石灰石系统技改与调试

260T/h循环流化床锅炉石灰石脱硫系统技改与运行徐州华美坑口环保热电有限公司

二零零八年十月目录TOC\o"1-5"\h\z\o"CurrentDocument"目录 2、八、■\o"CurrentDocument"0.前言 3\o"CurrentDocument"1.简介 5\o"CurrentDocument"1.1企业简介 5\o"CurrentDocument"1.2我厂石灰石系统简介 6\o"CurrentDocument"2.循环流化床锅炉脱硫方式的研究 8\o"CurrentDocument"2.1目前国内控制SO2的方法 8\o"CurrentDocument"SO2的生成和流化床脱硫的机理 9\o"CurrentDocument"3、 石灰石系统的改造 10\o"CurrentDocument"符合我厂实际的改造方案的提出 10\o"CurrentDocument"3.2石灰石给料方式的选择 12\o"CurrentDocument"气力输送系统的选择 13\o"CurrentDocument"4、 循环流化床锅炉石灰石脱硫系统的运行 18\o"CurrentDocument"流化床燃烧室内加石灰石脱硫的影响因素 18\o"CurrentDocument"掺烧石灰石脱硫对锅炉的影响 215、 效益分析 25\o"CurrentDocument"5.1运行及测试情况 25\o"CurrentDocument"社会效益分析 27\o"CurrentDocument"5.3经济效益分析 27\o"CurrentDocument"6、结束语 290.前言随着我国电力事业的发展，尤其是火力发电厂的发展，大型火电厂的相继投产，大量燃煤的消耗，排放了大量的SO2，对环境造成难以挽回的影响，为贯彻《国务院关于落实科学发展观加强环境保护的决定》、《国务院关于大力推进职业教育、改革与发展的决定》精神，建立污染治理长效机制，提高环境污染治理设施运营管理水平。我国是煤炭生产大国，也是煤炭消耗大国，在我国各种化学燃料资源中，煤炭占95%。煤的最基本组成由65%〜95%的碳、2%〜7%的氢、0.1%〜10%的硫、1%〜20%的水等物质。煤炭在燃烧过程中产生的污染物多达几十种，其中影响范围广、危害程度达的有烟尘、SO2、NOx和氮氧化物，而这其中危害最大的是SO2。SO2是一种无色的具有刺激性的气体，低浓度时对人体的危害主要表现为潜在性的，造成支气管炎、哮喘病、肺病等。SO2对农作物和植物的危害多发生在生理功能旺盛的成熟叶片上，使之逐步枯萎造成早期落叶。SO2溶于水，形成酸雨而使水体酸化，使土壤发生变化造成水生动植物死亡，造成森力大面积退化枯死。空气或烟气中常含有一定量的水蒸气，在它与一冷面接触时，如果冷面温度比空气或者烟气中水蒸气对应的饱和温度低时，水蒸气就会部分地凝结在冷面上，这就是所谓的结露现象。当烟气中含有硫酸蒸汽时，即使它的含量很少，也会使烟气的露点急剧上升，因为烟气中的硫酸蒸汽凝结时，将利用烟气中的固体烟尘粒子作为其凝结的中心，而表面上凝结了硫酸露的微小粒子会不断黏结在一起，长大成雪片状的酸性尘，酸性尘随烟气排入大气，降落在周围地区，由于它具有很强的酸性给这些地区造成污染和腐蚀，所以说SO2对环境的危害很大。正常投入石灰石系统，保护我们的环境，对电厂来说具有不可推卸的责任。但是有很多电厂上马的的石灰石设备只作为一种摆设并不投运，或者上马的石灰石系统并不完整，无法正常投入，有的运行起来根本无法达到国家环保标准。而出现这些问题的主要原因，大多是企业领导人的理念，系统设计不完善，设备质量不过关，施工质量监管不严造成的。