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1、从本学科出发，应着重选对国民经济具有一定实用价值和理论意义的课题。课题具有先进性，便于研究生提出新见解，特别是博士生必须有创新性的成果石灰石加入量对CFB锅炉污染排放的影响和运行优化措施循环流化床锅炉因其燃料适应性广，燃烧效率高，负荷调节范围大，调节速度快等优点得到了广泛的应用。在循环流化床锅炉运行过程中，会产生大量的SO2和其他硫化物，为了防止SO2等含硫的污染物排入到大气中，会在燃料中混入适量石灰石进行掺烧。石灰石在炉膛内被煅烧，生成表面多孔的CaO，当SO2扩散到这些空隙中时，就会与CaO发生反应，生成CaSO4覆盖在CaO表面。化学反应方程式如下：CaCO3CaO+CO2CaO+SO2
2、CaSO32CaSO3+O22CaSO4然而，随着大量石灰石的加入，对锅炉SO2、NO和N2O的排放浓度、锅炉的粉尘浓度、总风量和排烟温度等方面造成了不同的影响，这些影响有利有弊。本文对现场试验采集到的相关数据进行了分析，提出了一些运行优化措施。1 主要设备与试验方案 锅炉结构参数试验锅炉为云南某循环流化床1号锅炉，该锅炉的制造技术由ALSTOM公司引进。锅炉为亚临界参数、自然循环、单锅筒、平衡通风的循环流化床锅炉，燃用褐煤。机组的电负荷为300MW，锅炉额定蒸发量为/h，BMCR工况为1025t/h。锅炉的主要技术参数见表1。燃料及石灰石特性见表2和表3。品种：褐煤1.试验设备与方案本试验使
3、用的仪器是MGXX傅里叶可变换红外烟气分析仪，该仪器可对N2O、NO、SO2、O2等气体进行测量。它需与电脑、伴热管、烟气采样管、真空泵、标准气体等设备配合使用。试验设备放置于该电厂烟气小间内。测点布置在尾部烟道接近烟囱处。烟气经烟气采样管，伴热管采集到MGXX中进行分析。采集过程中保持仪器24小时运行，每隔1分钟生成一组烟气成分数据。试验进行时，保持负荷为300MW，床温控制在835oC，氧量稳定在%。石灰石加入量分别为20t/h，60t/h，70t/h，80t/h，110t/h。试验结果和分析 石灰石量对SO2、NO和N2O排放浓度的影响由图1可以看出，在给煤量不变的情况下，随着石灰石加入
4、量的增加，N2O和SO2的排放量均呈现下降趋势。增多石灰石的加入量，钙硫比变大，这就使得更多的脱硫剂去捕捉SO2，因此脱硫效率增加1。但值得注意的是，随着石灰石量的增多，脱硫效率的增速会逐渐放缓。在图1中，在石灰石量由20t/h增长到80t/h的过程中，SO2的排放量由700mgm-3下降到100mgm-3，下降速率接近10mg/t，然而当石灰石量由80t/h增长到110t/h，SO2仅下降了50mg左右，下降速率为/t左右。S联盟O2的下降速率大大减缓。考虑到石灰石量的增多，会加大电厂的运行成本，因此石灰石量不宜超过80t/h。对于NO的排放浓度随石灰石量增加而增加，有的学者认为是脱硫产物C
5、aSO4对NH3-NO的反应过程的影响导致的2，但根据新近的研究成果表明，这种说法并不全面。当石灰石量增多之后，炉内有大量CaO存在，而CaO是燃料氮转化为NO的强催化剂3。虽然CaO同时对CO和H还原NO有催化作用，但后者的影响小于前者，故石灰石量增多时，NO排量升高。另外，还有学者认为石灰石还可以催化HCN和NH3生成NO，从而抑制了挥发分N向N2O的转变，同时也增加了NO的生成量4。N2O排放浓度随着石灰石量的增加而降低，但由于N2O排放总量较少，所以在这里不做过多研究。2.石灰石量对其他工况的影响图2是在不同石灰石加入量下锅炉粉尘浓度的变化，由图中数据可以看出，大部分工况下粉尘浓度均超
6、过了30mgNm-3。根据GB13223-XX火电厂大气污染物排放标准，规定燃煤电厂的粉尘浓度均不能超过30mgNm-3，所以，如何降低粉尘浓度，是在考虑控制SO2、NOx和N2O等污染物排放浓度时也要重点兼顾的一个问题。由图3可以看到，不同工况下的总风量变化量基本不变，风机电耗没有大幅增加，因此，在考虑控制污染物的排放时，改变运行工况对总风量的影响可以放在次要地位考虑，以降低污染物排放浓度为优先。图4反映的是空预器出口烟温的变化。一般火力发电厂均以空预器出口烟温表示锅炉排烟温度。因此，我们可以得出结论：在改变石灰石量的时候，只要运行人员合理控制，排烟温度基本也不会受到影响，排烟损失基本不变。
7、所以，在进行流化床污染物排放浓度运行优化时，变工况对排烟损失的影响也较小，可以优先考虑控制污染物排放。结论及运行优化措施通过变石灰石加入量的工业试验可知，在给煤量不变的情况下，随着石灰石加入量的增加，N2O和SO2的排放量均呈现下降趋势，NO的排放量呈现上升趋势。石灰石使用量的增多，会导致灰渣物理热损失增大，飞灰量增加，锅炉效率降低，脱硫成本变高。由试验结果可知，当石灰石投入量达到80t/h时，SO2和NO排放量已经低于200mg/m3，N2O的排放浓度也较低，所以综合考虑石灰石加入量保持在80t/h时比较合适。随着石灰石加入量的增多，粉尘浓度变化不大，但基本都超过了30 mgNm-3，已经超过了GB13223-XX火电厂大气污染物排放标准的允许值。与此同时，石灰石量的变化对空预器出口烟温的影响较小。有研究表明5，排烟温度一定时，烟气中SO2的多少会改变灰尘颗粒的比电阻。随着石灰石量的增多，SO2的排放浓度不断下降，颗粒比电阻增加，电除尘器效率下降，粉尘浓度变大。因此，适度降低石灰石加入量，有助于提高电除尘效率。课题份量和难易程度要恰当，博士生能在二年内作出结果，硕士生能在一年内作出结果，特别是对实验条件等要有恰当的估计。
