CFB鍋爐降低脫硫成本的有效途徑

張景偉 王峰

摘要：本文對循環流化床鍋爐石灰石系統改造及石灰石系統運行調整進行了介紹，通過石灰石系統運行存在的問題，對石灰石系統進行改造并對運行情況進行了優化調整。

關鍵詞：循環流化床鍋爐 石灰石系統 運行調整

0概述

循環流化床鍋爐技術是一種高效、清潔燃燒，不僅具有燃料適應性廣的燃燒技術，還具有優良的環保性能。由于采用低溫燃燒和分級送風，有效抑制了NOx的生成，通過爐內添加石灰石脫硫減少了SO2的生成，本文主要介紹了石灰石系統運行存在的問題及采取的改造方案和運行優化調整措施，提高石灰石系統運行的穩定性，從而達到在環保參數達標排放的前提下有效降低脫硫成本。

1設備概況

潘三電廠安裝2臺DG440/13.8-Ⅱ8型CFB鍋爐，是東方鍋爐（集團）股份有限公司在消化吸收引進技術的基礎上，自主開發，具有自主知識產權的第三代國產135～150MW等級的循環流化床鍋爐。鍋爐主要由一個膜式水冷壁爐膛，兩臺汽冷式旋風分離器和一個有汽冷包墻包覆的尾部豎井組成。爐膛與尾部豎井之間，布置有兩臺汽冷式旋風分離器，其下部各布置一臺“J”閥回料器。鍋爐采用前墻給煤后墻滾筒冷渣器排渣。

2 原石灰石系統及存在的問題

2.1原石灰石系統

潘三電廠石灰石系統原設計一套石灰石粉給料系統，一個石灰石粉倉，兩臺石灰石粉氣化風機，每臺鍋爐對應一臺石灰石粉給料機，采用氣力輸送方式將石灰石粉從爐前墻四個給料口送入爐膛。

圖（1）為石灰石粉系統，石灰石粉倉內加料系統是由石灰石罐車通過一根進料管，用罐車自身的壓縮空氣系統產生的高壓空氣將石灰石粉從罐頂送入石灰石倉內。石灰石倉下部有兩個上下緩沖倉，保證石灰石粉的給料穩定，下緩沖倉下部有石灰石粉給料機，調整石灰石給料機的開度大小控制石灰石粉的用量，在爐前下部還布置有四個石灰石入口，通過此口可將粉狀石灰石注入燃燒室，與燃燒過程中的SO2反應，除去SO2。

2.2原石灰石系統存在問題

2.2.1石灰石輸送管道易堵管

石灰石輸送系統在運行過程中經常出現局部堵管的現象，特別是在彎頭處，出現堵管后進入爐內的石灰石粉中斷，造成二氧化硫升高，脫硫效率下降，經分析，造成堵管主要是因為石灰石物料在管道內流化不好，造成流化不好主要原因為石灰石顆粒大及石灰石潮濕，為了解決堵管問題，一方面采取在彎頭處安裝壓縮空氣管道，定期進行吹掃，避免大顆粒長時間沉積堵塞，另一方面通過加強石灰石入廠的顆粒度和水分的監管，從根本上解決堵管的問題。

2.2.2石灰石口易板結堵塞

入爐石灰石口易出現結焦堵塞，每次停爐檢查發現四個石灰石入料口都堵塞，造成石灰石系統出力受到限制，脫硫效率下降，為了解決這一問題，通過對石灰石入料口進行改造，將原直接進入爐內的四個石灰石入料口分別接到四個落煤管處，這樣石灰石粉既能與煤充分混合又避免了石灰石口堵塞，從而保證了石灰石系統的出力，使環保參數達標排放。

2.2.3石灰石給料機卡澀

石灰石輸送系統在運行過程中經常出現石灰石給料機卡澀的現象，主要原因是石灰石顆粒較大或石灰石中有雜物造成，采取將給料機的旋轉葉片與殼體之間的間隙稍微放大，另一方面從源頭控制石灰石顆粒及雜物問題，卡澀不嚴重時，通過給料機反轉后可恢復運行，不能恢復時則聯系檢修處理。

3增加石灰石顆粒系統

我廠原石灰石系統投用方式為利用壓縮空氣吹送粉末至爐內，此種調節手段雖可以在短時間內將SO2排放量控制在規定范圍以內，但也存在由于石灰石粉的過投或欠投而造成的排放參數長時間處于較低水平或大幅波動的情況出現，以致造成石灰石的浪費及含硫量排放過大等不良后果，且此套脫硫系統日常維護量較大、送粉管道容易堵塞、給料機易卡澀等問題也為環保參數排放的控制帶來了不穩定性，另外隨著國家對于環保要求更加嚴格，以及我廠兩臺鍋爐分別增設了煤泥摻燒系統，僅靠原有的這套石灰石送粉裝置是難以滿足的，鑒于上述原因，我廠增設了石灰石顆粒摻燒系統.

