摘 要：设计合理的脱硫剂给料系统是保证循环流化床清洁燃烧的前提之一，脱硫剂给料系统的设计依据有锅炉容量以及锅炉本体给料点的数量和位置，并合理配置系统设备及附件的布置。根据天源热电有限公司锅炉容量、燃烧参数及现有输煤系统位置和煤场布置，采用炉前混合方式，即在燃料煤输送过程中加入电石渣干粉脱硫剂，电石渣和煤粉混合后送入炉膛燃烧。
关键词：热电厂,电石渣,脱硫,应用
一、企业基本情况
合肥天源热电有限公司是一家国有独资的热、电联产企业，注册资金1 000万元，总资产1.4亿元，位于合肥市国家级高新技术产业开发区天智路50号。公司主要从事向高新区及合肥市西区企事业单位、居民用热用户供汽和集中供热并向合肥市电网输送电力。天源热电有限公司现拥有二期二台75t/h中温中压循环流化床锅炉，并配一台15MW的抽凝式汽轮发电机组和三期二台75t/h中温中压循环流化床锅炉。为满足高新区及合肥西热区日益增长供热需求，公司三期工程建设完成后，公司最终装机达到四炉(4×75t/h )三机(1×C15+2×B6)。公司已经装配了炉内石灰石脱硫系统、布袋除尘装置，同时安装了烟气在线监测系统。公司脱硫系统改造项目是利用电石渣代替氧化钙作为脱硫剂，利用工业固废以废治废，保护环境，节省生产成本。
二、电石渣脱硫系统设计技术方案
(一)循环流化床锅炉脱硫机理及影响因素
循环流化床燃烧技术自20 世纪80 年代研究和开发以来，迅速发展成为新一代高效、低污染的清洁燃烧技术得以广泛应用。循环流化床锅炉的流体动力特性、燃烧与传热特性、结构特性、脱硫特性，使其具备许多独特的优点:燃料适应性广、燃烧效率高、易于实现高效脱硫以及氮氧化物排放低。另外，还有负荷调节范围大，灰渣可以实现综合利用等优点。
循环流化床锅炉的燃烧脱硫过程是将脱硫剂送入炉内，脱硫剂进入炉内首先煅烧生成氧化钙，氧化钙再与燃料燃烧生成的二氧化硫气体进行反应。最常用的脱硫剂是石灰或石灰石，其原理为石灰与煤燃烧产生的硫的氧化物接触反应，生成稳定的硫酸钙。
CaCO3(石灰石)→CaO+CO2
CaCO3、MgCO3(白云石)→CaO+MgO +2CO2
Ca(OH)2(消石灰)→CaO+H2O
CaO+SO2+1/2O2→CaSO4
影响循环流化床锅炉脱硫效率的主要影响因素。一是Ca、S摩尔比的影响。Ca、S摩尔比被认为是影响脱硫效率和SO2排放的首要因素, 根据试验表明, Ca、S摩尔比为1.5～2.5 时，脱硫效率最高，而继续增加Ca、S摩尔比或脱硫剂量时，脱硫效率增加的较小，不仅如此，继续增加脱硫剂的投入量会带来其他副作用，如增加物理热损失，影响燃烧工况等。二是床温的影响。床温的影响主要在于改变了脱硫剂的反应速度、固体产物分布及孔隙堵塞特性，从而影响脱硫效率和脱硫剂的利用率。有关文献表明, 床温控制在850～900℃时, 能够达到较高的脱硫效率。三是脱硫剂粒度的影响, 采用较小的脱硫剂粒径时，脱硫剂比表面积大，与烟气接触充分，脱硫效果好。一般脱硫剂粒径选取0～2mm范围。四是循环倍率的影响。循环倍率越大，飞灰的再循环延长了脱硫剂在床内的停留时间，提高了脱硫剂的利用率，脱硫效率越高。
(二)设计原则
一是根据循环流化床锅炉的原理，结合现场实际，采用成熟的脱硫工艺技术。脱硫系统的设计脱硫效率应满足当前国家排放标准和环保局的要求，并考虑满足今后不断趋于严格的SO2排放标准。二是项目需要新增加工程的设计应结合现场的场地条件，力求使流程和布置紧凑、合理。结合热电厂的具体情况，新增设备主要放置在原有原煤堆场内，不另外占地。三是脱硫系统的处理能力要满足三期工程完成后，共4台75t/h锅炉40～110%BMCR工况时的达标排放所需脱硫剂运输能力的要求。四是整个设备系统设安全可靠、省电、耐用，同时设计力求方便检修。五是工程设计及设备选型遵照以下标准：《清洁生产标准 燃煤电厂》(征求意见稿)以及《连续累计自动衡器(皮带秤)》GB/T7721-2002。
(三)设计方案
目前，合肥天源热电有限公司使用石灰石作为脱硫剂，石灰石经过粉碎，再由气力泵输送到仓库，通过皮带输送到给煤皮带，与煤混合送至炉内，具体流程见下图：
