循环流化床锅炉掺烧高钙煤矸石脱硫性能试验研究.pdf

第 3 8卷 第 1 0期 2 0 1 6年 1 O月 华 电技 术 Hu a di a n T e c h n o l o g y V0 1 38 No 1 O Oc t 2 01 6 循环流化床锅炉掺烧高钙煤矸石脱硫性能试验研究 任清洁 ， 牛拥军 ( 1 华电陕西能源有限公司， 西安7 1 0 0 3 2 ； 2 西安热工研究院有限公司， 西安7 1 0 0 3 2 ) 摘要： 介绍了循环流化床锅炉在燃用不同煤种、 掺烧不同煤矸石及启动炉内喷钙与否情况下锅炉脱硫性能的试验情 况 ， 结果表明， 燃用不同煤种以及掺烧不同钙基含量煤矸石情况下， 炉内自脱硫效率差异明显。燃用钙基含量高的燃煤 ， 炉内脱硫效率较高， 在原来燃煤基础上掺烧高钙煤矸石可明显提升锅炉炉内脱硫性能。对燃煤钙基含量较高而硫分较 低的部分电厂， 掺烧高钙煤矸石可达到较高的综合脱硫效率及 明显的 s 0 总量减排效果 ， 同时满足国家关于燃煤电厂 S O 排放限值要求。 关键词 ： 循环流化床锅炉； 高钙煤矸石； 掺烧； 脱硫性能 中图分 类号 ： X 7 0 1 文献标志码 ： B 文章编号 ： 1 6 7 41 9 5 1 ( 2 0 1 6 ) 1 0 0 0 1 7 0 3 0 引言 循环流化床锅炉具有燃料适应性广、 负荷调节 性好 、 燃烧效率高、 可实现资源高效综合 利用 、 污染 物排放强度低等优点 ， 在 国内外应用广泛 。但 目 前的实际运行情况表明， 循 环流化床锅炉炉 内脱硫 效率较低， 多数在7 5 左右， 大部分达不到9 0 以 上的设计脱硫效率 J ， 无法满足 日益严格的环保要 求 ， 达不到 G B l 3 2 7 1 _2 0 1 4 锅炉大气污染物排放 标准 及 G B 1 3 2 2 3 -2 0 1 1 火电厂大气污染物排 放标准 的相关要求。究其原因， 与循环流化床 锅炉炉 内脱硫效率影 响因素多 、 运行过程 中连续控 制性差等均有关系。 2 0 1 3 0 8 2 5 _ _ 0 91 4 ， 以陕西华 电瑶池发 电 有限公司( 以下简称瑶池发 电公司 ) 2台 7 0 5 t h循 环流化床锅炉中的 1 机组锅炉为试验对象 ， 实施完 成了不同煤矿次煤 ， 掺烧不同煤矿 、 不同比例的煤矸 石及炉内喷钙的脱硫性能评估试验。本文对瑶池发 电公司 1 循环流化床锅炉在燃用不同煤种、 掺烧不 同煤矸石及启动炉 内喷钙与否情况下锅炉脱硫性能 及 S O 排放浓度的试验研究成果进行总结分析。 1 不启动炉内喷钙、 掺烧煤矸石主要参数情况 1锅炉不启动炉 内喷钙 、 掺烧不同比例煤矸石 情况下主要测试参数见表 1 ， 表 1中： 为实验室分 析的入炉煤样 收到基全硫； 为分散控制系统 ( D C S ) 显示锅炉给煤量； 为实测烟气流量( 标态、 干基 、 6 O ) ； 为实测净烟气 S O ：质量浓度 ( 标 态、 干基、 6 O ) ； 为理论估算脱硫效率； 为实 收稿 日期 ： 2 0 1 6 0 91 2 ； 修回 日期 ： 2 0 1 6 0 9 2 9 验室分析推算的入炉煤样含钙量( 以C a O计) ； A为 皇楼沟煤 ； B为下沟煤矸石 ； C为顺通 煤； D为卸煤 沟煤 ； E为毛家山煤 ； F为 中煤( 火石咀) 。