【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 （1）燃燒效率100% ；（2）電廠效率大于40%；（3）SO2排放小于10PPM；（4）NO2排放小于30PPM。 浙江大學(xué)發(fā)展的煤水混合物高效低污染流化床燃燒技術(shù)的主要特點(diǎn)如下： 一、煤水混合物結(jié)團(tuán)燃燒凝聚結(jié)團(tuán)現(xiàn)象是煤水混合物在燃燒過(guò)程中的一個(gè)十分重要的現(xiàn)象。實(shí)驗(yàn)表明：對(duì)相當(dāng)一部分煤而言，由細(xì)粒組成的煤水混合物被以較大體積的聚集狀態(tài)送入高溫流化床時(shí)，它們往往并不是在干燥后還原成細(xì)顆粒，而是迅速形成具有一定強(qiáng)度和耐磨性的較大塊團(tuán)。次外，煤水混合物還會(huì)通過(guò)反復(fù)或粘連床內(nèi)的其他顆粒，而形成較大的塊團(tuán)。對(duì)于這種現(xiàn)象，我們稱(chēng)為凝聚結(jié)團(tuán)現(xiàn)象。由凝聚結(jié)團(tuán)作用生成的塊團(tuán)稱(chēng)為凝聚團(tuán)。煤水混合物凝聚團(tuán)的存在，對(duì)保證流化床的穩(wěn)定運(yùn)行造成很大影響。凝聚結(jié)團(tuán)往往使流化床床料的粒度不斷增加的趨勢(shì)，形成大凝聚團(tuán)極易在流化床內(nèi)沉積，逐步破壞流化床質(zhì)量，使流化床燃燒難以穩(wěn)定地運(yùn)行。 但凝聚結(jié)財(cái)現(xiàn)象的存在，對(duì)保證了燃料即使在較高的運(yùn)行風(fēng)速下也不會(huì)被揚(yáng)析。所以強(qiáng)凝聚結(jié)團(tuán)現(xiàn)象對(duì)煤水混合的流化床燃燒有著十分重要的積極意義。它不但為在流化床內(nèi)組織正常燃燒提供了有利條件，而且為在較高的斷面熱負(fù)荷下降低流化床燃燒過(guò)程中燃料的揚(yáng)析損失創(chuàng)造了有利條件。因可燃物揚(yáng)析損失通常占流化床鍋爐燃燒效率損失的絕大部分。這一損失值得注意。 二、異重流化床為了清除大粒凝聚團(tuán)對(duì)穩(wěn)定燃燒的感受，對(duì)于通常的流化床燃燒而言，由于所用燃料粒度分布較寬，流化床內(nèi)往往要出現(xiàn)一定程度的偏析。即粒度大的較集中分布于爐底。在床內(nèi)有凝聚團(tuán)現(xiàn)象出現(xiàn)有時(shí)比煤水混合物粒度大10幾倍。這樣大凝聚團(tuán)在形成后甚至還未干燥，就很快沉積到流化床底部的布風(fēng)板區(qū)域。該區(qū)域的溫度較低，使燃燒反應(yīng)速率很低，連燃燒水份蒸發(fā)都很慢，這樣就降低了流化風(fēng)速和流化質(zhì)量很差，又降低了該區(qū)域的傳熱。傳熱過(guò)程和顆粒運(yùn)行以及相互的作用。使沉積于布風(fēng)板附近的大凝聚團(tuán)既沒(méi)有機(jī)會(huì)燃盡，也沒(méi)有機(jī)會(huì)被破碎和磨損。不斷堆積，不斷破壞了流化床底部的流化質(zhì)量，逐漸擴(kuò)大由底部向上擴(kuò)張到整個(gè)床層，從而導(dǎo)致整個(gè)流化床不能穩(wěn)定連續(xù)運(yùn)行。 那么，如何防止大凝聚團(tuán)不沉就于流化床底部而能在床內(nèi)正常地循環(huán)呢？可采用異重流化床技術(shù)，即指由定度差異較大的不同顆粒組成的流化床系統(tǒng)。密度大的顆粒將趨于在床層下部分布、而密度小的顆粒將趨于在床上部分布，在實(shí)用中可選擇了密度大，耐磨性好，價(jià)謙效果的燃料價(jià)為流化床的基本床料，由這種床料組成的流化床具有較高的表觀密度。