淺析電石渣在330 MW循環(huán)流化床鍋爐環(huán)保脫硫的應(yīng)用

丁　蕓

(京海煤矸石發(fā)電有限責(zé)任公司，內(nèi)蒙古 京海　016000)

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淺析電石渣在330 MW循環(huán)流化床鍋爐環(huán)保脫硫的應(yīng)用

丁蕓

(京海煤矸石發(fā)電有限責(zé)任公司，內(nèi)蒙古 京海016000)

對(duì)電石渣在1 177 t/h循環(huán)流化床鍋爐環(huán)保脫硫的應(yīng)用進(jìn)行了分析。

循環(huán)流化床鍋爐；電石渣；環(huán)保；脫硫

0　引　言

內(nèi)蒙古京海煤矸石發(fā)電廠2×330 MW循環(huán)流化床直接空冷汽輪發(fā)電機(jī)組分別于2010年8月、10月投產(chǎn)發(fā)電。機(jī)組投產(chǎn)以來(lái)實(shí)現(xiàn)安全穩(wěn)定運(yùn)行，鍋爐各項(xiàng)指標(biāo)均能達(dá)到設(shè)計(jì)參數(shù)要求；但是在新的環(huán)保政策下，最初設(shè)計(jì)環(huán)保排放指標(biāo)逐漸不能適應(yīng)新的要求，電廠于2014年對(duì)兩臺(tái)鍋爐的脫硫系統(tǒng)進(jìn)行了技改，在2014年7月1日環(huán)保排放指標(biāo)達(dá)到了國(guó)家新的環(huán)保要求。

京海電廠是中國(guó)第一個(gè)利用純爐內(nèi)噴鈣脫硫達(dá)到現(xiàn)行國(guó)家環(huán)保標(biāo)準(zhǔn)的大型循環(huán)流化床鍋爐，但因其化學(xué)反應(yīng)受制于石灰石反應(yīng)活性及諸多因數(shù)的影響，其排放數(shù)據(jù)的控制是一個(gè)極其不穩(wěn)定且較困難的過(guò)程；為了保證環(huán)保指標(biāo)排放達(dá)標(biāo)，為了企業(yè)肩負(fù)的社會(huì)責(zé)任，也為了提高資源綜合利用以及降低電廠運(yùn)行成本，電廠經(jīng)過(guò)充分論證，決定采用電石渣作為脫硫劑使用，達(dá)到“以廢治廢”的環(huán)保循環(huán)經(jīng)濟(jì)，取得了明顯效益。

1　鍋爐簡(jiǎn)介

鍋爐系東方鍋爐股份有限公司設(shè)計(jì)制造的1 177 t/h循環(huán)流化床鍋爐。亞臨界參數(shù)、單爐膛、一次中間再熱自然循環(huán)汽包爐、緊身封閉、平衡通風(fēng)、固態(tài)排渣、全鋼架懸吊結(jié)構(gòu)。配備330 MW亞臨界中間再熱單軸雙缸、雙排汽、直接空冷汽輪發(fā)電機(jī)組，鍋爐設(shè)計(jì)主要參數(shù)見(jiàn)表1、表2和表3。

表1　鍋爐主要參數(shù)

表2　石灰石分析

2　采用石灰石脫硫存在問(wèn)題

大型循環(huán)流化床鍋爐純爐內(nèi)噴鈣脫硫因其不穩(wěn)定性使得環(huán)保排放指標(biāo)相對(duì)較難控制，也因此種脫硫方法會(huì)使鈣硫比較高而影響鍋爐效率，爐內(nèi)石灰石噴鈣脫硫在鈣硫比達(dá)到1.8后，其鍋爐效率會(huì)有所降低，從而使得電廠的綜合效益降低。

表3　設(shè)計(jì)和校核煤質(zhì)元素分析

CFB鍋爐燃燒最大的優(yōu)點(diǎn)就是在燃燒過(guò)程中能夠邊燃燒邊脫硫，比尾部煙氣脫硫工藝簡(jiǎn)單、成本低廉；為了降低生產(chǎn)成本，電廠經(jīng)過(guò)充分論證，決定采用電石渣作為脫硫劑使用，取得了明顯經(jīng)濟(jì)效益。

