福建煤炭品種資源單一，無煙煤占所有煤炭儲藏量的98％，已探明的煤炭儲量約136947萬噸，目前福建煤炭每年均有大量的積壓，所以對于電站燃料的采購有著廣泛的市場。但是隨著國際能源和環境污染問題的發展變化，使得我國能源結構產生大幅度的調整，根據國家頒布的新政策，傳統的小裝機容量的煤粉爐和鏈條爐鍋爐屬于關停范圍，特別是在沿海地區10萬千瓦∕時以下的機組已不允許再上馬。因此發展潔凈煤燃燒技術已迫在眉睫。

循環流化床鍋爐是近十幾年來發展起來的一種高效、低污染、煤種適應性強的節能性產品。隨著環保要求的提高，越來越多的用戶都選用該產品。

福建無煙煤具有以下特點：

(1)揮發份低。

(2)燃燒時揮發份的析出時間較長。

(3)燃燒時煤粒的爆裂現象較突出。

(4)聲硫量較低，一般在1％以下。

(5)灰熔點一般在1200℃左右。

具有代表性的福建龍巖無煙煤煤質資料分析如下：

Vdaf=2．65％    Aar＝18．75％    Car＝69．06％

Har=1．43％    Oar＝1．56％    Nar=0．72％

Star=0．9%      Mt=7．58％    Mar=3．4％

Qnet＝24．18MJ／kg

根據十幾年來我廠對循環流化床鍋爐的研制經驗，針對福建無煙煤的特殊情況，其燃燒機理和污染物排放的控制有以下幾點意見：

一、燃燒效率的提高

在循環流化床鍋爐中，由于床料的加速效應和大量的顆?；亓鞯仍?，在整個床層上面沒有明顯的密稀相分界面，顆粒沿高度方向均勻分布性較好，在快速床中且明顯的存在著顆粒絮

狀物的運動。在徑向或橫截面方向上，根據大量的試驗研究，循環流化床內固體顆粒濃度具有環形流的特征，即床層截面可分兩個區域，邊壁附近的高濃度顆粒的主體下行區和中心區域的低濃度顆粒的上升區。在邊壁環形密相區和中心稀相區存在著固體顆粒的交換，循環流化床這種徑向顆粒濃度的分布以及邊壁區的顆粒下行流動特征，很好地解釋了流化床內氣固間存在著高相對速度的原因。這樣的顆粒運動機理更有利于煤粒的燃燒和燃盡，對于象福建無煙煤這樣的低揮發份煤種，如果能保持較高的床溫950℃左右，其燃燒效率可達97％以上。關于典型循環流化床內各種煤種的燃燒效率曲線見(圖一)。

二、在燃燒福建無煙煤時床溫的選擇

目前，國內循環硫化床鍋爐的設計床溫一般是在870～900℃之間。其主要考慮在這一溫度水平時，脫硫效率最佳，同時對于大多數燃燒貧煤和無煙煤的項目，只要床溫在800℃以上，是可以保證其燃燒的。而對于揮發份含量僅為2～3％的福建無煙煤，這一溫度顯然偏低。國內一些科研單位(西安熱工所，浙江大學等)做了煤樣的試燒實驗，其著火溫度應在900～930℃之間，要保證其充分燃燒鍋爐的設計溫度應在950℃左右(目前福建省內應用較多的25t／h、35t／h的沸騰爐都在950～l000℃的床溫下運行)。由于其灰熔點t1一般在1200℃左右，故不會出現結焦問題。

    至于在950℃左右的床溫下，其脫硫效果怎樣呢?經實驗證實，煤燃燒時約有～28．5％的硫殘留在灰渣中，～71．5％的硫則以氣體的形式排放出來，故脫硫是主要針對71．5％的硫而言。雖然950℃的床溫明顯高于最佳脫硫溫度(870～900℃)，在燃燒福建無煙煤時其對脫硫效率的影響并不太大，從(圖二)可以看出。如果適當的提高鈣硫(Ca／S＝2．5左右)時，可達80％以上的脫硫效率。又由于有1/3的硫殘留在灰渣中，故總的脫硫效率可達85％以上。而福建無煙煤的含硫量在l％以下，其SO2的排放濃度低于800mg／m3，完全可滿足國家的環保要求。

