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循环流化床锅炉脱硫机理及运行特性
1. 循环流化床锅炉脱硫机理：循环流化床锅炉脱硫是利用烟气中的氧气和烟气中的SO2反应，形成CaSO4，从而达到脱硫
的目的。
具体的反应过程为：SO2 + 1/2O2→SO3；SO3 + CaCO3→CaSO4 + CO2。
2. 循环流化床锅炉脱硫运行特性：
（1）脱硫效率高：循环流化床锅炉脱硫效率一般在90%以上，高于其他脱硫方式，为脱硫技术中最高的一种。
（2）操作简便：循环流化床锅炉脱硫过程操作简单，控制简单，不需要复杂的控制系统。
（3）烟气温度低：循环流化床锅炉脱硫后的烟气温度低，一
般在200℃以下，可以显著降低烟气排放温度。
（4）投资低：循环流化床锅炉脱硫的设备投资低，投资成本低，经济性强。
循环流化床锅炉添加石灰石脱硫对锅炉效率的影响文件编码（008-TTIG-UTITD-GKBTT-PUUTI-WYTUI-循环流化床锅炉添加石灰石脱硫对锅炉效率的影响上海锅炉厂有限公司周一工[内容摘要] 本文阐述了循环流化床锅炉添加石灰石脱硫对锅炉效率的影响，指出了影响因素，并定量分析了各种影响因素的影响程度。
[关键词] 循环流化床锅炉石灰石脱硫锅炉效率影响因素0.前言循环流化床锅炉发展的核心问题是环保问题和效率问题，即在保证效率的同时，降低污染物排放。
目前，对循环流化床锅炉环保问题的研究已进行得非常深入，不仅对低NOX排放、炉内石灰石脱硫等重大问题有了深入的了解，而且对N2O、CO、CXHY等原来不太被人们重视的问题也给予了充分关注，同时，对如何保证和提高循环流化床锅炉效率也有了一定的认识。
但是，添加石灰石脱硫对循环流化床锅炉效率的影响目前仅有一些定性的认识，尚未进行过定量分析。
本文将对这一问题进行专门研究。
1.添加石灰石脱硫的石灰石投入量计算首先，我们列出石灰石脱硫的化学反应方程式：CaCO3——→ CaO + CO2CaO + SO2 + 1/2 O2——→ CaSO4理论上讲，加入1mol(100g) CaCO3后，将减少1mol(64g，或 SO2，多消耗 mol(16g，或 O2，多生成1mol(44g，或 CO2。
但是，从炉内的实际工况考虑，以上两个化学反应都是不能全部正向完成的。
为将其量化，存在Ca/S（摩尔）比和脱硫效率两个衡量参数，即在一定Ca/S比下脱硫效率为m。
在考虑脱硫的情况下，加入炉内的CaCO3重量为：BCaCO3=(100/32)×(Ca/S)×(Sar/100)×Bj kg/h其中： Sar为收到基硫份；Bj为给煤量，kg/h。
注意：这里指的是CaCO3重量，而非石灰石重量。
石灰石重量应为：B S = BCaCO3／CaCO3=(100/32)×(Ca/S)×(Sar/100)×Bj／CaCO3kg/h其中：CaCO3为石灰石中CaCO3含量。
探析循环流化床锅炉的优点、特点以及环保效益循环流化床锅炉主要由燃烧系统、气固分离循环系统、对流烟道三部分组成。
其中燃烧系统包括风室、燃烧室、炉膛、给煤系统等几部分；气固分离循环系统包括物料分离装置和返料装置两部分；对流烟道包括省煤器、空气预热器等几部分。
循环流化床的燃烧方式采用了低温、分级、循环燃烧的方式，既控制了NOx 的生成，又可在炉内添加石灰石进行简单的炉内脱除SO2，具有较好的环保性能。
1.循环流化床锅炉的优点1.1燃烧效率高国外的循环流化床锅炉效率能达到99%，我国循环流化床锅炉效率也能达到95～98%。
能有这么高效率，很大一部分原因在于煤粒在循环流化床锅炉炉膛内能充分燃尽。
循环流化床锅炉燃烧属低温燃烧。
燃料由炉前给煤系统送入炉膛，送风一般设有一次风和二次风，有的生产还设置三次风。
一次风由布风板下部送入燃烧室，主要保证料层流化；二次风沿燃烧室高度分级多点送入，主要是为了保证充足的氧量保证燃料燃尽；三次风进一步强化燃烧。
