福建煤炭品種資源單一，無煙煤占所有煤炭儲藏量的98％，已探明的煤炭儲量約136947萬噸，目前福建煤炭每年均有大量的積壓，所以對于電站燃料的采購有著廣泛的市場。但是隨著國際能源和環(huán)境污染問題的發(fā)展變化，使得我國能源結構產生大幅度的調整，根據(jù)國家頒布的新政策，傳統(tǒng)的小裝機容量的煤粉爐和鏈條爐鍋爐屬于關停范圍，特別是在沿海地區(qū)10萬千瓦∕時以下的機組已不允許再上馬。因此發(fā)展?jié)崈裘喝紵夹g已迫在眉睫。

循環(huán)流化床鍋爐是近十幾年來發(fā)展起來的一種高效、低污染、煤種適應性強的節(jié)能性產品。隨著環(huán)保要求的提高，越來越多的用戶都選用該產品。

福建無煙煤具有以下特點：

(1)揮發(fā)份低。

(2)燃燒時揮發(fā)份的析出時間較長。

(3)燃燒時煤粒的爆裂現(xiàn)象較突出。

(4)聲硫量較低，一般在1％以下。

(5)灰熔點一般在1200℃左右。

具有代表性的福建龍巖無煙煤煤質資料分析如下：

Vdaf=2．65％    Aar＝18．75％    Car＝69．06％

Har=1．43％    Oar＝1．56％    Nar=0．72％

Star=0．9%      Mt=7．58％    Mar=3．4％

Qnet＝24．18MJ／kg

根據(jù)十幾年來我廠對循環(huán)流化床鍋爐的研制經(jīng)驗，針對福建無煙煤的特殊情況，其燃燒機理和污染物排放的控制有以下幾點意見：

一、燃燒效率的提高

在循環(huán)流化床鍋爐中，由于床料的加速效應和大量的顆粒回流等原因，在整個床層上面沒有明顯的密稀相分界面，顆粒沿高度方向均勻分布性較好，在快速床中且明顯的存在著顆粒絮

狀物的運動。在徑向或橫截面方向上，根據(jù)大量的試驗研究，循環(huán)流化床內固體顆粒濃度具有環(huán)形流的特征，即床層截面可分兩個區(qū)域，邊壁附近的高濃度顆粒的主體下行區(qū)和中心區(qū)域的低濃度顆粒的上升區(qū)。在邊壁環(huán)形密相區(qū)和中心稀相區(qū)存在著固體顆粒的交換，循環(huán)流化床這種徑向顆粒濃度的分布以及邊壁區(qū)的顆粒下行流動特征，很好地解釋了流化床內氣固間存在著高相對速度的原因。這樣的顆粒運動機理更有利于煤粒的燃燒和燃盡，對于象福建無煙煤這樣的低揮發(fā)份煤種，如果能保持較高的床溫950℃左右，其燃燒效率可達97％以上。關于典型循環(huán)流化床內各種煤種的燃燒效率曲線見(圖一)。

二、在燃燒福建無煙煤時床溫的選擇

目前，國內循環(huán)硫化床鍋爐的設計床溫一般是在870～900℃之間。其主要考慮在這一溫度水平時，脫硫效率最佳，同時對于大多數(shù)燃燒貧煤和無煙煤的項目，只要床溫在800℃以上，是可以保證其燃燒的。而對于揮發(fā)份含量僅為2～3％的福建無煙煤，這一溫度顯然偏低。國內一些科研單位(西安熱工所，浙江大學等)做了煤樣的試燒實驗，其著火溫度應在900～930℃之間，要保證其充分燃燒鍋爐的設計溫度應在950℃左右(目前福建省內應用較多的25t／h、35t／h的沸騰爐都在950～l000℃的床溫下運行)。由于其灰熔點t1一般在1200℃左右，故不會出現(xiàn)結焦問題。

    至于在950℃左右的床溫下，其脫硫效果怎樣呢?經(jīng)實驗證實，煤燃燒時約有～28．5％的硫殘留在灰渣中，～71．5％的硫則以氣體的形式排放出來，故脫硫是主要針對71．5％的硫而言。雖然950℃的床溫明顯高于最佳脫硫溫度(870～900℃)，在燃燒福建無煙煤時其對脫硫效率的影響并不太大，從(圖二)可以看出。如果適當?shù)奶岣哜}硫(Ca／S＝2．5左右)時，可達80％以上的脫硫效率。又由于有1/3的硫殘留在灰渣中，故總的脫硫效率可達85％以上。而福建無煙煤的含硫量在l％以下，其SO2的排放濃度低于800mg／m3，完全可滿足國家的環(huán)保要求。