表 中脱硫 效率均为理论计算的锅炉自脱硫效率， 根据 D C S 采 用的人炉煤质量计算 出该燃煤 中的全硫全部转化为 S O 情况下烟气 中的 S O 质量浓度 ， 据此对循环流 化床锅炉的 自脱硫效率进行理论估算 。下 同。 1机组在锅 炉燃煤 中掺烧 不同 比列 煤矸 石的 情况下 ， 锅炉炉 内脱硫率差别很大 ， 单烧毛家山煤或 掺烧下沟煤矸石时锅炉炉内脱硫效率普遍较高 ， 脱 硫率最高达到 9 9 8 ， 最低为7 8 0 ； 而单烧皇楼 沟煤或掺烧 中煤( 火石咀 ) 时炉 内脱硫效率均较低 ： 单烧皇楼沟煤时炉 内脱硫效率仅为 4 9 ， 毛家山 煤掺烧中煤( 火石咀) 比例为 5 ：5时炉内脱硫效率 最高为 5 5 1 ， 皇楼沟煤掺烧 中煤( 火石咀) 比例为 7 ：3时炉 内脱硫效率最低为 3 7 8 。 分别对下沟煤矸石和 中煤 ( 火石咀 ) 进行 了化 验分析， 分析数据表明： 下沟煤矸石中的钙基含量很 高， 以 C a O计可达到 2 0 4 8 ， 而其收到基全硫仅为 0 4 4 ； 中煤 ( 火 石咀) 中的钙基含量就很低 了， 以 C a O计仅为 3 0 0 ， 收到基全硫为 1 1 0 。2种不 同煤矸石的成分差别较大 ， 造成锅炉炉内脱硫率差 别较大。 2 启动炉 内喷钙、 掺烧煤矸石主要参数情况 1 锅炉启动炉内喷钙、 掺烧不 同比例煤矸石情 况下主要测试参数见表 2 。 1机组在锅炉燃煤中掺 烧不同比例煤矸石的情况下同时启动炉内喷钙( 石 灰石粉) ， 循环流化床锅炉炉内脱硫效率良好， 试验 期间脱硫效率最大值为 9 7 9( 毛家山煤与下 沟煤矸石按 5 ：5掺配同时启动炉内喷钙情况下) ， 1 8 华 电技 术 第 3 8卷 最低值 8 6 1 ( 毛家山煤与中煤( 火石咀) 按 5 ：5 比例掺配同时启动炉内喷钙情况下) 。 启动炉内喷钙与不启动炉 内喷钙时 ， 同样 的掺 烧 比例下进行 对 比： 毛家 山煤 与 中煤 ( 火石 咀 ) 按 5 ：5 掺配时， 炉 内脱 硫 效 率 从 5 4 6 提 高 到 8 6 1 ； 皇楼沟煤与 中煤 ( 火石咀) 按 7 ：3掺配时 ， 炉 内脱硫效率从 3 7 8 提高到 8 8 0 ； 皇楼沟煤与 中煤( 火石咀 ) 、 毛家山煤按 3 ：2 ：5掺配时 ， 炉 内 脱硫效率从 5 2 4 提高到 9 6 6 ； 毛家山煤与下沟 煤矸石按5 ：5 掺配时， 炉内脱硫效率从 9 6 5 提 高到 9 7 9 。 测试数据表明 ， 在启动炉内喷钙情况下 ， 钙基含 量低的煤种掺 配情况下炉 内脱 硫效率提升效果 明 显 ， 在电厂 目前的煤种掺烧方式 中， 在不启动炉内喷 钙时炉内脱硫效率最差的皇楼沟煤与中煤( 火石 咀) 掺 配 ， 启 动 炉 内喷 钙 后 炉 内脱 硫 效 率 也 从 3 7 8 提高到了 8 8 0 。但启动炉 内喷钙时 ， 钙基 含量高的煤种掺配情况下炉内脱硫效率提升效果不 明显 ， 这主要是因为高钙煤矸石掺配方式下炉 内脱 硫效率 已经达到了较高水平 ， 启动炉内喷钙则无 明 显提升。 