使煤水混合物凝聚團(tuán)會(huì)呈現(xiàn)一種“浮力效應(yīng)”使得運(yùn)行中出現(xiàn)的凝聚團(tuán)不會(huì)在床底沉積。使凝聚團(tuán)有機(jī)會(huì)通過(guò)燃盡，磨損，破碎等過(guò)程逐漸消失，從而對(duì)流化床的穩(wěn)定燃燒不構(gòu)成威脅。 三、大粒度給料：異重流化床的特點(diǎn)是可以保證各種粒度和各種凝聚團(tuán)都能在床內(nèi)正常地循環(huán)運(yùn)行而不致沉積，這就可以基本不必顧及給料對(duì)流化床穩(wěn)定運(yùn)行的影響，而根據(jù)燃燒效率的要求，以盡可能用簡(jiǎn)單的方式處理給料問(wèn)題。為充分利用煤水混合物的凝聚團(tuán)特性，使燃料從流化床內(nèi)形成較大的粒度的凝聚團(tuán)從而減少可燃物的揚(yáng)折損失，提高燃燒效率，可采用較大的給料粒度，使在燃燒過(guò)程中除極少數(shù)細(xì)顆粒燃料被氣流帶出流化床外，而大多數(shù)燃料都以凝聚團(tuán)形成在床內(nèi)逐步燃燒，從而保證很高的燃燒效率。 四、不連續(xù)排渣運(yùn)行。在常規(guī)的流化床燃燒中，燃盡的灰渣除部分被氣流帶走外，相當(dāng)部分在床內(nèi)不斷地積累。為了防止流化床層的無(wú)限增高，通常通過(guò)連續(xù)或定期排渣。對(duì)于異重流化床方案，采用連續(xù)排渣有一定缺點(diǎn)， 缺點(diǎn)之一：是采用的大密度床料將隨灰渣排出流化床，如不能回收，則會(huì)使消耗太大，運(yùn)行成本過(guò)高，如要回收會(huì)使工藝設(shè)備過(guò)分復(fù)雜。排渣另一個(gè)缺點(diǎn)：容易造成較大的可燃物損失，因燃料在流化床內(nèi)平均停留的時(shí)間較短，另一方面多灰燃料在燃盡時(shí)間較長(zhǎng)，大凝聚團(tuán)燃盡時(shí)間長(zhǎng)達(dá)幾十分鐘，甚至超過(guò)一小時(shí)，因此容易造凝聚團(tuán)流化床來(lái)不及燃盡就被排出床層的情況。因此采用不排渣運(yùn)行，能防止床料流失，保證床層性質(zhì)的穩(wěn)定外，另一個(gè)很大優(yōu)點(diǎn)是能避免燃料流失，可采用大粒度給料，燃料的揚(yáng)折量可大大減少，并可使燃料團(tuán)有足夠的時(shí)間停留在爐內(nèi)逐步燃盡，從而保證燃燒效率的提高。 五、分級(jí)配風(fēng)降低NO2的排放流化床燃燒方式采用低溫燃燒，燃燒溫度在900℃左右客觀上燃燒脫硝創(chuàng)造了有利條件，使燃燒所生成的氮氧化物（NOx）主要來(lái)向燃料中所氮——燃料NOx而空氣中的氮?dú)庠诟邷叵滦纬傻牡趸锿ǔＰ∮?10%。為進(jìn)一步降低NOx 排放量，采用分級(jí)配風(fēng)，可使流化床層的過(guò)量空氣系數(shù)控制在1以下，形成還原區(qū)，燃料燃盡所需的另一部分空氣在床層上部以二次風(fēng)形成送入爐膛，這樣在流化床層內(nèi)由于處于還原區(qū)，可抑制了NOx的形成，并可增強(qiáng)NOx的多相反應(yīng)（NOx與焦碳，）的還原反應(yīng)，進(jìn)一步NOx排放量進(jìn)一步降低。 六、高效脫硫?qū)τ谙喈?dāng)一部分煤水混合物，其中的含硫量相當(dāng)高，同時(shí)煤水混合物的發(fā)熱量較低，因此煤水混合物流化床燃燒技術(shù)相適應(yīng)的高效脫硫技術(shù)也非常重要。傳統(tǒng)的流化床燃燒脫硫通常采用脫硫劑（石灰石）直接送入爐內(nèi)經(jīng)高溫全段完后分解成氧化鈣，氧化鈣再與燃燒中生成的二氧化硫反應(yīng)生成硫酸鈣以固體灰渣排出爐外。