用粗颗粒石灰石代替石英砂作床料的可行性探讨

叶青云

青岛特利尔环保集团股份有限公司 山东青岛 266071

1 国家标准

水煤浆中煤的颗粒度规定为Pd0+0.5mm≤0.8%，即0.5mm（35目）筛上残留不大于0.8%。循环流化床锅炉对水煤浆颗粒的要求比较宽，有资料显示，在60微米甚至到2毫米都可以（只要有流动性就行），但实际使用中水煤浆颗粒大多在0.15mm-0.075mm（100-200目）之间，≤0.075mm的占比70%-75%以上。

由于煤颗粒太细，水煤浆循环流化床锅炉在运行时如果单靠煤中灰分很难建立起稳定的循环，密相区床压很难保证，因而需要添加一些粗颗粒的物料帮助建立循环。通常采用细颗粒石英砂。石英砂规格数量如下：直径1-2mm 10%，直径2-3mm 60%，直径3-4mm 20%，直径4-5mm 10%。要求石英砂纯度≥97%，熔点达1730℃以上，运行时添加石英砂颗粒直径按照4-5mm，石英砂不能经过酸洗。

在点火之前，进行料层厚度与床压的关系试验：在一定风量下（一般取设计运行风量）床料静止高度为350㎜记录床压值，绘制料层厚度与床压的关系曲线，并进行临界流化风量及布风板均匀试验：

在布风板上均匀铺上300-400㎜厚、粒度为4mm以下的石英砂，颗粒度分部：直径1-2mm 10%，直径2-3mm 60%，直径3-4mm 20%，直径4-5mm 10%。启动引风机、鼓风机，保持炉膛出口负压-100pa，逐渐增大送风量，当调到布风板上的风压值开始不变化时，用铁钩子探试床料，可触到风帽又无死料，此时的风量为临界流化风量，记录此风量对应的鼓风机电流，风室风压及鼓风机入口风门开度、供运行参考[1]。

2 运行中料层差压的控制

流化床内维持一定的量的床料是锅炉在该负荷下正常运行的基本条件，对稳定流化质量具有重要意义。流化床内的石英砂的消耗是一个缓慢而连续的过程，在正常状态下料层厚度是通过风箱压力及送风量的自然变化来判断。

维持鼓风机出力和锅炉负荷不变，当床上料层厚度减薄时，由于床上阻力减少而引起风箱压力下降，送风量增加，氧量上升。风箱压力越低，氧量越大，则表明石英沙越薄，此时应及时补加石英砂，一般情况下，根据风箱压力、观察孔处石英砂的流化高度及跳起沙子的数量多少等运行经验作进一步判断。为稳定料层厚度，每班应定量均匀地及时添加床料，禁止在床料减薄到一定程度后，一次性大量添加床料的做法。

根据我们的统计，1台70MW水煤浆循环流化床锅炉在24小时内需要添加1-2t石英砂，增加了成本，由于石英砂堆比重较大（1.6Kg/cm3），增加了电耗，同时增加了锅炉受热面磨损。也使用过河沙代替石英砂作床料，后来也证明没有节省多少钱。主要原因是当地河流不多，而且河里禁止挖沙，来源受限，价格也比较高；河沙不如石英砂耐磨损，使用量偏大，特别是河沙中往往掺有土沙，更不耐磨，24小时内要添加4-5t，经济上不合算，工作量也大[2]。

由于水煤浆流化床锅炉燃烧温度低，床温在830-870℃，在此区间可以采取炉内喷钙脱硫，因而我们就考虑是否可以利用石灰石颗粒代替石英砂做床料，一方面可以帮助锅炉建立起灰循环，另一方面可以起到部分脱硫作用。在一台70MW水煤浆循环流化床热水锅炉上进行试验。石灰石颗粒度选择与运行中添加的石英砂颗粒度一样：直径4-5mm。在试验中发现，添加石灰石颗粒对炉膛出口SO2排放浓度影响并不明显，可能是添加量不足的原因。随着时间延长，炉内聚集的石灰石越来越多，炉膛出口SO2排放浓度略有下降，估算脱硫效率约20-25%左右，床温下降约10℃。脱硫效率不高的原因可能是SO2生成速度比较快，聚集在炉膛上部，石灰石分解比较慢，脱硫反应条件不具备。随着石灰石颗粒磨损和分解，部分细颗粒石灰石和氧化钙会上升到炉膛上部参与脱硫反应。24小时添加量约6t。在锅炉运行中进行炉内喷钙脱硫，发现喷钙量减少，说明添加的石灰石床料起到部分脱硫的作用[3]。

试验结束后停炉检查发现，在分离器筒壁、椎体、料腿内壁有挂焦现象，但比较松软，主要是喷钙量大，低灰熔点成分多造成的。

3 结语

（1）从试验结果看，用粗颗粒石灰石代替石英砂作床料是可行的，可以起到部分脱硫效果；

（2）在炉内喷钙脱硫时，为避免低灰熔点成分多造成循环回路堵塞，建议添加部分石英砂或者河沙等高熔点成分，即采用粗颗粒石灰石和石英砂、河沙作补充床料。