用粗顆粒石灰石代替石英砂作床料的可行性探討

葉青云

青島特利爾環保集團股份有限公司 山東青島 266071

1 國家標準

水煤漿中煤的顆粒度規定為Pd0+0.5mm≤0.8%，即0.5mm（35目）篩上殘留不大于0.8%。循環流化床鍋爐對水煤漿顆粒的要求比較寬，有資料顯示，在60微米甚至到2毫米都可以（只要有流動性就行），但實際使用中水煤漿顆粒大多在0.15mm-0.075mm（100-200目）之間，≤0.075mm的占比70%-75%以上。

由于煤顆粒太細，水煤漿循環流化床鍋爐在運行時如果單靠煤中灰分很難建立起穩定的循環，密相區床壓很難保證，因而需要添加一些粗顆粒的物料幫助建立循環。通常采用細顆粒石英砂。石英砂規格數量如下：直徑1-2mm 10%，直徑2-3mm 60%，直徑3-4mm 20%，直徑4-5mm 10%。要求石英砂純度≥97%，熔點達1730℃以上，運行時添加石英砂顆粒直徑按照4-5mm，石英砂不能經過酸洗。

在點火之前，進行料層厚度與床壓的關系試驗：在一定風量下（一般取設計運行風量）床料靜止高度為350㎜記錄床壓值，繪制料層厚度與床壓的關系曲線，并進行臨界流化風量及布風板均勻試驗：

在布風板上均勻鋪上300-400㎜厚、粒度為4mm以下的石英砂，顆粒度分部：直徑1-2mm 10%，直徑2-3mm 60%，直徑3-4mm 20%，直徑4-5mm 10%。啟動引風機、鼓風機，保持爐膛出口負壓-100pa，逐漸增大送風量，當調到布風板上的風壓值開始不變化時，用鐵鉤子探試床料，可觸到風帽又無死料，此時的風量為臨界流化風量，記錄此風量對應的鼓風機電流，風室風壓及鼓風機入口風門開度、供運行參考[1]。

2 運行中料層差壓的控制

流化床內維持一定的量的床料是鍋爐在該負荷下正常運行的基本條件，對穩定流化質量具有重要意義。流化床內的石英砂的消耗是一個緩慢而連續的過程，在正常狀態下料層厚度是通過風箱壓力及送風量的自然變化來判斷。

維持鼓風機出力和鍋爐負荷不變，當床上料層厚度減薄時，由于床上阻力減少而引起風箱壓力下降，送風量增加，氧量上升。風箱壓力越低，氧量越大，則表明石英沙越薄，此時應及時補加石英砂，一般情況下，根據風箱壓力、觀察孔處石英砂的流化高度及跳起沙子的數量多少等運行經驗作進一步判斷。為穩定料層厚度，每班應定量均勻地及時添加床料，禁止在床料減薄到一定程度后，一次性大量添加床料的做法。

根據我們的統計，1臺70MW水煤漿循環流化床鍋爐在24小時內需要添加1-2t石英砂，增加了成本，由于石英砂堆比重較大（1.6Kg/cm3），增加了電耗，同時增加了鍋爐受熱面磨損。也使用過河沙代替石英砂作床料，后來也證明沒有節省多少錢。主要原因是當地河流不多，而且河里禁止挖沙，來源受限，價格也比較高；河沙不如石英砂耐磨損，使用量偏大，特別是河沙中往往摻有土沙，更不耐磨，24小時內要添加4-5t，經濟上不合算，工作量也大[2]。

由于水煤漿流化床鍋爐燃燒溫度低，床溫在830-870℃，在此區間可以采取爐內噴鈣脫硫，因而我們就考慮是否可以利用石灰石顆粒代替石英砂做床料，一方面可以幫助鍋爐建立起灰循環，另一方面可以起到部分脫硫作用。在一臺70MW水煤漿循環流化床熱水鍋爐上進行試驗。石灰石顆粒度選擇與運行中添加的石英砂顆粒度一樣：直徑4-5mm。在試驗中發現，添加石灰石顆粒對爐膛出口SO2排放濃度影響并不明顯，可能是添加量不足的原因。隨著時間延長，爐內聚集的石灰石越來越多，爐膛出口SO2排放濃度略有下降，估算脫硫效率約20-25%左右，床溫下降約10℃。脫硫效率不高的原因可能是SO2生成速度比較快，聚集在爐膛上部，石灰石分解比較慢，脫硫反應條件不具備。隨著石灰石顆粒磨損和分解，部分細顆粒石灰石和氧化鈣會上升到爐膛上部參與脫硫反應。24小時添加量約6t。在鍋爐運行中進行爐內噴鈣脫硫，發現噴鈣量減少，說明添加的石灰石床料起到部分脫硫的作用[3]。

試驗結束后停爐檢查發現，在分離器筒壁、椎體、料腿內壁有掛焦現象，但比較松軟，主要是噴鈣量大，低灰熔點成分多造成的。

3 結語

（1）從試驗結果看，用粗顆粒石灰石代替石英砂作床料是可行的，可以起到部分脫硫效果；

（2）在爐內噴鈣脫硫時，為避免低灰熔點成分多造成循環回路堵塞，建議添加部分石英砂或者河沙等高熔點成分，即采用粗顆粒石灰石和石英砂、河沙作補充床料。