石灰石顆粒系統設計在爐前倉上煤皮帶處，加設一套可以通過手動設定摻加比例來自動進行的石灰石顆粒添加系統，石灰石將按要求以固定顆粒度與煤粉共同進入爐膛燃燒。

石灰石顆粒系統增加后，不僅有效控制住了環保參數的達標排放，同時石灰石利用率更高，節約了成本。下面對石灰石系統改造前后進行參數對比：

3.1 改造前，不同負荷情況下，通過石灰石粉控制SO2排放量。

通過上圖可以看出投用石灰石粉，在負荷波動時SO2含量波動較大，連續升負荷時SO2含量上升較高，時常超過規定值，而連降負荷時SO2含量又下降的較低。

用石灰石粉控制SO2，主要存在以下問題：

1、二氧化硫排放波動較大。

2、石灰石有效利用不高、灰渣、氧化鈣含量大、浪費。

3、維護量大、易堵、對于壓縮空氣品質要求高。

3.2 改造后，不同負荷情況下，通過石灰石顆粒對SO2排放量的控制。

通過上圖可以看出，在石灰石摻加系統改造為顆粒并隨煤顆粒一同按比例進入爐膛燃燒時，因煤中含石灰石的量是相對固定的，所以即便負荷大幅變化、給煤量激增或減少時，SO2排放量仍然得到了較好的控制，負荷曲線在上升或者下降的過程中，其排放量均保持在正常范圍以內且較為平穩。

3.3改造前后石灰石中鈣的利用率對比

摻燒石灰石粉和摻燒石灰石顆粒兩種控制途徑下SO2的排放量和石灰石的利用率進行了比較。

通過圖（5）曲線我們看出在2014年一季度的Ca/S要明顯低于2013年一季度的Ca/S，即摻燒石灰石顆粒時Ca的利用率明顯要高于摻燒石灰石粉時Ca的利用率，當然這樣高效的利用率必須要在保證石灰石品質和合理顆粒度的情況下。目前我廠在石灰石給料系統改造后，將其顆粒度控制在5～8mm范圍，含鈣量在90%以上，與煤量的摻燒比例基本控制在3～5%，氧量2%～3%，這樣即使在機組負荷有大幅波動的時候也可以有效控制SO2排放值在200mg/m3以下，取得了不錯的效果。

4石灰石粉系統改造

我廠增設了石灰石顆粒摻燒系統后，原石灰石粉系統只做為輔助調節，但由于石灰石給料機旋轉葉片與殼體之間的間隙較大，造成給料機不運行時，也有大量的石灰石粉通過間隙下落輸送至爐內，造成石灰石粉浪費，同時原石灰石粉系統設計不能投入自動運行，為了石灰石系統能夠自動調節環保參數，同時為了降低石灰石粉用量，節約成本，需對現有石灰石粉系統進行了改造。

改造的主要方案：

1、拆除上緩沖倉，保留下緩沖倉，拆除部分用管道連接，增加電動型調節閥，控制石灰石的給料量和實現遠控。

2、將原給料閥拆除，更換新的旋轉給料閥及配套的噴射供料器（混合器）。將原來的分體式葉片改為一體式葉片，且葉片厚度增加且表層鍍鉻;葉輪端部增加圍板，避免物料向兩軸端擴散而導致軸封磨損泄露;在葉片之間增加擋板，減小給料閥容積。

3、將原給料機電機更換為變頻電機且功率加大，保證系統在低頻率下電機安全工作;配套的噴射供料器采用文丘里管原理，在噴射器內形成負壓，從而減少壓縮空氣的反串進入旋轉給料閥，減少磨損，給料機能夠實現變頻控制，線性給料，給料機給料量調節最小能達到0.2t/h，并且保證給料機停止運行時不漏料。

4、將旋轉給料閥正確安裝，讓其排氣管道方向和輸送管道方向一致，以便葉片在旋轉過程中帶動的氣通過排氣口體排出，不在閥殼體內形成紊流，從而減少閥芯及閥體的磨損。

5、設置管路切換閥，將現有粉倉正下方一套新設系統輸送管道改造切換到1#、2#爐的輸送管道，作為備用系統。

石灰石粉系統改造后，不僅石灰石系統實現了自動控制，而且進一步提高了石灰石利用率，節約了脫硫成本，二氧化硫排放值更可控。

5改造后的效果

潘三電廠通過增加石灰石顆粒系統和對石灰石粉系統進行改造，完全確保了環保參數的達標排放，同時最大程度上減少了石灰石用量，節約了石灰石成本，提高了經濟效益。不僅如此，原來的石灰石粉系統對壓縮空氣相當依賴，且易堵易卡澀，維護起來費時、費力，環保參數控制需人為調節操作，改造后的系統簡單、穩定、易維護，實現了自動控制，為電廠節省了有效的人力和物力。

結束語

本文中介紹的增加石灰石顆粒系統和對石灰石粉系統的改造，操作簡單，與原石灰石粉系統相比維護量大大減少，能平穩有效的控制SO2排放量，有效的節約了脫硫劑的使用，且實現了二氧化硫排放的自動控制。

作者簡介：

張景偉 淮南礦業集團發電有限責任公司潘三電廠 郵編：232096

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王峰 淮南礦業集團發電有限責任公司潘三電廠 郵編：232096

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