循环流化床锅炉石灰石脱硫工艺探讨
摘要：简要介绍公司热电厂循环流化床锅炉运行现状，针对电石渣脱硫工艺进行了试验与分析，论证了电石渣应用于流化床锅炉脱硫的可行性。
关键词：循环流化床锅炉；脱硫；电石渣
山东恒通化工股份有限公司是集化肥、化工、热电联产于一体的大型化工企业集团，目前化工厂产生的乙炔的副产品电石废渣每天可达近1 000t。电石渣的主要成分是Ca(OH)2，易溶于水。电石废渣长期露天堆放会污染土壤和浅层地下水，使土壤盐渍化和盐碱化。
热电厂现有240t/h循环流化床锅炉五台，型号为YG-240/9.8 -M1，并配有石灰石脱硫系统一套。石灰石经振磨机磨成粒度适当的石灰石粉，然后经刮板输送机、圆盘给料机输送至给煤皮带和燃料煤混和后，炉内实现脱硫。目前锅炉采用本地烟煤和白煤末掺烧，含硫量较高，达2%，SO2排放浓度远远高于国家排放标准。若用石灰石脱硫，根据计算，每年需要石灰石约15~20万t，成本很高。
一、循环流化床锅炉特点、脱硫机理及脱硫影响因素
循环流化床锅炉具备许多独特的优点，主要有(1)燃料适应性广；(2)燃烧效率高；(3)易于实现高效脱硫；(4)氮氧化物排放低。由于使用低温燃烧和分段燃烧，氮氧化物生成量少。
煤燃烧过程中，燃煤中的硫可分为有机硫和黄铁矿硫两大部分，硫分在加热时析出，如果环境中的氧浓度较高，则大部分被氧化为SO2而很少部分残存于炉渣中。循环流化床锅炉的燃烧脱硫过程是将脱硫剂（石灰石、白云石或消石灰）送入炉内，脱硫剂进入炉内首先锻烧生成氧化钙，氧化钙再与燃料燃烧生成的SO2气体反应。
影响循环流化床锅炉脱硫效率的主要因素为：(1)Ca/S摩尔比的影响。Ca/S摩尔比被认为是影响脱硫效率和SO2排放的首要因素，根据试验表明，随着Ca/S比的增加，脱硫效率在Ca/S比低于2.5时增加很快，而继续增加Ca/S比或脱硫剂量时，脱硫效率增加较慢，不仅如此，继续增加脱硫剂的投入量会带来其他副作用，如增加物理热损失、影响燃烧工况等。因此，存在一个较为经济的Ca/S比，对于循环流化床锅炉Ca/S 比一般控制在1.5~2.5之间。(2)床温的影响。床温的影响主要在于改变了脱硫剂的反应速度、固体产物分布及孔隙堵塞特性，从而影响脱硫效率和脱硫剂的利用率。(3)脱硫剂粒度的影响。采用较小的脱硫剂粒径时，脱硫效果好，故一般采用0~2mm，平均100~500μm的脱硫剂粒度为宜。(4)循环倍率的影响。循环倍率越大，飞灰的再循环延长了脱硫剂在床内的停留时间，提高了脱硫剂的利用率，脱硫效率高。
二、电石渣脱硫工艺
热电厂经过论证，认为利用电石渣作为锅炉脱硫剂是可行的，决定对脱硫系统进行改造。改造后的脱硫系统，不再运用石灰石磨成粉末进行脱硫，而是利用化工厂产生的电石渣直接加入炉膛进行脱硫。具体方案是，新上一套电石渣输送系统，电石渣经料斗、给料机、输送带、卸料器输送到给煤皮带，和煤一起进入炉内实现脱硫，采用变频器来控制电石渣量。另外，在输送带上部装有电子皮带秤，用来计量物料。
1．利用电石渣脱硫的理论计算用量
按照给煤含硫量2%，Ca、S摩尔比2.5计算，电石渣中含水、杂质比例35%（其中含水30%，杂质5%)，其余成分Ca(OH)2，按照全年总耗煤100万t量计算，需要消耗电石渣17.8万t。
2．脱硫试验
为了验证脱硫效果，对四台正在运行的锅炉同时加电石渣进行脱硫试验，并选择了煤质和工况相对稳定的3天时间作为考核对象，以便于分析比较。其中11日未加电石渣，12日与13日则按照一定的比例加入了电石渣。
3．数据分析
(1)按照一定的比例加入电石渣，Ca、S摩尔比2.5左右时，脱硫效率可达到90%，能够将SO2的排放浓度降到国家环保要求的400mg/m3以下。
(2)锅炉效率与风机耗电量没有明显变化。
(3)锅炉的除尘器灰量、返料器放灰量、炉渣量都有所增加，三种灰渣的增加比例约为1:1:1，其中返料器放灰量增加幅度较大。
4．存在问题
(1)由于电石渣中含水量较大，需加入大量的电石渣，造成锅炉返料器放灰量增多，炉膛差压较高，床温下降，负荷调整困难。
(2)电石渣的含水量较高，黏性较大，造成了锅炉给煤系统落料斗篷煤，易产生堵塞。振动筛的筛分效率下降，环锤式破碎机的出力增加。
5．建议
(1)控制进厂煤的含硫量
进厂煤的含硫量要控制在1.5％以下，加入的电石渣与入炉煤的比例可控制在15％以下。
(2)控制电石渣的含水量
若电石渣中的水分控制在20％以下，电石渣的加入量相对减少20%，电石渣与入炉煤的比例可控制15％以内。
三、结论
1．电石渣脱硫的方法是可行的，脱硫效果能够达到国家环保要求。
2．按照每年用煤炭100万t计算，可消耗近20万t电石废渣。开发对废电石渣的综合利用，减少了环境污染，并为以废治废开辟了新的途径。
3．电石渣脱硫工艺简单，只需一套给料和输送设备，投资小，技术可靠，便于调控。降低了热电厂的生产成本。
4．恒通化工热电厂电石渣作为脱硫剂运用于循环流化床锅炉脱硫工艺是经济、可行的，具有一定的推广意义。
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