福建煤炭品種資源單一，無煙煤占所有煤炭?jī)?chǔ)藏量的98％，已探明的煤炭?jī)?chǔ)量約136947萬噸，目前福建煤炭每年均有大量的積壓，所以對(duì)于電站燃料的采購有著廣泛的市場(chǎng)。但是隨著國際能源和環(huán)境污染問題的發(fā)展變化，使得我國能源結(jié)構(gòu)產(chǎn)生大幅度的調(diào)整，根據(jù)國家頒布的新政策，傳統(tǒng)的小裝機(jī)容量的煤粉爐和鏈條爐鍋爐屬于關(guān)停范圍，特別是在沿海地區(qū)10萬千瓦∕時(shí)以下的機(jī)組已不允許再上馬。因此發(fā)展?jié)崈裘喝紵夹g(shù)已迫在眉睫。

循環(huán)流化床鍋爐是近十幾年來發(fā)展起來的一種高效、低污染、煤種適應(yīng)性強(qiáng)的節(jié)能性產(chǎn)品。隨著環(huán)保要求的提高，越來越多的用戶都選用該產(chǎn)品。

福建無煙煤具有以下特點(diǎn)：

(1)揮發(fā)份低。

(2)燃燒時(shí)揮發(fā)份的析出時(shí)間較長(zhǎng)。

(3)燃燒時(shí)煤粒的爆裂現(xiàn)象較突出。

(4)聲硫量較低，一般在1％以下。

(5)灰熔點(diǎn)一般在1200℃左右。

具有代表性的福建龍巖無煙煤煤質(zhì)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(jù)十幾年來我廠對(duì)循環(huán)流化床鍋爐的研制經(jīng)驗(yàn)，針對(duì)福建無煙煤的特殊情況，其燃燒機(jī)理和污染物排放的控制有以下幾點(diǎn)意見：

一、燃燒效率的提高

在循環(huán)流化床鍋爐中，由于床料的加速效應(yīng)和大量的顆粒回流等原因，在整個(gè)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(yùn)動(dòng)。在徑向或橫截面方向上，根據(jù)大量的試驗(yàn)研究，循環(huán)流化床內(nèi)固體顆粒濃度具有環(huán)形流的特征，即床層截面可分兩個(gè)區(qū)域，邊壁附近的高濃度顆粒的主體下行區(qū)和中心區(qū)域的低濃度顆粒的上升區(qū)。在邊壁環(huán)形密相區(qū)和中心稀相區(qū)存在著固體顆粒的交換，循環(huán)流化床這種徑向顆粒濃度的分布以及邊壁區(qū)的顆粒下行流動(dòng)特征，很好地解釋了流化床內(nèi)氣固間存在著高相對(duì)速度的原因。這樣的顆粒運(yùn)動(dòng)機(jī)理更有利于煤粒的燃燒和燃盡，對(duì)于象福建無煙煤這樣的低揮發(fā)份煤種，如果能保持較高的床溫950℃左右，其燃燒效率可達(dá)97％以上。關(guān)于典型循環(huán)流化床內(nèi)各種煤種的燃燒效率曲線見(圖一)。

二、在燃燒福建無煙煤時(shí)床溫的選擇

目前，國內(nèi)循環(huán)硫化床鍋爐的設(shè)計(jì)床溫一般是在870～900℃之間。其主要考慮在這一溫度水平時(shí)，脫硫效率最佳，同時(shí)對(duì)于大多數(shù)燃燒貧煤和無煙煤的項(xiàng)目，只要床溫在800℃以上，是可以保證其燃燒的。而對(duì)于揮發(fā)份含量?jī)H為2～3％的福建無煙煤，這一溫度顯然偏低。國內(nèi)一些科研單位(西安熱工所，浙江大學(xué)等)做了煤樣的試燒實(shí)驗(yàn)，其著火溫度應(yīng)在900～930℃之間，要保證其充分燃燒鍋爐的設(shè)計(jì)溫度應(yīng)在950℃左右(目前福建省內(nèi)應(yīng)用較多的25t／h、35t／h的沸騰爐都在950～l000℃的床溫下運(yùn)行)。由于其灰熔點(diǎn)t1一般在1200℃左右，故不會(huì)出現(xiàn)結(jié)焦問題。

