CFB锅炉SO_2超低排放技术改造与性能评价_邹阳军.pdf

年，第 期 75 收稿日期：作者简介：邹阳军（），男，江西上饶人，硕士研究生，从事火电及新能源环保技术研究。锅炉 超低排放技术改造与性能评价邹阳军，陈 剑，朱斌帅（华电电力科学研究院有限公司，浙江 杭州）摘 要：为满足 锅炉 超低排放要求，在保留原有炉后半干法脱硫系统基础上，对炉内喷钙脱硫系统进行优化改造，并根据改造后实际运行情况，对改造效果进行性能评价。结果表明：锅炉可通过炉内喷钙脱硫与烟气半干法联合脱硫实现 超低排放，具有良好的稳定性和调节灵活性；随着锅炉负荷的升高，炉膛内平均温度上升，炉内喷钙脱硫偏离高效脱硫区间，炉后半干法脱硫系统处于高效脱硫区间；低负荷时，应适当提高炉内喷钙脱硫系统所占脱硫比例；高负荷时，适当提高炉后半干法脱硫系统所占脱硫比例。关键词：锅炉；超低排放；炉内喷钙脱硫；烟气半干法脱硫；钙硫比中图分类号：；文献标识码：文章编号：（），（，）：，：；引 言东部地区某热电厂 锅炉采用炉内喷钙脱硫炉后半干法脱硫系统联合脱硫工艺，但由于炉内喷钙脱硫系统脱硫效率严重低于设计值，无法满足 超低排放要求。为此，该电厂进行了 超低排放改造。改造方案为保留原有炉后半干法脱硫系统，并对炉内喷钙脱硫系统优化改造。本文对 超低排放改造工程进行了简单介绍，并对改造后机组运行数据进行分析，综合评价了改造效果，为 锅炉 超低排放技术改造提供借鉴和参考。改造背景 概 况该机组采用 超高压自然循环 锅炉（），主要参数如表 所示。炉内喷钙脱硫系统随主机一同建设，采用压缩空气作为输送气源，并配套建设石灰石粉仓一座，中间仓两座，炉前日用仓两座，石灰石输送系统两套。石灰石由给料机及喷射器分四个投入点喷入炉膛，投入点设置在炉膛前墙的上二次风管节能环保DOI:10.16189/ki.nygc.2023.02.010 76 处。表 所示为炉内喷钙脱硫系统主要参数。表 锅炉主要参数参数单位数值（）过热蒸汽流量再热蒸汽流量过热器出口蒸汽温度过热器出口蒸汽压力再热器入口蒸汽温度再热器入口蒸汽压力再热器出口蒸汽温度再热器出口蒸汽压力给水温度排烟温度表 炉内喷钙脱硫系统主要设计参数参数单位数值石灰石粉仓容积单台机组石灰石最大耗量设计煤种含硫量设计钙硫比生成浓度排放浓度设计脱硫效率 炉后半干法脱硫系统 年机组进行了脱硫改造，在除尘器后加设一套循环流化床半干法脱硫系统，主要由烟道系统、吸收塔系统、物料再循环系统、吸收剂制备及供应系统、脱硫布袋除尘器系统等组成，如图 所示。生石灰仓；消化器；消石灰输送风机；消石灰仓；吸收塔；雾化喷入点；除尘器；引风机；烟囱；烟气再循环门；脱硫灰仓；消石灰给入点；水泵；工艺水箱图 炉后半干法脱硫系统示意图表 所示为炉后半干法脱硫系统设计参数。表 炉后半干法脱硫系统主要设计参数参数单位数值（标态、干基、）入口烟气量入口烟气温度出口烟气温度设计煤种含硫量设计钙硫比入口 浓度（炉内脱硫停运）出口 浓度（炉内脱硫停运）出口 浓度（炉内正常脱硫）设计脱硫效率炉后半干法脱硫系统采用生石灰经消化后制成的消石灰为脱硫吸收剂，并配套建设一座生石灰仓和一座消石灰仓。烟气经除尘器后从底部进入吸收塔，然后经下部的文丘里管加速，进入吸收塔床体；消石灰则经给料系统进入吸收塔，同时在文丘里管的出口扩管段设有喷水系统，喷入的雾化水用以降低吸收塔内的烟温，使得脱硫除尘一体化系统出口烟气温度达到。