第一篇：循环流化床锅炉炉内脱硫系统存在问题及优化脱硫方案
循环流化床锅炉炉内脱硫系统存在问题及优化脱硫方案 来源：北极星电力网 作者：张全胜 马玉川 虞晓林 2009-07-06 16:40:58 | 字号:大 中 小
[摘 要] 通过对大中小型循环流化床锅炉的脱硫石灰石输送系统设计及运行情况分析，提出循环流化床锅炉实际脱硫过程中存在的诸多问题及技术因素和经济因素，指出了循环流化床锅炉烟气可以达标排放的更可靠、更实用、更经济的优化脱硫方案。[关键词] 循环流化床锅炉 脱硫固化剂 优化 脱硫 0 前言
循环流化床锅炉具有效率高、燃料适应性广、负荷调节灵活、环保性能好等优点，近年来发展非常迅速，技术日趋成熟。随着我国对环保要求越来越高，环保电价政策的出台，国内一些拥有循环流化床锅炉的电厂正在抓紧改造或新加脱硫装置。
近几年，一些采用循环流化床锅炉的电厂还是被环保部门坚决要求进行锅炉尾部烟气脱硫，主要原因就是CFB锅炉炉内脱硫的效率令人怀疑。传统的粗糟的炉内脱硫系统设计及设备制造使脱硫效率低下，同时脱硫固化剂的消耗量却非常可观，即使采用廉价的石灰石脱硫也使发电成本显著增加。加之出现了锅炉灰渣的综合利用受到脱硫固化剂品种的影响，有的电厂只能将灰渣当做废品的废品抛弃掉。
更可靠、更实用、更经济的CFB锅炉炉内脱硫系统优化设计方案的重点是强化系统防堵设计、合理布置炉膛接口、选择合适脱硫固化剂，能够保证循环流化床锅炉烟气脱硫效率90%以上，烟气能够
达标排放，灰渣能够综合利用。下文中按习惯称呼的石灰石（粉）实际上泛制指脱硫固化剂（粉）。1 循环流化床锅炉炉内烟气脱硫特点
循环流化床（CFB）锅炉炉内稳定的870℃左右的温度场使其本身具有了炉内烟气脱硫条件，炉外的脱硫装置实际上就是石灰石的制粉、存储及输送系统，并科学经济实用地选择脱硫固化剂。一般电厂大多是外购满足要求的石灰石粉，由密封罐车运至电厂内，通过设置于密封罐车上的气力卸料系统将石灰石粉卸至石灰石粉储仓。在石灰石粉储仓底部，安装有气力输送系统，将石灰石粉通过管道输送至炉膛进行SO2吸收反应。
循环流化床脱硫的石灰石最佳颗粒度一般为0.2～1.5mm，平均粒径一般控制在0.1～0.5mm范围。石灰石粒度大时其反应表面小，使钙的利用率降低；石灰石粒径过细，则因现在常用的旋风分离器只能分离出大于0.075mm的颗粒，小于0.075mm的颗粒不能再返回炉膛而降低了利用率（还会影响到灰的综合利用）。循环流化床锅炉与其分离和返料系统组成外循环回路保证了细颗粒（0.5～0.075mm的CaC2O3、CaO、CaS2O4等）随炉灰一起的不断循环，这样SO2易扩散到脱硫剂核心，其反应面积增大，从而提高了循环流化床锅炉中石灰石的利用率。0.5～1.5mm粒径的颗粒则在循环流化床锅炉内进行内循环，被上升气流携带上升一定高度后沿炉膛四面墙贴壁流下又落入流化床。循环流化床锅炉运行时较经济的Ca/S比一般在 1.5～2.5之间。
脱硫固化剂的选择问题。一般情况下电厂大多选择石灰石作为脱硫固化剂是基于其来源广泛、价格低廉且脱硫效率较高。也可以因地置宜地选择石灰、氧化锌、电石渣等作为脱硫固化剂，不同的脱硫固化剂产生的硫酸盐性能有所不同，影响到灰渣的综合利用性能。
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(20um-1.5mm)；堆积密度较大(1.3t/m3左右)；吸水性高，粘度大；；对输送管道的磨损较大；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（属于难输送物料）；石灰石粉颗粒容易沉积；吸潮板结，造成堵管。
石灰石系统投运后出现的主要问题：采用压缩空气输粉时，压缩空气中带水，使石灰石受潮、结块；送粉管道细长，中途弯头部位易堵；投入石灰石后，床温会下降、床压迅速上涨；冷渣器排渣量增大。2 电厂各种石灰石粉存储及输送系统的特点及存在问题 2.1 两级料仓石灰石输送系统
2.1.1 两级料仓石灰石输送系统为早期循环流化床锅炉采用的经实践证明大多不太成熟的常规方案，国内电厂安装的较多。
系统分为石灰石粉库（锅炉房外）至中间粉仓的前置段输送和中间粉仓至锅炉炉膛的后置段输送两个部分。前置段输送采用空压机做为输送用气动力源进行定容间断输送；后置段输送采用石灰石（罗茨）风机做为输送用气动力源进行可定量调整的连续输送。
(1）两级料仓石灰石输送干式喷钙炉内烟气脱硫系统主要是由储料仓、正压栓流式气力输送系统、炉前仓、喷吹系统、电气控制系统等组成。物料采用罐车压送到储料仓，再由正压栓流式气力输送系统输送至炉前仓，最后经喷吹系统吹送入炉膛。整个系统采用PLC程序控制。
(2）储料仓一般布置在零米层，可储存一台炉三天的用量，下部设有流化装置以防止石灰石粉结块，顶部设有除尘器及压力真空释放阀。
(3）炉前仓布置在锅炉附近，实际为一缓冲仓，它接受储料仓的来粉，依靠重力自流卸粉。炉前仓顶部设有除尘器及库顶管箱，还设有高低料位，其下部还设有电加热板以防止石灰石粉结块。
(4）输送系统是以空压机作为动力源，采用高密度的低压栓流式输送，将物料从发送器以灰栓形式由管道输送至炉前仓。输送系统由发送器、进出料阀、补气阀、管路等组成。
(5）喷吹系统是以罗茨风机作为动力源将石灰石粉吹入炉膛，由罗茨风机、管路、弯头、喷射器、混合器、螺旋给料机、叶轮式旋转给料阀及插板门等组成。石灰石粉给料量由叶轮式旋转给料阀通过变频调速器根据锅炉燃烧需用量进行调整，也可由螺旋给料机进行调
整。
(6）主要技术参数： 气灰比：～1:3.5，钙硫比：～2.2:1，脱硫效率：85～90%。
2.1.2防止炉前石灰石粉输送系统堵塞采用技术措施
(1）用电加热器（根据气候特点选用）：将石灰石风机送出的风加热到一定温度，使输送管路中的物料顺畅流动。
(2）用气化装置：安装在粉仓底部，加热过的空气通过陶瓷多孔板使干燥的粉粒状的物料流化，增加物料的流动性，防止物料板结、起拱。
(3）在喷射供料器上增设备用风，风源为压缩空气。防止在输送风压不足时石灰石输送系统堵塞。
2.1.3上述石灰石输送系统属于间断输送。在电厂实际运行中，发现存在以下问题：
(1）向炉膛输粉的给料量无法保证均匀、连续：石灰石粉的粒度、湿度等特性极易随环境因素变化，石灰石从中间仓进入螺旋给料机时是不均匀、不连续的。螺旋给粉设备一般较易磨损，带来的后果是：关闭不严，泄漏严重；当通往炉膛的石灰石管路不畅时，石灰石风机风有可能倒灌到炉前石灰石仓，导致给料困难。
(2）石灰石粉较细且极易吸潮，因而石灰石料仓容易结块堵塞，造成石灰石粉下料不畅；
(3）旋转给料阀易磨损；
(4）间断输送，易在管道中产生细粉的沉积；
(5）使用炉前中间仓当做两相流中继输送间的连接和缓冲，系统处理量过大，而且系统较为复杂，所需设备管道较多，故障点也多；
(6）整个系统消耗功率大；
(7）需设炉前中间仓（在电厂煤仓间15-30m标高之间），土建投资大；
(8）初期投资大、运行成本高。
现新建电厂设计或投产电厂的改造不宜再选用此两级料仓石灰石输送系统。
2.2单级料仓连续石灰石输送系统
外购满足要求的石灰石粉（粒径小于1.5mm），由密封罐车运至电厂内，通过设置于密封罐车上的气力卸料系统将石灰石粉卸至石灰石粉储仓。在石灰石粉储仓底部，安装有气力输送系统，石灰石粉由高压空气通过管道直接输送至炉膛进行SO2吸收反应。采用连续运行方式，每套输送系统正常出力不小于一台锅炉燃用设计煤种BMCR时炉内脱硫所需石灰石粉量的150%。
单级料仓循环流化床锅炉石灰石输送系统按喷射给料机的标高不同分为0米层发送单级料仓石灰石输送系统和约15米层发送单级料仓石灰石输送系统，按输送动力气源分为压缩空气、60-80KPa高压风（又分为单独罗茨风机或利用锅炉高压流化风机）、热一次风等系统。
可以根据用户循环流化床锅炉的具体情况和系统设计特点，如个各个风（一次、二次、高压流化、播煤等风）的压力流量、各风与炉
