大型CFB鍋爐石灰石添加系統(tǒng)優(yōu)化方案

趙洪振

摘 要：440T/H級(jí)循環(huán)流化床（CFB）鍋爐已在我國(guó)商業(yè)化投產(chǎn)，其能夠很好地適應(yīng)各種質(zhì)量的煤型，且具備脫硫處理系統(tǒng)。但由于燃煤質(zhì)量種類、顆粒大小不同，且各設(shè)備脫硫系統(tǒng)性能存在個(gè)體差異，SO2排放量超標(biāo)情況時(shí)有發(fā)生。該文以兗礦濟(jì)三電廠對(duì)CFB鍋爐脫硫系統(tǒng)進(jìn)行的調(diào)查、改造為例，具體論述如何彌補(bǔ)該系統(tǒng)現(xiàn)存的缺陷，達(dá)到良好的脫硫效果。

關(guān)鍵詞：CFB鍋爐 脫硫 技改

中圖分類號(hào)：TQ050 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1674-098X（2016）09（b）-0050-02

我國(guó)電力生產(chǎn)中，采用先進(jìn)的潔凈煤發(fā)電技術(shù)是可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略對(duì)電力工業(yè)的必然要求[1]。濟(jì)三電力有限公司運(yùn)作兩臺(tái)440T/H循環(huán)流化床（CFB）型鍋爐，該型鍋爐具有煤種適應(yīng)性強(qiáng)、環(huán)保特性好、負(fù)荷調(diào)節(jié)范圍廣等特點(diǎn)[2]。直接向鍋爐內(nèi)投入脫硫劑是目前CFB鍋爐最常用的、也是最有效的脫硫方法之一[3]，石灰石是最常用的工業(yè)脫硫劑。在CFB脫硫系統(tǒng)中，石灰石經(jīng)由母管氣力輸送裝置，通過返料斜管與燃煤完成混合后進(jìn)入爐膛。該型鍋爐投產(chǎn)后，脫硫系統(tǒng)固有缺陷導(dǎo)致運(yùn)作異常頻發(fā)，造成SO2排放濃度超標(biāo)。為控制排放濃度，以增投石灰石為暫行解決方案，但也造成了環(huán)保成本的上升。為充分利用環(huán)保資源，降低不必要的資源損失，筆者所在廠對(duì)CFB脫硫系統(tǒng)目前存在的問題進(jìn)行了分析與改進(jìn)。

1 問題描述與分析

濟(jì)三電廠CFB鍋爐投產(chǎn)后，多次由于磨損泄漏和堵管等原因，影響設(shè)備正常投運(yùn)。對(duì)CFB局部管道的改造與被動(dòng)修補(bǔ)也很難從根本上避免泄漏情況的再次發(fā)生。為了保證CFB設(shè)備穩(wěn)定運(yùn)轉(zhuǎn)，降低人工及維修成本，對(duì)CFB脫硫系統(tǒng)進(jìn)行了周密的分析與問題排查，發(fā)現(xiàn)脫硫系統(tǒng)缺陷主要有以下5點(diǎn)。

1.1 氣力輸送管道堵管

CFB鍋爐氣力輸送管道堵管狀況頻發(fā)，整個(gè)系統(tǒng)常因氣力管道堵塞而終止投運(yùn)。通過與廠家共同研究及多方面考察發(fā)現(xiàn)，造成堵塞的原因是復(fù)雜的，具體體現(xiàn)在以下3點(diǎn)。

石灰石進(jìn)出料程序設(shè)計(jì)上存在時(shí)間誤差。經(jīng)測(cè)算，程序進(jìn)料時(shí)間長(zhǎng)、出料時(shí)間設(shè)置相對(duì)較短。出料時(shí)間不足很容易導(dǎo)致脫硫劑灰料不斷沉積，最終造成堵塞。