脱硫吸收剂与烟气在吸收塔内充分混合，发生剧烈的物理化学反应，进而脱除烟气中的，其主要化学反应如下。（）（）（）（）脱硫系统运行现状超低排放改造前，对机组开展了现场摸底试验以分析脱硫系统现阶段的运行情况，结果（标态、干基、）如表 所示。由表 可见，在 生成浓度 左右时，炉内喷钙最大出力情况下，炉后半干法脱硫系统入口 浓度仅能降到 左右，炉内喷钙系统脱硫效率仅为 左右。其原因在于炉内石灰石投入点位于锅炉前墙的上二次风管处，投入点较高；且石灰石风机压力低，喷入炉内的石灰石穿透力不强，不能很好地与烟气混合，导致大量石灰石未经反应直接随烟气带走，造成炉内喷钙脱硫系统脱硫效率严重低于设计值。节能环保 年，第 期 77 表 脱硫系统摸底试验结果参数单位停炉内喷钙炉内喷钙设计值机组负荷锅炉蒸发量烟气量实际负荷率煤种含硫率炉后脱硫系统入口烟温炉后脱硫系统入口 浓度炉后脱硫系统入口 浓度炉后脱硫系统出口 浓度炉后脱硫系统出口 浓度炉内脱硫效率炉后脱硫效率石灰石耗量生石灰耗量表 还显示实际石灰石最大耗量约为 ，仅为设计出力的一半左右，其原因在于炉前石灰石给料机出力不足，远小于设计值。在现有炉内喷钙脱硫系统最大出力及炉后半干法脱硫系统最大出力情况下，炉后半干法脱硫系统脱硫效率为 ，其出口 浓度为 （标态、干基、），但仍无法满足超低排放的要求。此时 达到，较设计值高出近 倍。改造方案 改造工艺选择机组已有脱硫系统采用炉内喷钙脱硫系统炉后半干法脱硫系统两级联合脱硫工艺。根据摸底试验结果，炉后半干法脱硫系统脱硫效率能稳定达到 以上。考虑到长期运行经济性，本次改造采用炉内喷钙脱硫系统优化改造方案，炉后半干法脱硫系统维持现状，不进行改造。改造设计参数表 所示为本次 超低改造脱硫系统烟气条件。鉴于实测烟气量（满负荷修正）与原设计值基本一致，以原设计烟气量作为本次改造的设计烟气量。仅将炉后半干法脱硫系统入口 浓度作为本次改造的目标值，其他参数仍沿用原设计值。设计煤种收到基硫分为，炉内喷钙脱硫系统停运时，理论生成浓度为 （标态、干基、），炉后半干法脱硫系统出口浓度为 （标态、干基、），系统总脱硫效率不小于。表 改造设计烟气参数参数单位（标态、干基、）数值炉内喷钙炉内 浓度 脱硫系统入口烟气量炉后半干法脱硫系统入口 浓度入口烟气量入口烟气压力入口烟气温度出口 浓度 改造方案 锅炉炉内喷钙脱硫效率与钙硫比的关系：|（）式中：为脱硫效率，；为石灰石脱硫性能指数；为煤的自脱硫能力系数。根据燃用煤种及石灰石的性质参数，按照式（）计算得出的 与脱硫效率的关系曲线如图 所示。图 与脱硫效率的关系曲线节能环保 78 由图 可见，炉内喷钙脱硫效率为 时，对应的 为。因此，本次改造炉内喷钙脱硫系统设计 为。原有石灰石储运系统中石灰石粉库至日用仓的输送管线过长，达到 ，造成输送困难。两台机组同时运行时，炉前石灰石供料困难，无法满足石灰石的稳定正常连续投入，造成脱硫效率下降。本次改造停用日用仓，改为由石灰石粉库直接向炉内供粉。因此，在锅炉扩建端新建一座石灰石粉库，满足两台机组满负荷运行 小时的石灰石用量。原炉内石灰石投入点设置于炉膛前墙的上二次风管处，位置较高，且石灰石风机压力低，导致喷入炉内的石灰石穿透力弱，未能与烟气充分混合。