膛接口的标高、数量等进行优化设计，定出最佳方案，给用户提供更可靠、更实用、更经济的石灰石（脱硫固化剂）粉存储及输送系统优化方案。
系统特点：系统由螺旋计量给料装置、自控旋转给料阀、压力式喷射给料装置、鼓风送风装置以及管道分配器等组成。可以根据用户现场的实际需要选择不同的系统配置。采用针对循环流化床锅炉脱硫专门研制的注料泵（或喷射泵），该设备安装在位于锅炉房（附近）外侧的石灰石粉库下，可根据锅炉的运行工况，通过变频电机实现无级调速控制，将石灰石粉定量、连续、均匀地一次送入锅炉炉膛。
与常规间断输送相比，直接连续输送系统具有以下优点：
(1）投资成本低:一级输送，设备少，耗气小，投资降低，便于优化布置；
(2）可靠性高: 由于设备减少，系统出故障的几率减小，维护量小；
(3）给料均匀、连续、提高了输送可靠性；
(4）系统出力调节方便、调节范围大: 通过称重模块可清楚知道
系统出力，通过变频电机无级调速，调整系统出力； 3 对单级料仓连续石灰石输送系统的优化设计与改进
单级料仓连续输送石灰石系统虽较两级料仓石灰石输送系统有所简化，投资较省，但气源和发送方式的选择性较大，还需在提高系统可靠性进一步优化设计。可以根据用户循环流化床锅炉的具体情况和系统设计特点，如个各个风（一次、二次、高压流化、播煤等风）的压力流量、各风与炉膛接口的标高、数量等进行优化设计，定出最佳方案，给用户提供更可靠、更实用、更经济的石灰石（脱硫固化剂）粉存储及输送系统和脱硫优化方案。3.1设计改进特点
(1）料仓：在料仓内壁上增加设计高压热风气化板。
(2）螺旋计量给料装置（自控旋转给料阀）：增加防漏风措施。
(3）喷射式供料器：在管道正压运行时能维持吸料口微负压。
(4）高压风装置：根据现场的实际情况选高压罗茨风机（或空压机）。设计风加热装置以确保整个系统能用热风吹扫。
(5）防冻设计：对粉仓、设备、管道都设计保温层。石灰石粉仓系统的电加热器能保证在气候极端潮湿的情况下，脱硫剂粉不发生结块，以防止堵料。
由于石灰石粉比较细、且易受潮结块，所以要求粉仓严密；又由于粉仓严密，当粉仓静压低、给粉机静压高时，石灰石粉会倒灌，所以粉仓的设计按用热风维持正压运行。3.2输送动力气源的优化选择方案
输送动力气源可以选择：压缩空气、单独罗茨风机60-80KPa高压风、利用CFB锅炉高压流化风、利用CFB锅炉热一次风。在输送动力气源的选择上首先要尽量利用电厂现有的资源，看看电厂CFB锅炉的哪些风富裕量比较大，然后合理选择。利用CFB锅炉高压流化风和热一次风是最经济的方案。使用热一次风作为输送动力气源的前提是在约15米层设置发送料装置同时采用无中间仓的发送系统。3.3发送料装置标高的优化选择方案
单级料仓脱硫固化剂输送系统按喷射给料机的标高不同分为0米层发送单级料仓脱硫固化剂输送系统和15米层发送单级料仓脱硫固化剂输送系统。在15米层设置发送脱硫固化剂装置使粉仓的高度提升，需同时采用无中间仓的发送系统才能降低这个高度，然后便于利用CFB锅炉高压流化风或热一次风作为输送动力气源，总体上避免系统复杂化，降低工程造价。
在0米层设置单级发送装置，若采用无中间仓的发送系统则发送装置的实际设置标高约提升到5米料，同时尽力将粉仓布置在CFB锅炉房附近，就可避免使用压缩空气输送而采用单独罗茨风机60-80KPa高压风或利用CFB锅炉高压流化风作为输送动力气源。总体上避免系统复杂化，提高了可靠性，还可降低工程造价。3.4发送料装置的优化选择方案
发送料装置目前有多种形式：仓泵、喷射器、三通式混合器、强力喷射泵、料封泵、仓螺体等。
不外呼通过气体的高速射流造成低气压腔体抽吸自由下落的脱
硫固化剂粉末，形成气固两相流。气灰比：～1:3.5。3.5 中间收料给料小仓的优化选择方案
按有无中间仓来划分发送料系统则有三中：具有一个中间仓的发送料系统、具有两个中间仓（收料给料仓）的发送系统、没有中间仓的发送系统。究竟哪一种更可靠、更实用，这与发送料装置的选型、仓料干燥方式及输送动力气源的优化选择有关，需综合考虑，才能确定出一种更可靠、更经济实用的方案。没有中间仓的发送系统当然是最简单的系统，但要在最可靠性上充分考虑采取有效措施，主要是合理解决仓料干燥方式和料仓的背压问题。
3.6 石灰石粉与锅炉接口的优化选择方案
脱硫固化剂与锅炉的接口即脱硫固化剂气固两相流喷入CFB锅炉的位置，这对脱硫效果也有一定影响。国内CFB锅炉脱硫固化剂与锅炉的接口方式主要有：在炉墙下部上专门开孔、在回料斜腿上部开孔喷入循环灰内部、在上下二次风管弯头处接口喷向二次风口、在落煤管处充当播煤风随煤喷入炉膛。不同制造厂的不同容量的CFB锅炉上述各个接口的标高都不仅相同，到底哪个接口方式才能最有效
地提高脱硫效果，不能一概而论。总之要使脱硫固化剂同时从不同标高进入CFB锅炉炉堂，使脱硫固化剂粉弥漫在整个炉堂空间最充分地煅烧和与SO2接触反应。
要考虑CFB锅炉背压对脱硫固化剂输送系统的影响，在接口处设计成三通式负压吸入口。
3.7 石灰石粉仓内防潮的优化选择方案
脱硫固化剂粉仓内的防潮问题现在是简单的采用密闭的办法，出现了粉仓内背压波动甚至为负的情况，影响到脱硫固化剂粉的可靠输送。采用粉仓密闭的办法导致了中间仓（收料给料仓）的出现，使系统和控制更加复杂，操作和维护量加大。优化选择的解决办法是粉仓的设计按用热风维持正压运行。3.8 脱硫固化剂的优化选择方案
脱硫固化剂的优化选择主要是兼顾脱硫效率高和灰渣综合利用好两个方面。
一般情况下电厂大多选择石灰石作为脱硫固化剂是基于其来源广泛、价格低廉且脱硫效率较高。也可以因地置宜地选择石灰、氧化锌、电石渣等作为脱硫固化剂。需要指出的是粒径在0.2mm以下的细粉状的物质如消石灰不能作为CFB锅炉的脱硫固化剂。不同的脱硫固化剂产生的硫酸盐性能有所不同，影响到灰渣的综合利用。一种少量的脱硫添加剂可以改变灰渣的的品质，可以保证灰渣的有效综合利用。这种服务已经社会化。
第二篇：循环流化床锅炉炉内脱硫系统存在问题及优化脱硫方案全解
循环流化床锅炉炉内脱硫系统存在问题及优化脱硫方案
循环流化床锅炉具有效率高、燃料适应性广、负荷调节灵活、环保性能好等优点，近年来发展非常迅速，技术日趋成熟。随着我国对环保要求越来越高，环保电价政策的出台，国内一些拥有循环流化床锅炉的电厂正在抓紧改造或新加脱硫装置。
近几年，一些采用循环流化床锅炉的电厂还是被环保部门坚决要求进行锅炉尾部烟气脱硫，主要原因就是CFB锅炉炉内脱硫的效率令人怀疑。传统的粗糟的炉内脱硫系统设计及设备制造使脱硫效率低下，同时脱硫固化剂'>脱硫固化剂的消耗量却非常可观，即使采用廉价的石灰石脱硫也使发电成本显著增加。加之出现了锅炉灰渣的综合利用受到脱硫固化剂'>脱硫固化剂品种的影响，有的电厂只能将灰渣当做废品的废品抛弃掉。
更可靠、更实用、更经济的CFB锅炉炉内脱硫系统优化设计方案的重点是强化系统防堵设计、合理布置炉膛接口、选择合适脱硫固化剂'>脱硫固化剂，能够保证循环流化床锅炉烟气脱硫效率90%以上，烟气能够达标排放，灰渣能够综合利用。下文中按习惯称呼的石灰石（粉）实际上泛制指脱硫固化剂'>脱硫固化剂（粉）。循环流化床锅炉炉内烟气脱硫特点
循环流化床（CFB）锅炉炉内稳定的870℃左右的温度场使其本身具有了炉内烟气脱硫条件，炉外的脱硫装置实际上就是石灰石的制粉、存储及输送系统，并科学经济实用地选择脱硫固化剂'>脱硫固化剂。
一般电厂大多是外购满足要求的石灰石粉，由密封罐车运至电厂内，通过设置于密封罐车上的气力卸料系统将石灰石粉卸至石灰石粉储仓。在石灰石粉储仓底部，安装有气力输送系统，将石灰石粉通过管道输送至炉膛进行SO2吸收反应。
