200MW机组CFB锅炉电石渣炉内脱硫性能试验研究-undefined

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摘要电石工业生产过程中会产生大量的副产品——电石渣，其主要成分为氢氧化钙。为了提高资源利用率以及降低电厂运行成本，可以使用电石渣作为炉内脱硫剂来替代传统方法中的石灰石。电石渣不仅可以实现废弃物的资源化利用，还能够有效降低脱硫成本，具有较好的经济性。针对200MW循环流化床锅炉电石渣炉内脱硫性能进行了试验研究，结果表明电石渣具有良好的脱硫效果。此外，通过试验数据分析，对电石渣影响循环流化床锅炉效率的原因做了详细的分析。

引言

经过几十年的发展和完善，循环流化床锅炉技术已经日趋成熟，由于其燃料适应范围广、污染物排放低、负荷调节范围广等特点在我国得到了快速的发展。循环流化床锅炉相对于煤粉炉来说其炉内燃烧温度较低(约为800～900℃)，这一燃烧温度范围使得采用炉内喷钙脱硫技术成为现实[1]。相对于炉后湿法脱硫等技术，采用炉内脱硫可以大幅降低电站投资成本，而且运行费用低且无烟气低温腐蚀等危害。循环流化床锅炉通常采用的炉内脱硫剂为石灰石，石灰石进入炉内后经800℃以上高温分解生产氧化钙和二氧化碳，随后氧化钙与二氧化硫在高温下反应形成硫酸钙进而大幅降低了烟气中的二氧化硫浓度[2,3]。对于炉内脱硫技术来说，石灰石成本占整个系统运行费用的绝大部分，大量的石灰石使用量使得其支出在电厂全年运行成本中占据了一定比重。为了进一步降低脱硫成本，提升电厂运行经济性，以及提升废弃资源利用率，在有条件的地区开展了化工废弃物电石渣替代石灰石进行炉内脱硫的应用，并取得了一定的效益。

1、电石渣的理化性质

乙炔是工业生产中聚氯乙烯、聚乙烯醇等产品制备的必须原料，乙炔气体通常采用电石水解的方法制得，在这一水解反应过程中除了产生乙炔气体，还产生了大量的副产品电石渣，其主要成分为氢氧化钙，具体化学反应式如下：

由于水解反应中加入的水过量，所以电石渣含水量达到90%以上，这导致电石渣具有浆状形态，不利于储存和运输。普遍采用对电石渣进行烘干脱水解决这一问题，使电石渣中的水含量降至2%以下。由于电石渣的主要成分为氢氧化钙，因此其具有强碱性，干燥后的颗粒尺寸较细而且密度很小。电石渣分解温度也显著低于石灰石，超过500℃就开始发生分解。大的比表面积和低的分解温度使得电石渣具有更高的脱硫反应活性。

2、脱硫锅炉热效率计算方法的修正

炉内脱硫对循环流化床锅炉燃烧和锅炉热效率都会产生一定影响，特别是对固体未完全燃烧热损失、排烟热损失、灰渣物理热损失、脱硫热损失等几项都有着显著的影响。《循环流化床锅炉性能试验规程》(DL/T964-2005)已经对炉内使用石灰石脱硫时的锅炉热效率的计算方法进行了详细的规定，电石渣脱硫时由于化学反应过程的区别使得锅炉热效率计算时需要对上述计算方法进行必要的修正，具体修正方法可参考曹幸卫等人的文献[5]。

3、脱硫效果及锅炉燃烧影响研究

以某厂现有 200 MW CFB 发电机组为例，锅炉主要参数如表 1 所示。锅炉最大连续蒸发量为 710 t/h，额定蒸汽压力和蒸汽温度分别为 13.8 MPa 和 538 ℃。表 2 给出了锅炉设计燃料特性，设计煤种和校核煤种的收到基低位发热量分别为 12010 kJ/kg 和 15240 kJ/kg，全硫为 1.92%和 2.16%。

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