循环流化床锅炉石子煤燃烧污染特性的研究

1  石子煤的成分分析
　　从煤样元素和工业分析结果看，石子煤热值及成分差异较大，Ⅰ石子煤热值较高，固定碳含量较大；Ⅱ石子煤的热值较低，固定碳含量不高。但有一点，在燃烧过程中这两种石子煤均需要考虑硫的影响。
2  石子煤在流化床锅炉中燃烧特性研究
　　石子煤流化床燃烧试验是在内径为60 mm的小型热态流化床上完成。该装置采用电加热方式，布风采用多孔硅酸铝纤维板，床料采用0．5～1．0 mm的石英砂。两种石子煤粒度均控制在1．5 mm。流化风量通过流量计来调节，试验时冷态风速为0．7m／s，热态流化风速为3．0 m／s。燃烧烟气通过布袋过滤装置后，接至MSI2000P烟气分析仪，测定烟气中各污染气体含量，特别测定了SO2的排放浓度。
    图1是煤样I在流化床内燃烧时烟气中二氧化硫浓度的排放特性。由图可见石子煤投入流化床中后，烟气中二氧化硫的浓度在100 s左右达到最大，在200 s左右二氧化硫浓度迅速降低。与石子煤Ⅰ在定硫仪实验中硫析出特性比较，发现在流化床中，硫的析出要慢一些，而且析出时间也长得多。其原因可能是在流化床燃烧试验中石子煤的颗粒较大，颗粒内部硫的析出相对困难，因此最大析出时间推迟了。积分图中曲线下的面积，可以得到硫的排放总量，变换成质量百分比得到石子煤中硫的转化率，石子煤Ⅰ中硫的转化率为72．7％，仍有27．3％的硫滞留在灰渣里未析出。由石子煤灰成分分析结果中可以看到，灰中仍含有三氧化硫。而在灰成分分析时的温度要比流化床燃烧时温度高得多，灰成分分析时灰为熔融状态，由此可见石子煤中的硫有一部分被固化在灰渣中而不再析出，这对降低烟气中二氧化硫的排放具有一定的作用。

 

 　　对石子煤Ⅱ进行了加钙和不加钙的燃烧实验，其结果示于图2中。由不加钙的二氧化硫排放特性曲线（空心圆点曲线）表明，石子煤Ⅱ中硫在100 s左右析出量很大，随后迅速降低，但是在700 s以后二氧化硫的排放又增大，出现第2个峰值。为了比较加钙后硫的析出和二氧化硫的排放特性，我们按硫钙比1∶2的比例进行了加钙的燃烧试验，图2中实心圆曲线为加钙后的二氧化硫的排放浓度曲线。由图可以看到加钙后二氧化硫的浓度有明显的降低。折算后得到石子煤中硫的转化率，不加钙时脱硫率只有24．5％，加钙后固硫率达到50．1％，这与在前面定硫仪测定到的49．73％固硫率相当。分析其原因，可能与本试验条件有关，本试验的流化床高度较低，而且床层的高度也较小，在床内燃烧生成的二氧化硫的氧化钙的接触时间太短，大部分二氧化硫来不及与氧化钙反应即随烟气排出去了。可以预计提高两者的接触时间可以提高钙的固硫率。在大而高的流化床中，床层高度较高，燃烧生成的二氧化硫与炉内氧化钙的接触机会增加，在保证脱硫反应最佳温度（约850℃）的条件下，可以得到更高的脱硫效率。

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3  高硫石子煤应用分析
　　如要混烧含硫量最高的Ⅱ类石子煤，依据燃煤电厂热值要求和二氧化硫排放国家标准，二氧化硫排放小于1200 mg／m3。要求脱硫率将很高，因此实用有一定难度。如果根据国家混煤热值和排放的控制标准，将燃烧Ⅱ类石子煤的掺烧比例应控制在10％以下。
　　针对Ⅰ类石子煤进行的分析表明，其热值高达15984．6 kJ／kg，掺烧后可带来良好的经济效益。但需加入一定量的石灰石后可保证排放标准。具体参见下表。但具体掺烧比例及经济效益应根据实际产生量及污染排放指标来定。
　　由于所燃烧的石子煤中的硫份含量较高，有必要对其中硫燃烧后的生成物对受热面的腐蚀情况进行研究。由前面Ⅰ、Ⅱ类石子煤燃烧试验中产生的二氧化硫浓度的最大值为2857 mg／m3，按空气过量系数折算成实际燃烧中产生的二氧化硫浓度约为17143 mg／m3，若按二氧化硫转化成三氧化硫的比例为3％计算，生成三氧化硫约514．3 mg／m3，折算成质量浓度计算得到烟气的热力学露点温度为152．1℃。循环流化床锅炉在实际运行中空气预热器的温度一般均在150℃以上，高于计算所得的热力学露点温度。因此将不会造成空预器严重的低温。 字串3   字串2

4  结论
　　通过上述分析得出以下结论：
　　（1）石子煤Ⅰ在流化床中燃烧时，硫有一部分被固化在了灰渣中而不再析出，这对降低烟气中二氧化硫的排放具有一定的作用。
　　（2）对于石子煤Ⅱ，加钙后二氧化硫的浓度有明显的降低。加钙后固硫率达到50．1％，可以预计在大而高的流化床中，床层高度较高，燃烧生成
的二氧化硫与炉内氧化钙的接触机会增加，在保证脱硫反应最佳温度（约850℃）的条件下，可以得到更高的脱硫效率。
　　（3）石子煤Ⅰ及Ⅱ掺烧后可带来良好的经济效益。