循環(huán)流化床鍋爐傳統(tǒng)干法脫硫缺陷的分析與改進
摘要:結合兗礦國宏化工公司2臺160 t/h循環(huán)流化床鍋爐脫硫工藝,從脫硫效率、系統(tǒng)維護、運行成本等方面進行循環(huán)流化床鍋爐傳統(tǒng)干法脫硫缺陷分析,提出了系統(tǒng)改進措施。
關鍵詞: CFB鍋爐,干法脫硫,缺陷,改進
循環(huán)流化床(CFB)鍋爐燃燒溫度較低,可有效控制煤燃燒過程中產生NOx ,還可直接將石灰石加入爐膛內進行脫硫,且具有燃料適應性廣、燃燒效率高等優(yōu)點,因而得到廣泛應用。但CFB鍋爐的傳統(tǒng)干法脫硫方式是將石灰石粉直接摻入燃煤中,隨同燃料一起進入爐膛進行脫硫,或者向爐膛密相區(qū)加入粒徑約1mm的石灰石粉進行脫硫,脫硫效率很低,難以達到環(huán)保要求。
1 CFB鍋爐脫硫工藝分析
1. 1 脫硫工藝流程
兗礦國宏化工公司鍋爐原設計脫硫系統(tǒng)流程為:石灰石粉先送到受料坑,經電磁振動喂料機送入斗式提升機垂直提升29m,然后轉入水平方向的鑄石刮板機,再通過電液推桿平板閘門進入石灰石倉。石灰石倉內的石粉通過圓盤給料機進入鍋爐給煤機,隨同燃料煤進入鍋爐爐膛。
1. 2 石灰石成分
兗礦國宏化工公司脫硫用石灰石入爐粒度要求不大于1mm,設計石灰石成分見表1。
 |
2 系統(tǒng)缺陷分析
2. 1 石灰石輸入方式及設備缺陷分析
石灰石粉通過給煤機隨同燃煤一起進入爐膛。當鍋爐為正壓給煤,石粉進入給煤機的手動插板閥打開時,熱煙氣會從爐膛內反串出來經插板閥縫隙噴出,使大量石粉及細小煤粉外泄,不僅污染環(huán)境, 且浪費原料;即使插板閥密封嚴實,由于給煤機內呈正壓狀態(tài),石灰石粉下料不暢,造成脫硫系統(tǒng)調節(jié)困難,達不到預期的脫硫效果。
煤中水分在鍋爐反串熱煙氣的烘烤下蒸發(fā),與細煤粉一起形成煤泥狀,粘結在下料管內壁,嚴重影響石灰石下料,甚至堵塞管道。再者,爐前給石灰石的脫硫系統(tǒng)大量采用刮板、鏈條,如斗提機鏈條長度約85m且垂直安裝,所以,運行中極易發(fā)生斷鏈或卡鏈等設備事故。該廠石灰石系統(tǒng)的斗提機在連續(xù)運行不到48 h就發(fā)生過2 次斷鏈及鏈條磨損導致軸承不傳動等事故,檢修頻繁、操作難度大。
2. 2 脫硫反應部位不適宜
由于鍋爐自身燃燒風量、負壓等因素影響,直接將石灰石摻入燃煤進入鍋爐爐膛密相區(qū)內,石灰石無法形成很好的流場,不能充分與SO2 接觸并發(fā)生反應,而且,爐膛密相區(qū)也不能提供最佳的脫硫反應條件(溫度、流場、接觸面積等) 。
對爐膛內煙氣成分分析發(fā)現,在密相區(qū),固態(tài)硫反應產生的主要是H2 S,而SO2 主要是在O2 充足的二次風上部至爐膛出口區(qū)域產生。同時,由于加入的石灰石粒徑較大,脫硫氣固反應的表面積減小,導致爐膛下部密相區(qū)的脫硫效果非常差。此外,該區(qū)域反應溫度高,石灰石與SO2 反應生成的CaSO4 會重新分解成CaO和SO2 ,使得脫硫效果變差。
2. 3 石灰石耗量大,運行成本高
首先,從國內同類型循環(huán)流化床鍋爐脫硫效果看,如果要達到一定的脫硫效果,必須長時間連續(xù)不斷地添加石灰石粉。大量的石灰石會在料層中分解,造成床溫下降,影響鍋爐負荷,并且石灰石耗量大,會使Ca /S摩爾比增大,運行成本增加。
其次,大量的石灰石粉直接進入密相區(qū)發(fā)生反應生成CaSO4 ,鍋爐放渣量會增大,增加了灰渣物理熱損失,影響燃燒工況。該廠鍋爐滿負荷運行時石灰石給料量設計值為1. 8 t/h,在達到設計鈣硫摩爾比2. 5、脫硫效率90%的情況下,與不加石灰石相比,鍋爐要多放渣1. 5 t/h左右,由此加大了運行人員的勞動強度,加快了鍋爐輔機(冷渣、輸渣系統(tǒng)) 的磨損,同時也加劇了鍋爐受熱面的磨損,影響了循環(huán)流化床鍋爐的運行周期。
