循環(huán)流化床CFB的脫硫技術(shù)方案

循環(huán)流化床CFB的脫硫技術(shù)方案一、 概述能源與環(huán)境是當今社會發(fā)展的兩大問題，在能源利用中、礦物燃料的燃燒要排放出大量污染物。例如、我國每年排入大氣中的87%SO2、68%NOx、和60%粉塵均來于煤的直接燃燒，因此，發(fā)展高效、低污染的清潔煤燃燒技術(shù)、降低nox和SO2的排放量是當前亟待解決的問題。循環(huán)流化床鍋爐是近二十年來在國際上發(fā)展起來的新一代高效、低污染的清潔燃燒技術(shù)，其主要特點在于燃料及脫硫劑經(jīng)多次循環(huán)、反復(fù)地進行低溫燃燒和脫硫反應(yīng)，爐內(nèi)湍流運動強烈，不但能達到低NOx排放、90%的脫硫效率和較高的燃燒效率，而且具有適應(yīng)性廣、負荷調(diào)節(jié)性能好、灰渣易于綜合利用等優(yōu)點，因此，在國際上得到了迅速的商業(yè)推廣。二、 循環(huán)硫化床脫硫的機理循環(huán)流化床鍋爐脫硫工藝是近年來迅速發(fā)展起來的一種新型脫硫技術(shù)，通常采用向爐內(nèi)添加脫硫劑等，脫硫劑在燃燒的同時實現(xiàn)脫硫。天然脫硫劑是一種致密的不規(guī)則結(jié)垢，主要成分是CaCO3，脫硫劑在爐內(nèi)經(jīng)過煅燒后分解，顆粒中CO2析出，CaCO3顆粒就會變成多孔的CaO顆粒，孔隙率和比表面積均有極大的增加，CaO顆粒中由于大量氣孔的存在，以及表面積大大的增加，一方面有利于貯集反應(yīng)產(chǎn)物，另一方面可以使反應(yīng)氣體穿透至顆粒內(nèi)部進行反應(yīng)，因此大大加速了CaO與SO2反應(yīng)生成CaSO4的機會，于是原煤中的硫就被固化成為硫酸鈣進入灰渣中，最后排出床層，以達到脫硫的目的。三、 循環(huán)流化床(CFB)鍋爐在燃用低品質(zhì)燃料方面優(yōu)勢1、 (1)低污染排放高效脫硫。CFB鍋爐具有爐內(nèi)脫硫脫硝功能。以低成本實現(xiàn)低污染排放。由于850°C—900^的燃燒溫度正是以石灰石作為脫硫劑的脫硫反應(yīng)的最佳溫度區(qū)段在燃燒時向爐內(nèi)加入適量的石灰石。能得到90%--97%以上的SO的脫硫率；同時。較低的燃燒溫度以及燃燒空氣分級送人爐膛，能有效地控制NOx排放。燃料適應(yīng)性廣、燃燒效率高。由于采用流態(tài)化和再循環(huán)床式燃燒，爐內(nèi)循環(huán)物料量大。蓄熱量大，燃料易著火，因此這種爐型能適應(yīng)無煙煤、貧煤、煙煤、褐煤、泥煤、煤矸石、石油焦、紙渣、木屑、垃圾等幾乎所有的固體燃料。燃燒效率通常達97.5%—99.5%。調(diào)峰能力強，負荷調(diào)節(jié)快°CFB鍋爐蓄熱量大，爐內(nèi)存有大量的850C-900C的固體顆粒，燃料在爐內(nèi)處于強烈紊流燃燒狀態(tài)。燃燒穩(wěn)定。一般不投油最低穩(wěn)燃負荷可達30%-35%2、煤燃燒過程SO2的析出煤中的硫以四種形態(tài)存在， 即黃鐵礦硫(FeS2)、硫酸鹽(CaSO4?2H20.FeSO4?2H2O)、有機硫(CxHySz)和元素硫。其中黃鐵礦硫、有機硫和元素硫占煤中硫份的90%以上。是可燃硫，硫酸鹽硫是不可燃硫。煤在燃燒過程中。所有的可燃硫都在受熱過程中從煤中釋放出來。黃鐵礦硫在300C時即開始失去硫份，形成黃鐵礦和赤鐵礦。黃鐵礦硫的大量分解則在650C以上。有機硫在煤加熱至400C時即開始大量分解，首先分解為中間產(chǎn)物主要是H2S)，而后在遇氧氣和其他氧化性自由基時逐步被氧化為SO。在爐膛的高溫條件下存在氧原子或在受熱面上有催化劑時，一部分SO會轉(zhuǎn)化成SO。通常生成的SO只占SOx的05%—2%左右，相當于1%2%的煤中硫份以SO的形式排放出來。此外，煙氣中的水份會和SO反應(yīng)生成硫酸(H2SO4)氣體。硫酸氣體在溫度降低時會變成硫酸霧，而硫酸霧凝結(jié)在金屬表面上會產(chǎn)生強烈的腐蝕作用。排人大氣中的SO由于大氣中金屬飄塵的觸媒作用而被氧化生成SO,，大氣中的SO遇水就會形成硫酸霧。