循环流化床锅炉燃烧问题的解决书稿20110625晚间

量也就越大，但太多的石灰石添加量对增加脱硫效率的贡献是十分有限的，目前认为最大加钙量的钙硫比不宜超过2.5以上，运行中一般应控制钙硫比为1.8～2.3。

燃煤灰分中间有相当多的碱性物质，将这些Ca+、K+、Mg+等活性好的金属氧化物按照分子量和在灰中的比例含量，折算出来灰中钙含量在该炉内的总摩尔分子数，然后乘以850±50℃下的碱性氧化物热态转化率，其乘积结果也认为是外来的加钙量的一部分。一般认为该温度下灰中的碱性氧化物转换率不低于70%，毕竟这些灰中的钙含量与燃料的硫分紧密融合成一体，伴随着进料和反应过程的效率也会较高。

对于燃煤CFB锅炉来说，人为加入的石灰石量和灰中自然存在的活性碱性氧化物这两项的总和均作为计算脱硫化学反应的有效加钙量，只是在实际运行中根据人为机械加入的石灰石量来核算脱硫成本，并计入外在钙硫比当中，所以要很注意一些技术层面人士的概念造假，他们在宣传上故意忽略掉灰分所含碱性氧化物的事实，片面地进行不合实际的报道，并没有很客观地给出实际效果发生时有效的总钙硫比概念的有关数据。

从多年来的实践来看，从输煤皮带上掺入1mm以上大颗粒石灰石或电石渣的办法所取得的脱硫效果不是很好，脱硫反应效率会大打折扣。而最普通的是伴随二次风口或者专门的高压空气石灰石喷嘴将石灰石粉末喷入炉内的做法，此时一般要求石灰石粉末平均直径为0.15～0.5mm，炉子越高大则相应的粉末越细一些为好；相反，分离器效率不高且炉子越矮小的CFB炉子其石灰石粉末可以粗大一些，这主要是为了保证大炉子的各点De-SOx反应效率，延长小炉子的石灰石逗留时间，此时可以考虑在床内留存一些1mm～3mm石灰石颗粒，以伴随床料翻腾过程达到大颗粒燃料和石灰石的同期释放效果。

近年来，分离器本体、落灰垂直立管、回料腿和返料器本身，逐步也被人们认为是除了炉膛以外的外循环回路石灰石新注入点，有一些业绩的效果还不错，也申请了相应的各种专利，甚至提出可以用喷雾液态化方式注入石灰石浆和静电离子化喷粉等非常规手段。这些方法确实在实践中取得了一定的效果，为强化脱硫剂反应产生奇效。但笔者认为最关键在于注入点位置、数量以及石灰石分配比例为最关键因素，需要经验、理论和试验相结合，针对相应的煤种和具体的炉型提出相应的综合治理方案，才可达到目的。

运行当中，建议控制入炉钙硫比为2.0～2.3，可以保证较好的脱硫效率。另外，也比较希望石灰石粉伴随足够多的氧化剂采用速度超过50m/s的射流喷入炉本体循环返料系统分离器出口以内的相应位置，炉膛和返料系统各占50%左右为好，有条件的甚至可以按照粗细粉分片注入的方法来逐级掺混，可实现理想的脱硫效果，但科学严谨的计算和合理的归类分析试验是必不可少的。

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在喷钙脱硫过程中，注意长时间大量收集有关数据，分析最终排出的烟气SOx含量与相应运行工况之间的依存规律，找出适合的加钙量和加钙方法，不推荐输煤皮带加石灰石的粗糙脱硫方法，除非当地环保部门并不重视。

石灰石风机的选型、石灰石粉末细度、加钙量、加钙位置、注入点数量、喷注形态和喷嘴结构设计，关系到整个炉子的脱硫效率。运行中应当十分关注是否存在风道不畅、送粉不均、堵灰、漏灰、粉末板结、喷嘴偏斜、异常配风、锁气器失效以及给粉机給粉量调节失灵等异常，另外也要注意到床温床压变化对脱硫效果的影响。同等条件下，太低的炉内颗粒群灰浓度不利于脱硫反应的高效率，石灰石粉末与燃料颗粒的传质过程能够 带来的脱硫固相的频繁接触，能够产生非常有利的硫分化合作用；而过高的灰浓度也会对空气氧化剂穿透不利而降低脱硫效率，反应过程中需要及时给入氧化剂，否则固相的接触过程化合反应就失去了基础。因此，控制床压和炉膛上部压差是保证脱硫效果的一个关键，实践中不应使炉膛上部压差超过3kPa，同时要十分注重二次风的刚性和绝对速度，均衡上下二次风的均匀分配，运用“上小、下大”概念搭配好上下二次风风门的开度关系，并根据煤种做一些专业的燃烧调整工作和必要的数据定量分析，希望大家重视试验研究工作。