因此，要提高领导人的理念、完善系统设计、抓好施工期间的设备质量和施工质量，对电厂构筑和谐环保、提高社会效益、长期稳定运行起着决定性的作用。随着近几年电力工业的高速发展和国家环保力度的逐步加大，特别是洁净发电技术的推广应用，循环流化床（CFB）技术得到了较快的发展和普及，它具有燃烧效率高、有害气体排放量低和对燃料适应性强等优点。在循环流化床锅炉的燃料内掺烧一定比例的石灰石作为脱硫介质，可以降低硫化物的排放浓度，因此，研究石灰石设备和运行技术工艺有着非常重要的现实指导意义。1.简介1.1企业简介徐州华美坑口环保热电有限公司2X55MW热电机组，是徐州矿务集团根据国家相关产业政策，为整合庞庄矿区低热值煤炭资源，延长衰老矿井服务年限，投资兴建的以大代小、坑口环保型综合利用热电厂，同步配套华美斯达建材项目，实现徐州庞庄矿区煤—电—热—建材循环经济产业链。本项目根据庞庄矿区的实际情况，充分体现了“耕地零占用、燃料零运输、粉煤灰零排放、环保和资源综合利用”的规划和设计理念。耕地零占用——本项目在拆除原有庞庄矿在八十年代建成的2X1.5MW+1X3MW低参数、高污染燃煤供热机组后，利用原来庞庄矿矸子山回填部分塌陷地，在原厂址上改建的两台55MW循环流化床抽汽供热机组。燃料零运输——本项目紧靠庞庄矿主井而建，离庞庄矿三井（庞庄、东城、张小楼）以及夹河矿的距离均在一公里以内，内部由徐矿内部铁路和公路连接。粉煤灰零排放——本项目同步配套华美斯达建材项目，采用现代先进粉煤灰制砖技术，粉煤灰含量达60%；电厂粉煤灰通过专用输灰管道，密闭输送至华美斯达建材厂灰库，直接用于制砖。环保和资源综合利用——本项目锅炉选用上海锅炉厂生产的处于国内领先水平的260吨/小时高温高压循环流化床锅炉，通过其特有的低温燃烧特点，实现炉内低成本脱硫，配套4电场高压静电除尘器，实现烟气环保达标排放。本项目利用循环流化床可以燃用劣质燃料的特点，设计燃用发热量为2971Kcal/kg劣质煤，同时锅炉设计时充分考虑燃烧煤泥问题，并配套建设输送能力为30吨/小时的煤泥泵两套，燃用洗煤厂的副产品煤泥。机组在2003年11月完成拆除旧厂后正式动工，#1、#2机组于2005年12月全部投入商业运行。企业目前已经通过ISO9001、ISO14000、OHSAS18000的认证和清洁生产审核验收。我厂石灰石系统简介徐州华美热电公司技改工程采用2台SG260-9.81/M255型循环流化床锅炉，每台锅炉配备一套气力输送炉内石灰石脱硫系统。石灰石的4个给料口布置在炉膛前墙，同时由1台石灰石罗茨风机进行送粉，石灰石粉从粉仓经旋转给料阀到石灰石风粉混合器后，被石灰石输送粉风机通过输送管道送入炉前刮板给煤机，随给煤进入炉膛密相区。（见图1）随着人们环保意识的加强以及国家的环保政策，目前国内许多电厂都在上脱硫项目。华美热电公司两台锅炉石灰石系统也进行了试运行，由于设计缺陷、缺少运行经验等原因，出现了一系列的问题：（1）石灰石系统送粉管路较细较长，弯头多，直角管多，中途弯头处极易发生堵塞，特别是炉前细管道，严重影响正常运行。（2）由于给煤系统自身密封缺陷，石灰石进入给煤系统后泄漏严重，污染环境。（3）系统管径小，旋转给料阀选型小，输送粉量达不到额定出力，不能满足脱硫要求。（4）旋转给料阀密封性能差，不能发挥锁气的作用，造成石灰石仓返风严重，造成下粉不畅。（5）运行方式错误，石灰石运行前后没有进行有效吹扫，管道内积存石灰石受潮板结，堵塞管道。（6）投入石灰石后，造成炉膛床温降低，造成锅炉运行效率低，床压迅速上涨灰渣排放量增大，排查热损失增加，煤耗增加。（7）石灰石管道与炉膛部件之间的连接问题，主要是膨胀问题。