因此，在燃燒福建無煙煤時選擇950℃左右，既保證了燃燒效率，又滿足了脫硫的要求。

三、過量空氣系數對燃燒福建無煙煤的影響

    通用脫硫劑石灰石(主要物質CaC03)化學成份分析如下：

    CaCO3    88．6％     MgCO3    3．48％

    H2O      4.44％     惰性物質    3．48％

    當燃料進入燃燒室后，硫轉化成大部分SO2和少量的H2S，后者與CaO反應生成CaS。在床內密相區屬貧氧燃燒，因此CO的濃度較高，而生成的CaSO4與CO存在下列反應；

    CaSO4+4CO←→CaO+4CO2        (1)

    CaSO4+CO←→CaO+CO2+SO4      (2)

    CaO+SO2←→CaS+3/2O2           (3)

在貧氧燃燒(即還原氣氛下)，反應方程式向正反應方向進行，盡管CaS不會使脫硫劑發生微孔堵塞，但CaS不穩定，易發生氧化，重新釋放出SO2，從而降低了脫硫效率η。在稀相區內隨著過量空氣系數的提高，CO的濃度降低，使反應(1)、(2)受到抑制。同時煙氣的氧濃度提高，使CaS充分氧化成CaSO4從而提高了脫硫效率。過量空氣系數對脫硫劑的影響見(圖三)，從圖中曲線可見當過量空氣系數a由1．11增加到1．33時脫硫效率提高了20％左右。

經過以上分析可知適當的控制過量空氣系數可達到更合理和更經濟的脫硫效果，因福建無煙煤的含硫量一般在l％以下，燃燒后的煤渣中又可凝結一部分硫，所以在燃燒福建無煙煤時把過量空氣系數控制在1．25左右即可達到很好的脫硫效果。

    四、在燃燒福建無煙煤時對氮氧化物的控制

    根據我廠的循環流化床鍋爐產品的運行情況來看，分段燃燒對降低氮氧化物的排放量很有好處。一般情況下，二次風從床面上一定距離給入較好。隨著二次風率的增大，或者一次風率的減小，NOx的生成量也隨之下降，并在某一配比的情況下，如約l／3左右的燃燒空氣作為二次風注入密相區上方一定的距離，在這個二次風率下，氮氧化物的排放可以達到最低水平(圖四)。經過多年來的實驗檢測和理論分析研究都證實了這一現象。更值得注意的是，在實施分段燃燒時SO2和CO的排放量也將不同程度的下降。因此特別是在沿海地區用循環流化床

鍋爐燃燒福建無煙煤，是一種完全可行的潔凈燃燒運行方式。

五、總結

綜上所述，為了滿足日益嚴格的污染物排放標準和環境保護的要求，利用循環流化床鍋爐來燃燒福建無煙煤，在東南沿海地帶具有很大的前途。為綜合降低氣體的排放和提高循環流化床鍋爐的燃燒效率，運行床溫應在950℃左右，過量空氣系數應在1.25左右，實施分段燃燒，適當調節一二次風的配比。另外還應仔細選擇脫硫劑的品種和顆粒度，采用較小的(150～300μm)脫硫劑粒徑不僅可以增加承載脫硫反應的比表面積，而且使脫硫對溫度的敏感性和對

NOX刺激增長作用都會減弱，可為采用較高的床溫提供良好的條件。

    參考文獻

    1．岑可法、倪明江等編《循環流化床鍋爐理論設計與運行》。中國電力出版社，1998．5

    2．  Dai20 Kunii，Octave Levenspiel．《Fluidiaztion engineering》．Butterworth-Heinemann，1991：  140～151

    3．田于平、朱國楨等編《電站沸騰床鍋爐設計與運行》。機械工業出版社，1991．11

    4．  Parbir Badu、Scott A，Frser．《Circulating fluidized bed boilers design andoperations》.Butterworth-Heinemann  1991:105~108

5，呂俊復、劉清等編《75t／h異型水冷分離器循環流化床鍋爐的設計運行》．中國電力  1999：62～64 

文章作者：四川鍋爐／-- 剡溪 任中