国外发展循环流化床锅炉,主要是为了降低燃煤锅炉SOX及NOX的排放,即所谓清洁燃烧。在床内添加石灰石,通过下述化学反应,使烟气中的CO2及SO3开成固体的CASO4随床料排出,达到床内脱硫的目的。
CaCO3 ---- CaO+CO2↑
CaO +SO2+1/2O2 ---- CaSO4↑
根据美国近几年循 环流化床锅炉的实际运行情况(4),为使脱硫效率达到90%,钙硫摩尔比约需2至3,如石灰石中碳酸钙纯度能达到90%,从上述二式可算出,对含硫S =3%的煤,每燃用一吨煤,理论上需添加208至312公斤石灰石,对美国一台100T/H高压循环流化床锅炉的实地考察发现,其实际耗煤量及石灰石耗量统计平均值分别为14T/H及4.5T/H石灰石给入率约为给煤率的30%其燃煤及石灰石成分为:
煤Cγ Hγ Oγ Nγ Sγ Wγ A QYdW
57.1 4.0 6.2 1.1 2.6 15.1 13.9 19220KJ/Kg
石灰石:碳酸钙 碳酸美 氧化硅 水分
CACO3 MGCOO3 SIOO2 HO2O
89% 1.7% 7.3% 2.0%
自“循环流化床燃烧技术的分折”(5)中的数据可算出,对于低硫低灰分的煤,石灰石给入率为给煤率的4.9%,对高硫高灰分的煤,此值为23.6%。
对一个装有2台220T/H循环流化床锅炉的电厂,如年运行8000小时,参考上述实例,每年消费石灰石将达15万8千吨,可见石灰石的耗量是很大的。了既达到脱硫的目的,又节约石灰石,必须在锅炉运行中根据烟气分折的结果,随时调节石灰石的添加量。这样大量的石灰石在电厂内的破碎筛分、输送、存储、给料等均为一系列实际的工程问题,如电厂设计时未考虑石灰石加料系统,以后再加装也非易,可见选择石灰石或选择灰渣作为床料,对锅炉及电厂设计有非常大的区别,对一个实际以灰渣作为床料的锅炉,临时在炉前加一些石灰石以研究其脱硫效果,是没有实际意义的。
目前国内的循环流化床锅炉电厂,均未考虑石灰石加料系统,实际上锅炉是以灰渣作床料,这一特残的国情使我国的锅炉设计与国外的应有所不同。
NOX排放量与燃烧温度有直接的关系。燃烧温度高于850-9000C以后,NOX排放量急剧增加,由于循环流化床的燃烧温度比煤粉炉及;链条炉低很多,加上分级送风,可使NOX排放量进一步降低,从 这一方面看,只要采用流化床燃烧技术,不论采用何种床料,能级使NOX排放量大大降低,起到保护环境作用。