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式中:q7为石灰石脱硫热损失;βfj为脱硫石灰石中碳酸钙分解率,一般取值为98%;Kglb钙硫摩尔比;ηd脱硫效率;Qτ单位质量燃料输入的热量。图3为脱硫效率、Ca/S与锅炉效率变化的关系。
从图3可以看出,当炉内Ca/S较低时,炉内脱硫效率较低,此时对锅炉效率的影响为正效应,继续提高Ca/S,脱硫效率增加缓慢,对锅炉效率的影响逐渐降低,当Ca/S大于2后,脱硫效率可达80%以上并将继续增加,但锅炉效率将会进一步降低。因此,对于CFB锅炉机组炉内脱硫,选择适当的Ca/S对锅炉的经济性具有重要意义。
4.3炉内炉外脱硫效率最佳占比
在烟气循环流化床法脱硫工艺中,炉内脱硫效率和Ca/S的大小,直接关系到炉内NOx生成和炉外脱硫系统入口SO2浓度,进而影响脱硝还原剂尿素和炉外烟气循环流化床法脱硫剂的使用量,最终影响到环保运行经济性。因此,对于实施超低排放改造的CFB锅炉,必须根据锅炉实际运行工况和脱硫、脱硝剂的成本进行经济优化试验,以得到不同运行工况下,CFB锅炉炉内和炉外脱硫效率的最佳分配比例。在某300MW等级CFB锅炉环保试验中(试验燃煤硫分0.8%),通过调整炉内脱硫喷钙量,控制炉外烟气循环流化床法脱硫入口SO2浓度,在保证SO2和NOx达到超低排放的前提下(SO2~30mg/m3、NOx~45mg/m3),得出了炉内不同脱硫效率对应脱硝还原剂尿素和炉后脱硫剂消石灰使用量,最终确定了炉内炉外最佳脱硫比例下的运行工况,如图4所示。
从图4可以看出,当炉膛出口SO2浓度为800mg/m3时,炉内脱硫效率达到72%,此时的炉内炉外脱硫脱硝成本最低、经济性最佳。分析认为,当炉内脱硫效率低于72%,炉内脱硫对NOx生成影响程度小,此时NOx脱除成本虽低,但炉外脱硫系统入口SO2浓度较大,脱除成本较高;而当炉内脱硫剂的量继续增加时,炉内脱硫效率不断提高,Ca/S进一步增加,NOx在脱硫剂的催化作用下浓度增加,脱硝费用势必会增加,两方面综合作用下存在一个经济运行最佳工况。
5结论及建议
(1)烟气循环流化床法脱硫技术结合CFB炉内脱硫是当前比较理想的实现SO2超低排放改造的技术路线,但各改造机组应根据实际,因地制宜,选择合适的实现超低排放的技术路线。
(2)关于除尘器优化,推荐对现有除尘器利旧,电袋除尘器拆除袋区,电除尘保留1~2个电场,既能降低改造成本,也在一定程度上提高炉外脱硫系统的经济性。
(3)建议各改造机组根据今后一段时期内的负荷率,将引风机BMCR工况的压力替代BT工况进行选型,同时为降低机组能耗,选用低温电除尘+袋式除尘作为新型除尘设计理念。
(4)各电厂在实施超低排放改造前,应对CFB锅炉炉内脱硫抑氮进行优化改造和燃烧调整,在此基础上进行炉内炉外最佳脱硫分配占比试验,得出最经济工况,以实现低成本的超低排放。
文献信息
辛胜伟. 大型循环流化床锅炉SO2超低排放改造关键技术研究[J]. 电力科技与环保,2017,33(04):10-13.
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