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1、石灰石加入量對(duì)CFB鍋爐污染排放的影響和運(yùn)行優(yōu)化措施 循環(huán)流化床鍋爐因其燃料適應(yīng)性廣,燃燒效率高,負(fù)荷調(diào)節(jié)范圍大,調(diào)節(jié)速度快等優(yōu)點(diǎn)得到了廣泛的應(yīng)用。在循環(huán)流化床鍋爐運(yùn)行過(guò)程中,會(huì)產(chǎn)生大量的SO2和其他硫化物,為了防止SO2等含硫的污染物排入到大氣中,會(huì)在燃料中混入適量石灰石進(jìn)行摻燒。石灰石在爐膛內(nèi)被煅燒,生成表面多孔的CaO,當(dāng)SO2擴(kuò)散到這些空隙中時(shí),就會(huì)與CaO發(fā)生反應(yīng),生成CaSO4覆蓋在CaO表面?;瘜W(xué)反應(yīng)方程式如下: CaCO3→CaO+CO2 CaO+SO2→CaSO3 2CaSO3+O2→2CaSO4 然而,隨著大量石灰石的加入,對(duì)鍋爐SO2、NO和N2O的
2、排放濃度、鍋爐的粉塵濃度、總風(fēng)量和排煙溫度等方面造成了不同的影響,這些影響有利有弊。本文對(duì)現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)采集到的相關(guān)數(shù)據(jù)進(jìn)行了分析,提出了一些運(yùn)行優(yōu)化措施?! ?主要設(shè)備與試驗(yàn)方案 鍋爐結(jié)構(gòu)參數(shù) 試驗(yàn)鍋爐為云南某循環(huán)流化床1號(hào)鍋爐,該鍋爐的制造技術(shù)由ALSTOM公司引進(jìn)。鍋爐為亞臨界參數(shù)、自然循環(huán)、單鍋筒、平衡通風(fēng)的循環(huán)流化床鍋爐,燃用褐煤。機(jī)組的電負(fù)荷為300MW,鍋爐額定蒸發(fā)量為/h,BMCR工況為1025t/h。鍋爐的主要技術(shù)參數(shù)見(jiàn)表1?! ∪剂霞笆沂匦砸?jiàn)表2和表3?! ∑贩N:褐煤 1.試驗(yàn)設(shè)備與方案 本試驗(yàn)使用的儀器是MGXX傅里葉可變換紅外煙氣分析儀,該儀器可對(duì)N2
3、O、NO、SO2、O2等氣體進(jìn)行測(cè)量。它需與電腦、伴熱管、煙氣采樣管、真空泵、標(biāo)準(zhǔn)氣體等設(shè)備配合使用。試驗(yàn)設(shè)備放置于該電廠煙氣小間內(nèi)。測(cè)點(diǎn)布置在尾部煙道接近煙囪處。煙氣經(jīng)煙氣采樣管,伴熱管采集到MGXX中進(jìn)行分析。采集過(guò)程中保持儀器24小時(shí)運(yùn)行,每隔1分鐘生成一組煙氣成分?jǐn)?shù)據(jù)。 試驗(yàn)進(jìn)行時(shí),保持負(fù)荷為300MW,床溫控制在835oC,氧量穩(wěn)定在%。石灰石加入量分別為20t/h,60t/h,70t/h,80t/h,110t/h?! ≡囼?yàn)結(jié)果和分析 石灰石量對(duì)SO2、NO和N2O排放濃度的影響 由圖1可以看出,在給煤量不變的情況下,隨著石灰石加入量的增加,N2O和SO2的排放量均
4、呈現(xiàn)下降趨勢(shì)。增多石灰石的加入量,鈣硫比變大,這就使得更多的脫硫劑去捕捉SO2,因此脫硫效率增加[1]。但值得注意的是,隨著石灰石量的增多,脫硫效率的增速會(huì)逐漸放緩。在圖1中,在石灰石量由20t/h增長(zhǎng)到80t/h的過(guò)程中,SO2的排放量由700mg·m-3下降到100mg·m-3,下降速率接近10mg/t,然而當(dāng)石灰石量由80t/h增長(zhǎng)到110t/h,SO2僅下降了50mg左右,下降速率為/t左右。S聯(lián)盟O2的下降速率大大減緩。考慮到石灰石量的增多,會(huì)加大電廠的運(yùn)行成本,因此石灰石量不宜超過(guò)80t/h?! ?duì)于NO的排放濃度隨石灰石量增加而增加,有的學(xué)者認(rèn)為是脫硫產(chǎn)物CaSO4對(duì)
5、NH3-NO的反應(yīng)過(guò)程的影響導(dǎo)致的[2],但根據(jù)新近的研究成果表明,這種說(shuō)法并不全面。當(dāng)石灰石量增多之后,爐內(nèi)有大量CaO存在,而CaO是燃料氮轉(zhuǎn)化為NO的強(qiáng)催化劑[3]。雖然CaO同時(shí)對(duì)CO和H還原NO有催化作用,但后者的影響小于前者,故石灰石量增多時(shí),NO排量升高。另外,還有學(xué)者認(rèn)為石灰石還可以催化HCN和NH3生成NO,從而抑制了揮發(fā)分N向N2O的轉(zhuǎn)變,同時(shí)也增加了NO的生成量[4]?! 2O排放濃度隨著石灰石量的增加而降低,但由于N2O排放總量較少,所以在這里不做過(guò)多研究?! ?.石灰石量對(duì)其他工況的影響 圖2是在不同石灰石加入量下鍋爐粉塵濃度的變化,由圖中數(shù)據(jù)可以看出
6、,大部分工況下粉塵濃度均超過(guò)了30mg·Nm-3。根據(jù)GB13223-XX火電廠大氣污染物排放標(biāo)準(zhǔn),規(guī)定燃煤電廠的粉塵濃度均不能超過(guò)30mg·Nm-3,所以,如何降低粉塵濃度,是在考慮控制SO2、NOx和N2O等污染物排放濃度時(shí)也要重點(diǎn)兼顧的一個(gè)問(wèn)題?! ∮蓤D3可以看到,不同工況下的總風(fēng)量變化量基本不變,風(fēng)機(jī)電耗沒(méi)有大幅增加,因此,在考慮控制污染物的排放時(shí),改變運(yùn)行工況對(duì)總風(fēng)量的影響可以放在次要地位考慮,以降低污染物排放濃度為優(yōu)先?! D4反映的是空預(yù)器出口煙溫的變化。一般火力發(fā)電廠均以空預(yù)器出口煙溫表示鍋爐排煙溫度。因此,我們可以得出結(jié)論:在改變石灰石量的時(shí)候,只要運(yùn)行人員合理控
7、制,排煙溫度基本也不會(huì)受到影響,排煙損失基本不變。所以,在進(jìn)行流化床污染物排放濃度運(yùn)行優(yōu)化時(shí),變工況對(duì)排煙損失的影響也較小,可以?xún)?yōu)先考慮控制污染物排放。 結(jié)論及運(yùn)行優(yōu)化措施 通過(guò)變石灰石加入量的工業(yè)試驗(yàn)可知,在給煤量不變的情況下,隨著石灰石加入量的增加,N2O和SO2的排放量均呈現(xiàn)下降趨勢(shì),NO的排放量呈現(xiàn)上升趨勢(shì)。石灰石使用量的增多,會(huì)導(dǎo)致灰渣物理熱損失增大,飛灰量增加,鍋爐效率降低,脫硫成本變高。由試驗(yàn)結(jié)果可知,當(dāng)石灰石投入量達(dá)到80t/h時(shí),SO2和NO排放