循环流化床脱硫的石灰石最佳颗粒度一般为0.2～1.5mm，平均粒径一般控制在0.1～0.5mm范围。石灰石粒度大时其反应表面小，使钙的利用率降低；石灰石粒径过细，则因现在常用的旋风分离器只能分离出大于0.075mm的颗粒，小于0.075mm的颗粒不能再返回炉膛而降低了利用率（还会影响到灰的综合利用）。循环流化床锅炉与其分离和返料系统组成外循环回路保证了细颗粒（0.5～0.075mm的CaC2O3、CaO、CaS2O4等）随炉灰一起的不断循环，这样SO2易扩散到脱硫剂核心，其反应面积增大，从而提高了循环流化床锅炉中石灰石的利用率。0.5～1.5mm粒径的颗粒则在循环流化床锅炉内进行内循环，被上升气流携带上升一定高度后沿炉膛四面墙贴壁流下又落入流化床。循环流化床锅炉运行时较经济的Ca/S比一般在 1.5～2.5之间。
脱硫固化剂'>脱硫固化剂的选择问题。一般情况下电厂大多选择石灰石作为
脱硫固化剂'>脱硫固化剂是基于其来源广泛、价格低廉且脱硫效率较高。也可以因地置宜地选择石灰、氧化锌、电石渣等作为脱硫固化剂'>脱硫固化剂，不同的脱硫固化剂'>脱硫固化剂产生的硫酸盐性能有所不同，影响到灰渣的综合利用性能。
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(20um-1.5mm)；堆积密度较大(1.3t/m3左右)；吸水性高，粘度大；；对输送管道的磨损较大；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（属于难输送物料）；石灰石粉颗粒容易沉积；吸潮板结，造成堵管。
石灰石系统投运后出现的主要问题：采用压缩空气输粉时，压缩空气中带水，使石灰石受潮、结块；送粉管道细长，中途弯头部位易堵；投入石灰石后，床温会下降、床压迅速上涨；冷渣器排渣量增大。电厂各种石灰石粉存储及输送系统的特点及存在问题
2.1 两级料仓石灰石输送系统
2.1.1 两级料仓石灰石输送系统为早期循环流化床锅炉采用的经实践证明大多不太成熟的常规方案，国内电厂安装的较多。
系统分为石灰石粉库（锅炉房外）至中间粉仓的前置段输送和中间粉仓至锅炉炉膛的后置段输送两个部分。前置段输送采用空压机做为输送用气动力源进行定容间断输送；后置段输送采用石灰石（罗茨）风机做为输送用气动力源进行可定量调整的连续输送。
(1）两级料仓石灰石输送干式喷钙炉内烟气脱硫系统主要是由储料仓、正压栓流式气力输送系统、炉前仓、喷吹系统、电气控制系统等组成。物料采用罐车压送到储料仓，再由正压栓流式气力输送系统输送至炉前仓，最后经喷吹系统吹送入炉膛。整个系统采用PLC程序控制。
(2）储料仓一般布置在零米层，可储存一台炉三天的用量，下部设有流化装置以防止石灰石粉结块，顶部设有除尘器及压力真空释放阀。
(3）炉前仓布置在锅炉附近，实际为一缓冲仓，它接受储料仓的来粉，依靠重力自流卸粉。炉前仓顶部设有除尘器及库顶管箱，还设有高低料位，其下部还设有电加热板以防止石灰石粉结块。
(4）输送系统是以空压机作为动力源，采用高密度的低压栓流式输送，将物料从发送器以灰栓形式由管道输送至炉前仓。输送系统由发送器、进出料阀、补气阀、管路等组成。
(5）喷吹系统是以罗茨风机作为动力源将石灰石粉吹入炉膛，由罗茨风机、管路、弯头、喷射器、混合器、螺旋给料机、叶轮式旋转给料阀及插板门等组成。石灰石粉给料量由叶轮式旋转给料阀通过变频调速器根据锅炉燃烧需用量进行调整，也可由螺旋给料机进行调整。
(6）主要技术参数： 气灰比：～1:3.5，钙硫比：～2.2:1，脱硫效率：85～90%。
2.1.2防止炉前石灰石粉输送系统堵塞采用技术措施
(1）用电加热器（根据气候特点选用）：将石灰石风机送出的风加热到一定温度，使输送管路中的物料顺畅流动。
(2）用气化装置：安装在粉仓底部，加热过的空气通过陶瓷多孔板使干燥的粉粒状的物料流化，增加物料的流动性，防止物料板结、起拱。
(3）在喷射供料器上增设备用风，风源为压缩空气。防止在输送风压不足时石灰石输送系统堵塞。
2.1.3上述石灰石输送系统属于间断输送。在电厂实际运行中，发现存在以下问题：
(1）向炉膛输粉的给料量无法保证均匀、连续：石灰石粉的粒度、湿度等特性极易随环境因素变化，石灰石从中间仓进入螺旋给料机时是不均匀、不连续的。螺旋给粉设备一般较易磨损，带来的后果是：关闭不严，泄漏严重；当通往炉膛的石灰石管路不畅时，石灰石风机风有可能倒灌到炉前石灰石仓，导致给料困难。
(2）石灰石粉较细且极易吸潮，因而石灰石料仓容易结块堵塞，造成石灰石粉下料不畅；
(3）旋转给料阀易磨损；
(4）间断输送，易在管道中产生细粉的沉积；
(5）使用炉前中间仓当做两相流中继输送间的连接和缓冲，系统处理量过大，而且系统较为复杂，所需设备管道较多，故障点也多；
(6）整个系统消耗功率大；
(7）需设炉前中间仓（在电厂煤仓间15-30m标高之间），土建投资大；
(8）初期投资大、运行成本高。
现新建电厂设计或投产电厂的改造不宜再选用此两级料仓石灰石输送系统。
2.2单级料仓连续石灰石输送系统
外购满足要求的石灰石粉（粒径小于1.5mm），由密封罐车运至电厂内，通过设置于密封罐车上的气力卸料系统将石灰石粉卸至石灰石粉储仓。在石灰石粉储仓底部，安装有气力输送系统，石灰石粉由高压空气通过管道直接输送至炉膛进行SO2吸收反应。采用连续运行方式，每套输送系统正常出力不小于一台锅炉燃用设计煤种BMCR时炉内脱硫所需石灰石粉量的150%。
单级料仓循环流化床锅炉石灰石输送系统按喷射给料机的标高不同分为0米层发送单级料仓石灰石输送系统和约15米层发送单级料仓石灰石输送系统，按输送动力气源分为压缩空气、60-80KPa高压风（又分为单独罗茨风机或利用锅炉高压流化风机）、热一次风等系统。
可以根据用户循环流化床锅炉的具体情况和系统设计特点，如个各个风（一次、二次、高压流化、播煤等风）的压力流量、各风与炉膛接口的标高、数量等进行优化设计，定出最佳方案，给用户提供更可靠、更实用、更经济的石灰石（脱硫固化剂'>脱硫固化剂）粉存储及输送系统优化方案。
系统特点：系统由螺旋计量给料装置、自控旋转给料阀、压力式喷射给料装置、鼓风送风装置以及管道分配器等组成。可以根据用户现场的实际需要选择不同的系统配置。采用针对循环流化床锅炉脱硫专门研制的注料泵（或喷射泵），该设备安装在位于锅炉房（附近）外侧的石灰石粉库下，可根据锅炉的运行工况，通过变频电机实现无级调速控制，将石灰石粉定量、连续、均匀地一次送入锅炉炉膛。
与常规间断输送相比，直接连续输送系统具有以下优点：
(1）投资成本低:一级输送，设备少，耗气小，投资降低，便于优化布置；
(2）可靠性高: 由于设备减少，系统出故障的几率减小，维护量小；
(3）给料均匀、连续、提高了输送可靠性；
(4）系统出力调节方便、调节范围大: 通过称重模块可清楚知道系统出力，通过变频电机无级调速，调整系统出力； 对单级料仓连续石灰石输送系统的优化设计与改进
单级料仓连续输送石灰石系统虽较两级料仓石灰石输送系统有所简化，投资较省，但气源和发送方式的选择性较大，还需在提高系统可靠性进一步优化设计。可以根据用户循环流化床锅炉的具体情况和系统设计特点，如个各个风（一次、二次、高压流化、播煤等风）的压力流量、各风与炉膛接口的标高、数量等进行优化设计，定出最佳方案，给用户提供更可靠、更实用、更经济的石灰石（脱硫固化剂'>脱硫固化剂）粉存储及输送系统和脱硫优化方案。
3.1设计改进特点
(1）料仓：在料仓内壁上增加设计高压热风气化板。
(2）螺旋计量给料装置（自控旋转给料阀）：增加防漏风措施。
(3）喷射式供料器：在管道正压运行时能维持吸料口微负压。
(4）高压风装置：根据现场的实际情况选高压罗茨风机（或空压机）。设计风加热装置以确保整个系统能用热风吹扫。
(5）防冻设计：对粉仓、设备、管道都设计保温层。石灰石粉仓系统的电加热器能保证在气候极端潮湿的情况下，脱硫剂粉不发生结块，以防止堵料。
由于石灰石粉比较细、且易受潮结块，所以要求粉仓严密；又由于粉仓严密，当粉仓静压低、给粉机静压高时，石灰石粉会倒灌，所以粉仓的设计按用热风维持正压运行。
3.2输送动力气源的优化选择方案
