0前言
循环流化床( CFB)锅炉采用流态化的燃烧方式，燃烧温度一般在850℃—920℃，具有高脱硫效率、低NO：排放、高碳燃烬率、长燃料停留时间、强烈的颗粒返混、均匀的床温、燃料适应性广，造价远低于同种容量煤粉锅炉加脱硫或脱硝设备，是新一代的环保型绿色锅炉。云南大唐国际红河发电有限责任公司的1、2号炉是引进法国ALSTOM技术，由某锅炉厂设计制造的HG-1025／17. 5-L. HM37型CFB锅炉，分别于2006年6月3日和8月27日顺利地通过168h满负荷试运，投入商业运营。由于石灰石脱硫系统设计出力较小，不能满足设计脱硫工艺要求，加之燃料市场的变化，设计煤种无法满足供应，CFB锅炉炉内脱硫效率一度受到质疑，但经过不断的摸索，通过合理掺配，改用从卸煤沟添加石灰石方式，保证了石灰石给料量，循环流化床锅炉的脱硫效率能够达到设计值，确保了烟气中SO2达标排放。
1、CFB锅炉简介
红河发电有限公司投运的锅炉燃烧侧主要由裤衩型双水冷布风板结构的炉膛、4个直径约8m的高温绝热旋风分离器、非机械型单路自平衡式回料阀、对称布置的4台外置式换热器、尾部对流烟道、四分仓回转式空气预热器、冷渣器等7大部分组成，见图1。炉膛温度在830℃～900℃的之间，在此温度下石灰石可充分发生焙烧反应，使碳酸钙分解为氧化钙，氧化钙与煤燃烧产生的SO2进行盐化反应，生成硫酸钙，以固体形式排出达到脱硫的目的。300 MW CFB锅炉设计数据见表1，该锅炉不但可实现90%以上炉内高效廉价脱硫，而且较低的炉内燃烧温度使炉中生成的NO2主要由燃料NO2构成即燃料中的N转化成的NO2；而热力NOx即空气中的N转化成的NO，生成量很��；同时300 MWCFB锅炉采用分级送风的方式，即一次风从布风板下送人，二次风分2层从炉膛下部密相区送人，可以有效地抑制NO,的生成，因此CFB锅炉的污染物排放很低，富通新能源生产销售
生物质锅炉，生物质锅炉主要燃烧
颗�；�、
木屑颗�；�压制的生物质颗粒燃料。
2、300 MW CFB锅炉石灰石系统概况
外购买成品石灰石粉经密封罐车运至厂区内，通过罐车自带的输送设备送人设在厂区的石灰石粉库见图2，由仓泵将石灰石粉库里的石灰石粉送至主厂房煤仓间内的石灰石粉仓，粉仓内的石灰石粉到中间仓计量后，再输送到输送器(2.0 m3)内，然后通过旋转给料阀输送至石灰石粉混合器，最后进入气力输送管线，由输粉管线将石灰石粉送至锅炉回料阀上的返料管线上，从炉膛前后分4点进入炉膛。每个石灰石粉给料管线上均有热二次风作为正压密封风，防止炉内正烟气反窜。输粉空气由石灰石粉输送风机供给，每台炉设置2套石灰石粉输送系统见图3，设计输送容量为26.4t/h，石灰石粉输送系统由一级气力输送系统和二级炉前给料系统组成，每台炉石灰石耗量为22t／h左右。
3、石灰石系统运行中出现的问题
(1)一级石粉系统的最大输送能力为8t/h左右，不能满足二级石粉系统大负荷26.4t／h左右运行。
(2)设计燃煤收到基全硫1.66%．石灰石按1. 7:1摩尔比投入，由于外部环境的改变，小龙潭煤厂实际来煤中收到基全硫较高在2%～5.0%之间（见表2），给锅炉的稳定运行和石灰石合理掺烧带来了很大困难。
(3)脱硫系统设计用石灰石中CaCC含量98. 41%．而石灰石粉化验报告显示石灰石中CaCn含量80%～96%，石灰石粉颗粒度较细大部分小于100um与设计值偏差大，较细石灰石粉没参与反应就从尾部烟道逃逸，不仅脱硫效率降低，而且使粉尘浓度排放超标。
(4)二级石灰石系统堵管频繁，石灰石粉在管道中易板结，石灰石旋转给料阀易卡涩，造成下粉不畅。
