内容发布更新时间 : 2024/11/20 16:33:31星期一 下面是文章的全部内容请认真阅读。
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资源综合利用电厂循环流化床锅炉喷钙脱硫技术研究与应用
作者：李维波
来源：《中国科技纵横》2016年第07期
【摘 要】随着国家、地方环保政策的日益严格，火电厂大气污染物的排放限值不断提高，如何最大限度的降低污染物排放，节约运行成本，减少初期投资是每个资源综合利用电厂所面临的问题。该文对资源综合利用电厂燃用劣质燃料情况下的脱硫运行情况进行了认真分析，对不同的脱硫工艺进行了比较分析，对喷钙脱硫技术进行了探索、研究、实践。经过长时间的稳定运行，取得了较好的效果，对同类型的电厂脱硫具有积极的指导意义。 【关键词】资源综合利用电厂 循环流化床锅炉 喷钙脱硫技术 研究与应用
资源综合利用是基于国家对矿产资源开采过程中对共生、伴生矿进行综合开发与合理利用；对生产过程中产生的废渣、废水（液）、废气、余热余压等进行回收和合理利用；对社会生产和消费过程中产生的各种废物进行回收和再生利用。其中煤矿开采、生产过程中产生的煤矸石、煤泥即在资源综合利用范围内，因此在煤矿附近总会建设部分资源综合利用电厂，其特点是规模较小，燃用的煤种为劣质煤种（煤矸石、煤泥）。 1 现有常见脱硫工艺概述
由于受到所在矿井规模及其他各方面因素的影响，早期通过国家许可的资源综合利用电厂设计装机容量都比较小，配套的锅炉通常为75 T/h，130 T/h循环流化床锅炉。常见脱硫工艺有炉内喷钙脱硫、石灰石-石膏法湿法脱硫、双碱法湿法脱硫、氨法脱硫、氧化镁法脱硫等，现以付村矸石热电有限公司2×75 T/h循环流化床锅炉为例，燃用煤种平均含硫量小于1.0%，对几种常见的脱硫工艺进行比较见表1。
从表1可以看出炉内喷钙脱硫工艺具有投资低，无固废物、废水排放的优势。 2 现有循环流化床锅炉喷钙脱硫技术存在问题的分析
循环流化床喷钙脱硫技术基本原理是将干的吸收剂（石灰石粉、消石灰或白云石等）直接喷到锅炉炉膛中去，炉膛内的热量将吸收剂煅烧成具有活性的CaO粒子，以较大的表面积散布，这些粒子与烟气中的SO2反应生成硫酸钙（CaSO4）和亚硫酸钙（CaSO3），含有废物颗粒、残留石灰和飞灰的固体物在烟气的夹带下进入随后的惯性分离器或旋风分离器，分离捕捉下来的颗粒则通过返料器又被送回循环流化床炉内。现有循环流化床锅炉喷钙脱硫系统存在着以下问题：
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2.1系统脱硫效率低
现有循环流化床锅炉喷钙干法脱硫虽然得到了广泛应用，但存在着脱硫效率低，一般在60%左右，无法满足地方环保部门排放浓度的标准要求。 2.2系统操作自动化程度低
现有循环流化床锅炉喷钙干法脱硫，虽然采取了部分自动控制，但由于受锅炉燃烧工况的影响较大，调节相对滞后，很难做到烟气排放数据实时达标。 2.3系统管道存在容易堵塞、磨损严重的问题
现有系统运行过程中通常会出现管道堵塞、磨漏导致脱硫系统停运，一方面造成维修量增大，另一方面停运会影响到烟气的达标排放，严重时会受到地方环保部门的处罚。 2.4钙硫比偏离设计值较大，运行费用偏高
现有循环流化床喷钙脱硫运行过程中，由于较多原因，为达到二氧化硫排放浓度达标的要求，不得不加大钙硫比，偏离设计值较多，投入较多的钙粉，导致运行成本偏高。尤其是资源综合利用电厂燃用煤质较差，燃用煤量较大，导致脱硫喷钙量较大，提高了发电成本，影响了企业的效益。
