利用CFB锅炉进行炉内脱硫的整体系统改造可行性实施报告.doc

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利用CFB锅炉进行炉脱硫的整体系统改造可行性研究报告

A研究院锅炉技术部

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1前言

A发电XX是在A煤矿建成投产基础上，为延伸煤炭生产的产业链，实现煤电一体化而建成的资源节约、环境友好型现代化发电企业。该公司2×135MW机组，采用能够实现清洁燃烧的2×480t/h循环流化床锅炉，选用矿区废弃的低发热量煤矸石作为燃料，既实现废物有效利用，又减少大气污染物的排放水平；机组采用直接空冷，并以就近的保德煤矿井下污水为生产水资源，既节省了大量水资源、又有效减少矿区污水排放。A发电XX年发电量近15亿kW·h，有效利用煤矿的大量煤矸石，具有重大经济效益和环境效益。

循环流化床（CFB）锅炉是发展最快、得到广泛应用的清洁燃烧技术，通过炉添加石灰石实现低SO2排放，通过控制炉膛温度和分级燃烧，实现低NOx排放。由于CFB锅炉能够实现燃料的清洁燃烧，在世界围得到快速发展。从八十年代世界首台100MWCFB锅炉在美国NUCLA电站投入运行到安装于波兰Lagisza电站的世界首台超临界CFB锅炉，CFB锅炉的大型化发展仅用了20年时间。美国福斯特惠勒公司CFB锅炉发展历程见图1，通过CFB锅炉示工程，福斯特惠勒公司的CFB锅炉很快发展到超临界参数。

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图1美国福斯特惠勒公司CFB锅炉发展

我国CFB锅炉发展迅速。从1996年投产首台引进芬兰奥斯龙技术的100MWCFB锅炉（安装于高坝电厂）到2006年投产的引进法国阿尔斯通公司的300MWCFB锅炉（安装于白马电厂），总共不到十年时间。目前，我国投产的135MW级CFB锅炉超过150台，投产、在建和设计制造的300MWCFB锅炉已经超过50台。600MW超临界CFB锅炉（自主研制）已经于2006年列入“十一五”国家科技支撑计划重点项目，包括B研究院、清华大学、中国科学院、三大锅炉厂、白马电厂在的一大批科研院所、高校、锅炉制造厂和用户在的单位参与该项目，研究工作进展顺利。

B研究院成立于1951年，原为国家电力部（国家电力公司）直属科研机构，电力体制改革后，转制为华能控股、大唐、国电、华电、中电投参股的高新技术企业。从“六五”到“十一五”，B研究院一直承担CFB锅炉领域国家科技攻关课题。其中，“循环流化床（CFB）锅炉关键技术的自主研发

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和应用”项目于2006年获得国家科技进步二等奖。在大型CFB锅炉运行技术、关键辅机设备和系统开发与应用方面，也积累了丰富的经验。

CFB锅炉技术的一大优点，是可以通过将石灰石粉直接喷入炉膛，实现较高的脱硫效率。因此，与常规煤粉锅炉尾部烟气脱硫（FGD）相比，脱硫系统相对简单，运行维护成本低。国外的大量试验研究结果与大型CFB锅炉实炉运行实践均表明，CFB锅炉通过炉添加石灰石脱硫，SO2排放浓度能够满足美国、欧盟、日本等发达国家地区和我国国家和地方的环保要求。

2CFB锅炉脱硫原理

目前，国外CFB锅炉均通过向炉直接添加石灰石粉来控制SO2排放。投入炉的石灰石在850℃左右条件下发生煅烧反应生成氧化钙，然后氧化钙、SO2和氧气经过一系列化学反应，最终生成硫酸钙，化学反应式为：

CaCO3→CaO+CO2（煅烧反应）CaO+SO2+1/2O2→CaSO4（固硫反应）

石灰石在煅烧过程中，由于CO2溢出，在固体颗粒的表面与部形成一定的孔隙，为SO2向颗粒部扩散与固硫反应的发生创造了条件。在CFB锅炉燃烧条件下，石灰石煅烧反应生成的CaO具有较高的孔隙率，脱硫反应活性好，可以有效增加石灰石有效利用率，提高CFB锅炉炉脱硫效率。

CFB锅炉炉脱硫效率的高低，受到诸多因素的影响。包括石灰石的反应活性与其粒度、入炉煤的发热量和含硫量、锅炉分离器的分离效率、锅炉的运行参数等都会对锅炉的脱硫效果产生一定影响，从而影响锅炉的石灰石消耗量。而石灰石输送系统的可靠性和出力将直接影响锅炉的脱硫效果。

因此，为了达到较高脱硫效率，需要对相关因素进行控制、优化。而目

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前很多CFB锅炉机组相关因素控制不合理，也是其难以达到较高脱硫效率的根本原因。

3CFB锅炉脱硫技术现状与存在的问题

B研究院在1MWCFB燃烧试验台进行的大量试烧试验研究和国外大量大型CFB锅炉的运行实践结果均表明，采用