为了减少SO2的排放，满足环保排放要求，同时为了提高石灰石系统运行效率，减少能源浪费，降低运行成本，有必要对炉内脱硫方式作更进一步的研究，对石灰石系统进行技术改造，对运行方式进一步优化。循环流化床锅炉脱硫方式的研究2.1目前国内控制SO2的方法2.1.1煤的洗选包括常规洗选（去除黄铁矿硫）和化学洗选（去除有机硫）。据称可除去90％的黄铁矿硫和70％的有机硫。但目前这种方法尚处于中试阶段，未能实现工业化应用规模，主要是经济上无法与其它方法竞争。从发展上看，今后也不大可能成为大规模脱硫的主要手段。2.1.2煤的气化、液化。在气化或液化过程中，煤中的硫转化成h2s等易溶性气体，再用湿法脱除。从长远看，煤的气化、液化可能是煤清洁利用的重要手段。但目前，它在价格上还无法与天然气和石油竞争；2.1.3煤粉燃烧的炉内喷钙（Ca0或Ca（0H）2）脱硫它的系统比较简单，设备投资较少，但脱硫效率不高，在Ca/S比为2.0〜3.5时，脱硫效率仅50%左右；2.1.4尾部烟气脱硫（FcD）它是将煤燃烧产生的烟气中的H2S用化学方法吸收。尾部烟气脱硫有干式、半干式和湿式3类，有很多种工艺流程，根据工艺流程的不同，其设备投资、运行费用、脱硫效率、适用规模也有所不同。它是一种实用化、工业化的脱硫方式，但是其设备投资费用巨大。尽管在发达国家已经较为普遍地使用，但至少在目前，还不太适合我国的国情；

2.1.5流化床燃烧的床内加钙（石灰石）脱硫这是近年来迅速发展并被广泛应用的一种经济的脱硫方式。它的脱硫效率高（Ca/S比为1.8〜2.5时，脱硫效率可达90%左右）、系统简单、投资省、运行费用低，并且，由于其低温燃烧和分级送风，可同时控制NOx,的排放。所以，它具有良好的环保性能。2.2SO2的生成和流化床脱硫的机理煤炭中硫的组成煤炭中的硫可分为有机硫和黄铁矿硫。有机硫与碳紧密结合，是含碳有机分子的一部分，它在煤中均匀分布。无机硫的主要成分是黄铁矿（FeS：），它的颗粒比较小，在煤中呈独立相弥散分布。一般地说，低硫煤中主要是有机硫，而高硫煤中主要是黄铁矿硫。SO2的生成煤被加热到500°C左右时，有机硫从含硫有机分子中分解出来，它在氧化性气氛中生成SO2,在还原性气氛中生成H2S，在进入氧化性气氛后（与二次风混合）被氧化成SO2。黄铁矿硫在氧化性气氛中直接氧化成SO2：4FeS2+1lO2―►2FeS02+8S02在还原性气氛中，温度在500C左右时，黄铁矿分解成FeS、S和SO和SO2，生成的SO2和H2S将氧化成SO2,FeS则要在14OOC以上才能进一步分解。在燃烧过程中，一部分生成的SO2在火焰高温区与离解的氧原子结合生成SO3,，在管壁温度为450〜650C的受热面上，在

其管壁的氧化膜和积灰中的金属氧化物(Fe203、MnO2、V205、A12O3等)的催化作用下，SO2也会氧化生成SO3。但总的说来，SO2转化为SO3的份额并不高，仅为0.5%〜2.0%。2.2.3脱硫方式和脱硫反应流化床燃烧中的脱硫方式是在床内加入石灰石(CaCO3)或白云石(CaCO3・MgCO3),白云石和石灰石的脱硫原理是一样的，因为一般石灰石的价格更低一些，所以大都采用石灰石(以下的分析均以石灰石为代表)CaCO3在800〜850°C热解生成Ca0和C02,然后CaO与S02及H2S反应生成CaS04,以达到脱硫的目的。其化学反应方程式如下：CaCO3—►CaO+CO2CaO+SO2+1/20―kCaSO4CaO+SO2+1/20―kCaSO4CaO+H2S―kCaS+H2OCaCO3+H2S―kCaS+H2O+C0CaS+202―kCaSO4从各脱硫方法的比较分析，结合循环流化床锅炉炉内脱硫机理我们仍然选择炉内掺烧石灰石的脱硫方法。