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时间:2018-09-05
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1、石灰石加入量对CFB锅炉污染排放的影响和运行优化措施 循环流化床锅炉因其燃料适应性广,燃烧效率高,负荷调节范围大,调节速度快等优点得到了广泛的应用。在循环流化床锅炉运行过程中,会产生大量的SO2和其他硫化物,为了防止SO2等含硫的污染物排入到大气中,会在燃料中混入适量石灰石进行掺烧。石灰石在炉膛内被煅烧,生成表面多孔的CaO,当SO2扩散到这些空隙中时,就会与CaO发生反应,生成CaSO4覆盖在CaO表面。化学反应方程式如下: CaCO3→CaO+CO2 CaO+SO2→CaSO3 2CaSO3+O2→2CaSO4 然而,随着大量石灰石的加入,对锅炉SO2、NO和N2O的
2、排放浓度、锅炉的粉尘浓度、总风量和排烟温度等方面造成了不同的影响,这些影响有利有弊。本文对现场试验采集到的相关数据进行了分析,提出了一些运行优化措施。 1主要设备与试验方案 锅炉结构参数 试验锅炉为云南某循环流化床1号锅炉,该锅炉的制造技术由ALSTOM公司引进。锅炉为亚临界参数、自然循环、单锅筒、平衡通风的循环流化床锅炉,燃用褐煤。机组的电负荷为300MW,锅炉额定蒸发量为/h,BMCR工况为1025t/h。锅炉的主要技术参数见表1。 燃料及石灰石特性见表2和表3。 品种:褐煤 1.试验设备与方案 本试验使用的仪器是MGXX傅里叶可变换红外烟气分析仪,该仪器可对N2
3、O、NO、SO2、O2等气体进行测量。它需与电脑、伴热管、烟气采样管、真空泵、标准气体等设备配合使用。试验设备放置于该电厂烟气小间内。测点布置在尾部烟道接近烟囱处。烟气经烟气采样管,伴热管采集到MGXX中进行分析。采集过程中保持仪器24小时运行,每隔1分钟生成一组烟气成分数据。 试验进行时,保持负荷为300MW,床温控制在835oC,氧量稳定在%。石灰石加入量分别为20t/h,60t/h,70t/h,80t/h,110t/h。 试验结果和分析 石灰石量对SO2、NO和N2O排放浓度的影响 由图1可以看出,在给煤量不变的情况下,随着石灰石加入量的增加,N2O和SO2的排放量均
4、呈现下降趋势。增多石灰石的加入量,钙硫比变大,这就使得更多的脱硫剂去捕捉SO2,因此脱硫效率增加[1]。但值得注意的是,随着石灰石量的增多,脱硫效率的增速会逐渐放缓。在图1中,在石灰石量由20t/h增长到80t/h的过程中,SO2的排放量由700mg·m-3下降到100mg·m-3,下降速率接近10mg/t,然而当石灰石量由80t/h增长到110t/h,SO2仅下降了50mg左右,下降速率为/t左右。S联盟O2的下降速率大大减缓。考虑到石灰石量的增多,会加大电厂的运行成本,因此石灰石量不宜超过80t/h。 对于NO的排放浓度随石灰石量增加而增加,有的学者认为是脱硫产物CaSO4对
5、NH3-NO的反应过程的影响导致的[2],但根据新近的研究成果表明,这种说法并不全面。当石灰石量增多之后,炉内有大量CaO存在,而CaO是燃料氮转化为NO的强催化剂[3]。虽然CaO同时对CO和H还原NO有催化作用,但后者的影响小于前者,故石灰石量增多时,NO排量升高。另外,还有学者认为石灰石还可以催化HCN和NH3生成NO,从而抑制了挥发分N向N2O的转变,同时也增加了NO的生成量[4]。 N2O排放浓度随着石灰石量的增加而降低,但由于N2O排放总量较少,所以在这里不做过多研究。 2.石灰石量对其他工况的影响 图2是在不同石灰石加入量下锅炉粉尘浓度的变化,由图中数据可以看出
6、,大部分工况下粉尘浓度均超过了30mg·Nm-3。根据GB13223-XX火电厂大气污染物排放标准,规定燃煤电厂的粉尘浓度均不能超过30mg·Nm-3,所以,如何降低粉尘浓度,是在考虑控制SO2、NOx和N2O等污染物排放浓度时也要重点兼顾的一个问题。 由图3可以看到,不同工况下的总风量变化量基本不变,风机电耗没有大幅增加,因此,在考虑控制污染物的排放时,改变运行工况对总风量的影响可以放在次要地位考虑,以降低污染物排放浓度为优先。 图4反映的是空预器出口烟温的变化。一般火力发电厂均以空预器出口烟温表示锅炉排烟温度。因此,我们可以得出结论:在改变石灰石量的时候,只要运行人员合理控
7、制,排烟温度基本也不会受到影响,排烟损失基本不变。所以,在进行流化床污染物排放浓度运行优化时,变工况对排烟损失的影响也较小,可以优先考虑控制污染物排放。 结论及运行优化措施 通过变石灰石加入量的工业试验可知,在给煤量不变的情况下,随着石灰石加入量的增加,N2O和SO2的排放量均呈现下降趋势,NO的排放量呈现上升趋势。石灰石使用量的增多,会导致灰渣物理热损失增大,飞灰量增加,锅炉效率降低,脱硫成本变高。由试验结果可知,当石灰石投入量达到80t/h时,SO2和NO排放
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