由于脫硫反應(yīng)使固體體積增加，如石灰石顆粒大，反應(yīng)緩慢達(dá)不到脫留效果，如石灰石顆粒太細(xì)，又增加揚(yáng)折率， 為解決上述矛盾：可利用煤水混合物的凝聚結(jié)團(tuán)，將破碎的脫硫劑在入爐前均勻混合于煤水混合物中。這樣燃料進(jìn)入爐內(nèi)后形成均勻頒脫硫劑的煤水混合凝聚團(tuán)，可在爐內(nèi)有很工的停留時(shí)間，采用此法后，可以將較小的脫硫粒度，以提高脫硫的得用率，同時(shí)又得到充分反應(yīng)，從而達(dá)到高效脫硫的目的。綜上所述，煤水混合物，高效低污染硫化床燃燒技術(shù)可采用大粒度高位給料和高溫凝聚結(jié)團(tuán)特性，以減少揚(yáng)析提高燃燒效率的一種值得推廣實(shí)用的好方式。 影響脫硫效果的各種因素： 一、含硫量的影響：二氧化硫排放與煤的含硫量成正比。燃燒時(shí)，%則以氣體形式排放于煙氣中，此時(shí)SO2排放濃度大致取決于無(wú)機(jī)硫的析出程度和燃料本身的脫硫性能。 二、床溫的影響床溫的影響主要在于改變脫硫劑的反應(yīng)速度，固體產(chǎn)物分布及孔隙堵塞特性，從而影響脫硫效率和脫硫劑利用率。一般公認(rèn)的脫硫床溫為890℃脫硫效果最佳。 三、粒度的影響采用較小的脫硫劑粒度時(shí)，循環(huán)流化床脫硫效果較好，因?yàn)榉蛛x和返料系統(tǒng)保證了細(xì)顆粒的循環(huán)。 四、氧濃度的影響床內(nèi)氧濃度水平與過(guò)量空氣系數(shù)，是否施用分段燃燒，給料方式，爐膛風(fēng)壓及給料點(diǎn)分布有關(guān)。循環(huán)流化床中一般處于氧化性氣氛中，適當(dāng)提高過(guò)量空氣系數(shù)對(duì)脫硫效率有好處。，折系SO2排放濃度由345PPM降至315PPM. 五、分段燃燒的影響：分段燃燒給爐膛內(nèi)氧濃度分布造風(fēng)很大變化，對(duì)循環(huán)流化床脫硫可能有負(fù)面影響，而脫硫效率還決定于二次風(fēng)的送入位置。 六、床內(nèi)風(fēng)速的影響對(duì)于循環(huán)硫化床鍋爐來(lái)講，從操作角度看改變風(fēng)速即意味著改變負(fù)荷。一次風(fēng)量或一、二次風(fēng)配比，增加風(fēng)速說(shuō)明循環(huán)量的增加和脫硫劑停留時(shí)間的延長(zhǎng)，并增加懸浮空間脫硫劑的濃度，因而對(duì)脫硫效率沒(méi)能負(fù)面影響。 七、循環(huán)倍率的影響隨著循環(huán)倍率的升高，脫硫效率達(dá)到80%時(shí)所需的石灰石投料量也下降，就是說(shuō)，循環(huán)倍率越高，因?yàn)轱w灰的再循環(huán)延長(zhǎng)了石灰石在床內(nèi)的停留時(shí)間，提高了脫硫劑的利用率，尤其是對(duì)較小顆粒，由于硫酸鹽化反應(yīng)速度相對(duì)較慢，如延長(zhǎng)至一小時(shí)，可以提高其利用率，所以提高循環(huán)倍率同是還提高了懸浮窨的顆粒濃度使脫硫效率提高。 八、二氧化硫在爐膛停留時(shí)間的影響。在循環(huán)硫化床鍋爐中，懸浮空間內(nèi)顆粒濃度較高，同時(shí)懸浮段的利用也增加了二氧化硫的反應(yīng)時(shí)間，循環(huán)流化床由SO2停留時(shí)間是以爐膛高度，與表現(xiàn)氣速之比來(lái)衡量的爐膛高度應(yīng)保持SO2停留時(shí)間不少于34秒，但也不能過(guò)長(zhǎng)。 九、給料方式的影響給料包括給料（煤和石灰石）兩個(gè)方面，給料可分為二者同點(diǎn)給料或異點(diǎn)給料及床上給入或床下給入從給料方位和機(jī)構(gòu)看，有前墻給入或前、后墻給入兩則墻給入和回路密封器給入等方式，此外，給煤點(diǎn)數(shù)目也有不同，給料方式對(duì)燃燒和氣體排放都有較大影響。