但是为了满足要求，系统必须重新设计、改造。石灰石系统的改造符合我厂实际的改造方案的提出针对石灰石系统运行出现的问题及原因分析，华美热电公司上下非常重视，迅速组织人员到周边电厂考察调研后，提出以下几种改造方案：（1）增加小型两台刮板输送机，将石灰石从粉仓直接输送至刮板给煤机内，随给煤进入炉内；（2）增加两台螺旋输送机，类似于方案（1）；（3）在锅炉8米平台刮板给煤机上方重新建造石灰石仓，利用石灰石粉自身重力落入刮板给煤机内随煤进入炉堂，可在落粉管加装一股一次风，作为石灰石粉的助吹风与石灰石粉仓的密封风（4）在原来系统上改进，如图2所示，从4.5m石灰石管道出口直接连接到炉前下二次风管，与二次风混合进炉膛，连接方式是陶瓷软管连接（或者增加一个膨胀节连接，用于解决锅炉上下膨胀问题）；或增加一个锁气阀，并更换旋转给料阀；增加下料缓冲仓，并由排气管将气排至石灰石库顶部。5）用螺旋输送机取代旋转给料阀，如图3所示，重新铺设石灰石管路系统，尽量减少弯头，同时加粗管径由R=38mm改为R=79.5mm，石灰石入炉口选在返料阀上。图3螺旋输送机输粉系统石灰石给料方式的选择石灰石给料方式主要有两种：一种是重力给料如方案（1）（2）（3）；另一种是气力输送，如方案（4）（5）。重力给料优点是系统简单、运行方便、设备维修工作量小，但它也存在一些问题。重力给料要求石灰石斗的位置较高（否则无法实现重力给料过程），这样就要求将在较低位置处破碎的石灰石输送至较高位置处的石灰石斗内，增加了输送过程，并且为支撑较高位置的石灰石斗，增加了钢架的支撑质量，从而增加了金属耗量；3.2.2石灰石的给料量应该根据SO2的排放值进行控制和调节，但重力给料将煤与石灰石同时落人皮带输送机中，煤与石灰石的输入量不能分开控制。事实上，运行时皮带输送机的转速必须根据给煤量调节，所以客观上重力给料无法根据SO2的排放值调节石灰石给料量，以达到保证排放和经济运行的目的；石灰石与煤一起进入落煤管内，由于煤对含水量的要求不太高（煤的应用基水分小于12%—般就认为是合适的），而石灰石对含水量的要求较高（一般不得高于3％），所以一旦水分相对较高的煤与石灰石在落煤管中混合，可能造成石灰石受潮粘结，引起落煤管不畅．并可能影响床内的石灰石焙烧和脱硫效果。鉴于以上问题，我们没有选择重力给料方式，而选择另一种方式．即气力输送方式。与重力给料相比，气力输送的系统和设备比较复杂，但它却能克服重力给料的问题．它不需要将煤斗置于较高的位置，炉膛给料口的位置有更大的选择余地；更重要的是，它将石灰石给料系统和给煤系统完全分开，可自由地根据SO2的排放值调节石灰石给料量，从而达到保证排放和经济运行的目的。气力输送系统的选择石灰石气力输送的特点电厂锅炉脱硫对石灰石颗粒度的要求脱硫使用的石灰石粉要求，CaCO3$94.06%,MgC03$1.8%，水分<0.08%其他<40.6%，石灰石粉粒度W1.5mm（d50=0.45）。脱硫剂粒度与燃煤粒度及其粒度分布对循环流化床锅炉的脱硫效率都有较大的影响：（1）采用粒度较小的石灰石粉，可以有效的提高循环流化床锅炉的脱硫效率；但过小的脱硫剂粒度会造成脱硫剂在炉膛内未能完全反应就被高速的烟气带走，影响脱硫效率，造成不必要的浪费。（2）采用粒度较大的石灰石粉就会减少反应生成的CaO与烟气中S02的接触面积，并且在炉内不易破碎，一样影响脱硫效率。电厂锅炉脱硫使用石灰石粉的特性及输送特点（1）石灰石粉特性：研磨后石灰石粉颗粒棱角,硬度高。石灰石粉对压缩空气分子的亲和力差，逸气性强。粒度分布差别较大（30umT0mm）。堆积密度较大（1.1-1.4t/m3）。CaO的含量高，吸水性高，粘度大。