3.1负荷
图2和图3分别为SO2、SO3生成趋势图,由图2和图3可以看出,SO2、SO3生成量随着负荷的增大而增大。负荷由160MW升到200MW时,SO2和SO3生成速率相对较大,这可能与床温的变化有关。
3.2床温
为了更好体现SO3的生成情况,通过煤质、烟气量换算得到SO3转化率,具体见表4。
床温由895℃升到919.32℃时,SO3生成速率较大,而床温由919.32℃升到969.51℃过程中,SO3的生成速率相对较小且平稳,说明床温919.32℃是生成SO3生成速率变化的转折点。这个温度正好与有机硫的分解温度相差10℃以上,可能与炉内燃烧环境影响有关,导致有机硫的实际分解温度低于理论分解温度(930℃)。
3.3氧量
为了分析氧量对SO3转化率的影响,本次试验在310MW负荷下,保持其他参数不变,只改变氧量,观察SO3的生成情况,具体数据见表5。
从表5看出,各负荷下床温变化不大,CO体积分数变化相对较大,在氧量1.0%时,CO体积分数最大,为287.54×10-6;氧量增至1.8%时,CO体积分数为0;氧量为1.0%~1.8%时,锅炉处于富燃料燃烧;而氧量为1.8%~2.5%时,锅炉处于富氧燃烧。氧量在1.0%~1.8%时,SO3体积分数属于上升趋势;氧量在2.0%时,SO3体积分数似乎到达了最大值;氧量在2.0%~2.5%时,SO3的生成速率有微弱下降趋势,说明富燃料燃烧有助于抑制SO3生成。
3.4试验结论
通过分析机组负荷、锅炉床温、氧量对SO3生成的影响,得出以下结论:SO3的生成量随着负荷的增加而增加,但在实际运行中机组负荷受电网的影响二不可控;锅炉床温与有机硫的分解有直接关系,对SO3的生成有决定性的影响;合理的氧量可以抑制SO3的生成,运行中可以通过控制合适的氧量来降低SO3的生成,从而有效降低空预器堵灰的风险。为了保证锅炉效率及机组的安全运行,氧量要保持一定裕度。2号锅炉氧量应维持1.2%~1.5%,这样既抑制了SO3的产生,又保证了锅炉效率。
4SO3抑制措施
SO3是生成NH4HSO4的主要原因。为了抑制NH4HSO4的产生,须从减少SO3的生成入手,从而起到缓解空预器及其他下游设备堵灰和腐蚀的压力,抑制SO3生成的措施主要有以下方面。
4.1控制锅炉床温
控制床温能够有效减少SO3的生成。循环流化床锅炉床温一般控制在850℃,既能保证锅炉高效运行,又能减少NOx和SO3的产生。
4.2控制入炉煤粒径
入炉煤粒径是衡量锅炉燃烧状况的一个重要指标,如果粒径合适,锅炉床温均匀,流化较好,一次风会大幅下降,为低氧燃烧创造条件。本次试验由于现场没有筛分系统,粒径不能保证,导致床温不均匀,甚至达到1039℃,在这个温度区域NOx、SO2和SO3生成速率较高。为了防止大颗粒沉积引起排渣困难和造成结焦风险,只能增大一次风。由表3可知,一次风相对较大,应该加装筛分系统,以保证锅炉稳定燃烧。
4.3采用低氧分级燃烧
低氧分级燃烧对抑制NOx和SO3的产生作用明显,NOx和SO3的减少降低了空预器堵灰的可能。为了实现低氧分级燃烧,需要对二次风进行改造:提高二次风喷口,拉大二次风喷口距离;适当缩小底层二次风量,加大上二次风量;喷口缩颈、减小倾斜角,从而提高锅炉燃烧的穿透力。
4.4加强煤质的管理
煤质是影响锅炉燃烧的最重要因素,应该加强煤质管理,保证煤质稳定。燃烧低硫煤是降低SO2和SO3最直接方法。
4.5监视风帽状态
风帽运行的好坏直接影响锅炉的燃烧状况,因此应在大修期间做好风帽的维修工作。
4.6检查返料系统
返料系统是调节锅炉床温的重要系统,其运行情况直接影响床温的控制效果。低负荷下2号锅炉床温较高,应及时检查返料系统,必要时进行改造。改造时要考虑锅炉效率和传热情况等多种因素,使床温维持在合理区间,从而降低SO2和SO3的生成速率。
5调整效果
采用上述措施对循环流化床锅炉燃烧进行调整后,空预器堵灰问题得到明显改善,引风机电流减小,空预器前后差压明显下降(见表6),不仅满足了锅炉运行的经济性,而且提高了锅炉运行安全性,避免了因空预器堵灰而引起停机的危险。