    至于在950℃左右的床溫下，其脫硫效果怎樣呢?經(jīng)實(shí)驗(yàn)證實(shí)，煤燃燒時(shí)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(duì)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(shí)其對(duì)脫硫效率的影響并不太大，從(圖二)可以看出。如果適當(dāng)?shù)奶岣哜}硫(Ca／S＝2．5左右)時(shí)，可達(dá)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(dá)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(huán)保要求。

因此，在燃燒福建無煙煤時(shí)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(shù)對(duì)燃燒福建無煙煤的影響

    通用脫硫劑石灰石(主要物質(zhì)CaC03)化學(xué)成份分析如下：

    CaCO3    88．6％     MgCO3    3．48％

    H2O      4.44％     惰性物質(zhì)    3．48％

    當(dāng)燃料進(jìn)入燃燒室后，硫轉(zhuǎn)化成大部分SO2和少量的H2S，后者與CaO反應(yīng)生成CaS。在床內(nèi)密相區(qū)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(yīng)；

    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(yīng)方程式向正反應(yīng)方向進(jìn)行，盡管CaS不會(huì)使脫硫劑發(fā)生微孔堵塞，但CaS不穩(wěn)定，易發(fā)生氧化，重新釋放出SO2，從而降低了脫硫效率η。在稀相區(qū)內(nèi)隨著過量空氣系數(shù)的提高，CO的濃度降低，使反應(yīng)(1)、(2)受到抑制。同時(shí)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(shù)對(duì)脫硫劑的影響見(圖三)，從圖中曲線可見當(dāng)過量空氣系數(shù)a由1．11增加到1．33時(shí)脫硫效率提高了20％左右。

經(jīng)過以上分析可知適當(dāng)?shù)目刂七^量空氣系數(shù)可達(dá)到更合理和更經(jīng)濟(jì)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(jié)一部分硫，所以在燃燒福建無煙煤時(shí)把過量空氣系數(shù)控制在1．25左右即可達(dá)到很好的脫硫效果。

    四、在燃燒福建無煙煤時(shí)對(duì)氮氧化物的控制

    根據(jù)我廠的循環(huán)流化床鍋爐產(chǎn)品的運(yùn)行情況來看，分段燃燒對(duì)降低氮氧化物的排放量很有好處。一般情況下，二次風(fēng)從床面上一定距離給入較好。隨著二次風(fēng)率的增大，或者一次風(fēng)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(fēng)注入密相區(qū)上方一定的距離，在這個(gè)二次風(fēng)率下，氮氧化物的排放可以達(dá)到最低水平(圖四)。經(jīng)過多年來的實(shí)驗(yàn)檢測(cè)和理論分析研究都證實(shí)了這一現(xiàn)象。更值得注意的是，在實(shí)施分段燃燒時(shí)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(qū)用循環(huán)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(yùn)行方式。

五、總結(jié)

綜上所述，為了滿足日益嚴(yán)格的污染物排放標(biāo)準(zhǔn)和環(huán)境保護(hù)的要求，利用循環(huán)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(huán)流化床鍋爐的燃燒效率，運(yùn)行床溫應(yīng)在950℃左右，過量空氣系數(shù)應(yīng)在1.25左右，實(shí)施分段燃燒，適當(dāng)調(diào)節(jié)一二次風(fēng)的配比。另外還應(yīng)仔細(xì)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(yīng)的比表面積，而且使脫硫?qū)囟鹊拿舾行院蛯?duì)

NOX刺激增長(zhǎng)作用都會(huì)減弱，可為采用較高的床溫提供良好的條件。

    參考文獻(xiàn)

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文章作者：四川鍋爐／-- 剡溪 任中