效率低理由分析与采取策略学年

摘要：针对赤峰热电厂循环流化床锅炉运行中存在脱硫效率低、石灰石耗量过高问题，对设备运行状况及系统存在的问题进行了综合分析，并对设备系统进行了技术改造，同时运行加强调整，降低石灰石消耗量，提高锅炉的脱硫效率，满足了国家对我厂烟气排放要求，保证脱硫环保指标的圆满完成。
关键词：锅炉脱硫效率低对策

1.前言

1.1赤峰热电厂#1#2锅炉概况

2004年经国家发改委批准，赤峰热电厂投资建设两台135MW供热机组，配套2台哈尔滨锅炉厂生产的HG—440/13.7—L.HM29循环流化床锅炉，#1机组于2006年12月31日投产，#2机组于2007年8月26日投产。
锅炉采用循环流化床燃烧技术，设计脱硫效率为90%。锅炉循环物料的分离采用高温绝热旋风分离器。锅炉采用平衡通风。锅炉主要由炉膛、高温绝热分离器、自平衡“U”形回料阀和尾部对流烟道组成。

1.2赤峰热电厂循环流化床锅炉脱硫原理

赤峰热电厂锅炉为440t/h CFB锅炉，超高压参数一次中间再热，锅炉脱硫采用炉内干法脱硫，煤燃烧后产生的二氧化硫与石灰石在燃烧室煅烧后生成的氧化钙进行脱硫反应，生成的硫酸钙以固体物质排出炉外，达到环保的目的。如下所示：
CaCO3 ——→ CaO + CO2 CaO + SO2 + 1/2 O2——→ CaSO4

2.赤峰热电厂#1#2锅炉原脱硫系统概况

原石灰石系统图

2.1原系统简介：

锅炉烟气脱硫采用炉内喷钙干法脱硫方式，将石灰石粉利用输送管道送入炉膛内燃烧。原设计石灰石输送系统由中间仓、日用仓、螺旋称重给料机、输送风机、助推器、输送管道等组成，设计输送能力10t/h。石灰石罐车将石灰石粉打入中间仓，中间仓落料至下部仓泵，利用浓相气力输送原理，打入输送管道，输送管道沿程均装有助推器，助推气源采用压缩空气，压力0.6Mpa。管道输送至日用仓顶入口处，扬程40米，进入日用仓，日用仓与原煤仓位于同一运转层。石灰石粉进入日用仓后，依靠自重到达螺旋称重给料机，给料机下部接二级输送管道，管道后部接入石灰石输送风，输送气源来自锅炉零米布置的两台罗茨风机，流量30m3/min，压头49Kpa。两台炉共用一个中间仓，中间仓设计容积20m3。,每台炉配备一个日用仓，日用仓设计容积300m3。

2.2原系统存在的主要问题：

2.2.1系统复杂，石灰石粉需经过罐车、中间仓、仓泵、管道、日用仓、螺旋称重给料机、输送管道进入炉膛。
2.2.2中间仓设计容量小，仅为20m3，罐车上料时经常造成仓顶压力释放阀动作，石灰石粉外漏，污染环境。且中间仓满后，需停止上料，待中间仓清空后继续上料，输送无连续性。

2.3一级输送管道沿程长，频繁堵管。垂直段扬程高，易堵管。

2.2.4二级输送系统螺旋给料机出力有限，单条线仅为3t/h，且该型给料机易卡涩，轴承磨损频繁，故障率高，系统稳定性差。

2.5二级输送管道根据实际位置布置，系统复杂，弯头多，易堵管。

2.6日用仓石灰石粉经常受潮板结，造成下料不畅。

2.2.7二氧化硫浓度超标，#1#2锅炉实际脱硫效率只能达到50%左右，达不到环保要求。

2.3针对原系统存在的主要问题，对石灰石系统进行了改造：

2.3.1取消中间仓，在一级上料管垂直段起点位置，安装新上料口，石灰石罐车直接由此上料。
2.3.2由于罐车气泵压缩空气压头低，仅0.1Mpa,无法将石灰石粉送至47米高度，我们自厂内压缩空气母管处引一根Φ57管道接入罐车，压缩空气压头0.65Mpa，管道沿程增加助推器数量，间隔3米安装一个助推器，这样既满足上料需要，又解决了堵管问题。缺点是压缩空气用量增加。
2.3.3将日用仓下部螺旋称重给料机取消，改为浓相气力输送系统，日用仓下设上缓冲仓和下缓冲仓，入口用气动平衡阀控制，下缓冲仓下部连接旋转给料机。给料机轴承采用0.15 Mpa压缩空气进行密封；

2.3.4二级输送管道根据实际位置进行合理布置，减少弯头数，减少系统阻力。

2.3.5二级系统输送风改为压缩空气，取消原石灰石输送风机，输送压力达到了0.45Mpa。
2.3.6为了保证日用仓石灰石粉流化性，我们在石灰石日用仓气化风管道上又加装了电加热装置，压缩空气温度提高后，可有效的防止日用仓石灰石粉受潮板结。