锅炉停运时间较长的情况下，应注意对石灰石粉仓的定期反吹扫操作，防止板结。没有加装反吹扫系统的应加装相应的流化喷嘴和管道吹扫接头，甚至可以考虑温热风源引入，形成好的干燥气氛。条件允许的情况下，尽量在停炉期间空仓。运行中出现下粉不畅时应以振动和反吹扫手段加以处理，实在结块严重时可清空粉仓，查明原因后予以处理。北方电厂的石灰石粉管道可设置伴热管，注意管道和容器的良好保温处理；南方潮湿地区需要注意吸潮管的定期保养，各地都应定期反吹粉管和粉仓。 18 煤泥、煤气、生物质和煤矸石掺烧问题与运行调整

对于大多数燃煤锅炉来说，掺烧一定量的煤泥、煤气、生物质都是可以的，其中以流化床的掺烧最为有利。在对锅炉本体未作受热面和空间几何尺寸改造时，其他炉型缺少CFB的高蓄热能力、非常高的灰粒浓度和良好的传热传质特性，使其掺烧比例或者煤种偏差一般不能超过15%～25%，而具备良好稳燃能力的CFB则可高达35%～40%甚至更高。

CFB炉型的炉膛内部传热主要以流态化的固相物料与受热面高频率接触的密相对流传热为主，其780～1000℃的低温燃烧方式决定了其辐射传热比例很低的特点，其颗粒的强扰动传热特点，使其在炉膛内部高浓度颗粒群暴露的受热面，具有非常高的传热能力，因此其炉内的循环灰浓度、流化速度和水冷壁面积决定着水冷壁蒸发量，也间接影

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响了汽温的对应关系。一般来说，即使考虑局部固相的不均匀性，煤粉炉的炉膛灰浓度也仅有1～5kg/m；而CFB炉膛内部灰浓度可高达10～30 kg/m，稀相区的平均灰浓度约为10～17kg/m3。我们针对煤泥、煤气、生物质和煤矸石掺烧问题做以下简要的运行分析。

a 煤泥掺烧

煤泥的掺烧的主要分析对象是含水量高达25%以上的煤泥的注入工艺选择、对炉内过程的影响以及煤泥量占总燃料量的比例问题。

目前的煤泥注入方式主要采用了蒸汽和压缩空气两种雾化喷射注入原理，也有的厂子采取简单的机械挤压式注入方法。煤泥的注入前预处理、喷射位置和数量、煤泥掺烧比例和单只煤泥喷枪出力、煤泥系统稳定性和喷嘴雾化效果是保证喷嘴射流注入类型最关键的内容。一般来说，煤泥泥浆的前处理系统要求掺入约1%含量的对应乳化剂和防沉淀填料，煤泥给料系统多配有原料罐、原料厂前泵站、搅拌混合罐、储料池、炉前煤浆泵、煤泥输送管组、切换阀组、高压雾化介质引入管组、煤泥雾化喷嘴等等。这些都与水煤浆的前处理工艺很相近，也很忌讳流通系统内堵塞、泄露、冬季结冰和存储过程中的颗粒沉淀，雾化喷嘴的效果直接与着火和燃烧稳定性相关。泥浆泵的寿命和运转可靠性同样也制约着煤泥给料系统的安全经济性，作为容积泵其壳体过热和泵体曲轴磨损时不时地会给人们早些麻烦，因此泵的切换保护和定期检查维护十分重要。