输送动力气源可以选择：压缩空气、单独罗茨风机60-80KPa高压风、利用CFB锅炉高压流化风、利用CFB锅炉热一次风。在输送动力气源的选择上首先要尽量利用电厂现有的资源，看看电厂CFB锅炉的哪些风富裕量比较大，然后合理选择。利用CFB锅炉高压流化风和热一次风是最经济的方案。使用热一次风作为输送动力气源的前提是在约15米层设置发送料装置同时采用无中间仓的发送系统。
3.3发送料装置标高的优化选择方案
单级料仓脱硫固化剂'>脱硫固化剂输送系统按喷射给料机的标高不同分为0米层发送单级料仓脱硫固化剂'>脱硫固化剂输送系统和15米层发送单级料仓脱硫固化剂'>脱硫固化剂输送系统。在15米层设置发送脱硫固化剂'>脱硫固化剂装置使粉仓的高度提升，需同时采用无中间仓的发送系统才能降低这个高度，然后便于利用CFB锅炉高压流化风或热一次风作为输送动力气源，总体上避免系统复杂化，降低工程造价。
在0米层设置单级发送装置，若采用无中间仓的发送系统则发送装置的实际设置标高约提升到5米料，同时尽力将粉仓布置在CFB锅炉房附近，就可避免使用压缩空气输送而采用单独罗茨风机60-80KPa高压风或利用CFB锅炉高压流化风作为输送动力气源。总体上避免系统复杂化，提高了可靠性，还可降低工程造价。
3.4发送料装置的优化选择方案
发送料装置目前有多种形式：仓泵、喷射器、三通式混合器、强力喷射泵、料封泵、仓螺体等。
不外呼通过气体的高速射流造成低气压腔体抽吸自由下落的脱硫固化剂'>脱硫固化剂粉末，形成气固两相流。气灰比：～1:3.5。
3.5 中间收料给料小仓的优化选择方案
按有无中间仓来划分发送料系统则有三中：具有一个中间仓的发送料系统、具有两个中间仓（收料给料仓）的发送系统、没有中间仓的发送系统。究竟哪一种更可靠、更实用，这与发送料装置的选型、仓料干燥方式及输送动力气源的优化选择有关，需综合考虑，才能确定出一种更可靠、更经济实用的方案。没有中间仓的发送系统当然是最简单的系统，但要在最可靠性上充分考虑采取有效措施，主要是合理解决仓料干燥方式和料仓的背压问题。
3.6 石灰石粉与锅炉接口的优化选择方案
脱硫固化剂'>脱硫固化剂与锅炉的接口即脱硫固化剂'>脱硫固化剂气固两相流喷入CFB锅炉的位置，这对脱硫效果也有一定影响。国内CFB锅炉脱硫固化剂'>脱硫固化剂与锅炉的接口方式主要有：在炉墙下部上专门开孔、在回料斜腿上部开孔喷入循环灰内部、在上下二次风管弯头处接口喷向二次风口、在落煤管处充当播煤风随煤喷入炉膛。不同制造厂的不同容量的CFB锅炉上述各个接口的标高都不仅相同，到底哪个接口方式才能最有效地提高脱硫效果，不能一概而论。总之要使脱硫固化剂'>脱硫固化剂同时从不同标高进入CFB锅炉炉堂，使脱硫固化剂'>脱硫固化剂粉弥漫在整个炉堂空间最充分地煅烧和与SO2接触反应。
要考虑CFB锅炉背压对脱硫固化剂'>
脱硫固化剂输送系统的影响，在接口处设计成三通式负压吸入口。
3.7 石灰石粉仓内防潮的优化选择方案
脱硫固化剂'>脱硫固化剂粉仓内的防潮问题现在是简单的采用密闭的办法，出现了粉仓内背压波动甚至为负的情况，影响到脱硫固化剂'>脱硫固化剂粉的可靠输送。采用粉仓密闭的办法导致了中间仓（收料给料仓）的出现，使系统和控制更加复杂，操作和维护量加大。优化选择的解决办法是粉仓的设计按用热风维持正压运行。
3.8 脱硫固化剂'>脱硫固化剂的优化选择方案
脱硫固化剂'>脱硫固化剂的优化选择主要是兼顾脱硫效率高和灰渣综合利用好两个方面。
一般情况下电厂大多选择石灰石作为脱硫固化剂'>脱硫固化剂是基于其来源广泛、价格低廉且脱硫效率较高。也可以因地置宜地选择石灰、氧化锌、电石渣等作为脱硫固化剂'>脱硫固化剂。需要指出的是粒径在0.2mm以下的细粉状的物质如消石灰不能作为CFB锅炉的脱硫固化剂'>脱硫固化剂。不同的脱硫固化剂'>脱硫固化剂产生的硫酸盐性能有所不同，影响到灰渣的综合利用。一种少量的脱硫添加剂可以改变灰渣的的品质，可以保证灰渣的有效综合利用。这种服务已经社会化。
第三篇：循环流化床锅炉炉内脱硫系统存在问题及优化脱硫-中国电机工程学会
循环流化床脱硫脱硝技术
姓名：刘明晓，张智辉
宁夏国华宁东发电有限公司 宁夏灵武市马家滩镇韩家沟 750408 Circulating fluidized bed desulfurization denitration technology
NAME:LIUMINGXIAO,ZHANGZHIHUI Ningxia guohua ningdong power company limited company.Addr.Hanjiagou,Majiatan Town,Lingwu
City,Ningxia zip code: 750408
多技术难题需要改进，才能实现90%以上脱硫脱销ABSTRACT:Circulating luidized bed 的效果。本文就循环流化床锅炉炉内脱硫脱硝做出desulfurization and denitration options, plant all
综合论述，以求在技术方面得到改善。kinds of lime stone storage and transportation
1脱硫脱硝方式选择及技术经济比较 system of the characteristics and existing
目前，国际上使用最多的脱硫技术有烟气脱硫problems, the optimization options
种：湿法烟气脱硫、干法和半干法烟气脱硫。国外摘要：循环流化床脱硫脱硝方式选择及特点，电厂
应用最为普遍的是湿法烟气脱硫技术，约占电厂装各种石灰石粉存储及输送系统的特点及存在问题，机容量的85，其次是干法和半干法脱硫技术。排烟优化选择方案。
循环流化床脱硫全称为气体悬浮吸收技术<简称关键词：循环流化床；脱硫脱硝；优化选择 GSA脱硫系统>。该脱硫方式具有初投资省、占地少、脱硫效率高、运行费用低、系统简单及操作方便等0 前言 优点。在国际上掌握此项技术比较成熟的公司有丹世界卫生组织和联合国环境规划署统麦FLS。MILJ公司。此外，德国鲁奇的BISCHOFF计，目前每年由人类制造的含硫含销燃料燃公司排烟循环流化床脱硫技术<称为CFB烟气脱硫>烧排放到大气中的二氧化硫、氮氧化物高达也是较成熟的烟气脱硫技术。2亿吨左右，严重破坏了大气环境，制约着GSA法脱硫与烟气循环流化床
2循环流化床锅炉炉内烟气脱硫特点
循环流化床
一般电厂大多是外购满足要求的石灰石粉，由密封罐车运至电厂内，通过设置于密封罐车上的气力卸料系统将石灰石粉卸至石灰石粉储仓。在石灰石粉储仓底部，安装有气力输送系统，将石灰石粉通过管道输送至炉膛进行SO2吸收反应。
循环流化床脱硫的石灰石最佳颗粒度一般为0.2～1.5mm，平均粒径一般控制在0.1～0.5mm范围。石灰石粒度大时其反应表面小，使钙的利用率降低；石灰石粒径过细，则因现在常用的旋风分离器只能分离出大于0.075mm的颗粒，小于0.075mm的颗粒不能再返回炉膛而降低了利用率<还会影响到灰的综合利用>。循环流化床锅炉与其分离和返料系统组成外循环回路保证了细颗粒<0.5～0.075mm的CaC2O3、CaO、CaS2O4等>随炉灰一起的不断循环，这样SO2易扩散到脱硫剂核心，其反应面积增大，从而提高了循环流化床锅炉中石灰石的利用率。0.5～1.5mm粒径的颗粒则在循环流化床锅炉内进行内循环，被上升气流携带上升一定高度后沿炉膛四面墙贴壁流下又落入流化床。循环流化床锅炉运行时较经济的Ca/S比一般在 1.5～2.5之间。
脱硫固化剂的选择问题。一般情况下电厂大多选择石灰石作为脱硫固化剂是基于其来源广泛、价格低廉且脱硫效率较高。也可以因地置宜地选择石灰、氧化锌、电石渣等作为脱硫固化剂，不同的脱硫固化剂产生的硫酸盐性能有所不同，影响到灰渣的综合利用性能。
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<20um-1.5mm>；
堆积密度较大<1.3t/m