3 掺烧对脱硫效率及 S O ： 质量浓度的影响 本 次性能评估试验研究表明， 人炉煤掺烧高钙 第 1 O期 任 清洁， 等： 循环流化床锅炉掺烧高钙煤矸石脱硫性能试验研 究 1 9 表2 1锅炉启动炉内喷钙、 掺烧不同比例煤矸石情况下主要测试参数 煤矸石与否、 掺烧煤矸 石的比例高低 以及煤矸石含 钙量的高 低对 锅 炉炉 内 自脱 硫效 率 的影 响较 为 显著 。 单烧皇楼沟煤时 ， 该煤种钙基含量较低 ， 试验期 间取样 分 析 的煤 中钙 基 含 量 ( 以 C a O计 ) 约 为 2 8 4 ， 按煤中的硫分全部生成 S O 考虑 ， 理论计算 进入烟气 中的 S 0 ： 质量浓度为 5 0 1 0 6 me , m。 ( 标准 状态， 干基， 6 0 ) ， 实测尾部烟气中的 S O 质量浓 度为4 7 6 6 1 m g m ( 标准状态， 干基， 6 O ) ， 炉内 脱硫效率为 4 8 8 ， 脱硫效率低 。 在掺烧钙基含量高 的煤矸石情况下 ， 尤其是掺 烧煤矸石比例较高的情况下 ， 理论估算 的炉 内脱硫 效率普遍很高 ， 如单烧毛家 山煤 ( 由供煤厂家掺配 煤矸 石) 理 论推 算 的炉 内脱硫 效 率最 高 可达 9 9 8 ， 实 测 的 尾 部 烟 气 S O 质 量 浓 度 达 到 了 1 0 m m ( 标准状态 ， 干基 ， 6 O ) 以下。 4 结论 本次评估试验表明， 瑶池发 电公 司机组锅炉在 不同的人炉煤掺配方式下， 炉内自脱硫效率差别较 大 ， 分析认为， 这受不同煤种钙基含量 、 硫分含量、 不 同的掺配比例以及是否启动炉 内喷钙等因素制约 ， 当然 ， 可能还与不 同煤种 中钙基 的不 同的赋存形态 及其反应活性有关。综上所述 ， 本次试验研究结论 简单归纳如下 。 ( 1 ) 在适当的煤矸石掺烧 比例下， 瑶池发电公 司循环流化床锅炉炉内脱硫效率可达到 9 9 8 ， 远 高于传统循环流化床锅炉的炉内脱硫效率。 ( 2 ) 在适当的煤矸石掺烧 比例或辅 以炉内喷钙 措施 ， 瑶池发电公 司循环流化床锅炉掺烧高钙煤矸 石时炉内脱硫效率可达 9 9 8 。 ( 3 ) 不同的煤种、 煤矸石掺配 比例以及混合后入 炉煤的含钙量高低对锅炉炉内脱硫效率影响显著。 ( 4 ) 在掺烧一定比例的高钙煤矸石或掺烧高钙 煤矸石并启动炉 内喷钙情况下 ， 可达到较高的锅炉 炉内 自脱硫效率 ， S O 排放质量浓度可接近 0 。 ( 5 ) 掺烧 高钙煤矸石可 以大量节 约石灰石 ， 即 在掺烧高钙煤矸石达到一定比例时， 即使不启动炉 内喷钙， 仍可获得较高的锅炉炉 内脱硫效率 ， 同时实 现达标排放 。 参考文献 ： 1 孔祥瑜 循环流化床锅炉脱硫问题探讨 J 科技情报开 发与经济， 2 0 0 6 ， 1 6 ( 4 ) ： 1 7 4 1 7 6 2 王三平， 马红友， 姜凌 火电厂循环流化床锅炉炉 内脱硫 效率影响因素分析 J 科技信息， 2 0 1 0， 2 ( 1 7) ： 2 2 3 22 4 3 锅炉大气污染物排放标准： G B 1 3 2 7 1 -2 0 1 4 s 4 火力发电厂大气污染物排放标准： G B 1 3 2 2 3 -2 0 1 4 S