輸送壓力小。經(jīng)調(diào)查，氣力輸送管道的輸送壓力為0.15 MPa，該值設(shè)定下很難確保管道輸送過程中遇到阻力時(shí)能夠維持管道通暢，造成灰料長(zhǎng)久累積最終形成堵塞。

脫硫劑石灰石的質(zhì)量未達(dá)標(biāo)，石灰石中經(jīng)常夾帶普通石子等各類異物，導(dǎo)致母管道無法正常完成輸送，久而久之造成阻塞。

1.2 石灰石倉(cāng)下料不暢

石灰石緩沖倉(cāng)在設(shè)備運(yùn)作中常因石灰石受潮板結(jié)發(fā)生空倉(cāng)現(xiàn)象。受潮板結(jié)的原因在于倉(cāng)頂密封條件差，在遇到陰雨天氣時(shí)，潮氣極易進(jìn)入倉(cāng)內(nèi)，導(dǎo)致石灰板結(jié)發(fā)生阻塞。

1.3 系統(tǒng)管道磨損泄漏

CFB設(shè)備管道易發(fā)生磨損泄漏情況。經(jīng)統(tǒng)計(jì)，各管道當(dāng)中爐膛石灰石進(jìn)料段泄漏情況最為突出，該段的泄漏區(qū)域多集中在設(shè)備大小頭、膨脹節(jié)、彎頭處。管道泄漏不僅造成了脫硫劑的浪費(fèi)，也使得脫硫系統(tǒng)在運(yùn)行時(shí)無法獲得足量的石灰石進(jìn)料，影響脫硫效果。

1.4 局部檢修妨礙整體投運(yùn)

當(dāng)系統(tǒng)局部出現(xiàn)故障需要檢修時(shí)，往往無法進(jìn)行隔離排查。其原因在于輸送管道只存在唯一的支路隔離閥門，且閥門經(jīng)常旋轉(zhuǎn)不良卡塞無效。這導(dǎo)致在進(jìn)行局部檢修時(shí)只能中止整個(gè)系統(tǒng)的運(yùn)作，該系統(tǒng)其他部分管道被迫中止運(yùn)行，妨礙了設(shè)備的整體投運(yùn)進(jìn)度。

1.5 石灰石粉消耗量較大

CFB鍋爐設(shè)備采用的是氣力輸送爐內(nèi)噴鈣脫硫模式[4]，石灰石粉粒度需控制在1 mm以下。出于上述各種原因，石灰石粉的利用效率較低。為了保證達(dá)到國(guó)家煙氣二氧化硫排放控制標(biāo)準(zhǔn)，只能增加石灰石投放量，造成額外的石灰石粉消耗。

2 優(yōu)化方案與效果

針對(duì)以上發(fā)現(xiàn)的5項(xiàng)問題，該廠對(duì)其逐一進(jìn)行了研究實(shí)驗(yàn)，并聯(lián)系廠家合作分析，最終確定了以下優(yōu)化方案。

為避免氣力輸送管堵塞，通過修改程序以消除氣力輸送時(shí)間誤差，確保下料前管道內(nèi)部輸送干凈，降低行程阻力。同時(shí)為避免單次輸送量過高的情況發(fā)生，通過調(diào)節(jié)石灰石倉(cāng)底部給料閥，降低石灰石給料頻率，并在易發(fā)生堵管的爐后側(cè)支管加設(shè)壓風(fēng)系統(tǒng)對(duì)管道進(jìn)行吹掃，防止小規(guī)?；伊铣练e造成的氣力輸送管堵塞。

對(duì)于石灰石倉(cāng)下料不暢的問題，通過重焊密封倉(cāng)頂焊縫，確保輸送壓力穩(wěn)定充足。同時(shí)更換石灰石管道逆止閥、旋轉(zhuǎn)倉(cāng)頂安全閥以保證其封鎖嚴(yán)密，防止潮氣滲透入倉(cāng)。在遇到潮濕天氣時(shí)關(guān)閉位于倉(cāng)頂?shù)牟即諌m器，避免潮氣因倉(cāng)內(nèi)負(fù)壓進(jìn)入石灰石倉(cāng)形成板結(jié)。