3左右>；吸水性高，粘度大；；对输送管道的磨损较大；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<属于难输送物料>；石灰石粉颗粒容易沉积；吸潮板结，造成堵管。
石灰石系统投运后出现的主要问题：采用压缩空气输粉时，压缩空气中带水，使石灰石受潮、结块；送粉管道细长，中途弯头部位易堵；投入石灰石后，床温会下降、床压迅速上涨；冷渣器排渣量增大。
3电厂各种石灰石粉存储及输送系统的特点及存在问题
3.1两级料仓石灰石输送系统
两级料仓石灰石输送系统为早期循环流化床锅炉采用的经实践证明大多不太成熟的常规方案，国内电厂安装的较多。
系统分为石灰石粉库<锅炉房外>至中间粉仓的前置段输送和中间粉仓至锅炉炉膛的后置段输送两个部分。前置段输送采用空压机做为输送用气动力源进行定容间断输送；后置段输送采用石灰石<罗茨>风机做为输送用气动力源进行可定量调整的连续输送。
<1>两级料仓石灰石输送干式喷钙炉内烟气脱硫系统主要是由储料仓、正压栓流式气力输送系统、炉前仓、喷吹系统、电气控制系统等组成。物料采用罐车压送到储料仓，再由正压栓流式气力输送系统输送至炉前仓，最后经喷吹系统吹送入炉膛。整个系统采用PLC程序控制。
<2>储料仓一般布置在零米层，可储存一台炉三天的用量，下部设有流化装置以防止石灰石粉结块，顶部设有除尘器及压力真空释放阀。
<3>炉前仓布置在锅炉附近，实际为一缓冲仓，它接受储料仓的来粉，依靠重力自流卸粉。炉前仓顶部设有除尘器及库顶管箱，还设有高低料位，其下部还设有电加热板以防止石灰石粉结块。<4>输送系统是以空压机作为动力源，采用高密度的低压栓流式输送，将物料从发送器以灰栓形式由管道输送至炉前仓。输送系统由发送器、进出料阀、补气阀、管路等组成。
<5>喷吹系统是以罗茨风机作为动力源将石灰石粉吹入炉膛，由罗茨风机、管路、弯头、喷射器、混合器、螺旋给料机、叶轮式旋转给料阀及插板门等组成。石灰石粉给料量由叶轮式旋转给料阀通过变频调速器根据锅炉燃烧需用量进行调整，也可由螺旋给料机进行调整。
<6>主要技术参数： 气灰比：～1:3.5，钙硫比：～2.2:1，脱硫效率：85～90%。
防止炉前石灰石粉输送系统堵塞采用技术措施
<1>用电加热器<根据气候特点选用>：将石灰石风机送出的风加热到一定温度，使输送管路中的物料顺畅流动。
<2>用气化装置：安装在粉仓底部，加热过的空气通过陶瓷多孔板使干燥的粉粒状的物料流化，增加物料的流动性，防止物料板结、起拱。
<3>在喷射供料器上增设备用风，风源为压缩空气。防止在输送风压不足时石灰石输送系统堵塞。
上述石灰石输送系统属于间断输送。在电厂实际运行中，发现存在以下问题：
<1>向炉膛输粉的给料量无法保证均匀、连续：石灰石粉的粒度、湿度等特性极易随环境因素变化，石灰石从中间仓进入螺旋给料机时是不均匀、不连续的。螺旋给粉设备一般较易磨损，带来的后果是：关闭不严，泄漏严重；当通往炉膛的石灰石管路不畅时，石灰石风机风有可能倒灌到炉前石灰石仓，导致给料困难。
<2>石灰石粉较细且极易吸潮，因而石灰石料仓容易结块堵塞，造成石灰石粉下料不畅；
<3>旋转给料阀易磨损； <4>间断输送，易在管道中产生细粉的沉积；
<5>使用炉前中间仓当做两相流中继输送间的连接和缓冲，系统处理量过大，而且系统较为复杂，所需设备管道较多，故障点
也多；
<6>整个系统消耗功率大；
<7>需设炉前中间仓<在电厂煤仓间15-30m标高之间>，土建投资大；
<8>初期投资大、运行成本高。
现新建电厂设计或投产电厂的改造不宜再选用此两级料仓石灰石输送系统。3.2单级料仓连续石灰石输送系统
外购满足要求的石灰石粉<粒径小于1.5mm>，由密封罐车运至电厂内，通过设置于密封罐车上的气力卸料系统将石灰石粉卸至石灰石粉储仓。在石灰石粉储仓底部，安装有气力输送系统，石灰石粉由高压空气通过管道直接输送至炉膛进行SO2吸收反应。采用连续运行方式，每套输送系统正常出力不小于一台锅炉燃用设计煤种BMCR时炉内脱硫所需石灰石粉量的150%。
单级料仓循环流化床锅炉石灰石输送系统按喷射给料机的标高不同分为0米层发送单级料仓石灰石输送系统和约15米层发送单级料仓石灰石输送系统，按输送动力气源分为压缩空气、60-80KPa高压风<又分为单独罗茨风机或利用锅炉高压流化风机>、热一次风等系统。
可以根据用户循环流化床锅炉的具体情况和系统设计特点，如个各个风<一次、二次、高压流化、播煤等风>的压力流量、各风与炉膛接口的标高、数量等进行优化设计，定出最佳方案，给用户提供更可靠、更实用、更经济的石灰石<脱硫固化剂>粉存储及输送系统优化方案。
系统特点：系统由螺旋计量给料装置、自控旋转给料阀、压力式喷射给料装置、鼓风送风装置以及管道分配器等组成。可以根据用户现场的实际需要选择不同的系统配置。采用针对循环流化床锅炉脱硫专门研制的注料泵<或喷射泵>，该设备安装在位于锅炉房<附近>外侧的石灰石粉库下，可根据锅炉的运行工况，通过变频电机实现无级调速控制，将石灰石粉定量、连续、均匀地一次送入锅炉炉膛。与常规间断输送相比，直接连续输送系统具有以下优点：
<1>投资成本低:一级输送，设备少，耗气小，投资降低，便于优化布置； <2>可靠性高:由于设备减少，系统出故障的几率减小，维护量小；
<3>给料均匀、连续、提高了输送可靠性； <4>系统出力调节方便、调节范围大: 通过称重模块可清楚知道系统出力，通过变频电机无级调速，调整系统出力；
4对单级料仓连续石灰石输送系统的优化设计与改进
单级料仓连续输送石灰石系统虽较两级料仓石灰石输送系统有所简化，投资较省，但气源和发送方式的选择性较大，还需在提高系统可靠性进一步优化设计。可以根据用户循环流化床锅炉的具体情况和系统设计特点，如个各个风<一次、二次、高压流化、播煤等风>的压力流量、各风与炉膛接口的标高、数量等进行优化设计，定出最佳方案，给用户提供更可靠、更实用、更经济的石灰石<脱硫固化剂>粉存储及输送系统和脱硫优化方案。4.1设计改进特点
<1>料仓：在料仓内壁上增加设计高压热风气化板。
<2>螺旋计量给料装置<自控旋转给料阀>：增加防漏风措施。
<3>喷射式供料器：在管道正压运行时能维持吸料口微负压。
<4>高压风装置：根据现场的实际情况选高压罗茨风机<或空压机>。设计风加热装置以确保整个系统能用热风吹扫。
<5>防冻设计：对粉仓、设备、管道都设计保温层。石灰石粉仓系统的电加热器能保
证在气候极端潮湿的情况下，脱硫剂粉不发生结块，以防止堵料。
由于石灰石粉比较细、且易受潮结块，所以要求粉仓严密；又由于粉仓严密，当粉仓静压低、给粉机静压高时，石灰石粉会倒灌，所以粉仓的设计按用热风维持正压运行。4.2输送动力气源的优化选择方案
输送动力气源可以选择：压缩空气、单独罗茨风机60-80KPa高压风、利用CFB锅炉高压流化风、利用CFB锅炉热一次风。在输送动力气源的选择上首先要尽量利用电厂现有的资源，看看电厂CFB锅炉的哪些风富裕量比较大，然后合理选择。利用CFB锅炉高压流化风和热一次风是最经济的方案。使用热一次风作为输送动力气源的前提是在约15米层设置发送料装置同时采用无中间仓的发送系统。4.3发送料装置标高的优化选择方案
单级料仓脱硫固化剂输送系统按喷射给料机的标高不同分为0米层发送单级料仓脱硫固化剂输送系统和15米层发送单级料仓脱硫固化剂输送系统。在15米层设置发送脱硫固化剂装置使粉仓的高度提升，需同时采用无中间仓的发送系统才能降低这个高度，然后便于利用CFB锅炉高压流化风或热一次风作为输送动力气源，总体上避免系统复杂化，降低工程造价。
在0米层设置单级发送装置，若采用无中间仓的发送系统则发送装置的实际设置标高约提升到5米料，同时尽力将粉仓布置在CFB锅炉房附近，就可避免使用压缩空气输送而采用单独罗茨风机60-80KPa高压风或利用CFB锅炉高压流化风作为输送动力气源。总体上避免系统复杂化，提高了可靠性，还可降低工程造价。4.4发送料装置的优化选择方案
