基于煤泥循环流化床燃烧技术的脱硫研究与应用

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1、基于煤泥循环流化床燃烧技术的脱硫研究与应用刘学冰1姚丽丽2（1.山东华聚能源股份有限公司，山东邹城273500；2.济宁市化工设计院，山东济宁272000）摘要：本文通过对煤泥结团燃烧、异比重流化床、不排渣运行等异比重煤泥流化床燃烧技术的研究，结合循环流化床锅炉炉内喷钙脱硫技术，针对异比重煤泥循环流化床锅炉进行了两种脱硫技术工艺的探索和应用，取得了较好的效果，具有较强的实用性。关键词：异比重煤泥流化床石灰石脱硫床料研究0引言近几年来，我国的环保压力越来越大，国家及各级政府对“酸雨和二氧化硫控制区”采取了一系列

2、强制性的控制措施以减少二氧化硫的排放。山东华聚能源股份有限公司是兖矿集团有限公司的控股子公司，位于火力发电厂较密集的济宁市辖区内，下设6个资源综合利用热电厂中有4个是完全燃烧洗煤泥的，其中兴隆庄矿电厂是国家“七五”重点科技攻关项目－35t/h洗煤泥流化床锅炉的配套电厂，是我国第一家全部以煤泥为燃料的热电厂。按照当地政府要求，公司各电厂自2003年便开始着手进行二氧化硫治理技术研究工作，结合异比重煤泥循环流化床燃烧技术特点和循环流化床炉内脱硫技术，做了大量的研究和探索。1异比重煤泥流化床燃烧技术特点洗煤泥是煤炭

3、洗选加工过程中排放的一种细颗粒高水分的尾矿。由于其颗粒很细，水分高，持水性强，粘性大，不易运输，而且在堆积状态下极不稳定，遇水即流失，风干即飞扬，即使单纯作为废料弃，也难以处理，会造成严重的环境污染。从能源利用的角度看，洗煤泥的发热量通常比煤矸石要高，而且不必象矸石那样需要预先破碎和筛分，但是洗煤泥不易输送，不易给料，入炉燃烧成为难题。为此，“七五”期间，浙江大学、兖州矿务局、杭州锅炉厂等单位联合进行科技攻关，采用流化床燃烧方式，既要防止煤泥在流化床中沉积而无法稳定运行，又要防止煤泥入炉干燥后立即变成细粉扬析

4、，难以保证燃烧效率。为适应煤泥流态化燃烧的需要，科技攻关研发的煤泥流化床燃烧技术主要有以下特点：1.1煤泥结团燃烧实验表明，相当一部分煤种的煤泥以较大体积凝聚态进入高温流化床时，并不是干燥后还原成细颗粒，而是迅速形成具有一定强度和耐磨性的块团，并通过包复或粘连床内其他颗粒而形成较大的块团，它将使床料粒度呈不断增加的趋势，极易沉积、破坏流化质量，使流化床燃烧难以稳定运行。但煤泥结团也有有利于燃烧的一面，即其干燥后不还原成细颗粒，可大大减少燃烧扬析损失，提高燃烧效率。1.2异比重流化床为了防止煤泥块团在流化床内沉

5、积，破坏流化质量，采用了异比重流化床技术，即利用密度较大的颗粒作为流化床的底料，使流化床对密度较小的煤泥大块团呈现一种“浮力效应”，从而避免煤泥块团沉积。煤泥块团参与正常的流态化运动，就有机会在流化床内燃尽，其灰渣很容易被破碎成细灰粒。此外，在高加热速率下，大煤泥块团内挥发份的快速析出造成爆裂以及运动碰撞，均会使煤泥块团变成较小的颗粒，从而使煤泥块团消亡。其消亡速度随着煤泥块团数量的增加而增加，因而当煤泥块团达到一定数量时，流化床内煤泥块团的总消亡速度就与生成速度达到动态平衡。1.1大粒度高位给料为充分利用煤

6、泥结团特性，减少可燃物的扬析损失，又要避免煤泥块团太大而沉积，采用了兖州矿务局兴隆庄煤矿开发研制的多功能立式煤泥成型给料机，将煤泥成型给料，既保证了煤泥流化床的稳定运行，又保证了较高的燃烧效率。1.2不排渣运行为防止大密度床料的流失和可燃物的损失，采用了不排渣运行方式。即利用异重煤泥流化床的特点，煤泥块团燃烬后将被还原为细颗粒灰渣，而被气流带出流化床。当床内存积的灰渣达到一定数量时，被气流带出流化床的灰量将与给料带入流化床的灰量达到动态平衡，从而使流化床料层高度趋于稳定。目前异比重煤泥循环流化床燃烧技术已经广

7、泛应用于我国煤炭企业洗煤泥的综合利用。2循环流化床锅炉炉内脱硫的研究石灰类脱硫剂脱硫过程的重要特征是气固表面反应，并伴随有反应面积的变化。通常认为CaCO3的摩尔体积大约是CaO颗粒的两倍，煅烧使脱硫剂内产生更多的孔隙，这有利于多孔的CaO与SO2进行脱硫反应而生成CaSO4；但是，由于CaSO4的摩尔体积大约是CaO的3倍，因此在脱硫反应一开始，就会在CaO的表面生成一层致密的CaSO4薄层，从而阻碍了SO2进一步与内部的CaO颗粒进行反应，其钙利用率一般比较低。为提高脱硫效率,必须降低石灰石颗粒的尺寸,增

8、大其反应的表面积，使之尽可能与二氧化硫完全反应。但随着脱硫剂粒度的减小,其在炉内的停留时间缩短,当颗粒尺寸减小到某一程度时,扬析率大大提高,对于高倍率循环流化床锅炉，石灰石平均粒径不宜小于100μm，一般采用0～1mm，平均粒径100～500μm；对于异比重煤泥循环流化床锅炉，由于循环倍率不高，不排渣运行，分离器效率较低，大量没有充分反应的脱硫剂会随烟气飞出炉膛,使脱硫剂在炉内的停留时间大大缩短。相