关于生物质循环流化床锅炉脱硫脱硝及燃烧效率分析探讨

姬育敏

太原锅炉集团有限公司 山西太原 030000

1 影响脱硫效率的因素分析

1.1 影响锅炉炉内脱硫效率的因素

（1）脱硫剂的特性。脱硫剂石灰石用于锅炉脱硫，其特性包括反应活性、煅烧产物Ca0的比例、化学成分、表面积、孔隙率和孔径分布。其中石灰石反应活性的高低对锅炉脱硫效果影响较大。

（2）石灰石粒径的影响。石灰石的粒度对锅炉脱硫效率有非常重要的影响。如果石灰石颗粒太小，抛入锅炉的石灰石粉末还没有被分离器捕获，它会直接通过锅炉进入尾烟道，鼓励尾烟道，形成较大比例的飞灰。烟气接触时间过短，利用率低；如果锅炉的石灰石尺寸过大，大部分石灰石将无法参与循环，导致石灰石利用率下降。

（3）钙硫摩尔比的影响。在生物质循环流化床中，在床温等工艺条件不变的情况下，脱硫率随着钙硫摩尔比的增加而增加，钙硫比从2.0增加到4.0，从而增加脱硫率。然而，随着的增加脱硫剂，脱硫率增加了少量，不仅浪费了脱硫剂也影响锅炉燃烧效率，但也会增加灰和渣处理的数量，这将增加企业的生产成本。

（4）炉膛温度的影响。由于生物质燃料的灰熔点一般较低，为了避免炉膛结焦影响流化，床温一般控制在750℃-850℃（具体由燃料确定），此温度低于炉内脱硫的反应温度，导致脱硫效率不高；但生物质燃料中硫含量不高，且生物质燃料有一定的自脱硫效果，虽然脱硫效率较低，但仍可满足排放要求[1]。

1.2 半干法脱硫效率的影响因素

二氧化硫在水中的溶解和吸收是一个放热过程。介质温度越高，二氧化硫的溶解度越低，吸收率越低，不利于反应的进行。因此，在锅炉烟气脱硫过程中，应尽量降低反应温度，以提高脱硫率。

在0℃-40℃之间，二氧化硫在水中的溶解度大大降低，因此控制烟气温度是控制脱硫率的关键因素。烟气温度越低，SO2的溶解度越大，反应时间越长。越有利于提高脱硫效率。

2 锅炉脱硫脱硝系统运行的问题及处理方法

2.1 脱硫系统问题及处理办法

（1）脱硫系统问题，脱硫系统对SO2排放的控制主要取决于石灰石的输入。CaCO3在高温煅烧过程中分解为CaO和CO2。CaO与炉内SO2、O2反应，达到固硫效果。化学反应过程可以用以下两个方程表示：CaCO3→CaO+CO2/2CaO+2SO2+O2→2 CaSO4。该方法脱硫精度要求高，脱硫效果不稳定。

（2）处理方法，1纠正扶轮给水阀：给水阀改为垂直旋转式减少给水阀的磨损，提高长途运输能力，提高石灰石的流动性，减少系统堵塞的概率，提高交通的控制体积克服高背压。2输送系统整改：的基础上保留上下缓冲阀，提高缓冲给水阀的仓库，并使用匹配的管件，添加本地设备电磁阀，气体分布组件，和改善输送环境，增加空气加热器，以确保冬季低温环境可以创建一个合适的温度环境石灰石运输，确保在运输过程中没有堵塞或堵塞。室外管道用1cm厚岩棉包裹，增加铝皮做管道保温工作，防止冬季运输受阻[2]。

2.2 脱硝系统问题及处理办法

（1）脱硝系统问题。改造前，锅炉没有配备脱硝系统。NOx排放控制效果较差，排放量极不稳定，排放浓度和排放多样性影响较大。最高浓度为450.3mg/m3。没有其他调整方法。

（2）处理方法，加入Rotamix（SNCR）系统，配备完整的还原剂（尿素），完善的稀释和喷射系统，测量锅炉运行负荷，NOX排放，调整还原剂的量，用专用喷枪喷淋，将还原剂完全与NOX混合，保证脱氮效果。增加空气压缩机作为注入动力，增加氨气逸出监测系统对氨气进行监测，避免还原剂对腐蚀性设备的过度使用，节约消耗。脱硝系统改造后，锅炉运行良好，SNCR系统运行正常，对锅炉负荷状态有50%-100%的调节作用。NOX的日平均排放量降低到100mg/m3，最低为20mg/m3。未发现其它影响因素，条件良好。随着还原剂的使用，运行成本有所增加，但在可控范围内。

3 影响锅炉燃烧效率的原因分析

3.1 生物质燃料水分的影响

生物质燃料水分随晒晾时间、地域影响、是否雨季等变化有直接影响，比较好的生物质燃料水分可控制在20%，但由于以上原因的影响，生物质中的水分可能到达40-50%，甚至达到60%。如果水分过高，会导致锅炉床温难以提升，导致燃烧不充分，最终导致锅炉低渣含碳量及飞灰含碳量偏高

3.2 排烟温度的影响

由于乙炔吹灰器吹灰效果不好，尽管做过调试但是从吹灰结果看不够理想，这样尾部受热面沾污导致传热恶化会使排烟温度显著升高，同时灰份高的煤发热量低，在相同负荷情况下消耗的燃料量增加，造成烟气量和流速升高，导致排烟温度及排烟量都会升高，从而降低锅炉效率。受热面积灰指锅炉受热面积灰、结渣及空预器传热元件积灰，锅炉受热面积灰将使受热面传热系数降低，锅炉吸热量降低，烟气放热量减少，空预器入口烟温升高，从而导致排烟温度升高[3]。

3.3 床温床压的影响

床压反映了炉内物料的浓度，直接关系到炉内的燃烧和传热工控。床温是炉内燃烧以及外循环灰调节效果的综合结果，床温与床压、一二次风配比、返料量、总风量等密切相关。通过燃烧调整实验，优化锅炉运行参数、确定锅炉效率较高的工况、改进了锅炉运行操作，目前该电厂供电料耗降至866g/kWh，飞灰可燃物达到5%、低渣可燃物0.85%的水平。

总而言之，工业污染的整治力度越来越大，保护环境，加大环保力度是一项全球性的事业，事关全人类的发展，因此，我国对火电行业环保标准越抓越严。各大企业都在寻求一个环保、经济发展的平衡点，锅炉脱硫脱系统改造是其中极为重要的一个方面，本文通过分析循环流化床锅炉生产过程中存在的脱硫脱硝问题，提出相应处理方法，希望能为相关企业提供借鉴。