燃烧室内的物料在一定的流化风速作用下，发生剧烈扰动，在高速气流的携带下离开燃烧室进入炉膛，其中较大颗粒因重力作用沿炉膛内壁向下流动，一些较小颗粒离开炉膛进入物料分离装置，炉膛内形成气固两相流，进入分离装置的烟气通过对流烟道内的受热面吸热后，离开锅炉。
循环流化床锅炉一大特点是采用分离回料装置。
分离回料装置有惯性分离和旋风分离两种。
1.2煤种适应性强循环流化床锅炉对低热值无烟煤、劣质煤、页炭、炉渣石矸等都有很好的适应能力，适应性比煤粉炉、层燃炉好。
原因一个是循环流化床配备分离回料装置能够保证煤粒得到充分地燃烧，另外，循环流化床锅炉使煤粒在炉内产生一定的流化，保证煤粒能够得到充分燃烧。
国产循环流化床采用较低流化速度（4.5m/s～5.5m/s）较低循环倍率约（10～20），能够减小分离受热面的磨损。
此外，循环流化床锅炉不仅可全烧当地煤，还可掺烧邻炉（如链条炉）的炉渣。
1.3添加石灰石，有较高脱硫效果循环流化床炉内燃烧过程中产生氧化硫与流化床炉燃烧添加剂一氧化钙发生反应：CaCO3=CaO+CO2；CaO+SO2+（1/2）O2=CaSO4。
添加脱硫剂的循环流化床锅炉热效率的计算H.1 添加脱硫剂入炉灰分计算 H.1.1 钙硫摩尔比计算钙硫摩尔比按公式（H.1）计算：3,glb ,CaCO B 32.066100.086S Bar shs t ar K =………………………………………（H.1）式中：glbK —钙硫摩尔比；3,CaCO ar—脱硫剂中碳酸钙的质量分数，%；B —入炉燃料的质量流量，kg/h ；B shs —脱硫剂质量流量，kg/h ；S ar —燃料收到基硫，%。
H.1.2 脱硫效率脱硫效率按公式（H.2）计算：0222SO SO SO 100tl V V V η-=⨯ ………………………………………（H.2）式中：tl η—脱硫效率，%；2SO V —锅炉排烟中二氧化硫气体理论计算排放值，mg/m 3；2SO V —锅炉排烟中二氧化硫气体实测值折算为py α=1.75时干烟气中的质量含量，mg/m 3。
024SO ,1.75S 641032.066ar gy V V =⨯ ………………………………………（H.3）,1.75gy V —根据GB13271规定，gyV 为过量空气系数在1.75时的干烟气量，m 3/kg 。
H.1.3 添加脱硫剂后入炉灰分计算添加脱硫剂后，入炉燃料灰分包括：入炉燃料带入的灰分、脱硫生成的硫酸钙、未参加脱硫反应的氧化钙、未发生分解反应的碳酸钙、脱硫剂杂质。
相应每千克入炉燃料灰分按公式（H.4）计算：4CaSO CaO js ar wfj zz A A A A A A =++++……………………………………（H.4）式中：jsA —添加脱硫剂后，相应每千克入炉燃料灰分的质量，kg/kg ；ar A —燃料收到基灰分，%；4CaSO A —相应每千克入炉燃料，脱硫后生成的硫酸钙的质量，kg/kg ；wfjA —相应每千克入炉燃料，脱硫剂未分解的碳酸钙的质量，kg/kg ；CaO A —相应每千克入炉燃料，脱硫剂煅烧反应后未发生硫酸盐化反应的氧化钙质量，kg/kg 。
[收稿日期]2009-09-03；[修改日期]2009-11-30[作者简介]殷文香（1971—），女，内蒙古人，高级工程师，从事电力环境保护设计、环境影响评价工作。
工程投运，之后国内300MW CFB 机组相继投入建设，部分已投产运行。
目前，国内CFB 正向更高参数、更大容量发展。
CFB 锅炉的稳定脱硫效率及影响脱硫效率的因素是当前普遍关注的问题。
1CFB 锅炉构成及脱硫原理典型的CFB 锅炉由燃烧室、循环灰分离器、飞灰回送装置、尾部受热面和辅助设备等组成，有些CFB 锅炉还有外置流化床换热器。
燃料颗粒在离开CaO+SO 3→CaSO 4。
CaSO 4逐渐把空隙堵塞，并不断覆盖在新鲜CaO 表面，直到新鲜表面被全部覆盖，反应停止，CaSO 4进入锅炉燃烧后的灰渣中。
