循环流化床锅炉脱硫及燃烧效率分析

循环流化床锅炉是目前我国最广的洁净煤燃烧技术之一，但是在实际生产中仍存在不少问题，困扰着循环流化床机组长周期安全经济运行。
本文作者根据在山西朔州2×50MW煤矸石电厂以及吕梁中钰热电2×135MW和国投大同电厂2×135MW上取得的实际经验，从循环流化床锅炉的燃烧调整与运行调整方面进行了较为深入的比较和研究，在循环流化床锅炉脱硫、优化燃烧调整等方面提出了许多实用性的方法和措施。
关键词：循环流化床锅炉炉内脱硫燃烧效率飞灰可燃物
一、选题背景
任何一家发电企业最终追求的是企业利润的最大化，同时还要满足国家日益提高的环保要求，如何使得机组既能安全经济长周期运行又能达到环保的要求，就是每个电厂从事流化床锅炉运行值得研究的课题。
二、锅炉简介
国投大同能源有限责任公司电厂2×480t/h锅炉是采用哈尔滨锅炉厂有限责任公司设计制造的HG-480/13.7L.MG31型循环流化床锅炉，采用单汽包、自然循环、高温超高压一次中间再热、高温绝热旋风分离器、单炉膛平衡通风、前墙给料、固态冷却排渣。配两台国产135MW高温超高压直接空冷凝式汽轮发电机组。
三、投产后运行情况
国投大同电厂2×135MW机组于2010年10月份投产，从运行四年综合情况看，由于煤价偏高负荷偏低，机组整体效率不高，机组投产以来存在发、供电煤耗、厂用电率偏高，二氧化硫阶段性超标、飞灰可燃物高等诸多问题。
四、炉内脱硫
4.1运行基本情况说明
国投大同电厂现有炉内脱硫系统，两台炉共用一座石灰石粉仓(粉仓有效容积300m3)，粉仓布置在#2锅炉房扩建端室外零米，粉仓气化风机及其所配空气加热器、附属设备等布置在粉仓操作平台上，气力输送设备布置在石灰石粉仓底部。炉内脱硫系统每台锅炉设置一套输送系统，二台炉共二套，采用连续运行方式，炉内脱硫输送系统单台旋转给料机出力5t/h(即输送系统最大出力)，每台锅炉设有4个石灰石口，其中两个布置在水冷壁前墙的#1、#6给煤机给煤口处，石灰石粉通过落煤管加入炉内；另两个布置在二次风口处，随二次风吹入炉内。
CFB锅炉一般采用向炉内直接添加石灰石粉来控制SO2排放。投入炉内的石灰石在高温条件下煅烧发生分解反应生成氧化钙，然后在炉内850℃左右的条件下，氧化钙、SO2和氧气经过化学反应生成硫酸钙，最后随着低渣排出炉外。
国投大同电厂SO2排放量的控制一般是通过控制石灰石的给料速率，即增减钙硫摩尔比。但影响循环流化床锅炉脱硫效率还有床温，石灰石粒度等许多因素。
(1)改变粒度合格的石灰石量，可控制SO2的排放量，在一定范围内，随石灰石给料量的增加，SO2的排放量明显降低。
(2)一般认为床温在820℃～870℃，脱硫剂的脱硫效果最佳，这一温度也正是锅炉正常运行的床温范围。所以锅炉运行时对床温控制也是对SO2排放量控制的一种方式。
(3)石灰石在炉内的停留时间决定了石灰石的利用率，在锅炉运行条件不变的前提下，石灰石在炉内的停留时间取决于石灰石的粒径大小，所以选择合适的石灰石粒径是至关重要的。粒径在100～500μm范围内的石灰石在炉内停留时间最长，大于或小于这个粒径范围都将缩短其在炉内的停留时间。另外，合适粒度的石灰石分解形成的CaO和硫酸盐形成的CaSO4都是极好的床料。
(4)石灰石的结构特性也影响脱硫效果。
国投大同电厂2台锅炉2012年1月至2013年12月的污染物月均排放情况。
2台锅炉年均SO2排放浓度为275.7～285.9mg/Nm3，最大月均SO2排放浓度为392～407mg/Nm3，可以满足现有的SO2排放标准。