福建煤炭品种资源单一，无烟煤占所有煤炭储藏量的98％，已探明的煤炭储量约136947万吨，目前福建煤炭每年均有大量的积压，所以对于电站燃料的采购有着广泛的市场。但是随着国际能源和环境污染问题的发展变化，使得我国能源结构产生大幅度的调整，根据国家颁布的新政策，传统的小装机容量的煤粉炉和链条炉锅炉属于关停范围，特别是在沿海地区10万千瓦∕时以下的机组已不允许再上马。因此发展洁净煤燃烧技术已迫在眉睫。

循环流化床锅炉是近十几年来发展起来的一种高效、低污染、煤种适应性强的节能性产品。随着环保要求的提高，越来越多的用户都选用该产品。

福建无烟煤具有以下特点：

(1)挥发份低。

(2)燃烧时挥发份的析出时间较长。

(3)燃烧时煤粒的爆裂现象较突出。

(4)声硫量较低，一般在1％以下。

(5)灰熔点一般在1200℃左右。

具有代表性的福建龙岩无烟煤煤质资料分析如下：

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

根据十几年来我厂对循环流化床锅炉的研制经验，针对福建无烟煤的特殊情况，其燃烧机理和污染物排放的控制有以下几点意见：

一、燃烧效率的提高

在循环流化床锅炉中，由于床料的加速效应和大量的颗粒回流等原因，在整个床层上面没有明显的密稀相分界面，颗粒沿高度方向均匀分布性较好，在快速床中且明显的存在着颗粒絮

状物的运动。在径向或横截面方向上，根据大量的试验研究，循环流化床内固体颗粒浓度具有环形流的特征，即床层截面可分两个区域，边壁附近的高浓度颗粒的主体下行区和中心区域的低浓度颗粒的上升区。在边壁环形密相区和中心稀相区存在着固体颗粒的交换，循环流化床这种径向颗粒浓度的分布以及边壁区的颗粒下行流动特征，很好地解释了流化床内气固间存在着高相对速度的原因。这样的颗粒运动机理更有利于煤粒的燃烧和燃尽，对于象福建无烟煤这样的低挥发份煤种，如果能保持较高的床温950℃左右，其燃烧效率可达97％以上。关于典型循环流化床内各种煤种的燃烧效率曲线见(图一)。

二、在燃烧福建无烟煤时床温的选择

目前，国内循环硫化床锅炉的设计床温一般是在870～900℃之间。其主要考虑在这一温度水平时，脱硫效率最佳，同时对于大多数燃烧贫煤和无烟煤的项目，只要床温在800℃以上，是可以保证其燃烧的。而对于挥发份含量仅为2～3％的福建无烟煤，这一温度显然偏低。国内一些科研单位(西安热工所，浙江大学等)做了煤样的试烧实验，其着火温度应在900～930℃之间，要保证其充分燃烧锅炉的设计温度应在950℃左右(目前福建省内应用较多的25t／h、35t／h的沸腾炉都在950～l000℃的床温下运行)。由于其灰熔点t1一般在1200℃左右，故不会出现结焦问题。

    至于在950℃左右的床温下，其脱硫效果怎样呢?经实验证实，煤燃烧时约有～28．5％的硫残留在灰渣中，～71．5％的硫则以气体的形式排放出来，故脱硫是主要针对71．5％的硫而言。虽然950℃的床温明显高于最佳脱硫温度(870～900℃)，在燃烧福建无烟煤时其对脱硫效率的影响并不太大，从(图二)可以看出。如果适当的提高钙硫(Ca／S＝2．5左右)时，可达80％以上的脱硫效率。又由于有1/3的硫残留在灰渣中，故总的脱硫效率可达85％以上。而福建无烟煤的含硫量在l％以下，其SO2的排放浓度低于800mg／m3，完全可满足国家的环保要求。

因此，在燃烧福建无烟煤时选择950℃左右，既保证了燃烧效率，又满足了脱硫的要求。

三、过量空气系数对燃烧福建无烟煤的影响

    通用脱硫剂石灰石(主要物质CaC03)化学成份分析如下：

    CaCO3    88．6％     MgCO3    3．48％

    H2O      4.44％     惰性物质    3．48％

    当燃料进入燃烧室后，硫转化成大部分SO2和少量的H2S，后者与CaO反应生成CaS。在床内密相区属贫氧燃烧，因此CO的浓度较高，而生成的CaSO4与CO存在下列反应；

    CaSO4+4CO←→CaO+4CO2        (1)

    CaSO4+CO←→CaO+CO2+SO4      (2)

    CaO+SO2←→CaS+3/2O2           (3)

在贫氧燃烧(即还原气氛下)，反应方程式向正反应方向进行，尽管CaS不会使脱硫剂发生微孔堵塞，但CaS不稳定，易发生氧化，重新释放出SO2，从而降低了脱硫效率η。在稀相区内随着过量空气系数的提高，CO的浓度降低，使反应(1)、(2)受到抑制。同时烟气的氧浓度提高，使CaS充分氧化成CaSO4从而提高了脱硫效率。过量空气系数对脱硫剂的影响见(图三)，从图中曲线可见当过量空气系数a由1．11增加到1．33时脱硫效率提高了20％左右。

经过以上分析可知适当的控制过量空气系数可达到更合理和更经济的脱硫效果，因福建无烟煤的含硫量一般在l％以下，燃烧后的煤渣中又可凝结一部分硫，所以在燃烧福建无烟煤时把过量空气系数控制在1．25左右即可达到很好的脱硫效果。

    四、在燃烧福建无烟煤时对氮氧化物的控制

    根据我厂的循环流化床锅炉产品的运行情况来看，分段燃烧对降低氮氧化物的排放量很有好处。一般情况下，二次风从床面上一定距离给入较好。随着二次风率的增大，或者一次风率的减小，NOx的生成量也随之下降，并在某一配比的情况下，如约l／3左右的燃烧空气作为二次风注入密相区上方一定的距离，在这个二次风率下，氮氧化物的排放可以达到最低水平(图四)。经过多年来的实验检测和理论分析研究都证实了这一现象。更值得注意的是，在实施分段燃烧时SO2和CO的排放量也将不同程度的下降。因此特别是在沿海地区用循环流化床

锅炉燃烧福建无烟煤，是一种完全可行的洁净燃烧运行方式。

五、总结

综上所述，为了满足日益严格的污染物排放标准和环境保护的要求，利用循环流化床锅炉来燃烧福建无烟煤，在东南沿海地带具有很大的前途。为综合降低气体的排放和提高循环流化床锅炉的燃烧效率，运行床温应在950℃左右，过量空气系数应在1.25左右，实施分段燃烧，适当调节一二次风的配比。另外还应仔细选择脱硫剂的品种和颗粒度，采用较小的(150～300µm)脱硫剂粒径不仅可以增加承载脱硫反应的比表面积，而且使脱硫对温度的敏感性和对

NOX刺激增长作用都会减弱，可为采用较高的床温提供良好的条件。

    参考文献

    1．岑可法、倪明江等编《循环流化床锅炉理论设计与运行》。中国电力出版社，1998．5

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

    3．田于平、朱国桢等编《电站沸腾床锅炉设计与运行》。机械工业出版社，1991．11

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

5，吕俊复、刘清等编《75t／h异型水冷分离器循环流化床锅炉的设计运行》．中国电力  1999：62～64 

文章作者：四川锅炉／-- 剡溪 任中