提高CFB鍋爐整體脫硫效率試驗研究

楊玉環，侯致福，纏阿芳

（山西平朔煤矸石發電有限責任公司，山西 朔州 036800）

提高CFB鍋爐整體脫硫效率試驗研究

楊玉環，侯致福，纏阿芳

（山西平朔煤矸石發電有限責任公司，山西 朔州 036800）

針對1 060 t／h亞臨界參數循環流化床鍋爐，通過試驗研究得出提高CFB鍋爐整體脫硫效率的技術措施。主要通過對石灰石脫硫劑的粒徑進行分選優化以及在鍋爐尾部增設增激活化深度脫硫裝置，提高CFB鍋爐的整體脫硫效率。由試驗結果可知，CFB鍋爐煙氣中SO2排放濃度降至200 mg／Nm3以下，為同類機組提供參考。

CFB鍋爐；脫硫劑；增激活化；脫硫效率

CFB鍋爐運行機組部分采用爐內脫硫方法，一般是將石灰石脫硫劑送入爐膛煅燒分解來脫除燃料燃燒過程中產生的SO2。由于爐內脫硫受鍋爐運行床溫、鍋爐負荷、鈣硫比、石灰石脫硫劑粒徑以及石灰石脫硫劑反應活性等因素的影響，脫硫效率難以保證，降低了脫硫劑的利用率和脫硫效率。同時，未被利用的較細粒徑石灰石脫硫劑隨煙氣排至尾部煙道，不僅浪費脫硫劑，增加投資，還會增加尾部除塵器等設備的負擔［1－3］。

為了提高CFB鍋爐機組的整體脫硫效率，提高脫硫劑利用率。在保證鍋爐效率的前提下，控制鍋爐最佳運行參數，通過對石灰石脫硫劑的粒徑進行分選優化，以提高其利用率以及爐內脫硫效率，再經鍋爐尾部增激活化深度脫硫裝置，最終使爐內排出的煙氣中SO2濃度降至200 mg／Nm3以下，提高鍋爐整體脫硫效率，為CFB鍋爐污染物排放滿足新環保標準提供保證。

1 機組概況

鍋爐型號為SG－1060／17.5－M802，是亞臨界參數、一次中間再熱、單汽包自然循環、平衡通風、循環流化床鍋爐，由單爐膛、4臺高溫絕熱式旋風分離器、4臺U型返料器、4臺外置式換熱器、尾部對流煙道等組成；汽輪機型號為NZK300－16.7／538／538，是亞臨界參數、單軸、雙缸雙排汽、中間再熱、直接空冷凝汽式汽輪機；發電機型號為QFSN－300－2，冷卻方式為水—氫—氫型。

該鍋爐脫硫系統采用爐內脫硫與尾部增激活化深度脫硫相結合的復合脫硫方式，來降低煙氣中SO2的含量。

2 主要技術措施

2.1 優化入爐石灰石品質

優化石灰石脫硫劑的品質主要是在石灰石成品倉上部逐級增加石灰石粉一級提取裝置和二級提取裝置。其中一級提取裝置主要將粒徑大于0.5 mm的石灰石粉提取出來，再返回磨粉機重磨；二級提取裝置主要將粒徑小于0.2 mm的石灰石細粉分離出來，并將其用于煤泥成球系統，提高石灰石細粉的利用率。

經過一、二級提取裝置分選后的石灰石脫硫劑粒徑將主要集中在0.2～0.5 mm，一方面使進入爐內的脫硫劑燃燒更加充分，另一方面隨煙氣帶走的較細石灰石脫硫劑含量降低，可提高脫硫劑在爐內的利用率。

2.2 增設增激活化深度脫硫裝置

新增增激活化深度脫硫裝置是在空氣預熱器與布袋除塵器之間的水平煙道處增設脫硫噴槍來噴射增激活化劑，進一步降低煙氣中SO2含量。此系統投資少，無需增設脫硫塔等設備，且運行維護方便。

增激活化深度脫硫裝置主要采用氨水作為增激活化劑，利用水和氨的雙重作用降低煙氣中的SO2。一方面水先與尾部煙氣中的CaO反應生成Ca（OH）2，Ca（OH）2再與煙氣中的SO2反應，提高飛灰中CaO的利用率，降低SO2排放量；另一方面氨在水和氧存在的條件下直接與煙氣中SO2反應，吸收煙氣中的SO2，使其含量進一步降低［4－8］。

3 試驗分析

3.1 石灰石粒徑分選特性

試驗中通過兩級石灰石粉提取裝置將粒徑大于0.5 mm和小于0.2 mm的石灰石粉提煉出來，得到粒徑范圍為0.2～0.5 mm的石灰石粉脫硫劑，然后送入爐內進行脫硫。