2影响CFB 脱硫效率的主要因素[2-4]CFB 的运行控制系统主要包括床温控制、给煤量控制、床高控制、补充床料量控制、脱硫剂控制等。
表1SO 2排放情况数值脱硫效率/%85排放浓度/（mg ·m -3）370.64实际排放量/（t ·h -1）0.411实际运行检测情况脱硫效率/%93.711）91.182）排放浓度/（mg ·m -3）270.081）371.502）平均排放浓度/（mg ·m -3）320.79排放量/（t ·h -1）0.101）0.152）排放量合计/（t ·h -1）0.25项目原设计资料注：1）为1号炉数值；2）为2号炉数值。
许多因素的变化不是孤立的，它们直接或间接地改变了锅炉的运行状况，影响脱硫效率。
2.1Ca/S 比Ca/S 比是影响脱硫效率和SO 2排放的首要因素。
燃用低硫煤时，烟气中SO 2的浓度低，石灰石与SO 2反应速度慢，消耗石灰石量相对较大，要求Ca/S比就高。
不同产地的石灰石在反应活性上有很大差别，因此，在选择脱硫剂时，应对其化学反应性能进行分析，尽可能选取高反应活性的石灰石，降低Ca/S 比，以减少石灰石耗量。
Ca/S 比控制在1.5~2.5为宜。
2.2床温床温主要影响脱硫剂的反应速度、固体物分布及孔隙堵塞特性，从而改变脱硫效率和脱硫剂的使用量。
当床温低于800℃时，石灰石煅烧生成CaO 的速度减慢，减少了可供反应的表面积，脱硫效率下降，床温低于750℃时，脱硫反应几乎不再进行；当床温大于870℃时，分布均匀的CaO 小晶粒会逐渐融合为大晶粒，温度越高，晶粒越大，单位质量内晶粒数量减少，CaO 的比表面积下降，直接影响脱硫率。
因此锅炉床温控制在850～900℃，才能保证锅炉较高的燃烧效率，有效提高锅炉的脱硫效率。
2.3给煤粒径煤粒送入CFB 内迅速被高温物料及烟气加热。
给煤粒径大不仅不利于燃烧，也不利于脱硫。
粒径过小或过大均会使脱硫效率下降。
2.4石灰石性能石灰石中CaCO 3和MgCO 3的含量越高，脱硫能力越强；CaCO 3燃烧生成的CaO 颗粒表面显微孔特性越好，其反应性能越好；无定形石灰石的性能优于晶状石灰石；石灰石的含水量以不大于3%为宜。
2.5石灰石粒径石灰石的颗粒直径对床内脱硫反应工况具有决定性的影响。
粒子如果太细，从床内飞出后不能被气固分离器捕捉送回，不能被充分利用；粒子太粗，CaO 与SO 2反应后在石灰石颗粒表面形成CaSO 4，致密的CaSO 4层阻止了SO 2与颗粒中心区域CaO 的进一步反应。
因此，在CFB 脱硫过程中，石灰石粒径应严格控制在0～2mm 。
床内最佳粒径并不是一个固定值，它与床内的流化速度、料层压差、循环倍率、分离器特性等工况参数密切相关。
2.6分级燃烧方式分级燃烧方式可减少NO x 的排放。
在CFB 中，一次风与总风量的比率及二次风送入位置对脱硫效率有重要影响。
低的一次风比率及高二次风喷入点可有效减少NO x 排放，但使脱效硫效率大大降低。
在CFB 中，一次风量和一次风喷入点均可改变，因此，CFB 对分级燃烧的应用更灵活。
2.7燃料煤含硫量CFB 锅炉燃用不同含硫量煤时，为达到一定的脱硫效率，需控制加入的石灰石数量。
如果不能及时调节石灰石加入量，将对脱硫效率影响较大。
3部分电厂CFB 脱硫效率国内部分电厂的实际运行情况表明，在调整运行工况及Ca/S 比、床温、煤粒粒度、石灰石性能等控制良好时，脱硫效率可达到90%以上，完全可以达到SO 2国家排放标准。
3.1内蒙古乌兰水泥有限责任公司内蒙古乌兰水泥有限责任公司热电2×150MW机组配套2×480t/h CFB ，于2007-02投产运行，中国环境监测总站于2008-06—09对该工程进行了验收监测。
该工程设计煤种为准格尔地区烟煤和乌兰察布市马连滩煤矿的褐煤，在实际运行监测期间燃烧煤种为地方烟煤。
SO 2排放总量与实际监测运行期间SO 2排放总量情况见表1。