4、优化措施
4.1优化配煤，降低入炉煤硫分
煤场存煤进行每周一次抽验，煤场进煤提前进行化验，并将根据收到基硫分进行分类存放，通过来煤煤质情况及煤场存煤情况来制定掺配原则，按照“安全第一、环保第二、经济第三”的要求，采取加权平均法计算后配制煤种收到基全硫分必须小于2%、低位发热量必须大于10MJ/kg，这既能满足脱硫的要求将使烟气中S02排放值达到国家标准，又能满足锅炉的燃烧和给煤系统的承受能力。经过探索采用小龙潭煤高硫煤、小龙潭煤低硫煤与新哨低硫煤进行配比掺烧，利用卸煤沟空数进行掺配，因为煤沟共有17空，且各空相对独立，通过汽车运煤入空，能实现从0%～100%任意比例掺配，煤沟下来的煤经过叶轮给煤机的一次混合、五级转运站的逐级混合和煤仓给煤机的最后混合，进入炉膛前，煤混合达到均匀。配煤中必须满足下面约束条件（其中S：为硫分，Q:为低位发热量，z为配煤质量比分比）
4.2根据配煤中硫分确定石灰石的掺配比例
(1)钙硫摩尔比的确认
由于煤场来煤煤质和石灰石纯度的不断改变，为了达到这要求烟气中S02排放不超标，必须改变石灰石的掺配比例。通过不断的摸索和试验，找出适合石灰石掺配的规律如表3所示。
(2)石灰石的掺配方法
由于原设计石灰石粉添加系统出力较小，不能完全满足脱硫工艺要求。经过不断探索，确定了输煤石灰石粉给料系统改造方案。在卸煤沟中部改建2座石灰石粉料斗，料斗下部设手动闸板门、电动变频给料机、皮带接口�？赏ü淦悼刂圃�2.5～50 Hz之间进行给料，给料通过落料管与甲、乙路1号胶带机连接，皮带上部设置导料槽，防止扬尘，通过对照叶轮给煤机运行转速的给煤量，调整石灰石给料机频率来实现调整石灰石掺烧比例，这样使石灰石掺烧均匀。
4.3严格控制石灰石粉的质量，提高石灰石的有效利用
提高石灰石纯度不仅可以降低石灰石耗量，而且有效提高脱硫效率，减小添加石灰石后对输送系统及锅炉运行带来的不利影响。红河发电有限责任公司设计石灰石纯度为98. 4%，加强采样与化验，保证购买纯度较高的石灰石。
脱硫剂的粒径分布对脱硫效率有较大影响，粒径大不能完全参与反应，由于1mol CaC03反应生成1 mol CaS04，1moI CaC0的体积是36.9cm3，而1molCaS04的体积是52.2 cm3，CaS04生成后体积膨胀形成一层密实的外壳，阻止了Ca0与S02的进一步反应。另一方面粒径大的颗粒沉沦在炉膛底，部分还没有来得及反应就和炉渣一起排除炉外。较小的脱硫剂粒度，脱硫效果较好，一方面脱硫剂粒度越小，对NOx的刺激作用越小，脱硫温度可以相对稍高，燃烧更完全，脱硫效率也相对提高；另一方面减小石灰石颗粒的尺寸能增加其表面积，从而提高反应面积。但脱硫剂的粒度也不是越小越好，如果脱硫剂的粒度太小，不能参与CFB灰循环，只会增加其以飞灰形式的逃逸量，降低脱硫剂利用率，从而引起脱硫效率的下降，一般脱硫剂的平均粒径不宜小于100um。循环流化床锅炉石灰石粒径一般采用0—2 mm，平均为100～500um见图5，输煤系统添加石灰石3mm以下的石灰石提前与煤粉进行混合，而且与循环物料一起多次循环反应作为主脱硫剂，炉内石灰石粉采用粒径1mm以内的，便于提高反应速度用于短时超标调节。
4.4加强炉内脱硫设备的改造，提高其投入率
原来石灰石粉气力输送管道送至锅炉8个回料阀腿进行添加，由于管道长短不一、石灰石粉分配不均，极易造成较长的石灰石管道堵塞，而且添加点处风压高，热烟气容易反窜。经过摸索，现把气力输送管道直接改在刮板给煤机上，让石灰石粉在未进入炉内就与入炉煤充分混合，其反应周期缩短。不仅缩短石灰石粉输送管道的距离，而且输送压差增大，并且石灰石输送管道上增加压缩空气，提高输送压力，有效地减少输送管道堵管次数和石灰石给料机的堵转次数。