发送料装置目前有多种形式：仓泵、喷射器、三通式混合器、强力喷射泵、料封泵、仓螺体等。
不外呼通过气体的高速射流造成低气压腔体抽吸自由下落的脱硫固化剂粉末，形成气固两相流。气灰比：～1:3.5。
4.5 中间收料给料小仓的优化选择方案
按有无中间仓来划分发送料系统则有三中：具有一个中间仓的发送料系统、具有两个中间仓<收料给料仓>的发送系统、没有中间仓的发送系统。究竟哪一种更可靠、更实用，这与发送料装置的选型、仓料干燥方式及输送动力气源的优化选择有关，需综合考虑，才能确定出一种更可靠、更经济实用的方案。没有中间仓的发送系统当然是最简单的系统，但要在最可靠性上充分考虑采取有效措施，主要是合理解决仓料干燥方式和料仓的背压问题。
4.6 石灰石粉与锅炉接口的优化选择方案 脱硫固化剂与锅炉的接口即脱硫固化剂气固两相流喷入CFB锅炉的位置，这对脱硫效果也有一定影响。国内CFB锅炉脱硫固化剂与锅炉的接口方式主要有：在炉墙下部上专门开孔、在回料斜腿上部开孔喷入循环灰内部、在上下二次风管弯头处接口喷向二次风口、在落煤管处充当播煤风随煤喷入炉膛。不同制造厂的不同容量的CFB锅炉上述各个接口的标高都不仅相同，到底哪个接口方式才能最有效地提高脱硫效果，不能一概而论。总之要使脱硫固化剂同时从不同标高进入CFB锅炉炉堂，使脱硫固化剂粉弥漫在整个炉堂空间最充分地煅烧和与SO2接触反应。
要考虑CFB锅炉背压对脱硫固化剂输送系统的影响，在接口处设计成三通式负压吸入口。
4.7石灰石粉仓内防潮的优化选择方案 脱硫固化剂粉仓内的防潮问题现在是简单的采用密闭的办法，出现了粉仓内背压波动甚至为负的情况，影响到脱硫固化剂粉的可靠输送。采用粉仓密闭的办法导致了中间仓<收料给料仓>的出现，使系统和控制更加复杂，操作和维护量加大。优化选择的解决办法是粉仓的设计按用热风维持正压运行。4.8 脱硫固化剂的优化选择方案
脱硫固化剂的优化选择主要是兼顾脱硫效率高和灰渣综合利用好两个方面。
一般情况下电厂大多选择石灰石作为脱硫固化剂是基于其来源广泛、价格低廉且脱
硫效率较高。也可以因地置宜地选择石灰、氧化锌、电石渣等作为脱硫固化剂。需要指出的是粒径在0.2mm以下的细粉状的物质如消石灰不能作为CFB锅炉的脱硫固化剂。不同的脱硫固化剂产生的硫酸盐性能有所不同，影响到灰渣的综合利用。一种少量的脱硫添加剂可以改变灰渣的的品质，可以保证灰渣的有效综合利用。这种服务已经社会化。
5.结语及建议
循环流化床锅炉的脱硫脱销技术是一个系统工程。以往的工作中，我们对炉内的脱硫脱硝等问题进行了研究，取得了一些阶段性成果，但也发现了一些问题。本文对脱硫脱硝的重要性做出了说明，同时对目前脱硫脱硝的技术的经济性，技术特点等做出了分析。针对目前的石灰石系统所存在的诸多问题提出了优化选择方案。
我国从70年代开始引进国外脱硫脱销成套设备，但到目前为止，大多数火电厂很少落实投运。主要是脱硫脱硝成本问题，产物出路问题以及引进技术国产化的问题。为此，循环流化床在具体烟气脱硫脱销的工艺选择上，应该做的具体问题具体分析。选择具体脱硫脱销技术应考虑以下几点：
<1> 二氧化硫和氮氧化物排放率均应满足环保法规
<2> 技术成熟，运行可靠，应用业绩良好。<3> 一次性投资少，运行费用低 <4> 副产品能够处置利用，不造成二次污染
<5> 工艺过程能适应循环流化床锅炉的要求，并能适应燃煤含硫量和含硝量在一定范围内的变化
<6> 设备国产化，降低费用
致谢
感谢中国电机工程学会和中国神华国华电力分公司主办的清洁高效燃煤发电技术协作的征文活动。通过自此征文，不仅加强了各个企业之间的交流也促进了企业互相的提高，同时为发电技术的综合探讨提供了一个良好的交流平台。
参 考 文 献：
[1]胡少华，齐美富 锅炉烟气脱硫技术进展[J] 能源研究与信息.2003.19.<2>：95-100
[2]薛飞.石径松.烟气脱硫技术现状于发展建议[J].江苏化工.2001.29<2>.32-35
[3]孔火亮.吴慧芳.燃煤烟气脱硫技术及主要工艺[J].煤矿环境保护.2002.16.<6>：22-28 收稿日期：2010年7月18日 作者介绍：
刘明晓（1983），男，河南，本科，工程师，节能减排 张智辉（1986），男，河北，本科，节能减排
第四篇：电厂循环流化床锅炉炉内脱硫效率影响因素分析
电厂循环流化床锅炉炉内脱硫效率影响因素分析(2)北极星电力网技术频道 作者:王三平马红友 姜凌 2012-8-15 14:25:24(阅459次)所属频道: 火力发电 关键词: 循环流化床锅炉 脱硫效率 脱硫
【摘要】循环流化床(CFB)锅炉是近年来发展较快又得到广泛应用的清洁燃烧技术，具有高脱硫率和低氮氧化物排放的特点。CFB 锅炉采用炉内加钙脱硫工艺，但在实际运行过程中遇到了诸多问题。本文根据近几年从事火电厂环评工作经验和通过收集国内一些CFB 锅炉SO2排放资料，对CFB 锅炉的脱硫技术原理、影响炉内脱硫的主要因素进行了分析，并通过炉内改造工程实例说明了炉内脱硫的高效可达性。
0 前言
循环流化床锅炉是近年来发展较快又得到广泛应用的清洁燃烧技术，具有高脱硫率和低氮氧化物排放的特点[1][2]。目前国内CFB 锅炉均是通过向炉内直接添加石灰石粉来控制SO2排放的。其脱硫原理是通过把固硫剂(石灰石)和煤按一定比例由锅炉炉膛侧墙直接送入燃烧室，在燃烧过程中脱除SO2，实现低SO2排放[5]。为了解国内CFB 锅炉污染物SO2的脱除效率，本文收集了国内一些CFB 锅炉污染物SO2排放浓度和脱硫效率的监测资料，见表1。
从表1 中可以看出，根据电厂建设时段污染物排放要求，部分电厂实测SO2满足了机组排放时段的排放限值要求，部分电厂超标;就脱硫效率而言，300MW 大机组由于引进国外先进技术，整体装备较为规范，SO2实测脱硫效率可达到或超出设计值要求，而小机组的电厂由于装备差，配套设施不完善，锅炉实测脱硫效率则远低于设计脱硫效率要求，导致SO2排放量超出总量控制要求。CFB 锅炉的脱硫机理
CFB 锅炉炉内脱硫方式是在流化床床层内加入石灰石(CaCO3)或白云石(CaCO3·MgCO3)，投入炉内的石灰石在800~850℃左右条件下煅烧发生分解反应生成CaO 和CO2，然后氧化钙、SO2和氧气经过一系列化学反应最终生成硫酸钙，达到脱硫目的[6]。影响CFB 锅炉炉内脱硫效率的主要因素
CFB 锅炉炉内脱硫效率的高低，受到诸多因素的影响。主要因素有脱硫剂特性及粒度、床层温度和钙硫比，此外还有物料流化速度、循环倍率以及煤种、石灰石输送系统等。这些因素的综合影响决定了脱硫效果的大小，最终影响CFB 锅炉的脱硫效率[7][9][11][10]。下面就一些主要影响因素进行简要分析。2.1 脱硫剂的特性
脱硫剂石灰石的特性主要包括：石灰石的反应活性、化学组成、煅烧产物CaO 的比表面积、孔隙率、孔径分布和孔隙结构等。在特性当中石灰石反应活性的高低对脱硫影响较大。
脱硫剂的反应活性是指吸收剂与二氧化硫进行表面化学反应的难易程度。脱硫吸收剂石灰石的脱硫性能与石灰石反应活性关系很大，而石灰石反应活性受石灰石的成分和内部微观结构等影响，例如晶体型与非晶体型结构、不同杂质含量与构成等，不同地区甚至同一地区不同石灰石矿的脱硫反应活性有很大差别。因此，在选择脱硫剂，应对其化学反应性能进行分析，尽可能选取高反应活性的石灰石，以降低Ca/S 摩尔比。目前最可靠和有效的方法是通过在大型热态试验台上试烧来实现，西安热工院已开展了此方面的研究。
2.2 石灰石粒度
石灰石的粒径分布对炉内脱硫效率有着重要影响。如果粒径过小，投入锅炉的石灰石粉未经分离器捕集、一次通过锅炉直接进入尾部烟道形成飞灰的份额较多，而这部分细石灰石粉由于与烟气接触的时间过短，利用率偏低;如果投入锅炉的粒度过大，大部分石灰石不能参与循环，与高SO2浓度烟气接触时间与接触比表面积均较小，而且由于CaO 与SO2和O2反应生成的CaSO4体积大于CaCO3，会堵塞烟气中SO2进入石灰石内部的通道，导致大部分石灰石未充分参与脱硫便从排渣口排出，使石灰石的利用率降低。因此，石灰石的最佳粒度分布为：大部分石灰石颗粒能够参与炉内循环，并经多次循环利用后随烟气或底渣排出炉膛。图1 给出了石灰石粒径与脱硫效率关系图。从图可以看出，循环流化床锅炉脱硫剂石灰石粒径最佳粒径为0.15~0.5mm。