美國(guó)電站循環(huán)流化床鍋爐運(yùn)行中得出這樣經(jīng)驗(yàn)：給煤的前、后墻1:1分配最佳，前墻和回路密封器2:1給煤欠之。只用回路密封器給煤時(shí)，SO2排放較高。而全部由前墻給入時(shí)NOx SO2都是最高。但CO最低，并指示，石灰石該與煤同時(shí)給入才能達(dá)到滿意的脫硫效果。運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)遠(yuǎn)表明：前后墻平衡給煤時(shí)，脫硫劑利用率最高，SOx排放量適中。但CO排放量高。 十、負(fù)荷變化的影響一般認(rèn)為，循環(huán)流化床鍋爐的負(fù)荷變化在相當(dāng)大的范圍內(nèi)變化時(shí)，脫硫效率是基本垣定的，不過(guò)有時(shí)在較為極端的情況下，如負(fù)荷突降情況下，由于床溫、氣速、流體動(dòng)力因素及出相區(qū)中煙氣中SO2析出濃度變化比較大，可能會(huì)造成脫硫效率明顯下降。循環(huán)流化床鍋爐內(nèi)氮氧化物的排放及其影響。當(dāng)會(huì)運(yùn)行的循環(huán)流化床鍋爐NOx及N2O排放水平分別為50150PPM和25100PPM 氮氧化物排放量最主要的特性是其對(duì)燃燒，床溫和空氣量的敏感性較強(qiáng)。 （一）溫度的影響溫度對(duì)氮氧化物的影響已取得共識(shí)：隨著運(yùn)行床溫的提高，NOx排放將升高，而N2O將下降，如用降低床溫來(lái)控制NOx會(huì)導(dǎo)致N2O排放上升。另一方面運(yùn)行床溫的控制還受負(fù)荷及燃燒效率的制約，床溫速低則CO濃度增高，盡管有利于NOx的還原，都帶來(lái)了不完全燃燒，因此最佳床溫為850℃左右時(shí)，燃料氮回N2O轉(zhuǎn)化率為最高，此時(shí)N2O可達(dá)200250PPM. （二）過(guò)量空氣系數(shù)的影響如不實(shí)施分段燃燒，則總的過(guò)量空氣系數(shù)對(duì)NOx和N2O有類(lèi)似的影響。過(guò)量空氣系數(shù)降低時(shí)，NOx和N2O排放都下降，過(guò)量空氣系數(shù)增大時(shí)NOx和N2O排放影響大大降弱。因過(guò)量空氣系數(shù)過(guò)小或過(guò)大，CO濃度都升高，這對(duì)NOx和N2O的還原和分解都有利，%或CO≈的1%區(qū)域，低氧燃燒（爐膛出口O22%時(shí)）可減少5075%的NOx排放。如實(shí)施分段燃燒，對(duì)降低氮氧化物排放亦有好處一般，二次風(fēng)從床面上一這距離給入較好，二次風(fēng)過(guò)低對(duì)NOx影響不大，如二次風(fēng)率增大或一次風(fēng)率減小，NOx生成量也隨至下降，對(duì)SO2和CO排放也將下降。 （三）脫硫劑的影響加石灰石脫硫劑的目的是降低SO2排放，然而它都對(duì)NOx排放有明顯影響，造成NO上升。 （四）燃料氮的存在影響由于NO和N2O都來(lái)自燃料氮，燃料氮越高，則NO和N2O排放量越高。因燃料中氮主要以芳香環(huán)和胺兩種形式存在，在揮發(fā)分析出及燃料時(shí)。芳香環(huán)結(jié)合氮→HCN→N2O 胺→NH2→NO （五）循環(huán)倍率的影響提高循環(huán)倍率對(duì)脫硫是很有益的，同時(shí)對(duì)NOx排放也有幫助，因?yàn)樘岣哐h(huán)倍率可增加懸浮段的焦炭濃度。六、實(shí)施注氨的影響循環(huán)流化床則比較適用采取此法：最常用的還原劑是氨和尿素，對(duì)脫氮氧化物至關(guān)重要。