為避免管道磨損泄漏，根據(jù)管道泄漏狀況多發(fā)的調(diào)查分析，我們將系統(tǒng)管道分配器彎頭及后支管用內(nèi)襯陶瓷材料重建，并以內(nèi)部不銹鋼式導(dǎo)流板代替管道膨脹節(jié)。為了降低管道輸送過程中的磨損，將石灰石進(jìn)料管重新設(shè)計(jì)為垂直模式（原為斜式管道），避免因管道設(shè)計(jì)缺陷帶來的不必要磨損，同時(shí)取消石灰石進(jìn)料管大小頭。

在需要進(jìn)行局部檢修時(shí)，為了對(duì)故障實(shí)現(xiàn)局部隔離，從而避免處理過程延誤整個(gè)系統(tǒng)進(jìn)程，同樣出于方便查驗(yàn)的目的，于輸送管道處加設(shè)內(nèi)襯陶瓷式插板門，以達(dá)到分散隔離的效果。內(nèi)襯陶瓷式插板門的具體位置為分配器后、各支路前端以及入爐端。

為降低石灰石消耗量，需要提高石灰石使用效率。除了CFB設(shè)備本身的脫硫系統(tǒng)，我們額外向鍋爐燃料中添加粒徑1～3 mm的石屑，使其在燃煤燃燒過程中輔助石灰石粉共同脫硫。此舉降低了大約50%左右的石灰石粉投入，鈣硫摩爾比由改造前的6.0左右下降至3.0以內(nèi)，鈣使用效率大大提升，脫硫效果同樣得到了保證。

通過上述一系列改造方案的實(shí)行，CFB鍋爐暴露出來的幾項(xiàng)缺陷得到了明顯改善，目前運(yùn)行效果良好。與改造前的具體改善情況如下。

堵塞、磨損問題得到了很好的改善。經(jīng)過管道改良，堵塞問題基本消失；通過規(guī)避磨損及對(duì)設(shè)備的合理改造，管道泄漏情況基本絕跡，系統(tǒng)的正常投運(yùn)與長(zhǎng)時(shí)間持續(xù)運(yùn)行得到了保證。

石灰石倉(cāng)下料通暢得到了保證。通過更新石灰石管道逆止閥，確保了設(shè)備質(zhì)量；通過排查倉(cāng)頂密封性，設(shè)定合理的設(shè)備使用章程，避免了可能的潮氣滲透，確保下料通暢。

石灰石用量顯著降低。通過鍋爐燃料添加石屑系統(tǒng)和另兩套氣力輸送系統(tǒng)相結(jié)合的創(chuàng)造性舉措，提高了石灰石中鈣元素的使用效率，從而顯著降低了石灰石使用量。排放氣體中二氧化硫濃度保持在50～100 mg/m3以內(nèi)，使CFB設(shè)備的環(huán)境效益和經(jīng)濟(jì)效益得到顯著增強(qiáng)。

3 結(jié)語

由于每臺(tái)CFB鍋爐脫硫系統(tǒng)內(nèi)部結(jié)構(gòu)存在不同，控制系統(tǒng)各異，設(shè)備運(yùn)行方式存在區(qū)別，導(dǎo)致各設(shè)備投運(yùn)力度不盡相同，對(duì)二氧化硫排放量的控制方法也因現(xiàn)實(shí)情況而異。濟(jì)三電廠通過不斷的研究與實(shí)驗(yàn)，提出了上述針對(duì)CFB設(shè)備的優(yōu)化方案，并通過實(shí)踐達(dá)到了改造的預(yù)期效果。系統(tǒng)原有局部缺陷帶來的負(fù)面影響被控制到了最低。此外，通過更科學(xué)的脫硫處理方案，提高石灰石使用效率，降低環(huán)保成本的同時(shí)也降低了二氧化硫排放量。

參考文獻(xiàn)

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