在锅炉燃烧中,是锅炉燃烧的热量与锅炉高压水蒸汽的热交换过程。由于各煤种发热量的差异很大,煤的含硫量及灰份的计算应在相同发热量的基准上进行。引进折算硫份和折算灰份的概念。即每1000大卡热量所对应的硫份和灰份。即
Sar,zs=(St,ar×4.186)/Qnet,ar
Sar,zs ─── 折算硫份
Qnet,ar ─── 低位发热量
St,ar ─── 硫含量
同理,Aar,zs=(Aar×4.186)/Qnet,ar
Aar,zs——折算灰份
Aar ——实际灰成份
煤中含硫量的大小对飞灰比电阻的影响,是由折算硫份的大小决定的。煤中硫影响比电阻的机理是由硫燃烧生成微量的SO3,与烟气中水份组合形成烟酸,附着在粉尘表面,提高粉尘表面导电率,降低粉尘比电阻;煤中的硫大概只有1%左右生成SO3,生成的比例与锅炉的燃烧有关,燃烧时,炉膛温度愈高,过量空气系数愈低,则燃烧中的硫生成的SO2被氧化为SO3的份额就愈小,因此,液态排渣煤粉炉,由于其燃烧温度高,过量空气系数低,生成的SO3量更少。
SO3影响粉尘比电阻不但取决于单位烟气量中的SO3的浓度,还与烟气含尘浓度有关。在相同SO3浓度下,含尘浓度越高,则单位质量粉尘所占的SO3就愈小,表面电导率就愈小,粉尘比电阻就较高。可以近似地认为,在相同烟气条件和相同的粉尘粒径分布情况下,SO3影响粉尘比电阻取决于单位质量粉尘所占SO3量的大小。
对于同一煤种,在相同燃烧工况和相同的含硫量条件下,假设两种煤,灰份分别为20%(甲)和40%(乙),则甲煤热值是乙煤热值的1.33倍,则乙煤的耗煤量是甲煤的1.33倍,而乙煤的灰份是甲煤的2倍,故燃烧乙煤烟气的含尘浓度是燃烧甲煤的2.66倍。而乙煤的折算硫份只是甲煤的1.33倍。所以,燃烧乙煤,烟气中单位质量粉尘所占SO3量是燃烧甲煤的二分之一。对于同一煤种,随着灰份的提高,单位质量粉尘所占的SO3量减少,粉尘表面导电率降低,比电阻增大。
综上所述,煤中硫份影响粉尘比电阻不但与折算含硫量有关,还与灰份含量有关,随着灰份的增大,削减了含硫量对比电阻的影响;所以,对于灰份较高的煤种,虽然其含硫量不低,但是,单位质量粉尘所占的SO3量也是较小的,因此这类飞灰的工况比电阻还是很高的。
在国内,许多电厂燃用煤种经常变化,由于有些煤种热值低,灰份高。虽然煤的含硫量不是很低,但实际运行效果并不好,这仍然是因为工况比电阻高的原因。所以用SO3烟气调质同样与用于低硫煤飞灰一样有显著效果,同样能降低粉尘比电阻,提高电除尘器的效率。
同理,对于许多电厂,由于现阶段煤炭资源紧缺,燃用劣质煤,灰份高,电除尘器入口浓度大大高于设计值,虽然粉尘比电阻不是太高,电除尘器无法满足排放要求,此工况下,采用FGC,提高原除尘器效率,满足较高入口浓度下达到排放要求,同样效果显著。比如,水泥厂湿法窑尾,干法窑配增湿塔尾气,入口浓度在80g/Nm3,采用三电场电除尘器,比集尘面积90m2/m3/s,出口浓度保证在80mg/Nm3,效率在99.9%。可以看出,对于粉尘比电阻不是太高,入口浓度较高的工况,采用FGC,可以大大降低比集尘面积要求,且保持电除尘器长期高效运行。