（2）石灰石粉输送的特点（属于难输送物料）：对管道的磨损较大气力输送的悬浮速度梯度较大。流态化性能差，气力输送的状态极不稳定。石灰石粉颗粒容易沉积。吸潮板结，造成堵管。由此可见，我公司原有石灰石系统（图1）管路布置不合理，管道长，弯头多及运行不合理是堵塞的原因，旋转给料阀锁气差及管道细是下粉量不能满足要求的重要原因，石灰石反应时吸热是床温降低的原因。所以在设计、改造、布置石灰石管路系统时，应尽量减少弯头、大小头，缩短输送距离。石灰石输送风的选择石灰石输送风有两种选择，即石灰石风机或者锅炉一次风，最终我们选择了石灰石风机提供输送风，是因为：3.3.2.1石灰石气力输送要求的风机压头很高，远高于一次风机的压头，易于输送；一次风系统较为复杂，改造起来管线长，难度大，风量不易控制，且增加一次风机电耗；3.3.2.3在现有石灰石风机的基础上稍加改造就能满足时会使输送要求。石灰石进入炉膛的喷射口的选择石灰石进入炉膛的喷射口有3种设计：一是设有独立的石灰石喷人口；二是在二次风喷口内装有同心圆的石灰石喷嘴；三是将石灰石输入循环灰入口管道，与循环物料一起进入炉膛。由于锅炉设计时没有预留单独的石灰石喷口，锅炉让管开孔工作量大，危险性高，方案一不适合；剩余两种方案的关键问题是如何解决石灰石灰管道与锅炉之间的膨胀问题，返料阀是锅炉的固定点，可以不考虑锅炉的膨胀问题，周边电厂有类似的做法，二次风管随锅炉一起膨胀，需增加膨胀节，但二次风管管壁薄，不能满足长期冲刷的要求，整体改造量也大。综上所述，最终我公司选择了石灰石粉入口在返料腿上，与返料灰混和加热后进入炉膛，见下图4。

图4石灰石入料口3.3.4石灰石系统方案的确定图5是我公司改造后的石灰石气力输送系统简图。破碎后的石灰石进入石灰石斗内，经料斗隔离阀进入变速螺旋输送机，再经回转阀进入气力输送管路送人炉膛。气力输送管路的动力由石灰石风机提供。石灰石风机出口装有止回阔，以防止因风机意外停机而造成石灰石回流进入风机。螺旋输送机电机是变频调节，可通过调整螺旋输送机的转速来控制石灰石进灰量。螺栓输送机出口与风管同向，可以保持一定夹角，也可以平行布置，形成类似射水抽气器的原理，保证石灰石仓的密封性能。并且，在风机出口止回阀后的管道设有横向连接

风道，以保证在一台风机停运的情况下整个石灰石给料系统的正常运转。输送管IB输送管IB图5改造后的石灰石系统图公司于2008年3月份完成两台锅炉的石灰石系统改造，目前运行状况良好，锅炉烟气满足了环保要求，SO排放浓度在250mg/Nm3左2右，并实现了锅炉尾气参数的在线传递、监测。

4、循环流化床锅炉石灰石脱硫系统的运行锅炉参数对石灰石燃烧利用效率、锅炉热效率有着非常重要的影响，石灰石系统投运初期，经常出现床温、床压、汽压及负荷大副波动，锅炉很难控制，石灰石用量极不稳定。为了解决这个问题，我们做了大量的试验与研究。流化床燃烧室内加石灰石脱硫的影响因素4.1.1Ca/S比的影响在床内，由于CaO和S02接触时间很短，在CaO颗粒表面生成的CaSO4的致密层（因为CaSO4的分子量比CaO大得多）阻止了S02与颗粒中心区域的CaO的进一步接触，所以CaO在脱硫反应中只能部分被利用。因此定义床内脱硫实际所需的Ca的摩尔数与理论上需要的Ca的摩尔数之比为Ca/S比。显然，当Ca/S比增加时，脱硫效率增加。对不同的炉型来说，要达到一定的脱硫效率，Ca/S比是不同的。例如，要达到90%的脱硫效率，常压鼓泡床锅炉的Ca/S比为3.0〜3.5,常压循环流化床锅炉为1.8〜2.5,增压流化床锅炉为1.5〜2.0。显然，较高的Ca/S比意味着石灰石耗量的增加，即运行费用增加。所以，石灰石系统设计的要求是在保证一定脱硫效率的前提下，尽量降低Ca/S比。