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三、投产后运行情况
国投大同能源有限责任公司现有2台480 t/h CFB锅炉并设有炉内喷钙脱硫系统。由于电厂长期燃用高硫份矸石燃料,加之现有炉内喷钙脱硫系统存在设计缺陷、石灰石粉的粒径不能满足炉内脱硫要求等因素,使得锅炉SO2排放浓度无法满足最新制定的环保排放标准要求。
四、炉内脱硫
4.1运行基本情况说明
国投大同电厂现有炉内脱硫系统,两台炉共用一座石灰石粉仓(粉仓有效容积300m3),粉仓布置在#2锅炉房扩建端室外零米,粉仓气化风机及其所配空气加热器、附属设备等布置在粉仓操作平台上,气力输送设备布置在石灰石粉仓底部。炉内脱硫系统每台锅炉设置一套输送系统,二台炉共二套,采用连续运行方式,炉内脱硫输送系统单台旋转给料机出力5t/h(即输送系统最大出力),每台锅炉设有4个石灰石口,其中两个布置在水冷壁前墙的#1、#6给煤机给煤口处,石灰石粉通过落煤管加入炉内;另两个布置在二次风口处,随二次风吹入炉内。
CFB锅炉一般采用向炉内直接添加石灰石粉来控制SO2排放。投入炉内的石灰石在高温条件下煅烧发生分解反应生成氧化钙,然后在炉内850℃左右的条件下,氧化钙、SO2和氧气经过化学反应生成硫酸钙,最后随着低渣排出炉外。
国投大同电厂SO2排放量的控制一般是通过控制石灰石的给料速率,即增减钙硫摩尔比。但影响循环流化床锅炉脱硫效率还有床温,石灰石粒度等许多因素。
(1)改变粒度合格的石灰石量,可控制SO2的排放量,在一定范围内,随石灰石给料量的增加,SO2的排放量明显降低。
(2)一般认为床温在820℃~870℃,脱硫剂的脱硫效果最佳,这一温度也正是锅炉正常运行的床温范围。所以锅炉运行时对床温控制也是对SO2排放量控制的一种方式。
(3)石灰石在炉内的停留时间决定了石灰石的利用率,在锅炉运行条件不变的前提下,石灰石在炉内的停留时间取决于石灰石的粒径大小,所以选择合适的石灰石粒径是至关重要的。粒径在100~500μm范围内的石灰石在炉内停留时间最长,大于或小于这个粒径范围都将缩短其在炉内的停留时间。另外,合适粒度的石灰石分解形成的CaO和硫酸盐形成的CaSO4都是极好的床料。
国投大同电厂石灰石粉输送系统自投产以后来,经过前期的摸索与治理,总结出了有效的系统常见问题及处理方法,确保系统运行正常,系统最大出力6.5t/h(设计为5t/h)。为了增强入炉石灰石粉在炉内与烟气充分混合,于2012年分别在#1、#6落煤管各增加一个入炉口,改造后运行调整速度较以前有了明显的缩短,脱硫效率有所提高。
4.2脱硫异常情况分析:
当机组负荷大于110MW时,烟气排放SO2浓度存在长时间超标现象,分析主要原因如下:
(1)由于锅炉用煤煤种含硫量远远超过设计煤种0.35%,基本达到硫St.ad(0.45~0.8%).
(2)石灰石粉的纯度CaO含量(45%左右)远低于设计值(≥54%)要求(以上数据来源于与石灰石粉输送系统生产制造商的技术协议)。
(3)石灰石粉末太细,在颗粒还没有与二氧化硫反应时就已经被烟气携带出炉膛,降低石灰石利用率。石灰石粒径见下表:
4.3 石灰石粉用量计算
目前电厂要求用煤含硫量在0.8%以下,根据实际情况对入炉的检测,有部分时段入炉煤含硫量达到甚至超过1%,因此本设计按入炉煤含硫量为1%计算,根据2#炉性能试验时,机组满负荷时用煤量为104.2t/h:另带暖汽用煤量5t/h,共109.4t/h。
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