在分離器處注氨NOx會(huì)下降很多，注氨濃度不應(yīng)超過(guò)56%，這樣可有效降低NOx的排放。 綜上所述對(duì)循環(huán)流化床鍋爐降低NOx和N2O的措施主要由： （1）低過(guò)量空氣系數(shù)（2）空氣分段給入（3）選擇催化還原（如注氨等）（4）選擇非催化還原（如注液氨、尿素等）（5）煙氣后燃（注入碳?xì)淙剂显斐煞蛛x器內(nèi)局部高溫以分解N2O）。循環(huán)流化床 鍋爐運(yùn)行、技改和調(diào)試經(jīng)驗(yàn)摘要： 通過(guò)幾年來(lái)對(duì)國(guó)產(chǎn)75t/h循環(huán)流化床鍋爐運(yùn)行、技改和調(diào)試，使鍋爐出力、效率達(dá)到設(shè)計(jì)值：對(duì)流管束磨損大幅度下降，爐墻可靠性提高；環(huán)保先進(jìn)。 關(guān)鍵詞：循環(huán)流化床鍋爐運(yùn)行技改調(diào)試前言 吳縣市政府適應(yīng)開(kāi)發(fā)區(qū)建設(shè)的需要，于一九九二年明確建設(shè)供電、供熱、節(jié)能、環(huán) 保的熱電廠工程。工程工期設(shè)計(jì)為375t/h循環(huán)流化床(CFBC)鍋爐以及215MW抽凝式汽輪 發(fā)電機(jī)級(jí)?？紤]到當(dāng)時(shí)國(guó)產(chǎn)CFBC鍋爐尚處于開(kāi)發(fā)階段，初期供熱用戶還不足，確定先期兩機(jī) 兩爐投產(chǎn)。一期工程土建于一九九三年五月開(kāi)始動(dòng)工，第一套機(jī)組于一九九四年十二月十 一日投產(chǎn)，一九九五年四月三日投入第二套機(jī)組。 2鍋爐是中科院熱物理研究所設(shè)計(jì)，杭州鍋爐廠制造的NG75/，是 當(dāng)時(shí)首家通過(guò)鑒定的產(chǎn)品。電廠投產(chǎn)后影響正常運(yùn)行的問(wèn)題主要發(fā)生在“鍋爐島”設(shè)備上。 如上煤系統(tǒng)堵塞，不能向鍋爐連續(xù)供煤，鍋爐的爐墻、對(duì)流受熱面磨損，半年后省煤器即因 磨損爆管，過(guò)熱器管也有不同程度的磨損。收集循環(huán)灰的旋風(fēng)分離器阻力達(dá)2400Pa，造成引 風(fēng)不足，出力僅65t/h，達(dá)不到75t/h額定出力。鍋爐設(shè)計(jì)效率為88%，但實(shí)際運(yùn)行時(shí)，1爐 ～%，2～%，飛灰含碳量Cfh=13～20%以上。 此外，水膜除塵器達(dá)不到設(shè)計(jì)分離效率，排煙粉塵濃度無(wú)法滿足城市環(huán)保要求。 為擺脫上述被動(dòng)局面，決定3爐先用北鍋引進(jìn)技術(shù)制造的Circifluid/型75t/hCFBC鍋爐。3 爐投產(chǎn)后，在可能的范圍內(nèi)對(duì)2爐進(jìn)行技術(shù)改造，消除缺陷，做到安全經(jīng)濟(jì)運(yùn)行。同時(shí) 將鍋爐尾部水膜除塵器拆除，改用電氣除塵。1鍋爐設(shè)備簡(jiǎn)介表1 鍋爐設(shè)備規(guī)范名稱(chēng)規(guī)范 符號(hào) 單位 1號(hào)爐 2號(hào)爐 3號(hào)爐 備注型號(hào) NG75/ NG75/ BG75/ 額定蒸發(fā)量 0 t/h 75 75 75 最大蒸發(fā)量 MCR t/h 汽包工作壓力 P MPa 過(guò)熱蒸汽壓力 PGR MPa 給水溫度 tgs ℃ 150 150 150 室溫 ts ℃ 20 20 20 熱風(fēng)溫度 tR ℃ 202 202 185 排煙溫度 tpr ℃ 150 150 142 鍋爐熱效率 η % 一次風(fēng)機(jī)AAD二