床温的影响床温对脱硫效率具有重大影响。因为主要的脱硫反应CaO+SO2+1/20CaO+SO2+1/20―►CaSO4脱硫反应的最佳温度为825〜850°C，超过这一温度时，则发生逆反应（再生反应）：CaS04CaS04―►CaO+SO2+1/20其速度大大加快，使脱硫效率下降。所以，如果仅从脱硫考虑，循环流化床内的燃烧温度（床温）应控制在825〜850C。但是，床温的选择需综合考虑多方面的因素，除脱硫效率外，还有燃烧效率、NOx排放、CO排放等诸多因素。从燃烧上说，床温越高，燃尽率越高；为控制NOx的排放，最好选择较低的床温；为控制CO的排放，最好选择较高的床温。综合以上各方面的因素，一般在燃用高挥发分煤时，选择850C左右的床温,在燃用低挥发分煤时，选择900C左右的床温。料层厚度和流化速度的影响虽然增加料层厚度，可以延长床料的停留时间，提高脱硫效率但是，料层厚度增加1倍．其脱硫率只增加15％。原因是，气泡在床层内合并长大，使烟气与脱硫剂的接触时间减少。可见，增加料层厚度虽可提高脱硫率，但效果不大。流化速度也影响脱硫效率，降低流化速度可以延长脱硫剂在床内的停留时间，提高脱硫效率。但是，对循环流化床锅炉来说，因物料多次循环，流化速度的影响不很重要，重要的是气固分离器捕捉细颗粒的能力。4.1.4石灰石性能的影响用定量指标来衡量某种石灰石对循环流化床锅炉脱硫性能的优劣是困难的，但对此可以作一些定性的分析。石灰石中CaCO3和MgCO3的含量越高，脱硫能力越强•性能越好。石灰石中CaCO3燃烧生成的CaO颗粒表面显微孔特性越好，性能越好。表面显微孔特性指表面显微孔的比表面积以及孔沿表面的分布特性。石灰石在自然界以晶状和无定形两种形式存在。晶状石灰石外形与糖或盐相似。晶体表面因光的反射有闪光效果。无定形石灰石则不会闪光，颜色比较单一。在流化床脱硫中．无定形石灰石的性能优于晶状石灰石，其原因是无定形石灰石焙烧生成的CaO的表面孔隙率比晶状石灰石高得多。石灰石的易碎性也影响脱硫能力．有些石灰石颗粒在输送、床内焙烧和循环过程中较易破碎和爆裂，这必然影响其脱硫性能。石灰石的含水量也是不可忽略的因素。若石灰石的含水量较高．一方面会给破碎、输送、给料设备带来麻烦；另一方面，影响石灰石在床内焙烧和脱硫反应的能力。一般认为，其含水量以不大于3％为宜。4.1.5石灰石颗粒直径的影响石灰石的颗粒直径对床内脱硫反应工况具有重大的甚至决定性的影响。如果粒子太细，它从床内飞出后不能被气固分离器捕捉送回，不能被充分利用；粒子太粗，CaO与SO2反应后在颗粒表面形CaSO4,由于CaSO4的分子量比CaO大得多，所以颗粒外表面致密的CaSO4层阻止了SO2与颗粒中心区域CaO的进一步反应。因此.在循环流化床锅炉脱硫过程中，对石灰石的颗粒尺寸具有严格的要求。一般地说，进入炉膛的石灰石颗粒直径应小于1mm。从粒径分布上讲，大多数颗粒的直径应集中于d50附近区域。床内最佳粒径并不是一个固定值，它与床内的流化速度、料层压差、循环倍率、分离器特性等工况参数密切相关。从国外资料看，法国通用电气阿尔斯登工业公司(GASI)认为d50应是120〜150；美国福斯特惠勒(FosterWheeler)公司认为300um；美国ABB—CE公司认为500um。掺烧石灰石脱硫对锅炉的影响为了更清楚的认识炉内加石灰石脱硫对床温、锅炉效率等运行参数和经济指标的影响，我公司专门做了石灰石掺烧脱硫试验。实验分别根据钙硫摩尔比(Ca/S)和脱硫剂(石灰石)粒径两大因素对脱硫效率和锅炉运行的影响分两组进行，每组实验又分三、四个工况。实验时锅炉燃用小楼混筛煤，含硫量为0.2％。脱硫剂是从利国购进的天然石灰石。