该工程实际运行监测脱硫效率高于设计效率，1号炉脱硫效率为93.71%、2号炉脱硫效率为91.18%，SO 2排放浓度分别为270.08mg/m 3、371.50mg/m 3，均能满足GB 13223—2003《火电厂大气污染物排放标准》规定的400mg/m 3标准限值；1号炉、2号炉SO 2排放量合计为0.25t/h 、1375t/a ；按照原设计脱硫效率85%计算，1号、2号炉2台炉SO 2排放量为2260.5t/a ，实际运行中SO 2排放量较原设计减少885.5t/a 。
内蒙古电力技术2009年增刊第27卷48项目月损坏率/%6月7月8月1号炉1212号炉214表32009-06—08脉冲吹灰阀隔膜垫月损坏率统计6结束语电-袋复合式除尘器结合了电除尘与布袋除尘2种除尘技术的优势，可以低成本地满足国家最新烟尘排放控制标准，但降低脉冲吹灰阀的故障率，尤其是防止脉冲吹灰阀隔膜材料的腐蚀是保证电-袋复合式除尘器安全稳定运行的关键，不仅需要及时检修，运行时更要设定合理的清灰制度，在满足运行的前提下，较小的清灰压力和较长的清灰周期有利于延长滤袋的使用寿命。
[参考文献][1]黄炜，林宏，郑奎照,等.电-袋复合式除尘技术及应用[J].中国环保产业，2006（4）：40-42.实习编辑：马婷（上接第46页）3.2四川白马电厂全国大型CFB 示范电站四川白马电厂于2005年引进1台由法国ALSTOM 公司设计、1025t/h 常压CFB ，设计煤种灰分35.27%，低位发热量18495kJ/kg ，实际使用的煤种2006年全年燃煤平均灰分44.75%,平均低位发热量16037.37kJ/kg ；2007年上半年燃煤平均灰分45.8%,平均低位发热量14692.03kJ/kg ，2008-01—03，燃煤平均热值为11900kJ/kg ，灰分达56%，但锅炉炉内脱硫状况依然较好，气温、气压也能达到要求。
2007-04，西安热工研究院和四川电力试验研究院对其进行机组环保性能考核试验，结果表明，SO 2排放量仅为0.651t/h ，排放浓度560mg/m 3，脱硫效率为94.72%。
3.3云南开远电厂大唐国际云南开远电厂于2007-02投入2×300MW CFB 机组，该厂是引进法国ALSTOM 技术国产首台最大的CFB 机组，也是世界最大的CFB 机组，燃烧1.6%的高硫煤，SO 2排放浓度为330mg/m 3，脱硫效率达94%以上。
3.4内江高坝电厂1996年，华电高坝电厂引进全国第1台100MW CFB 锅炉，并于1998年投产运行。
实际监测显示，Ca/S 比为2.2时，脱硫效率达到了91.9%。
1998年西安热工研究所对该锅炉进行了脱硫工业试验，得出如下结果：保持颗粒度及床温稳定，随Ca/S 比减少脱硫效率降低；保持颗粒度及Ca/S 比稳定，脱硫效率随床温呈规律性变化，并在床温869℃时取得最大值；当Ca/S 比为2.21时，脱硫效率为90.9%～91.8%。
4结束语CFB 锅炉以其独特的优势在国内外得到了快速的发展，但也因其特有的燃烧和运行方式，在运行中仍然存在一些问题，如燃煤制备系统、给煤系统故障、炉内磨损泄露等，均会导致锅炉的正常稳定运行，继而影响正常的脱硫效率。
随着CFB 燃烧技术的快速发展和在长期生产运行中积累的经验，锅炉运行稳定问题大多已得到较好地解决，在调整锅炉运行工况及Ca/S 、床温、煤粒粒度、石灰石性能等控制良好时，脱硫效率可达到90%以上。
[参考文献][1]朱凯强，芮新红.循环流化床锅炉设备及系统[M].北京:中国电力出版社，2008:8-11，37-39，47-50.[2]周丽.循环流化床锅炉脱硫效率的控制[J].能源技术与管理，2006（4）：56-57，66.[3]周一工.循环流化床锅炉石灰石脱硫系统的设计初探[J].黑龙江电力，2000，20（4）：50-53.[4]史学锋，冯波.流化床煤燃烧中的脱硫研究综述[J].电站系统工程，1998（6）：18-22.编辑：张俊英!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!内蒙古电力技术2009年增刊第27卷49。
