循环流化床锅炉添加石灰石脱硫剂对锅炉效率的影响

日置蚕巨　夏　量　堡　△　立　生△　循环流化床锅炉添加石灰石脱硫剂　对锅炉效率的影响　文◎孔凡新宋凤霞高延存李平方　肖翠香（山东华聚能源公司济东新村电厂）　酸盐化反应的放热量为５２８５０５ｋｊ，损失热量　为１４２１９０ｋｊ。　摘要：循环流化床锅炉对煤种的适应范　围广，可以燃用各种烟煤、无烟煤及低热值　燃料。当用高硫燃料时，通过向炉内填加石　灰石，能显著降低ｓ０２和ＮＯ　排放量，添加石灰　石脱硫剂对锅炉的效率有影响，本文指出了　影响因素，并根据实际分析了各种影响因素　的影响程度。　出来。根据工业循环流化床锅炉的运行数据　表明，随着Ｃａ／Ｓ比的增加，脱硫效率在Ｃａ／Ｓ　比低于２．５时，增加很快，而当继续增）ＪＩＪＣａ／８　比时，脱硫效率增加的很少，正常设计的　Ｃａ／Ｓ比为２～２．５。脱硫反应在不同的气氛中　４、对灰渣物理热损失的影响　向炉内加入的石灰石主要成分是　ＣａＣＯ　３（１　００ｇ／ｍｏ１），经分解反应和硫酸盐　化反应后主要成分变为Ｃａ０（５６ｇ／ｍＯ１）和　反应方向不同。在氧化性气氛中，ＣａＯ和ｓＯ，结　合占主导地位，而在还原性气氛中ＣａＳＯ　的分　关键词：循环流化床锅炉；石灰石脱　解占主导地位。济东新村电厂锅炉设计耗煤　硫；锅炉效率；影响因素　量为８７２６．４ｋｇ／ｈ，燃煤含硫量平均为０．５　，　１、前言　取Ｃａ／Ｓ比为２．５，计算得出每小时需要加入的　ＣａＳＯ　（１３６ｇ／ｍｏ１），随渣和飞灰排出锅炉。根　据实际测量，灰渣中未完全利用的ＣａＯ含量达　华聚能源济东新村电厂使用的３５ｔ／ｈ循环　流化床锅炉，是济南锅炉厂和中国科学院工　程热物理所，联合开发的一种高效，低污染的　新型锅炉。当燃用高硫燃料时，通过向炉内　填加石灰石，能显著降低ｓＯ　和Ｎ０　排放量。　目前，对循环流化床锅炉环保问题的研　究已进行得非常深入，不仅对低ＮＯ　排放、炉　内石灰石脱硫等重大问题有了深入的了解，　而且对Ｎ　０、ＣＯ、ＣｘＨ　等原来不太被人们重视　的问题也给予了充分关注，但是，添加石灰　石脱硫对循环流化床锅炉效率的影响目前仅　有一些定性的认识，尚未进行过定量分析。　本文着重通过实例分析向炉内加石灰石脱硫　剂对锅炉效率的影响。　２、添加石灰石脱硫的石灰石投入量计算　石灰石脱硫的化学反应方程式为：　Ｓ＋Ｏ２——一ＳＯ２　石灰石量为３６６．５ｋｇ。　３、添加石灰石脱硫对入炉热量的影响　添加石灰石脱硫的热化学反应包括ＣａＣＯ　煅烧的吸热反应和硫酸盐化反应的放热反应　两部分，其热化学反应方程式如下：　ＣａＣ０３——一Ｃａ０＋Ｃ０２—１８３０ＫＪ／ｋｇ　ＣａＣＯ３　ＣａＯ＋ＳＯ２＋１／２０２——一ＣａＳＯ４＋１５１４１　ＫＴ／　ｋｇ　Ｓ　一到ｌ２．３％，另外，石灰石中ＣａＣＯ　以外的物质　在炉内也可能存在复杂的化学反应过程，但　因各种成分反应后重量有增有减，总体变化　不大，含量又相对很少，所以在重量计算中　可以认为它们是不变的。灰渣经过冷却将部　分热量吸收后以１５０℃的温度排出。３６６．５ｋｇ　石灰石经过反应后的重量为未完全反应ＣａＯ为　２５．３ｋｇ，ＣａＳＯ　重量为４３７ｋｇ。炉渣的比热为　０．９６ｋｊ／ｋｇ，损失热量为６６５７１．２ｋｊ。　