超低排放循环流化床锅炉的设计及其应用

影响循环流化床锅炉脱硫的主要因素为：

(1)床温

当床温低于800℃时，CaO孔隙减少，孔径小，反应速度低;当床温高于950℃时，CaO内部的孔隙结构会发生部分烧结，降低CaO与SO2的反应速度，导致脱硫效率降低。

(2)石灰石入炉粒径

石灰石入炉粒径分布对脱硫效率也有较大的影响。理论上，石灰石粒径越小炉内脱硫效果越好，因为减小石灰石粒径能增加其表面积，从而提高反应面积。如果石灰石粒径太小，分离器捕捉能力差，就会有很大一部分随烟气逃逸，从而不能随物料进行多次循环并与SO2长时间发生化学反应，反而增加尾部烟道的飞灰量。最佳的石灰石粒径分布与该锅炉分离器切割粒径有关，分离器对脱硫效率影响很大。

(3)石灰石品质

石灰石品质对脱硫效率影响十分敏感。不同品质的石灰石反应性能差异很大，在CaCO3含量、晶体结构和孔隙特征上也有所不同。一般应对石灰石做热重分析，测定其反应率指标，从而准确推算钙硫摩尔比。

3超低排放循环流化床锅炉工程设计

超低排放循环流化床锅炉是在节能型流态重构循环流化床锅炉的基础上延伸设计开发的。该锅炉采用单汽包、单炉膛、自然循环、全悬吊结构。锅炉主体结构由膜式水冷壁炉膛、两台高温绝热分离器和尾部对流竖井烟道组成。50mWe循环流化床锅炉基本结构如图1所示。炉膛内部布置水冷屏和过热屏，尾部竖井布置包墙过热器、对流过热器、省煤器和空气预热器。为了确保锅炉在流态重构后仍能满足传热要求，对超低排放循环流化床锅炉的燃烧热量分配和主要部件做了较大的改进。下面对主要部件改进原理和方向作简要描述。

3.1流化床床温设计

流化床床温的合理确定是循环流化床锅炉能否实现超低排放的重要基础。在超低排放循环流化床锅炉设计中，首先依据煤种、循环物料流态、受热面结构等确定合理的流化床床温。该床温既要满足炉内石灰石的煅烧要求，又要抑制NO的生成。流化床床温与流化床面积、收缩率、炉膛受热面积、物料燃烧热量分配、循环物料质量、风的配比等因素有关，工程上一般控制在800～900℃，以控制在850～880℃为佳。目前在役的常规循环流化床锅炉床温一般在900℃以上。

3.2流化床和密相区还原气场设计

由于循环流化床锅炉烟气中NO形成主要集中在流化床和密相区，因此超低排放循环流化床锅炉必须在此相应设计一贫氧区，这样既抑制NO的生成，又可大量生成CO，使NO与CO发生化学反应，将NO还原成N2。炉膛内生成CO需要具备一定的燃烧温度、燃烧物料的表面积、含碳量和欠氧等条件。还原气场设计如图2所示。

循环流化床锅炉床上物料含碳丰富，气固混合强烈，温度较高，物料燃烧速度较快，如果此时减少氧气供给，物料燃烧后烟气中会生成大量CO。循环流化床锅炉床上氧气是由一次风提供的，减少一次风量就能减少供氧量。早期的循环流化床锅炉一次风占总风量的55%左右，超低排放循环流化床锅炉一次风量占总风量的40%～45%，降低了10%～15%。

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