3　電石渣脫硫介紹

1)目前電石渣主要來(lái)源于聚氯乙烯(PVC)、乙炔、聚乙烯醇等化工產(chǎn)品的生產(chǎn)，電廠外購(gòu)，含水率﹤1%，滿足粉體輸送要求，可作為干法脫硫吸收劑。

2)石灰石主要成分為CaCO3。

3)實(shí)際燃用煤種為設(shè)計(jì)煤種。

4)電石渣主要成分為Ca(OH)2，其干燥后顆粒尺寸細(xì)且密度小(0.7 t/m3)，是石灰石密度的一半，電石渣分解溫度也顯著低于石灰石粉。

5)電石渣作煤燃燒的固硫劑

電石渣固硫機(jī)理:煤燃燒時(shí)放出SO2、 SO3等有害氣體，在煤中摻入一定量的電石渣后，能有效阻止硫分的揮發(fā)，這是因?yàn)殡娛闹饕煞諧a(OH)2與煤中的硫分發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，生成CaSO3等固體物質(zhì)，從而達(dá)到固硫的目的主要化學(xué)反應(yīng)有:

固硫效果:電石渣的固硫效果主要與電石渣用量、燃燒反應(yīng)溫度和添加劑的催化作用有關(guān)。為了提高電石渣的固硫率可以加入適量的添加劑，從而增強(qiáng)固硫能力；用電石渣作煤燃燒的固硫劑，不僅充分利用了廢渣，而且可以防止煤燃燒過(guò)程中硫的揮發(fā)所造成的大氣污染，在中國(guó)有廣闊的發(fā)展前景。

電石渣的主要成分為Ca(OH)和CaO，其中CaO是生成碳化鈣時(shí)帶入電石的。

電石渣在煤燃燒時(shí)，Ca(OH)2與SO2發(fā)生反應(yīng)，生成CaSO4，從而達(dá)到固硫效果。

采用電石渣作為固硫劑，其固硫率要比采用天然石灰粉作固硫劑高。原因是Ca(OH)2在300 ℃～400 ℃就能完全分解生成CaO和H2O的電石渣摻在煤中，當(dāng)煤中硫分開(kāi)始著火燃燒生成硫化物時(shí)就可以參與反應(yīng)。生成CaSO3隨著溫度提高而被氧化成CaSO4。

由于石灰石比較密實(shí)，孔隙率低，不利于氣相SO2向CaO顆粒內(nèi)部的滲透與擴(kuò)散。

鍛燒產(chǎn)生的CaO之所以能吸收SO2并與之發(fā)生反應(yīng)是在于CaO內(nèi)部有較多的孔徑為0.2～17.5 μm的微孔。微孔越多，發(fā)生化學(xué)反應(yīng)的表面積越大；對(duì)SO2和CaO發(fā)生氣—固反應(yīng)越有利。而鍛燒溫度過(guò)高時(shí)，則會(huì)發(fā)生CaO被“燒僵”現(xiàn)象，將使CaO的空隙閉塞，反應(yīng)比表面積減少，對(duì)SO2在CaO顆粒中的滲透和擴(kuò)散不利。從這一觀點(diǎn)上可以解釋采用電石渣時(shí)固硫率比采用生石灰時(shí)略高的原因是:電石渣在受熱分解是逸出水分，生成的CaO有較多的空隙，有利于氣—固相反應(yīng)的進(jìn)行。

4　石灰石與電石渣作為脫硫劑使用的經(jīng)濟(jì)效益對(duì)比

1)試燒電石渣期間，在同等負(fù)荷下排煙溫度升高了約2 ℃～3 ℃。

2)使用純石灰石脫硫劑脫硫時(shí)，每萬(wàn)kW·h發(fā)電單價(jià)脫硫成本為61.68元，而使用電石渣的脫硫成本單價(jià)為53.13元，兩者比較，后者在成本上只有前者的86%。