4.锅炉脱硫系统改造后脱硫效率试验

计算采用实际燃煤煤质资料，锅炉灰渣比为95:5，石灰石系统改造后，通过试验表明，脱硫效率仍不稳定，发现影响脱硫效率最大的因子是运行床温和加入钙硫比，赤峰热电厂#1#2锅炉在满负荷时脱硫效率低，在床温高于940℃以后增加钙硫比对脱硫效率的提高不明显。随着锅炉负荷降低燃烧温度随之降低，在负荷415t/h、Ca/S=3.6、炉膛出口温度约920℃

源于：标准论文www.udooo.com

时，SO2排放约515.9 mg/Nm3，基本达标;当负荷393.8t/h，Ca/S=

4.3、炉膛出口温度约910℃时，SO2排放278mg/Nm3，完全满足排放标准。

5. 锅炉脱硫效率达不到设计值的原因分析
决定脱硫效率的关键因素是床温，炉膛床温在910℃时，增加钙硫比对脱硫效率的提高较明显，针对目前石灰石二级输送堵管问题，分析原因是压缩温度低，使石灰石粉在管道内板结，造成堵管，另外，石灰石二级输送管与料腿相连，料腿处于正压，使石灰石输送阻力增大，输送困难，同时石灰石二级输送管路弯头局部阻力大。试验时，对电除尘收集的飞灰进行化验，结果表明，飞灰中钙含量达20%左右，表明炉膛内有石灰石未反应或者反应之后在高温环境下又分解了。石灰石在炉内停留时间短，氧化钙与二氧化硫接触不充分，反应不完全，如果欲达到脱硫效率，须加大石灰石给料量，造成石灰石消耗量大，又容易造成石灰石二级输送管堵管，所以，锅炉脱硫效率达不到设计值。

6.进一步采取的对策

6.1在锅炉石灰石输送风管路上加装电加热装置，将冷风加热到50—60℃，避免了石灰石粉在管道内板结，石灰石二级输送系统运行稳定，大大减少了堵管频次，保证了给料的连续性，从而提高了脱硫效率。
6.2在石灰石二级输送管路弯头处加装了防堵助吹风，及时扰动管道内石灰石粉，使石灰石粉在管道内不发生沉积，使堵管现象很少发生；
6.3将原石灰石输送管路输送风流量孔板直径由Ф25mm改为Ф30mm,增加了输送风压力和流量；
6.4增加了飞灰再循环系统，将电除尘一电场收集的飞灰通过飞灰再循环管道送回锅炉重新燃烧，将飞灰中的氧化钙重新利用进行脱硫反应；
6.5加强锅炉燃烧调整，控制炉膛出口烟气含氧量在

2.5%以上时，提高脱硫效率。

6.6适当提高床压由

7.8KPa到8.5KPa，保证床温控制在880—920℃之间，提高了脱硫效率。

6.7在保证锅炉脱硫效率相同的前提下，投入粉煤灰后可以减少石灰石投入量，锅炉每小时可以节省石灰石2—3吨；
7．结论
赤峰热电厂循环流化床锅炉脱硫系统存在的问题，主要是由原设计原因造成，原始设计未对锅炉运行状况、煤种等因素进行细致分析，未考虑各种因素对系统运行稳定性的影响，造成了系统投运初期出现的一些问题。系统投运初期，虽然起到了一些作用，但是随着国家环保要求的日趋严格，原设计已不能满足要求。另外，循环流化床锅炉的运行原理，使得受热面防磨成为第一要务，不得不加装防磨装置，但又影响了换热，从而使炉膛温度升高。
通过现场运行调试，在锅炉石灰石输送气源电加热投入后，随着输送气源温度的提高，石灰石给料量可以不断增大，石灰石输送管道不再发生堵管现象，保证了给料的连续性，从而提高了脱硫效率。在石灰石给料量基本不变时，锅炉在每小时均匀返回5—6吨含有石灰石的粉煤灰后，锅炉脱硫效率明显上升。锅炉炉膛出口烟气含氧量在2.5%以上，床温控制在880~920℃之间时，脱硫效率能够稳定在80%以上，满足环保要求。
赤峰热电厂脱硫系统设备改造至今，我们认为是比较成功的，系统出力满足要求，烟气排放浓度符合要求。缺点是加装了飞灰再循环系统后，对尾部受热面影响较大，灰浓度增加，需要增加吹灰次数，同时电除尘入口灰浓度增加，除尘器负荷增加。
参考文献:
杨建球，曾庭华等.大型循环流化床锅炉运行优化及改进.中国电力出版社2010年1月第一版
岑可法,循环流化床锅炉理论设计与运行,中国电力出版社,1998。
刘焕彩,流化床锅炉原理与设计,华中理工大学出版社,1988。
作者简介：
姚学刚 1976 年12月出生，内蒙古赤峰市松山区人，锅炉技师，大专学历，从事发电厂锅炉运行技术管理工作，现任赤峰热电厂发电二分场锅炉运行专工