5、优化调整，提高脱硫效率
5.1风量的影响
CFB锅炉炉内脱硫反应主要是Ca0与S02反应生成相对惰性和稳定的CaS04固体，反应式如下：
炉膛下部密相区是处于缺氧状态，如果加大一次风量和下二次风，S02在炉膛下部就与Ca0反应，延长SO2在炉内的停留时间，与脱硫剂的接触时间就越长，越有利于S02脱除，减少S02排放量。另外炉膛下部密相区有大量的还原性物质CO气体阻止CaS04的生成，如果风量加大还原性物质CO气体就越少。风量不影响折算后的SOz排放，但调整风量会影响S02排放显示值。
5.2炉膛温度
炉膛温度主要影响石灰石的煅烧和脱硫反应的进行。硫酸盐化的反应速度一开始随温度的升高而升高，当床温低于650℃时，石灰石的煅烧反应几乎停止，温度越低煅烧反应越慢，当温度为850℃左右脱硫反应最佳，之后随温度的升高，反应速度开始下降，这是因为氧化钙的孔隙被迅速生成的CaS04堵塞而阻止了脱硫剂的进一步反应，而且当温度900℃以上后随温度的上升，CaS04会逆向分解出S02，进一步降低硫酸盐化的化学反应速度。CFB锅炉脱硫反应主要发生在二次风以上的炉膛内稀相区域，在满足硫分掺烧的情况下应尽量控制分离器出口温度不超温900℃，不仅维持安全燃烧而且提高脱硫效率。
5.3稳定炉膛燃烧，降低瞬时超标次数。
开始启炉阶段，由于300 MWCFB锅炉启动时床料在630 t左右，并且都采用河沙或炉膛排除的渣，这样在锅炉启动后的循环物料中脱硫剂就非常少，加之炉膛燃烧不稳，Ca0与S02反应率较低，S02排放浓度较高，但随着炉膛中石灰石的加入，循环物料中石灰石的量累积越多，一部分参加炉内循环，一部分在旋风分离器的作用下参加外循环，这样反复循环利用�；榇汉稍诵�10 h后，在炉膛、回料阀和外置床的循环物料中脱硫剂的比例已经占相当大的一部分，从而有效地增加了脱硫剂与S02的表面，同时生成的CaS04�；つひ惨蛭欢显诖材谀ニ鸲赡馨�，使石灰石的利用大大提高。
当单条给煤线检修时，为了不影响负荷，调节炉膛两侧给煤量偏差导致锅炉两侧燃烧不一致，而且为了稳定床压给煤量小的一侧风量较大燃烧充分，脱硫剂与SOz反应率高，另一侧给煤量大而风量却小燃烧稍弱，脱硫剂与S02反应较弱，这造成在调节两侧煤量偏差之初S02排放值波动较大，但经过30min后就恢复稳定。这就要求调节锅炉两侧给煤量偏差时要缓慢调节避免炉内燃烧波动，并提前加大投入炉内石灰石，控制S02排放不超标。
当负荷一定煤质变化引起炉膛燃烧加强时，由于炉膛内燃烧工况变化，煤量减少风量减小、汽压升高，引起SOz排放值瞬值增大，这时要提前调节，加大风量稳定燃烧，并根据锅炉热负荷变化提前投入石灰石。升负荷时也要缓慢调节，避免煤量大幅度波动，引起燃烧工况剧烈变化，S02排放值瞬值增大超标。
6、结束语
某台国产300 MW CFB锅炉，石灰石脱硫系统运行不正常，使S02的排放值达不到要求，经过不断探索，加强燃煤掺配降低人炉煤硫分，以从卸煤沟掺配一定比例的石灰石为主，已经基本满足了烟气中S02排放指标要求，同时将炉内石灰石系统作为细调，在S02波动时期及时投入，使脱硫工作做到可控在控，达到国家标准排放要求，锅炉的脱硫效率达94. 03%，这显示该300 MW CFB锅炉的高效脱硫效率，具有明显的经济效益、社会效益。
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