3)電石渣試驗(yàn)期間，對(duì)NOX的排放影響較小，對(duì)于采用SNCR脫硝方式的機(jī)組，其尿素的單耗會(huì)快速降低，尿素節(jié)省明顯，按單臺(tái)機(jī)組發(fā)電量計(jì)算1天可節(jié)約1.5 t左右。

4)采用電石渣作為脫硫劑使用期間，底渣CaO含量明顯下降4～5個(gè)百分點(diǎn)，其灰渣的綜合利用得到提高。

5)電石渣在爐內(nèi)的反應(yīng)速率明顯快于石灰石，調(diào)節(jié)特性相對(duì)于石灰石，環(huán)保指標(biāo)的控制更為方便、快捷。

6)適應(yīng)煤種性強(qiáng)，京海電廠進(jìn)行了高硫煤、低硫煤燃燒試驗(yàn)，效果良好。原煤熱值為12 600 kJ，硫分可以提高到1.9；且折算硫分在0.6時(shí)(設(shè)計(jì)值為0.4)，鈣硫比將會(huì)降低0.6，其主要原因?yàn)樯傻腃aO有較多的空隙，有利于氣—固相反應(yīng)的進(jìn)行，混合強(qiáng)度較高，反應(yīng)較好，這在選擇煤種及煤質(zhì)含硫量的高低上有了更大的空間，使得電廠的綜合效益能得到較大提高。

7)對(duì)爐內(nèi)燃燒工況影響小，電石渣作為脫硫劑，大大縮短了煅燒時(shí)間，對(duì)床溫影響非常小，對(duì)于純爐內(nèi)噴鈣脫硫的CFB機(jī)組，在啟、停爐期間可以實(shí)現(xiàn)SO2不超標(biāo)，這在使用純石灰石作為脫硫劑時(shí)是無(wú)法實(shí)現(xiàn)的。因其對(duì)床溫影響小，機(jī)組帶負(fù)荷能力明顯加快，也能滿足電網(wǎng)AGC調(diào)整速率的要求。

8)對(duì)受熱面磨損小，因電石渣密度小、質(zhì)量輕、粒徑小、單位時(shí)間內(nèi)發(fā)電量相同時(shí)用量少，其對(duì)鍋爐受熱面磨損小。

9)因電石渣氧化鈣含量高，密度小、質(zhì)量輕，易于輸送，對(duì)空壓機(jī)、羅茨輸送風(fēng)機(jī)的出力減少，壓縮空氣用量減少，從側(cè)面起到了節(jié)電效果。

10) 因電石渣分解成CaO和H2O，與石灰石相比減少了CO2排放。

5　結(jié)　語(yǔ)

綜上所述，使用電石渣作為脫硫劑，既能提高鍋爐效率，也可降低供電標(biāo)煤耗；供電標(biāo)煤耗在電廠發(fā)電成本里占比最大，如原煤熱值保持不變，煤中含硫量提高0.6個(gè)百分點(diǎn)，原煤價(jià)格每噸將降低5元，按京海電廠每年消耗原煤2 000 000 t計(jì)算，一年至少可節(jié)省燃煤成本1 000萬(wàn)元；使用電石渣作為脫硫劑，既實(shí)現(xiàn)廢棄物資源化利用，達(dá)到“以廢治廢”的環(huán)保循環(huán)經(jīng)濟(jì)，還能有效降低電廠發(fā)電成本，提高綜合經(jīng)濟(jì)效益。

The application of carbide slag to environmental protection and desulfurization in 1177 t/h circulating fluidized bed boiler is analyzed.

circulating fluidized bed boiler; carbide slag; environmental protection; desulfurization.

TM621

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1003-6954(2016)04-0088-03

2016-03-26)

丁蕓(1968)，從事循環(huán)流化床機(jī)組調(diào)試、運(yùn)行優(yōu)化及生產(chǎn)技術(shù)管理工作。