本次改造设置 个石灰石投入点，其中 个设置于前墙下二次风管处，个设置于后墙回料斜腿上。改造后性能评价超低排放改造完成后，两级脱硫系统运行采用炉后半干法脱硫系统入口 浓度单一参数控制方式，即通过调整喷入炉膛的石灰石的量，从而将炉后半干法脱硫系统入口 浓度控制在某一定值附近，炉后半干法脱硫系统则进一步将烟气中 脱除至 以下。图 所示为 年 月 日至 日 排放连续在线数据，显示其能稳定实现超低排放，改造取得良好效果。图 年 月 排放浓度对两级脱硫系统主要运行参数在线数据进行综合分析，结果如表 所示。表 两级脱硫系统主要运行参数对比参数负荷负荷负荷机组负荷 炉膛温度 炉内喷钙脱硫系统理论生成浓度 排放浓度 钙硫比脱硫效率 炉后半干法脱硫系统入口烟气温度 出口烟气温度 入口 浓度 出口 浓度 钙硫比脱硫效率 由表 可见，随着锅炉负荷的升高，炉膛内平均温度上升，达到相同脱硫效率的钙硫比增大；炉后半干法脱硫系统入口烟气温度上升，达到相同脱硫效率的钙硫比下降。在 负荷和 负荷下，炉后半干法脱硫系统入口烟气温度分别为 和 ，均低于设计值，不利于循环流化床烟气半干法高效脱硫。图 所示为锅炉负荷变化对炉膛温度和炉后半干法脱硫系统入口烟气温度及两级脱硫系统 的影响。图 锅炉负荷变化的影响由图 可见，炉膛温度和炉后半干法脱硫系统入口烟气温度随锅炉负荷增大而升高；此外，随锅炉负荷的增大，炉内喷钙脱硫系统 和炉后半干法脱硫系统 分别呈上升和下降趋势，两级脱硫系统的高效脱硫温度区间所对应的锅炉负荷恰好相反。节能环保 年，第 期 79 由此可见，低负荷时，炉内喷钙脱硫系统处于高效脱硫区间，较低的 即可达到较高的脱硫效率。高负荷时，炉内喷钙脱硫系统偏离高效脱硫区间，需较高的 才能达到设计的脱硫效率。此时，入口烟气温度升高使得炉后半干法脱硫系统处于高效脱硫区间。因此，低负荷时，应适当提高炉内喷钙脱硫系统所占脱硫比例；高负荷时，适当提高炉后半干法脱硫系统所占脱硫比例。如此灵活操作两级脱硫系统的脱硫效率，虽增加了操作运行的复杂性，但不仅能提高两级脱硫系统运行经济性，还能有效解决较大 所导致的锅炉脱硫热损失升高和脱硝还原剂耗量增大问题。结 论）锅炉可通过炉内喷钙脱硫与烟气半干法联合脱硫实现 超低排放，具有良好的稳定性和调节灵活性。）随着锅炉负荷的升高，炉膛内平均温度上升，炉内喷钙脱硫偏离高效脱硫区间，炉后半干法脱硫系统处于高效脱硫区间。）低负荷时，应适当提高炉内喷钙脱硫系统所占脱硫比例；高负荷时，适当提高炉后半干法脱硫系统所占脱硫比例。参考文献：黄 中，高洪培，孙献斌，等最新环保标准下对循环流化床锅炉环保特性的再认识电站系统工程，（）：孙献斌，时正海，金森旺循环流化床锅炉超低排放技术研究中国电力，（）：王文龙，董 勇，任丽，等干法 半干法脱硫中脱硫剂利用率及脱硫灰利用研究热能动力工程，（）：杨 涛，斯洪良，李文勇循环半干法脱硫系统设计与应用能源环境保护，（）：王文龙，马春元，胡明强，等基于脱硫产物化学组成的脱硫剂利用率研究 动力工程，（）：梁宝瑞，宋存义，赵荣志，等基于密相半干法脱硫工艺的生石灰消化及改性 环境工程学报，（）：杨家军超净排放中循环流化床半干法脱硫工艺的优化升级环境工程技术学报，（）：（责任编辑 周洁）节能环保