2.3 CFB 锅炉运行床温
锅炉运行床温对脱硫效率影响较大，这是由于床温的变化直接影响脱硫反应速度、固体产物的分布和孔隙堵塞特性，所以床温会影响脱硫反应的进行和脱硫剂的利用率。而CFB 锅炉床温的选择和运行控制又和锅炉设计尤其是受热面布置、运行负荷、灰渣燃尽、NOx 污染物排放等因素密切相关。
研究表明，脱硫反应的反应速度一开始随温度升高而升高，在820~850℃时达到最佳值。之后随温度升高到870~1000℃，反应速度开始下降，CaO 内部分布均匀的小晶粒会逐渐融合成大晶粒，随着温度升高，晶粒越大，CaO的比表面积减小和表面结壳失去吸收SO2的活性，都使脱硫效率降低。在更高的床温下超过1000℃，CaSO4还会逆相分解放出SO2，进一步降低硫酸盐化的化学反应速度，降低脱硫效率。图2 是某电厂设计煤脱硫试验SO2排放与床温变化的关系曲线。
综合考虑灰渣的燃尽、SO2脱除以及NOx 排放控制等因素，循环流化床锅炉设计床温一般选择为850~900℃。
2.4 钙硫摩尔比的影响
在流化床中，床温和其它工艺条件不变的情况下，随着钙硫摩尔比的增加，脱硫率明显提高，钙硫比从2.0 增加到4.0，脱硫率提高幅度很大。但随着脱硫剂的增加，脱硫率提高很少，不仅浪费了脱硫剂，影响锅炉燃烧效率，而且增加了灰渣的处理量。因而在保证一定脱硫率的前提下，尽可能降低钙硫比，一般经济Ca / S 比在1.5～2.5 之间。
2.5 流化速度的影响
一次风系统提供循环流化床所必需的流化风。增加流化风速，实际上增加了物料的携带速度，从而使循环回料量增加，相应的延长了脱硫剂在炉膛内的停留时间。但如果一次风速太大，使炉膛出口烟气速度超过旋风分离器的捕捉速度，造成循环回料量减少，反而会降低脱硫效率。在运行中，可通过调节风流量、一、二次风配比等，达到调节流化风速的目的。
2.6 循环倍率的影响
循环倍率指单位时间内通过床料回送装置返回炉膛的床料量与锅炉投入固体物料量的质量比。循环倍率越大，脱硫效率越高。因为循环延长了石灰石在床内的停留时间，提高了脱硫剂的利用率，但对循环流化床锅炉存在一个有利于脱硫的循环倍率范围。
2.7 燃料煤含硫量的影响
在相同钙硫比的情况下，含硫量越高的煤，其脱硫率也越高。这是因为高硫煤会使炉膛内产生较高的SO2浓度，因而提高了脱硫的反应速度。2.8 石灰石输送系统的影响
由于石灰石粉具有硬度高、堆积密度大、离散性大、易吸水受潮结块、逸气性强和亲和力差等特性，因此石灰石粉属于较难输送的物料。因此在石灰石输送系统运行过程中，若设计不合理、设备质量本身不过关，就会影响石灰石输送系统的稳定运行，造成石灰石输送系统出力不足、下粉不畅、堵管、磨损及设备不可靠等问题，这些问题最终导致CFB 锅炉脱硫系统无法稳定运行。CFB 锅炉炉内脱硫改造工程实例
某电厂工程建设规模为2×135MW 直接空冷发电机组，配2×480t/h 超高压循环流化床锅炉，采用炉内加钙脱硫工艺，工程已于2006 年投入运行。经过当地环保部门监测，该电厂SO2排放浓度可满足标准限制要求，但炉内脱硫效率偏低，未能达到设计值要求，导致SO2排放总量超出控制要求。
通过现场调研、运行资料分析、查阅影响炉内脱硫率的相关文献资料，并与西安热工院、电厂相关技术生产人员就电厂炉内脱硫存在的问题共同探讨，结合影响CFB 锅炉脱硫效率的主要因素，分析确定了该电厂CFB 锅炉脱硫效率低的主要原因有[8][12]：(1)电厂一直未对入厂的石灰石活性进行分析，也未对其粒度提出要求，因此使用的石灰石品质得不到有效保证;(2)电厂实际运行过程中的床温超过900℃，不利于炉内脱硫;(3)石灰石添加输送系统存在出力不足、下粉不畅、堵管、磨损等问题，导致石灰石添加量不足，钙硫比不能满足要求，最终导致脱硫系统无法稳定运行，脱硫效率较低。
针对电厂炉内脱硫存在的问题，最终确定了相应的炉内脱硫系统改造方案。脱硫系统改造完工试运行正常后，环境监测站对电厂CFB锅炉炉内加钙脱硫设施进行了现场监测，投入石灰石前SO2实测浓度为1032~1142mg/Nm3，脱硫后SO2实测浓度为80~88mg/Nm3，脱硫效率均值达到了92.6%。可见电厂炉内脱硫系统改造完工后，SO2排放浓度较低，满足标准要求;炉内脱硫效率也达到了90%以上。结语
通过对影响CFB 锅炉脱硫效率因素及CFB 锅炉进行炉内脱硫系统改造实例的分析，我们认为： 5.1 循环流化床锅炉炉内脱硫效率主要与石灰石粒度和性能、床层温度、钙硫摩尔比等因素有关，另外物料流化速度、循环倍率和石灰石输送系统等因素也对脱硫效率产生影响。造成煤矸石电厂炉内脱硫效率低的原因并不是完全一致的，通过进行有针性的、细致的调查、试验和分析，制定相应的解决方案，有的放矢地进行改造，可有效地提高炉内脱硫的脱硫效率。
5.2 电厂炉内脱硫系统改造的运行监测数据表明，CFB 锅炉在仅利用炉内脱硫系统的条件下，脱硫效率可达到90%以上，SO2排放浓度和排放量可满足相应要求，而且改造投资较少。该电厂炉内脱硫系统改造的成功，可为国内其余采用CFB 锅炉的电厂提高脱硫效率提供参考。
第五篇：循环流化床锅炉脱硫工艺分析
循环流化床锅炉脱硫工艺分析
1、前言
循环流化床燃烧是指炉膛内高速气流与所携带的稠密悬浮颗粒充分接触，同时大量高温颗粒从烟气中分离后重新送回炉膛的燃烧过程。循环流化床锅炉的脱硫是一种炉内燃烧脱硫工艺，以石灰石为脱硫吸收剂，与石油焦中的硫份反应生成硫酸钙，达到脱硫的目的。较低的炉床温度（850℃～900℃），燃料适应性强，特别适合较高含硫燃料，脱硫率可达80%～95%，使清洁燃烧成为可能。
2、循环流化床内燃烧过程
石油焦颗粒在循环流化床的燃烧是流化床锅炉内所发生的最基本而又最为重要的过程。当焦粒进入循环流化床后，一般会发生如下过程：①颗粒在高温床料内加热并干燥；②热解及挥发份燃烧；③颗粒膨胀及一级破碎；④焦粒燃烧伴随二级破碎和磨损。符合一定粒径要求的焦粒在循环流化床锅炉内受流体动力作用，被存留在炉膛内重复循环的850℃～900℃的高温床料强烈掺混和加热，然后发生燃烧。受一次风的流化作用，炉内床料随之流化，并充斥于整个炉膛空间。床料密度沿床高呈梯度分布，上部为稀相区，下部为密相区，中间为过渡区。上部稀相区内的颗粒在炉膛出口，被烟气携带进入旋风分离器，较大颗粒的物料被分离下来，经回料腿及J阀重新回入炉膛继续循环燃烧，此谓外循环；细颗粒的物料随烟气离开旋风分离器，经尾部烟道换热吸受热量后，进入电除尘器除尘，然后排入烟囱，尘灰称为飞灰。炉膛内中心区物料受一次风的流化携带，气固两相向上流动；密相区内的物料颗粒在气流作用下，沿炉膛四壁呈环形分布，并沿壁面向下流动，上升区与下降区之间存在着强烈的固体粒子横向迁移和波动卷吸，形成了循环率很高的内循环。物料内、外循环系统增加了燃料颗粒在炉膛内的停留时间，使燃料可以反复燃烧，直至燃尽。
循环流化床锅炉内的物料参与了外循环和内循环两种循环运动，整个燃烧过程和脱硫过程就是在这两种形式的循环运动的动态过程中逐步完成的。
3、循环流化床内脱硫机理
循环流化床锅炉脱硫是一种炉内燃烧脱硫工艺，以石灰石为脱硫吸收剂，石油焦和石灰石自锅炉燃烧室下部送入，一次风从布风板下部送入，二次风从燃烧室中部送入。石灰石在850℃～900℃床温下，受热分解为氧化钙和二氧化碳。气流使石油焦、石灰石颗粒在燃烧室内强烈扰动形成流化床，燃料烟气中的SO2与氧化钙接触发生化学反应被脱除。为了提高吸收剂的利用率，将未反应的氧化钙、脱硫产物及飞灰等送回燃烧室参与循环利用。按设计，II电站CFB锅炉钙硫比达到1.97时，脱硫率可达90%以上。