系统中也配置了相应的温度、压力、流量测点和一些必要的控制装置，在控制室DCS系统中也都能引入远方控制系统和监控画面。

从目前的经验来看，炉膛高度小于25m的小容量CFB锅炉不推荐高位简单机械挤压給入和中间位喷嘴喷射方式，而宜采取低位密相区给料方式，这样做的好处是利用密相区高床压对极细的煤泥粉末进行空间限制，使其尽量减少在有限高度空间内做低功效的物料循环燃烧，遏制其100μm以下细粉末未经循环燃烧过程充分燃尽就直接从分离器出口逸出，同时也创造了一个煤泥在小高度上易于干燥和快速着火的基本条件。密相区蓄热能力很强，那些相对粗大的颗粒热载体在高密度的充分流化过程中容易将热量迅速传递给煤泥使其水分蒸发，及时引燃煤泥颗粒，对细颗粒的捕捉很有好处，大大减少了飞灰可燃物含量。除此之外，煤泥着火后也使密相区和炉膛中部燃烧份额增加，有利于制约分离器附近上部炉膛和循环返料系统的燃烧份额，实现烟温控制，避免了该区域发生严重结焦的可能，而该区域的结焦问题在早期的CFB炉型上出现过很多，尤其是掺烧了煤气、煤泥、褐煤的炉子，最容易产生这种情况。

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被雾化的煤泥泥浆炉前喷嘴处压力应低于该处雾化蒸汽或压缩空气压力，一般两者相差应为80～120kPa以上，避免煤泥浆对压缩空气和蒸汽系统的污染，同时也有利于煤泥的充分雾化和喷射效果，我们推荐压缩空气压力不应低于0.7MPa，相应的煤泥压力为0.45MPa～0.6MPa；而采用蒸汽雾化时蒸汽压力不应低于0.9MPa，相应的煤泥压力为0.5MPa～0.75MPa。喷射速度以不低于15m/s为限，一般以15～65m/s为可适应的负荷调节范围。水分稍大的煤泥建议采用较高速度；较干燥的煤泥则可以考虑较低的流速，以杜绝局部沉降影响流态化效果的问题发生，使煤泥的干燥、着火、燃尽始终伴随着一个良好的物料流态化情况，尽量做到炉内的煤泥粉末均匀分布和炉膛烟温的一致性。

而对于炉膛高度超过25m的大中型锅炉，受限于床温床压的稳定性、整体燃烧份额分配的需求和返料腿给煤方式，往往不采用密相区底部给煤的煤泥注入方式，而采取中间高度给料方式。这种情况下，炉前返料斜腿、炉墙中下标高和炉顶煤泥给煤方式都是可采取的。一些工程甚至还尝试了给煤机直接在原煤中夹带煤泥入炉的做法，还有的CFB用户采用了炉顶以自由落体方式未经喷射雾化而直接注入煤泥的设计，实践证明这两种给料方式效果不好，容易造成飞灰含碳量剧增和给料不畅。事实证明，随着炉膛高度的增加，煤泥的注入点选择更加灵活可靠，完全可以根据各用户的实际炉型结构加以优化设计，并在实践中得以完善和改进，建议采用多点、分部位的立体布局方式为好。

b 煤矸石掺烧

煤矸石掺烧是我国循环流化床锅炉项目立项报批时经常会利用的一个说法。事实上，也确实有很多的CFB炉子确实在大量燃用劣质的煤矸石燃料，并已在这方面取得了非常丰富的经验。煤矸石的热值差异很大，其低位发热量最低仅为800～1200kCal/kg（折合3.3～5MJ/kg）,而某些高热值煤矸石低位发热量可高达2600～3500kCal/kg（折合10.9～14.6MJ/kg），这主要与煤的地质年代、碳化程度和原煤洗选工艺有关。

煤矸石的燃烧难度主要在于其块状物很坚硬，不易被破碎带来的颗粒度问题，其颗粒度很难达到8mm以下的常规物料颗粒度要求，对碎煤机和筛分装置的磨损非常严重。在掺烧煤矸石的CFB锅炉中，很容易找到颗粒度超过20mm甚至50mm以上的粗大颗粒，明显地影响到了物料的流态化效果、冷渣器排渣能力和底渣含碳量，而硬质粗大颗粒对风帽、炉膛燃烧室内受热面和耐火层的磨损作用也同时加剧，太多的煤矸石掺烧也会导致密相区燃烧份额异常加大，形成较高的CFB运行床温，促使二次风率下降从而弱化循环效果，使炉效有所下降。为此，建议燃用煤矸石的CFB炉子宜采用相对大的布风板和较低的炉膛流化风速，保障燃尽效果和合理的床温；为减轻水冷壁磨损，也应采用较高

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