开始石灰石从给煤机绞龙添加进入炉　５、对排烟热损失的影响　由脱硫公式可以看出，ＣａＣＯ　反应后产生　ＣａＣＯ３——一ＣａＯ＋Ｃ０２　ＣａＯ＋ＳＯ２——一ＣａＳＯ３　ＣａＳＯ３＋１／２０２——一ＣａＳＯ４　ＣａＳＯ４＋Ｃｏ＿一一ＣａＯ＋０２＋ＣＯ２　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，同时由于石灰石与燃　煤混合后进入炉膛，在螺旋给煤机转速不　变时，加石灰石后入炉煤量肯定减少了，放　热量也减少，这两方面因素必然导致床温降　低，而且加入的石灰石越多，￣Ｃａ／Ｓ越高，　床温下降越大也越快，当Ｃａ／８：２．５时，１０　分钟内床温由１０００℃下降到９８０℃，降幅达　２０℃。然后温度回升至９９０℃，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。每小时　加入的石灰石量变成ＣａＯ需要吸收的热量为　６７０６９５ｋｊ，按照脱硫效率为８Ｏ　进行计算硫　的ｃＯ　为８２ｍ　，ＳＯ　在与ＣａＯ反应的过程当中，　多消耗的氧量为１　５．２６ｍ。，需要增加的空气　量为７３ｍ。，整体增加的烟气量为１４０ｍ。，造成　排烟热损失增加量为３０４５８ｋｊ。烟气密度Ｐ　ｇ　一１．２９５　ｋｇ／Ｎｍ　，烟气比热Ｃｐｇ＝１．１２　ｋＪ／　（ｋｇ℃）　６、结论　石灰石煅烧吸热和硫酸盐化反应的放热　是影响循环流化床锅炉效率的最主要因素，　加入石灰石引起的附加灰渣物理热损失也是　影响循环流化床锅炉效率的重要因素，加入　石灰石引起的烟气量增加造成排烟热损失增　加对循环流化床锅炉效率的影响相对较小。　ＣＦＢ锅炉采用炉内添加石灰石的脱硫工艺引起　由上述反应式中可以看出，一摩尔的硫　（３２ｋｇ）需要一摩尔的碳酸钙（１Ｏ０ｋｇ）进行　反应，燃烧时，煤中的硫大约有２８．５　的硫　分残留于灰渣中，７１．５％则以气体形势排放　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０．２２％。　（上接４３页）　８．１未加絮凝剂时不同ｐＨ值的沉降试验　由图可以看出，ＰＨ值越高，沉降越容　易。　９、问题及展望　的控制，碱度尽量不要太高。　４．在实验中，当采用三块塔板时，需　较高的液气比（液气比大于５）脱硫效率才能　达Ｎ８ｏ％以上；当采用四块塔板时，液气比为　２．８，脱硫效率就可达Ｎ８５％以上，这说明了　在工业上若采用率较高的塔板，可以减小液　１．脱硫实验过程中，由于模拟烟气中所　含氧的浓度较大，业硫酸根易被氧化为硫酸　根，塔中会生成硫酸钙沉淀，容易结垢。　２．本次实验去除二氧化硫浓度偏低，但　是在单因素实验中浓度较高的情况下，去除　气比，降低能源消耗。　１０、实验结论　８．２加絮凝剂时不同ｐＨ值的沉降试验　率较下降高，原因是二氧化硫浓度进口浓度较　高时，二氧化硫溶解所产生的亚硫酸氢根浓　度也较高，会对亚硫酸钙离解所产生的亚硫　本次实验脱硫效率均达到了８０％以上，达　到了工业要求。基本上解决用ＣａＳＯ　悬浮液进　行脱硫的机理问题，解释了采用这种新方法　进行脱硫不会结垢原因。然后用实验对该方　法进行了验证，从实验得出的数据分析，进　一酸根转化为亚硫酸氢根产生抑制作用，降低　脱硫的效率。　３．脱硫实验过程中，当脱硫剂的ｐＨ值大　步证实了该方法的可行性，给出了实践的　于９时，由于氢氧根浓度较高，抑制了悬浮液　中亚硫酸钙的溶解与离解，产生了结垢的现　象；当ｐＨ值位于７～９时，则一真没有出现结　垢。因此，在实际工业生产中，应注意ｐＨ值　证明。用亚硫酸钙悬浮液脱硫不会结垢，这　是本法在运行中的最大优势。