石灰石被破碎筛分后按粗、中、细三种粒度分别装袋，实验时根据需要进行搀混并取样做粒度筛分，得到不同的石灰石平均粒径。石灰石的化学成分及烧失量见表1。由表1可计算得出石灰石中CaC03的纯度为93.88%。表1脱硫用石灰石成分分析烧失量(%)化学成分(％)£(%)Si02AL2O3FeO3CaOMgO41.13.150.290.4352.571.5299.06在CFB锅炉尾部垂直烟道处用M—2000型烟气分析仪)对SO2浓度、氧含量等参数进行测定。每个实验工况进行1〜1.5小时，锅炉运行控制室每隔l0分钟记录床温等运行参数。不同实验工况之间时间间隔大于30分钟。4.2.1试验结果4.2.1.1图6给出了石灰石平均粒径d=1.37mm时，向炉内添加不同钙硫摩尔比(Ca/S)的石灰石，床温随着时间的变化曲线。由图可以看出石灰石进入炉膛后，床温均明显降低，这是因为石灰石进入炉膛后在高温下首先发生煅烧分解反应，这个反应是吸热过程，导致床温降低，而且加入的石灰石越多，即Ca/S越高，床温下降越大也越快，当Ca/S=3.15时，10分钟内床温由1021°C下降至到9901,降幅达31°C。图中后面温度有所回升是由于石灰石分解成氧化钙后与二氧化硫进行的硫酸盐化反应是放热过程，加上一部分氧化钙粒子经旋风分离器分离下来重新回到炉床上继续硫酸盐化的放热反应，使床温升高。

1000990980970960950940—■-dpj=1.21nwiI1000990980970960950940—■-dpj=1.21nwiIU-dpjf1.37mm—■一-dpj=2.37mmAJi■ ”——ZVn/1i (图7床温随石灰石加入时间变化曲线(不同颗粒度)J004.2.1.2当钙硫摩尔比保持一定(Ca^S=3i17),改变加人炉内的石灰石平均粒径时，床温随时间的变化如图7所示。其变化趋势及原因与4.2.1.1中所述相似。此外，细颗粒石灰石人炉后引起的床温降低幅度小于粗颗粒时，因为细颗粒工况有更多的过细粒子一进人炉膛还来不及分解即被吹到炉膛中上部，这样留在沸腾床层进行吸热分解反应的石灰石数量必然减少，床温下降也就不多。4.2.1.3石灰石进入炉膛后,在高温下发生煅烧分解反应,反应方程式如下：CaCO3—►Ca0+C02T83kj/molCaCO3 (1)分解产物CaO与S02在氧化性气氛下即发生硫酸盐化反应：CaO+SO2+1/202—►CaSO4+15141kj/kgS(2)由于煅烧速度比硫酸盐化快得多，而且由于煅烧时C02的析出，只有在这一过程基本结束后,硫酸盐化才开始发生。此外,石灰石的分解率随温度升高呈直线上升。因此对于小楼筛选煤的CFB锅炉较高的炉内温度可认为石灰石全部分解，这样就可以根据方程式(1)计算由于分解吸热而引起的锅炉效率的降低值。CaO无法百分百的与SO2进行硫酸盐化反应，即脱硫反应，可以根据脱硫效率由方程(2)计算此放热过程使锅炉效率提高的数值。二者之和即可近似认为是炉内石灰石脱硫引起的锅炉效率变化值。还须注意由于添加了石灰石使实际入炉煤量减少，计算发热量也相应减少，故在上述计算中要考虑。实验时锅炉用小楼筛选煤，含硫量为0.5%，发热量为Q=21840kj/kg,根据不同Ca/S比时脱硫效率的实测值计算出的锅炉效率的变化列于表2。由表中数值可得，加石灰石脱硫使锅炉效率降低，但减少的数值很微小。随着Ca/S比的提高，降幅略有增加，并逐渐趋缓。因此，炉内脱硫对锅炉效率的影响是很微小的。表2不同钙硫摩尔比时锅炉效率变化值Ca/S1.962.172.633.15效率变化(％)-0.28-0.33-0.40-0.424.2.2结论4.2.2.1炉内加石灰石脱硫过程会造成床温的下降，钙硫摩尔比下降越多，颗粒平均粒径越大，则床温降低越大也越快。