3 循环流化床锅炉喷钙脱硫技术研究与改进
付村矸石热电有限公司脱硫系统原设计为钠-钙双碱法炉外湿法脱硫及炉外添加石灰石脱硫工艺，针对循环流化床锅炉喷钙脱硫技术存在问题，经过深入研究，对进行了优化设计，经过技术改造，现为炉内喷钙干法脱硫，具体如下：
锅炉主要参数：额定蒸发量：2×75T/h，额定压力5.29Mpa，额定温度485℃，设计燃料热值Qnet.ar11.77 MJ/kg燃料消耗量：19t/h，燃料含硫量1%，烟气量185000 m3/h（每台锅炉）。
原脱硫系统设计：钠-钙双碱法湿法脱硫，脱硫效率设计：98%，钙硫比1.1，液气比：3，碱液置换率：90%。
新优化炉内喷钙脱硫系统设计：钙硫摩尔比：2.8，石灰石仓容积：≥200m3，脱硫效率：保证效率80%，二氧化硫排放浓度
该系统包括一个石灰石粉仓，粉仓设置两个出口，出口配置石灰石粉气力输送系统。
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每台锅炉设计两套给料系统，一用一备，物料通过插板门进入给料阀，给料阀与流化风机的流化风连通，料仓与输送气源压力平衡，下料稳定均匀。下料料仓内的物料，进入变频给料阀，可以在一定范围内调节给料量。在给料阀的出料口与输送压缩空气混合，输送到输送管道内，将石灰石粉送至单台锅炉的二个给料口。给料阀工作时，靠罗茨风机的气源推动物料前进，达到输送的目的，流化风机提供助推风源，防止物料在弯道处堵塞。给料阀变频根据锅炉出口SO2变化调节控制。
新的喷钙干法脱硫系统较常见的干法脱硫系统有较多不同，主要技术创新点如下： 3.1解决了喷钙工艺脱硫效率相对较低的问题
本系统是根据循环流化床锅炉的运行的实际炉膛温度及干法脱硫工艺的脱硫原理合理选择第三级二次风喷嘴作为锅炉内喷钙的喷入点，根据炉膛截面积、形状选择了从炉膛左右同时喷入钙粉，同时对喷入点的二次风喷嘴进行技术改造，增强了喷入点二次风的穿透力，使脱硫反应能够在有效的炉膛温度下及尽可能大的范围内进行，从而提高了喷钙脱硫技术的脱硫效率。 3.2解决喷钙脱硫工艺操作自动化程度低的问题
本系统配备DCS控制系统，配备自动计量装置，及锅炉出口烟气监测系统，根据锅炉出口在线监测二氧化硫的排放浓度，接入DCS系统，实时调整炉内喷钙量，最大限度的降低运行费用的同时，确保锅炉排放的烟气二氧化硫浓度实时达标，实现了自动控制、自动计量、形成报表，自动化程度高、操作简单。
3.3解决喷钙脱硫工艺易堵管道、磨损大的问题
除配备通常配用的疏通风外，根据喷钙运行的实际，在工艺上一台锅炉配置了两套输送系统，能做到互为备用，确保了系统的稳定性，对于易磨损的管道采用了耐磨复合陶瓷管，减缓磨损，减少维修量。
3.4解决资源综合利用电厂煤质较差，耗用脱硫剂量较大运行成本较高的问题
根据循环流化床锅炉的燃烧实际，通过深入研究循环流化床旋风分离器结构、炉膛差压、脱硫剂颗粒大小与脱硫效率的关系，确定了脱硫剂的选择粒度，降低了钙硫比，合理选择钙粉的颗粒度，根据我厂实际选择120～150目钙粉，有效地降低了钙硫比使Ca/S=1.5～2.8时，脱硫效率大于通常的60%，保证80%以上，最高可以达到95%，节约了脱硫剂的使用量，降低了成本。
4 应用后经济性分析
付村矸石热电公司钠-钙双碱法脱硫工艺原设计钙硫比、液气比都相对较好，但实际运行过程中根本无法达到设计值，且运行控制较复杂，控制参数多，各项参数控制要求严格按照标