煙氣中的粉塵會吸收硫酸而變成酸性塵。硫酸霧或酸性塵被雨水淋落就變成了酸雨。以上煤燃燒過程可能產(chǎn)生的硫氧化物。如SO、硫酸霧、酸性塵和酸雨等。不僅造成大氣污染，而且會引起燃煤設(shè)備的腐蝕。3、脫硫機理分析循環(huán)流化床鍋爐的脫硫是在燃燒室中加入脫硫劑來實現(xiàn)，最常使用的脫硫劑是鈣基脫硫劑，如石灰石(CaCO3,)、白云石(CaCO3MgCO3)。4、脫硫效率控制循環(huán)流化床鍋爐的運行控制系統(tǒng)主要包括床溫控制、給煤量控制、床高控制、補充床料量控制、脫硫劑控制等。許多因素的變化不是孤立的，它們所帶來的影響直接或間接地改變了鍋爐的運行狀況，影響脫硫效率?，F(xiàn)結(jié)合某電廠的實際情況來說明。41Ca/S與脫硫效率的關(guān)系運行實踐表明：Ca/S摩爾比是影響脫硫效率和SO排放的首要因素。燃用低硫煤時，煙氣中SO的濃度低，石灰石與SO反應(yīng)速度慢，消耗石灰石量相對較大，需要Ca/S摩爾比的濃度就高。隨著Ca/S增加，脫硫效率增加。床溫控制在850r左右時，當Ca/S=I.7時，脫硫效率僅為83.8%；當Ca/S=2.2時，脫硫效率為87%；而當Ca/S=2.5時。脫硫效率達到了9O.5%，SO的排放濃度為171.8xlO~,低于國家規(guī)定的排放標準4.2床溫與脫硫效率的關(guān)系鍋爐床溫將直接影響到鍋爐的著火、穩(wěn)燃、燃盡程度。床溫主要改變了脫硫劑的反應(yīng)速度、固體產(chǎn)物分布及孔隙堵塞特性，從而改變脫硫效率和脫硫劑的使用，在運行時床溫控制應(yīng)考慮：在該溫度下灰不會軟化；保證鍋爐的燃燒效率較高、脫硫劑使用較少、脫硫效果較高：NOx排放較低.當床溫低于800r時，石灰石煅燒生成CaO的速度減慢，減少了可供反應(yīng)的表面積.脫硫率下降。床溫低于750r時，脫硫反應(yīng)幾乎不再進行。當床溫大于870r，CaO內(nèi)部分布均勻的小晶粒會逐漸融合為大晶粒。溫度越高，晶粒越大。單位質(zhì)量內(nèi)晶粒數(shù)量減少，CaO的比表面積下降。直接影響脫硫率。床溫低于850r時，N20排放很高。鍋爐床溫控制在850r?900r能夠確實保證鍋爐的燃燒效率較高、經(jīng)濟工況下運行及有效地提高鍋爐的脫硫效率且NOx排放較低。4.3粒度與脫硫效率的關(guān)系：煤粒送入循環(huán)流化床內(nèi)迅速受到高溫物料及煙氣的加熱。首先是水份蒸發(fā)，接著是煤中的揮發(fā)份析出并燃燒以及焦炭的燃燒。其間還伴隨著發(fā)生煤粒的破碎、磨損等現(xiàn)象。大量實驗表明了揮發(fā)份的析出燃燒過程與焦炭燃燒過程有一定的重疊。由于循環(huán)流化床內(nèi)煤粒燃燒是一個錯綜復(fù)雜的過程。要十分精確地定量描述整個燃燒過程還很困難。按保守估計，新投入的煤粒主要受周圍灼熱床料的輻射加熱.粒徑為6mm的球形石煤顆粒投入到床溫為900r的流化床層中。其表面達到800r需21.2s，粒徑為2mm的球形石煤粒子。其表面和中心達到800r分別需8.48s和10.8s一般篩網(wǎng)直徑在0?8mm的石煤顆粒平均當量直徑為2mm左右。其表面和中心溫度達到800r所需時間分別為8.48s和10.8s左右。給煤粒徑大不僅不利于燃燒，也不利于脫硫；粒徑過小或煤中細粒份額太大也會使脫硫效率下降。石灰石顆粒在送入循環(huán)流化床內(nèi)燃燒初期時，比表面積增加很快。燃燒后期，比表面積增加較少小顆粒石灰石在床中的反應(yīng)速度通常大于大顆粒的反應(yīng)速度。在爐內(nèi)的停留時間短。石灰石粒徑控制在0?2mm平均100?500um內(nèi)，對NOx的刺激作用也越小，脫硫效率越高。太細的石灰石粒徑易以飛灰的形式逃逸，反之，脫硫效率降低。4.4其他如氧濃度、分段燃燒、床內(nèi)風速、SO2在爐膛內(nèi)停留時間長短、負荷變化、爐膛壓力等對脫硫效率均有影響，通常，過量空氣系數(shù)1.1?1.25,SO2在爐膛內(nèi)停留時問不少于3?14S但不能過長。另外.還有如循環(huán)倍率的影響，循環(huán)倍率越大.脫硫效率越高.因為飛灰的再循環(huán)延長了石