随着脱硫反应的进行，床温有所回升，但仍低于未加石灰石时的床温。对于CFB锅炉维持较高床温是保证煤粒着火及燃烬和保证燃烧效率及锅炉出力的关键因素，因此CFB锅炉采用炉内脱硫在选择Ca/S比和颗粒粒径时，既要有较高脱硫效率，又要不使床温降低过多而影响锅炉的正常运行。4.2.2.3由实验数据结合理论计算的结果可知，CFB锅炉采用炉内添加石灰石的脱硫工艺引起锅炉热效率的降低很有限，按本实验工况计算中，锅炉热效率大约降低0.28%〜0.42%。4.2.2.4CFB锅炉是清洁燃烧设备，可以采用炉内添加石灰石这种高效经济并简单易行的脱硫方式，它不会影响锅炉的正常运行，对锅炉运行的经济性只略微有所影响。但炉内添加石灰石这种脱硫工艺相对其它脱硫工艺要廉价得多。hi5、hi5.1运行及测试情况运行调试2008年4月开始对石灰石脱硫系统进行运行调试，测试了各种工况二氧化硫的排放情况。测试工况⑴不加固硫剂，锅炉床料温度为950°C时，稳定运行2h以上，测一组数据；⑵不加固硫剂，锅炉床料温度为900C时，稳定运行2h以上，测一组数据；固硫剂与燃料按比例充分混合后进行燃烧，石灰石添加量为燃料的5%,即钙硫比为2.5,锅炉床料温度为950C时，稳定运行2h以上，测一组数据。固硫剂与燃料按比例充分混合后进行燃烧，钙硫比为2．5，锅炉床料温度为900C时，稳定运行2h以上，测一组数据。5.1.1.2在各工况下，锅炉的主要参数波动允许值按以下标准执行：蒸发量D（t/h）：±10%；蒸汽压力P（MPa）：±4%蒸汽温度T（°C）：+10,—20烟气含氧量：±1%SO2的排放量测试情况通过对华美热电公司1号、2号锅炉的调整,对不同的工况进行测试,得出测试结果见表3。表3SO2的排放量测试情况时间锅炉工况（钙硫比/床温SO2(mg/Nm3)NOx(mg/Nm3)O2%1月19日（改造前）#1、#22.5/900C3872393.04月15日9：40#1、#2不添加/950C21522463.14月16日9：50#1、#2不添加/900C20252293.04月18日9：00#1、#22.5/950C2032403.14月19日9：10#1、#22.5/900C1802333.0根据试运期间的测试结果，锅炉的床料温度控制在900C时，锅炉烟气中SO2含量在180mg/Nm3左右，脱硫效率=（1T80/2025）X100%=91.1%；锅炉的床料温度控制在950C时，锅炉烟气中SO2:含量在210mg/Nm3，脱硫效率=（1-203/2152）X100%=90.6%。可见，我公司改造后的石灰石脱硫系统能够满足环保要求，从脱硫系统的运行、测试情况可以看出，在:a/S摩尔比为2.5、锅炉温度不大于900C时脱硫效率达到了90%以上，效果较好。5.2社会效益分析随着全社会对环境保护的日益重视，各级政府环境监管力度的不断加大，SO2达标排放势在必行，我们依据自己的实际情况，为循环流化床锅炉找到了低成本、高效、稳定的脱硫方式；由于运行成本较低，可以长期稳定运行，有望实现so2长期稳定达标排放，大幅度降低SO2排放量。根据上述实验情况，按照2.5左右的钙硫比长期运行，SO2排放量可以削减90%以上。循环流化床锅炉作为一种洁净燃烧技术，具有强劲的发展势头，根据中国电力联合会的统计，目前在运行的循环流化床锅炉超过2000台，每年还在快速增长，我公司所采用的脱硫技术工艺具有良好的推广前景。2007年，为了让天更蓝空气更清新，徐州市重点实施“蓝天工程”，积极推进产业结构调整，严格控制污染物总量。徐州城北开发区是徐州市节能减排任务的重点区域，其中我