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高硫石油焦在加热到400℃就开始有硫份析出，经历下列途径逐步形成SO2，即硫的燃烧过程：
S--→H2S--→HS--→SO--→SO2
硫的燃烧需要一定的时间，石油焦床内停留时间将影响硫的燃烧完全程度，其随时间同步增长。同时床温对硫的燃烧影响很大，硫的燃烧速率随床温升高呈阶梯增高。
以石灰石为脱硫剂在炉膛内受高温煅烧发生分解反应：
△CaCO3--→CaO + CO2-179 MJ/mol 上式是吸热反应。由于在反应过程中分子尺寸变小，石灰石颗粒变成具有多孔结构的CaO颗粒，在有富余氧气时与床内石油焦的析出硫分燃烧生成的SO2气体发生硫酸盐化反应：CaO + SO2 + 1/2 O2--→CaSO4 + 500 MJ/mol
使Ca0变成CaSO4即达到脱硫目的。但是生成的CaSO4密度较低，容易堵塞石灰石的细孔，使SO2分子不能深人到多孔性石灰石颗粒内部，所以，Ca0在脱硫反应中只能大部分被利用。
4：影响脱硫的因素与清洁燃烧控制
影响脱硫的因素有许多，一部分属于设计方面的因素，诸如给料方式的不同会有不同的脱硫效果；炉膛的高度影响脱硫时间等。另一部分属于运行方面的因素，如Ca／S摩尔比、床温、物料滞留时间、石灰石粒度、石灰石脱硫活性等，本文仅从运行角度，对II电站CFB锅炉的脱硫工艺进行研究分析。
4.1：Ca／S摩尔比的影响
当Ca／S比增加时，脱硫效率提高。由于II电站CFB锅炉燃烧用高硫石油焦的硫含量基本上为4％～4.5％，所以，Ca／S比的改变可由控制石灰石的加入量来实现。通过对在线仪表的数据采集分析，从图1可以发现，随着石灰石加入量的增大，烟气中的SO2排放量逐步降低，趋势变缓，Ca的利用率下降。因此Ca／S比存在经济性问题，一般经济Ca／S比在1.5～2.5之间。II电站CFB锅炉设计Ca／S比控制在1.97。实际运行中，还可以用石灰石输送风压比照石灰石加入量，目前石灰石输送风压PT650A/B控制在20KPa左右。（脱硫效率以在线监测仪的烟气SO2排放量平均数据表示，排放量越小，则脱硫效率越高。）
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4.2：石灰石粒度及活性的影响
石灰石粒度对床内脱硫反应工况具有重大的、甚至是决定性的影响。如果石灰石颗粒太粗，其发生反应后，在颗粒表面形成CaS04，由于CaS04的分子量比Ca0大得多，所以颗粒外表面被CaS04层阻止了S02与颗粒中心区域Ca0进一步反应，降低了脱硫性能；若石灰石颗粒太细(如小于75μm的颗粒)，则不能被气固分离器捕捉送回炉膛，使石灰石不能充分利用。一般地，石灰石颗粒粒径选在0.2-1.5mm为宜。II电站的石灰石粒径控制设计指标是D50=550μm。所谓D50，指的是通过50％的物料质量的筛网的尺寸，即物料平均粒径。也就是说，II电站的石灰石平均粒径为550μm。石灰石经二级破碎机制粉，在正常运行中不进行粒度的改变调整。
石灰石的脱硫反应活性，受地质特性和物理特性决定，如石灰石的钙含量和其它成分含量、煅烧后的孔隙结构、破碎特性、地质年龄等。应通过试验，测定石灰石的活性指数，从而确定筛选矿区，不采购不明石灰石。
4.3：床温的影响
床温对脱硫效率有较大影响。从图2 床温与脱硫关系曲线可以看出，脱硫率在较高或较低床温下明显下降。因为脱硫反应有其最佳的化学反应温度，约为860℃～880℃左右，偏离最佳反应温度时，脱硫效果下降。
电站CFB锅炉床温一般控制在880℃～900℃，并不在最高脱硫范围内，这有两方面原因：一是床温高，锅炉燃烧效率高；二是石油焦的挥发份少，着火温度高达500℃～550℃，燃烬所需温度亦较高。所以选择这一运行温度范围是统和考虑的结果。
4.4：物料滞留时间的影响
床料在炉膛内滞留时间越长，硫的燃烧、Ca0 与S02的有效反应时间就越长，脱硫效率越高。影响物料滞留时间的因素一般有：流化风速，循环倍率，石油焦造粒及碳黑掺烧，电除尘飞灰回燃循环等等。
4.4.1：流化风速的影响
一次风系统提供循环流化床所必需的流化风。增加流化风速，实际上增加了物料的携带速度，从而使循环回料量增加，相应的延长了脱硫剂在炉膛内的停留时间；并由于整个稀相区物料浓度的增加而增加该区脱硫剂浓度，提高了脱硫剂的利用率，脱硫效率增高。但如果一次风速太大，使炉膛出口烟气速度超过旋风分离器的捕捉速度，造成循环回料量减少，从网址：http://www.xiexiebang.com 联系电话：02161024899 E-mail：service@gesep.com
而降低脱硫效率。在运行中，可通过调节风流量、一、二次风配比等，达到调节流化风速的目的。
4.4.2：循环倍率的影响
循环倍率指单位时间内通过床料回送装置返回炉膛的床料量与锅炉投入固体物料量的质量比。循环倍率越大，脱硫效率越高。因为循环延长了石灰石在床内的停留时间，提高了脱硫剂的利用率。同时使稀相区的物料浓度增高，增加了石油焦在炉膛内与床料碰撞的概率，提高石油焦在炉膛内的停留时间，从而使脱硫效率升高。图3为循环物料量与烟气SO2排放量关系。
循环物料量的主要控制手段为：控制石灰石的加入量及石灰石的粒径，调整一、二次风比率，控制石油焦粒径，控制J阀的工作状态，控制合适的炉膛上部差压、保证炉膛内有足够的细颗粒等。
4.4.3：石油焦造粒及碳黑掺烧的影响
II电站于2001年1月，在2#CFB锅炉上做了3天的掺烧30%造粒石油焦试验，原目的是研究飞灰碳含量的变化情况。所谓造粒，就是将粉料石油焦，掺加一定比例的飞灰和粘结剂，聚集成4mm左右的粒焦。这实际上使飞灰中30％左右的Ca0得到了回用，提高了石灰石的利用率。但这部分的Ca0由于表面孔隙被CaS04堵塞，使SO2不能充分地深入到Ca0颗粒内部，脱硫性能相对较差。另一方面，随着粒径增大，石油焦的着火点温度将明显提高，延长了石油焦颗粒在高温床料内加热干燥、热解及挥发份燃烧的时间，石油焦的硫份燃烬更加充分，与石灰石充分反应后，脱硫率增高。
目前II电站锅炉在石油焦中掺烧5％左右的碳黑。碳黑来自合成氨装置，水份比较大，经掺和一定量的底灰粘结，使底灰中40％左右的Ca0得到了回用。由于Ca0与碳黑中的H2O反应生成Ca（OH）2，其与SO2的结合能力比Ca0强，因此，比较造粒石油焦与掺烧碳黑，后者的脱硫效果更佳。
4.4.4：电除尘飞灰回燃循环的影响
II电站1#CFB锅炉新增电除尘飞灰回燃循环系统，将锅炉尾部电除尘器一电场收集的飞灰送回J阀回料腿，进入锅炉炉膛的密相区，实现循环燃烧。该系统有以下三个优点：a．提高碳的燃烬率；b．提高石灰石的利用率；c．调节床温，使其保持在最佳的脱硫温度下。
4.4.5：效果
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II电站的两台循环流化床锅炉运行中的烟气SO2排放量在400ppm左右，（标准状态烟气中1ppm的SO2体积浓度等于2.86 mg/Nm3质量浓度），约为1144 mg/Nm3。国家排放控制标准为1200 mg/Nm3～1800 mg/Nm3，工艺控制标准为1500 mg/Nm3。
4、总结
随着社会和国家对环境保护的日益重视，以及公司HSE管理的不断深入，SO2排放控制标准将逐步向世界先进国家靠拢，达到400 mg/Nm3。由此可以看到明显的差距，CFB锅炉的清洁燃烧工作任重道远，需要为之不断的努力。综上所述，CFB锅炉的燃烧脱硫控制，关键是增大石灰石的添加量及加大物料的循环利用程度，提高Ca／S比。同时加强重视对床温、流化风速、物料粒径、石灰石脱硫活性等因素的选取、调整、控制，通过对这些因素的优化组合，提高循环流化床锅炉的脱硫效率，达到清洁燃烧的目的，净化空气，实现最大程度的不破坏环境。
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