3 系統(tǒng)改進
3. 1 技改方案
(1)改變石灰石輸入方式及輸入部位。將石粉通過氣力輸送方式加入爐膛密相區(qū)上部煙氣側。此種輸入方式可以達到以下效果:一是保證了石粉的均勻輸入,便于脫硫系統(tǒng)的調節(jié)控制;二是保證石粉與煙氣充分混合以達到較高的脫硫效率。根據爐膛內溫度場的分布,石粉輸入點設在鍋爐前后墻二次風支管部位最為合適,此點溫度一般在900 ℃左右, 處于石灰石與SO2 最佳反應溫度區(qū)域,且從二次風口氣力輸入的石粉,進入爐膛后能與煙氣充分混合, 并有充足的反應時間。
(2)減小脫硫劑粒徑。由試驗結果得知,脫硫劑粒徑在200～250目時,可以有效增大脫硫氣固反應的表面積,提高脫硫效率。
3. 2 試驗過程
2008年6月,我們在2號爐上進行技改試驗。 6月4日16 ∶30,煙氣在線檢測顯示SO2 質量濃度 540mg/m3 ,此時開始向2號爐內輸送石灰石粉,大約5min后,煙氣SO2 質量濃度為450mg/m3 ; 10min 后為386mg/m3 ,同時在2 號爐尾部煙道引風機入口處就地檢測SO2 質量濃度為356mg/m3 ,達到排放標準。17 ∶30, 在線檢測顯示煙氣中SO2 為 248mg/m3 ,就地實測為120mg/m3。18 ∶40 停止石灰石供料,試驗結束。試驗期間,我們對鍋爐的運行參數進行了檢測,結果表明,試驗未對鍋爐運行造成較大影響。
4 結語
從本次技改試驗結果看,基本消除了循環(huán)流床鍋爐傳統(tǒng)干法脫硫工藝的缺陷。
(1)減少了石灰石的消耗量,同時降低了鍋爐運行人員的勞動強度。
(2)減少了鍋爐輔機(冷渣、輸渣系統(tǒng))和鍋爐受熱面的磨損,延長了鍋爐運行周期,同時也降低了鍋爐維修費用。
(3)提高了鍋爐煙氣脫硫效率,實現了達標排放,取得了較好的經濟效益和社會效益。
參考文獻:
[ 1 ]路美春,程世慶,王永征. 循環(huán)流化床鍋爐設備與運行[M ]. 北京:中國電力出版社, 2003.
[ 2 ]邢偉. 大容量循環(huán)流化床鍋爐技術研發(fā)現狀及建議[ J ]. 熱力發(fā)電, 2008, (4) : 7 - 9.
[ 3 ]張慧明,王娟. 采用清潔燃料控制燃煤工業(yè)鍋爐SO2 污染——— 中國燃煤工業(yè)鍋爐SO2 污染綜合防治對策(二) [ J ]. 電力環(huán)境保護, 2004, 20 (4) : 38 - 39.
[ 4 ]崔功龍. 燃煤發(fā)電廠粉煤灰氣力輸送系統(tǒng)[M ]. 北京:中國電力出版社, 2005.
[ 5 ]樊泉桂. 鍋爐原理[M ]. 北京:中國電力出版社, 2004.
[ 6 ]姚本萬. 流化床鍋爐(司爐讀本) [M ]. 北京:中國電力出版社, 2005.
[ 7 ]江得厚,郝黨強,王勤,等. 鈣法煙氣脫硫工藝技術問題探討 [ J ]. 電力環(huán)境保護, 2006, 22 (6) : 27 - 28.
[ 8 ]張聰,董志乾. 300MW循環(huán)流化床鍋爐的節(jié)能管理[ J ]. 節(jié)能與環(huán)保, 2008, (3) : 38 - 39.
[ 9 ]姜華,張定臺. 循環(huán)流化床鍋爐應用及事故處理[M ]. 北京:中國水利水電出版社, 2004.
[ 10 ]張磊,張立華. 燃煤鍋爐機組( 600MW 火力發(fā)電機組叢書) [M ]. 北京:中國電力出版社, 2006.
[ 11 ]熊天柱,田子平,李俊,等. 循環(huán)流化床鍋爐的大型化[ J ]. 鍋爐技術, 2004, 35 (2) : 1 - 3.
[ 12 ]王春波,李永華,危日光,等. 石灰石煅燒過程中產物CaO孔隙分布變化研究[ J ]. 熱能動力工程, 2006, 21 (4) : 13 - 14.
使用微信“掃一掃”功能添加“谷騰環(huán)保網”
