张瑞刚
陕西新元洁能有限公司 陕西省府谷县 719400
摘要：针对循环流化床锅炉脱硫而言，不同煤种、运行工况、燃烧调节都会对流化床炉内脱硫效果产生影响，需对流化床锅炉脱硫效果进行进一步研究。基于此，本文以300MW循环硫化床锅炉为主要的研究对象主要针对循环流化床富氧燃烧技术中的SO2生成特性和石灰石脱硫特性进行研究，通过试验研究得到了循环流化床富氧燃烧过程中，有利于降低S02生成的最佳运行参数。
关键词：循环流化床；富氧；燃烧试验；脱硫
1、300MW循环流化床富氧燃烧试验系统
1.1循环流化床本体
本次研究工作所采用的循环流化床为300MW循环硫化床，是由东方锅炉（集团）股份有限公司制造的亚临界压力、一次中间再热、自然循环汽包炉。相对于传统的小型（如0.01mw、0.15mw循环硫化床）实验系统而言，其在技术层面上共有以下两方面的革新，首先他加入了烟气再循环系统，相对于传统的循环硫化床而言，其工作性能更高，稳定性也更强，其次该试验系统，对炉膛水冷系统也进行了相应的技术升级，也在一定程度上提升了整个试验系统的运行可靠性，确保最终数据的准确有效。
从系统组成的角度进行分析，本次高浓度富氧燃烧试验所采用的300MW循环硫化床本体，炉膛宽28275mm，深9831mm，汽包中心线标高56700mm，锅炉炉顶采用全封闭结构，并采用大罩壳热密封。炉顶管采用全金属密封，炉墙为轻型结构，采用镀锌钢板，屋顶为轻型金属屋盖。锅炉主要由一个膜式水冷壁炉膛、三台汽冷式旋风分离器和一个尾部竖井三部分组成；炉膛内布置有六片中温过热器管屏、六片高温过热器管屏、六片高温再热器管屏和两片水冷蒸发屏。采用三台由膜式管屏围成的汽冷式高效旋风分离器,其下部各布置一台返料器。为确保返料均匀，返料器采用一分为二的形式，将旋风分离器分离下来的物料经返料器直接返回炉膛。布风板采用小直径柱状风帽，其布置能保证床内布风均匀，流化稳定，防止床内局部结焦和大渣在床内沉积。
1.2辅助系统
为了保证本次试验工作能够顺畅进行，更为了确保最终得到的实验数据的准确有效性，本次试验对事业系统也有着较高的要求。从组成角度进行分析，辅助系统主要有以下几个部分组成，即点火系统、烟气处理系统、冷却水系统、给料系统。对于点火系统而言，本次实验工作选择点火设备为柴油燃烧器，在本次试验工作进展的过程中，需要研究人员事先开启点火系统，开展相应的预热工作，以提升管中的床料温度，直至将煤的温度提升至燃烧点以上。同时，在循环的化成本体之后的烟气处理系统的布置工作，也尤为重要。相应的装置主要包括以下几个部分组成，即烟气冷却器、布袋除尘器、烟囱，以及相应连接管路，在该系统工作的过程中，其主要的作用就是用于烟气的净化工作，主要的工作内容包括降温、除水、除尘等几个方面，直至烟气达到排放标准。此外，冷却水系统在整体工作的过程中引发复制至关重要的作用，通常情况下，循环流化床所采用的冷却系统为闭式强制循环，该系统首先流经炉膛冷却水管，用于炉膛设备的冷却降温，之后以此通过烟气冷却器、冷却塔，最后返回至水箱。而在针对给料系统进行分析时，可知其主要的组成部分为两个循环给料机，在系统工作的过程中，1号给料机布置于炉前下部，由于四个石灰石口组成，主要用于给系统填出燃料，2号给料机为一个单独的床料添加系统，用于给系统添加床料或脱硫剂。煤种各种形态硫之间的关系如图1。
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图1 煤种各种形态硫之间的关系图
2、试验参数
在本次燃烧时间开展的过程中，所用到的燃料为大同烟煤，其粒径在0.1~1mm之间，如下表一所示，为大同烟煤的热值、工业分析和元素分析，如下表2所示，为该种型号的大同烟煤的灰成分分析结果。在床料的选择上，本次燃烧时间选择了粒径在0.1~0.5mm的石英石，而石灰石则选择了0.1~1mm粒径，如下表三所示为其成分分析结果。
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3、结果与分析
3.1 SO2的排放特性
在循环流化床富氧燃烧试验进展的过程中，燃烧温度可以说是影响了实验的参数的重要因素之一，其一方面可以对煤的燃烧特性产生直接影响，另一方面也会直接影响污染物的排放特性。为进口氧气浓度为40%的时候，在不同的燃烧温度下，工作人员根据所检测到的SO2的排放量。
通过对信息的进一步分析分析，SO2的排放量与燃烧温度，二者之间呈现明显的正相关，即随着温度的提升，SO2的排放量也会随之升高。当燃烧的温度达到950℃时，SO2的排放量会有一个较为明显的提升，相对于850℃的燃烧环境，其排放量达到了150mg/MJ，整体排放量提升了近一倍。在大同烟煤中，硫元素主要以以下几种形式存在，即有机硫、黄铁矿、硫酸盐，其中有机硫和黄铁矿较为常见，而硫酸盐的存在形式较为少见。在燃烧的过程中，大同烟煤中的有机盐在低温条件下就快速分解，而黄铁矿和硫酸盐的分解过程对燃烧温度要求要高。根据上述分析可知，在燃烧作业的过程中，虽然温度的提高，能够在一定程度上改善酶的燃烧特性，但是温度的大幅度提升，也在很大程度上加速了黄铁矿硫和硫酸零的分解，进而大大增加了烟尘中SO2的含量。
3.2石灰石脱硫特性
在循环流化床副药燃烧工作进展的过程中，工作人员通常会采取直接向炉膛中加入石灰石的方式，开展相应的脱硫工作，这种方式也是一种较为常见的脱硫工艺。针对石石灰石的断烧反应展开试用分析，可知相应反应与炉膛内的燃烧温度和二氧化碳的分解两种因素密切相关，为锻烧温度对石灰石脱硫效率的影响。
通过对图示内容的分析可知，在燃烧温度达到850℃的时候，石灰石可以直接进行脱硫，而当温度达到900℃的时候，若温度持续提升，石灰石等脱硫反应将从直接变为间接。
通过对信息的分析可知，石灰石的脱硫效率与进口氧气浓度存在着较为明显的正相关，进随着进口氧气浓度的提升，石灰石的脱硫效率也会随着增长。
4、结束语
总之，在整个燃烧时间过程中，SO2的排放量与燃烧温度存在着较为明显的正相关关系，既随着燃烧温度的提升，SO2的排放量也会随之增长，而相反，与进口氧气浓度则存在着反比的关系。其次，针对石灰石脱硫特性展开分析，可知其最佳脱硫效率燃烧温度为900℃，在温度不变的基础上，随着进口氧气浓度的提升，石灰石的脱硫效率也会随之不断的提高。
参考文献
[1]邹志军: 循环流化床高浓度富氧燃烧试验研究[J]。新华网,2018-08-14:31-32.
[2]黄晓丽: 循环流化床高浓度富氧燃烧试验研究[J]. 中国电机工程学院. 2017(10)：51-52.
[3]李德江： 循环流化床高浓度富氧燃烧试验研究[J].安徽大学学报.2018(5):10-11.