1 锅炉及改造前炉内脱硫系统简介
某2×350MW机组配备两台CFB锅炉，锅炉本体由主循环回路、尾部烟道、空气预热器三部分组成，采用炉内石灰石干法脱硫，每台锅炉都配有独立的脱硫系统。锅炉本体与炉内脱硫工艺流程示意如图1。
2 炉内脱硫系统改造与试验研究
2.1 石灰石投加位置调整
CFB锅炉炉内脱硫石灰石投加位置可选择落煤管、回料腿和二次风管三处。落煤管处投加石灰石不利于脱硫反应，原因在于喷入炉膛后会出现煤与石灰石二者密相区重叠，煤燃烧导致缺氧，不利于固硫反应进行，一般不建议采用该加料位置；原系统采用的在回料腿处加料，可在回料腿内对石灰石进行预煅烧，并借助流化风使石灰石与煤混合均匀，一定程度上会提高脱硫效率，但是也易形成石灰石表面结团包覆，导致石灰石脱硫活性降低，并且在快速响应性能方面还存在不确定性。因此，脱硫系统改造将石灰石的投加位置由回料腿调整为上二次风管，分析比较二者的脱硫性能，特别是快速响应性能，改造后的炉内脱硫系统如图2所示。
二次风管喷钙脱硫系统石灰石粉仓的出料口通过设有插板阀和石灰石流量计的管道与石灰石喷枪连接，采用二次风系统输送气源使入炉石灰石粉有较强的穿透力。如图3所示，为保证石灰石粉可均匀喷入炉内微氧化稀相区域，将石灰石喷枪设在流化床的前墙并位于流化床锅炉炉膛的锥段，与布风板的垂直距离为5.6m，数量为6支，间距为3.5m。同步控制器与设置在烟囱出口的SO2浓度测量装置电性连接，以便于测得烟囱出口的SO2浓度后接受反馈信号，通过实时控制插板阀的开度控制石灰石粉的用量。
2.2 试验研究与结果讨论
在保证入炉煤煤质稳定、石灰石制备系统和石灰石输送系统运行稳定的情况下，基于目前燃煤机组常在50%~75%负荷调峰运行的现状，选取190MW与250MW两个相对平稳的运行工况，依次采用回料腿喷钙、二次风管喷钙两种喷入位置进行A、B两组对照试验，以对比两种模式的运行效果。表1和表2分别为煤质分析和石灰石成分分析结果。
2.2.1 喷钙位置对炉内脱硫效率的影响
两种不同位置喷钙试验数据见表3，不同喷钙位置的锅炉出口SO2浓度与脱硫效率对比情况如图4所示。由图4可见，机组在190MW负荷下运行时，采用回料腿喷钙脱硫的锅炉出口SO2浓度为912mg/Nm3，而采用二次风管喷钙脱硫的锅炉出口SO2浓度为809mg/Nm3，相比之下二次风管喷钙可使锅炉出口SO2浓度降低103mg/Nm3，脱硫效率可从89.99%提高到91.52%。当机组在250MW负荷下运行，二次风管喷钙可使锅炉出口SO2浓度降低226mg/Nm3，脱硫效率可从88.53%提高到91.78%。由此可得，采用二次风管喷钙的炉内脱硫效率高于回料腿喷钙的炉内脱硫效率。
随着煤的燃烧，SO2逐渐释放，由于二次风管喷钙脱硫响应时间较短，增加石灰石投加量SO2浓度会出现短时间内的大幅度降低，但SO2仍在继续释放，需要一定的过程，因此SO2浓度会出现较大波动。二次风管喷钙的炉内脱硫情况如图6所示，增大石灰石的进料量1min后SO2浓度会出现明显下降，表明采用二次风管喷钙炉内脱硫的响应时间为1min。相比于回料腿喷钙，采用二次风管喷钙的炉内脱硫响应速度更快。二次风管喷钙与回料腿喷钙相比，不仅是炉内脱硫石灰石喷入位置的改变，实际上是改善了石灰石煅烧和固硫反应的条件。石灰石粉均匀喷入炉内微氧化稀相区域，炉内背压小，石灰石粉穿透力强，更容易均匀分布在炉膛内部，可以快速完成石灰石粉均布、扩散及反应。且石灰石分解为CaO的密相区与SO2的密相区重叠，可提高气固接触面积，加快两者反应，从而有效缩短炉内脱硫的响应时间，提高石灰石粉的利用率，降低石灰石用量。同时石灰石喷枪设在流化床的前墙，并位于循环流化床锅炉炉膛锥段的位置，可以保护石灰石不被循环灰包裹，保证石灰石在炉内有较高的利用率。以上优化实现了采用二次风管喷钙方式的脱硫响应时间较短，脱硫效率与石灰石利用率均较高。
3 结论
文献信息
王鹏程,徐媛媛,郝艳红,等.高传质快速响应的循环流化床炉内脱硫研究[J].电力学报,2023,38(04):302-308.DOI:10.13357/j.dlxb.2023.031.
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