因此，在燃燒福建無煙煤時選擇950℃左右，既保證了燃燒效率，又滿足了脫硫的要求。

三、過量空氣系數(shù)對燃燒福建無煙煤的影響

    通用脫硫劑石灰石(主要物質CaC03)化學成份分析如下：

    CaCO3    88．6％     MgCO3    3．48％

    H2O      4.44％     惰性物質    3．48％

    當燃料進入燃燒室后，硫轉化成大部分SO2和少量的H2S，后者與CaO反應生成CaS。在床內密相區(qū)屬貧氧燃燒，因此CO的濃度較高，而生成的CaSO4與CO存在下列反應；

    CaSO4+4CO←→CaO+4CO2        (1)

    CaSO4+CO←→CaO+CO2+SO4      (2)

    CaO+SO2←→CaS+3/2O2           (3)

在貧氧燃燒(即還原氣氛下)，反應方程式向正反應方向進行，盡管CaS不會使脫硫劑發(fā)生微孔堵塞，但CaS不穩(wěn)定，易發(fā)生氧化，重新釋放出SO2，從而降低了脫硫效率η。在稀相區(qū)內隨著過量空氣系數(shù)的提高，CO的濃度降低，使反應(1)、(2)受到抑制。同時煙氣的氧濃度提高，使CaS充分氧化成CaSO4從而提高了脫硫效率。過量空氣系數(shù)對脫硫劑的影響見(圖三)，從圖中曲線可見當過量空氣系數(shù)a由1．11增加到1．33時脫硫效率提高了20％左右。

經(jīng)過以上分析可知適當?shù)目刂七^量空氣系數(shù)可達到更合理和更經(jīng)濟的脫硫效果，因福建無煙煤的含硫量一般在l％以下，燃燒后的煤渣中又可凝結一部分硫，所以在燃燒福建無煙煤時把過量空氣系數(shù)控制在1．25左右即可達到很好的脫硫效果。

    四、在燃燒福建無煙煤時對氮氧化物的控制

    根據(jù)我廠的循環(huán)流化床鍋爐產品的運行情況來看，分段燃燒對降低氮氧化物的排放量很有好處。一般情況下，二次風從床面上一定距離給入較好。隨著二次風率的增大，或者一次風率的減小，NOx的生成量也隨之下降，并在某一配比的情況下，如約l／3左右的燃燒空氣作為二次風注入密相區(qū)上方一定的距離，在這個二次風率下，氮氧化物的排放可以達到最低水平(圖四)。經(jīng)過多年來的實驗檢測和理論分析研究都證實了這一現(xiàn)象。更值得注意的是，在實施分段燃燒時SO2和CO的排放量也將不同程度的下降。因此特別是在沿海地區(qū)用循環(huán)流化床

鍋爐燃燒福建無煙煤，是一種完全可行的潔凈燃燒運行方式。

五、總結

綜上所述，為了滿足日益嚴格的污染物排放標準和環(huán)境保護的要求，利用循環(huán)流化床鍋爐來燃燒福建無煙煤，在東南沿海地帶具有很大的前途。為綜合降低氣體的排放和提高循環(huán)流化床鍋爐的燃燒效率，運行床溫應在950℃左右，過量空氣系數(shù)應在1.25左右，實施分段燃燒，適當調節(jié)一二次風的配比。另外還應仔細選擇脫硫劑的品種和顆粒度，采用較小的(150～300μm)脫硫劑粒徑不僅可以增加承載脫硫反應的比表面積，而且使脫硫對溫度的敏感性和對

NOX刺激增長作用都會減弱，可為采用較高的床溫提供良好的條件。

    參考文獻

    1．岑可法、倪明江等編《循環(huán)流化床鍋爐理論設計與運行》。中國電力出版社，1998．5

    2．  Dai20 Kunii，Octave Levenspiel．《Fluidiaztion engineering》．Butterworth-Heinemann，1991：  140～151

    3．田于平、朱國楨等編《電站沸騰床鍋爐設計與運行》。機械工業(yè)出版社，1991．11

    4．  Parbir Badu、Scott A，Frser．《Circulating fluidized bed boilers design andoperations》.Butterworth-Heinemann  1991:105~108

5，呂俊復、劉清等編《75t／h異型水冷分離器循環(huán)流化床鍋爐的設計運行》．中國電力  1999：62～64 

文章作者：四川鍋爐／-- 剡溪 任中