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燃烧福建无烟煤CFB锅炉炉内脱硫若干相关问题探讨
发布时间:2011/3/29  阅读次数:1861  字体大小: 【】 【】【
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3.        烟尘排放
       我省已投运和建设中的CFB锅炉大多数配置有静电除尘器除尘。由于脱硫改变了烟尘性质,增加了烟尘中飞灰颗粒的比电阻,因此会影响静电除尘器的除尘效果,增加粉尘排放。
       静电除尘器的除尘效率主要取决于烟尘的导电性能,在CFB锅炉120—150℃的排烟温度范围内,烟尘导电性能由其粉尘的表面比电阻决定。而粉尘表面比电阻受粉尘自身化学成分和烟气性质等双重因素的影响:在炉内脱硫的情况下,一方面,飞灰中CaO、CaSO3和  CaSO4的存在将对比电阻产生影响,飞灰比电阻将随烟尘中CaO含量的增加而迅速上升;另一方面,加入石灰石脱硫后使得烟气中SO2的浓度大为降低,也会导致颗粒比电阻增加。据测试[4] ,当燃煤含硫量为1.04%、钙硫比为2.0时,脱硫前后,烟尘中灰颗粒的比电阻将从4.0×1010  增加到1.9×1012  
       一般CFB锅炉静电除尘器设计的最大比电阻为1.5×1013  左右,当比电阻大于1012  时,静电除尘器的效率将会下降,导致增加粉尘排放。有试验发现[5] ,对于燃烧高硫煤的CFB锅炉,  当钙硫比为3.2时,添加石灰石脱硫后使得烟尘排放量增加了约10%。因此,对于燃烧福建无烟煤的CFB锅炉,当采用炉内脱硫技术时,在选用静电除尘器时,应考虑比电阻变化对其除尘效果的影响。根据我们对石狮热电厂燃烧福建龙岩无烟煤时脱硫前后除尘效率的测试结果发现:不脱硫时,静电除尘器出口粉尘浓度56.4mg/Nm3,除尘效率为99.75%;当在同样的燃烧工况下进行炉内脱硫时,在  Ca/S=2.5条件下,测得除尘器出口粉尘浓度为80mg/Nm3,除尘效率为99.73%。可见,脱硫前后的除尘效率基本不变,但粉尘浓度大为增加。表2    (表中:1为添加石灰石前的情况,2为添加石灰石后情况)是我们在浙江大学1MWCFB中试炉上进行燃烧兖州烟煤炉内脱硫的试验结果。由表2可见,添加石灰石前后,静电除尘效率均随飞灰粒径的减小而减小,特别是对于粒径在2.5以下的颗粒,减小特别显著;另外,虽然各级除尘效率及总的除尘效率变化很小,但添加石灰石后降低了对于细颗粒的脱除效率,增加了粉尘排放。    

4.        脱硝
       脱硫对脱硝的影响较复杂。一方面,石灰石分解后生成的氧化钙对挥发份中的NH3氧化生成NO和N2O有催化促进作用,加入石灰石脱硫对循环流化床燃烧过程中NOx的生成和排放有一定的负面影响。另一方面,添加石灰石脱硫同时却也会减少N2O的生成。随着钙硫摩尔比增加,虽然NOX的排放浓度增加,但N2O排放浓度却降低。
       福建无烟煤的挥发份和自身含氮量极低,添加石灰石脱硫对锅炉烟气中的NOx  排放浓度影响并不明显。工业试验证实[6] ,在钙硫比较小的工况下,炉内添加石灰石脱硫会使烟气中NOx排放量有少许增加,见图3。  
        
                     图  3    添加石灰石脱硫对NOx排放的影响(Ca/S=2.17)
       目前,燃烧福建无烟煤CFB锅炉的NOx的排放很低,一般在100ppm左右。在有炉内脱硫情况下,即使考虑添加石灰石会增加NOx的生成,通过采取其它的一些低氮燃烧措施,NOx  的排放浓度可以控制在国家的排放标准以下。  
5.        结  语
       本文对影响燃烧福建无烟煤CFB锅炉开展炉内脱硫的主要因素包括脱硫效率、脱硫灰渣利用、粉尘排放、脱硝等进行了分析,得到以下结论:  
(1)由于燃烧福建无烟煤CFB锅炉的运行温度较高,其炉内脱硫效率较低,达到一定脱硫效率所需的钙硫摩尔比较高;从脱硫效率随钙硫比的变化规律判断,燃烧福建无烟煤CFB锅炉炉内脱硫存在有最佳钙硫比值。
(2)炉内脱硫会增加CFB锅炉的灰渣数量,改变灰渣成份和性质,影响灰渣的综合利用价值;开发脱硫灰渣综合利用新技术是推动CFB锅炉炉内脱硫技术应用的关键。另外,脱硫会改变烟尘的化学成份和烟气性质,增加烟尘中灰颗粒的比电阻,降低静电除尘器的除尘效率,增加粉尘排放;对于采用炉内脱硫技术的CFB锅炉,应考虑比电阻变化对其除尘效果的影响。
(3)对于燃烧福建无烟煤CFB锅炉而言,脱硫对脱硝的影响不明显。在钙硫比较小情况下,脱硫会使烟气中NOx排放量有所增加,但NOx  的排放浓度仍可控制在国家的排放标准以下。


参考文献
[1]  He  Hongzhou,  Luo  Zhongyang,  Fang  Mengxiang,  et  al.  An  industrial  experimental  research  on  desulphurization  of  Fujian  anthracite  during    combustion  in  CFB  boiler[C].  The  5th  International  Symposium  on  Coal  Combustion  .  ISBN:  7-81089-377-7.    2003.  P:  325-328
[2]  何宏舟.  CFB锅炉洁净燃烧福建无烟煤的理论与试验研究[D].  浙江大学博士学位论文.  2005.8
[3]  Nowak  W.    Clean  Coal  fluidized-bed  technology  in  Poland.  Applied  Energy[J].  2003,  74  :  405-413
[4]  吕俊复,  张建胜,  杨海瑞,等.  循环流化床锅炉脱硫对飞灰比电阻的影响[J].  电站系统工程.  2000(5):  259-261,286
[5]  韩道汶,  徐国荣.  循环流化床锅炉脱硫试验分析[J].  锅炉技术.  2001.  32(12)  :  31-32
[6]  何宏舟,邹峥,  俞建洪,等.  循环流化床锅炉燃烧福建无烟煤炉内脱硫对锅炉热效率及烟气中NOx排放的影响.  电站系统工程.2003,  19(5):4-8
  
  
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