使用石灰石作为脱硫剂天源热电有限公司锅炉最终排放烟气中二氧化硫浓度符合《火电厂大气污染物排放标准》(GB13223-2003)第3时段标准要求，但是石灰石脱硫剂使用成本高昂。
现脱硫系统改造，将使用电石渣代替石灰石作为脱硫剂，所使用的电石渣来源为安徽氯碱化工厂的生产固废。安徽氯碱化工厂提供的电石渣经过压滤、烘干，最后得到电石渣干粉的含水量可在1%～10%之间调整。安息角是粉体颗粒流动性的表征参数，通过对不同含水量电石渣的安息角进行测定可以得出，随着含水量的减少电石渣的安息角也随之减少，显出很好的流动性，含水低于15%的电石渣在输送、储存过程中不易发生粘堵，可以准确配料。安徽氯碱化工提供的电石渣烘干终水分控制在10%以内，这样的电石渣干粉粘性较小、输送喂料相对便利，能准确计量。
电石渣干粉通过汽车运送到天源热电有限公司原煤堆场，在堆场放置时要注意防止雨水或淋煤水对电石渣的浇淋，否则电石渣含水量增大将影响喂料和计量，严重时会导致设备故障;由于电石渣干粉颗粒细小，容易产生扬尘，所以堆场周围也要设置防风围墙，。堆场电石渣有效堆放贮存量宜满足锅炉最大连续出力时2～4天的消耗量。
设计合理的脱硫剂给料系统是保证循环流化床清洁燃烧的前提之一，脱硫剂给料系统的设计依据有锅炉容量以及锅炉本体给料点的数量和位置，并合理配置系统设备及附件的布置。根据天源热电有限公司锅炉容量、燃烧参数及现有输煤系统位置和煤场布置，采用炉前混合方式，即在燃料煤输送过程中加入电石渣干粉脱硫剂，电石渣和煤粉混合后送入炉膛燃烧。具体工艺流程为：在煤粉堆场原有输煤皮带上隔板开一个进料口，外部装备料斗，电石渣通过抓斗经料斗、给料机、计量器直接输送到给煤皮带，和煤一起进入炉内燃烧实现脱硫，输送系统可直接利用原有输煤系统。采用变频式电子秤控制电石渣量。
增加的设备有料斗(料斗内衬防腐耐磨材料，外壁安装仓壁振打器)、卸料装置、计量设备以及其他辅助设备(包括电线电缆、计量装置控制柜等)。同时，值得注意的是电石渣通过抓斗喂入料斗时会产生扬尘，造成堆场内粉尘浓度过高，如果扬尘情况严重，可能影响行车操作员视线，若出现此类情形应考虑采取局部收尘措施，保持堆场内的工作环境。
(四)设计参数
1.料斗尺寸
根据天源热电有限公司原煤堆场的现场尺寸合理设计，料斗位置设在输煤皮带上部隔板上，其顶部要和行车抓斗保持一定安全距离，在保证料斗有较大角度的前提下，开口尽量扩大，料斗内衬防腐材料，减少电石渣对料斗的腐蚀作用;同时，使落料顺畅，料斗外壁上安装仓壁振打器，一旦出现结料或堵料，利用其进行辅助卸料。
2.卸料装置
卸料装置的选型以电石渣用量为依据，保证电石渣能顺畅的从料斗下落。
3.计量设备
含水15%时电石渣的松散容重为600g/L，属于轻质物料， 1～50微米颗粒为80%以上，电石渣中颗粒微细，计量设备的选型要求计量精度高准确度高、调节灵活、可靠耐用，选型依据为电石渣输送量。目前，两台炉运行耗煤量115 600吨/年，煤的平均含硫量在0.62%，以此为用煤量依据，设计计量能力要保证三期工程建成后四台锅炉脱硫电石渣的用量，同时考虑到原煤含硫量的波动，选取一定保证系数，循环流化床最佳脱硫 Ca/S在1.5～2.5之间;同时，考虑未来SO2排放标准限额的进一步严格，根据以上条件确定电石渣的使用量。结合现场空间尺寸，选用设备为TDGSK皮带定量给料机，采用PLC控制，系统稳定，计量准确，称量精度≤3%，能适时调节脱硫剂给料量，保证达到需要的脱硫效率，检修方便，性价比高。
三、结论
无论是新建热电厂还是现有热电厂改造工程，在符合适用条件的情况下，根据自身环保需要结合生产效益，采用电石渣代替原有石灰石，实现炉床清洁燃烧，具有以下优势。一是本项目以电石渣代替石灰石作为循环流化床锅炉的脱硫剂，在技术上可行，工艺成熟、适用，设备全部国产化，而且以废治废，符合国家环保政策，是一项环保示范工程。二是本工程建成投产，污染得到了治理，有良好的社会效益;又大大降低了脱硫剂的使用成本，环保治理费用大幅降低，节约生产成本;同时，投资回报期短，有相当可观的经济效益。三是它投资少、见效快，是热电厂节能降耗的有效措施之一，能给企业带来可观的经济效益，值得提倡。
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