由測試結果可知，經一級粗粉提取裝置后，粗粉倉內收集的石灰石粉粒徑大于0.5 mm的占95%，小于0.5 mm的僅占5%；經二級細粉提取裝置后，細粉倉內收集的石灰石粉粒徑小于0.2 mm的占92.7%，0.2～0.5 mm的石灰石粉占7.3%。因此經過一級粗粉提取裝置和二級細粉提取裝置后，粒徑大于0.5 mm和小于0.2 mm的脫硫劑被分離收集，僅將粒徑為0.2～0.5 mm的石灰石粉送至爐內進行脫硫，一方面可使脫硫劑反應更加充分，減少不完全燃燒熱損失，另一方面降低了煙氣中細粉顆粒的含量和尾部除塵器等設備的負擔，并提高了脫硫劑的利用率和爐內脫硫效率。

3.2 增激活化深度脫硫試驗特性

在總風量、機組負荷、燃煤總量基本穩定，增激活化深度脫硫系統母管壓力恒定的條件下，噴射5.1%濃度的氨水，整個試驗過程中機組連續運行曲線及SO2的變化趨勢如圖1所示，3條較平緩的曲線由上至下分別為總風量、機組負荷、燃煤總量變化曲線，變化較大的曲線為SO2變化曲線（干基，6%含氧量）。

圖1 增激活化深度脫硫試驗機組連續運行曲線及SO2變化曲線

由圖1可知，機組負荷、總風量及燃煤總量均變化不大，向空氣預熱器與布袋除塵器間水平煙道噴射一定量的增激活化劑，可進一步降低煙氣中SO2的排放濃度。試驗過程中，當5.1%濃度的氨水噴射量為4.4 t／h時，系統自投入30 min后，煙氣中SO2濃度由投入時的最大值348.5 mg／Nm3降至平均值181.5 mg／Nm3；將噴射量增至5.5 t／h，煙氣中SO2濃度繼續降低，降至平均值為138.96 mg／Nm3；將噴射量降至3.3 t／h，煙氣中SO2濃度回升至平均值175.7 mg／Nm3，停止噴射后，煙氣中SO2濃度繼續升至220.67 mg／Nm3。

增激活化深度脫硫裝置活化劑的噴射位置在空氣預熱器與布袋除塵器間的水平煙道處，不會對尾部空氣預熱器造成腐蝕；活化劑的濃度僅為5%左右，對300 MW機組噴射量約為5 t／h，反應過程中產生的硫酸銨及亞硫酸銨極少，且通過布袋時大部分隨灰一起被捕集下來，對布袋及后續設備產生的腐蝕極小，可忽略不計。

4 結論

a.在保證機組效率且滿足最佳鍋爐運行參數時，通過優化入爐石灰石品質和增設增激活化深度脫硫裝置等措施，能夠使煙氣中SO2含量降至200 mg／Nm3以下。

b.經石灰石粉一、二級提取裝置后，粒徑大于0.5 mm和小于0.2 mm的脫硫劑被分離，粒徑為0.2～0.5 mm的石灰石粉被送至爐內進行脫硫，提高了脫硫劑的利用率和爐內脫硫效率。

c.增設增激活化深度脫硫裝置可使鍋爐尾部煙氣SO2含量由348.5 mg／Nm3降至138.96 mg／Nm3，脫硫效率可達60%。

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［4］ 謝爭先，齊笑言，李 超，等.300 MW機組脫硫系統優化運行研究［J］.東北電力技術，2014，35（5）：24－26.

［5］ 吳樹志，趙長遂，劉現卓.增激活化脫硫試驗研究［J］.熱能動力工程，2001，16（9）：491－493.

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Experimental Study on Improving Desulfurization Efficiency of CFB Boiler

YANG Yu?huan，HOU Zhi?fu，CHAN A－fang
（Shanxi Pingshuo Gangue?fired Power Generation Co.，Shuozhou，Shanxi 036800，China）

For 1 060 t／h subcritical CFB boiler，the technical measures are studied on improving whole desulfurization efficiency of CFB boiler by experiment.The whole desulfurization efficiency of CFB boiler gets improved mainly by sorting optimization the particle size of limestone desulfurization and adding deep desulfurization device of activate by desulfurization at the rear of the boiler.Experi?mental data shows that：CFB boiler flue gas concentration of SO2could reach less than 200 mg／Nm3，providing certain basis for pollu?tant discharge by standard of CFB boiler.

CFB boiler；Desulfurization；Activate by desulfurization；Desulphurization efficiency

X701.3

A

1004－7913（2015）02－0049－02

楊玉環（1983—），女，碩士，工程師，主要從事循環流化床鍋爐清潔燃燒、節能減排及環保技術研究工作。

2014－09－22）