燃煤锅炉烟气除尘脱硫设施运行与管理(2012)

1、燃煤锅炉烟气除尘脱硫 设施运行与管理 1 1熟悉电厂锅炉在火力发电厂中的地位及作用；熟悉电厂锅炉在火力发电厂中的地位及作用； 2 2熟悉锅炉的构成，了解锅炉参数及型号；熟悉锅炉的构成，了解锅炉参数及型号； 3 3熟悉电厂锅炉的分类；熟悉电厂锅炉的分类； 4 4了解锅炉燃烧特点、燃烧条件等；了解锅炉燃烧特点、燃烧条件等； 5 5了解煤的工业分析和元素分析，煤的主要特性，了解煤的工业分析和元素分析，煤的主要特性， 几种主要动力煤的特点。几种主要动力煤的特点。 1 1了解煤中硫的性质；了解煤中硫的性质； 2 2了解煤炭燃烧前的物理脱硫技术，了解煤炭燃烧前的物理脱硫技术， 3 3了解煤炭燃烧中的型煤固

2、硫技术，炉内加钙固硫了解煤炭燃烧中的型煤固硫技术，炉内加钙固硫 技术，循环流化床炉内脱硫技术。技术，循环流化床炉内脱硫技术。 第一章 燃煤及污染物 v煤炭现主要用于电力、钢铁、化工、水泥建 材及民用燃料，其中电厂锅炉及工业锅炉耗 煤占70%，尤其是火电厂是我国最大的耗煤 行业，其耗煤占全国耗煤量的50%-65%。 v环境污染治理设施运营资质许可管理办法 对大气污染控制资质培训主要内容是燃煤锅燃煤锅 炉烟气除尘脱硫设施运行与管理炉烟气除尘脱硫设施运行与管理 大气污染大气污染 热电厂热电厂燃煤型污染燃煤型污染 介绍：我国的大气污染情况介绍：我国的大气污染情况 我国能源消费结构 我国煤炭消耗与部分污

3、染物排放我国煤炭消耗与部分污染物排放 年分年分 煤炭消耗煤炭消耗 污染物排放污染物排放 （亿吨）（亿吨） （万吨）（万吨） 20002000年年 12.45 1995 12.45 1995 二氧化硫二氧化硫 20032003年年 16 2158.7 16 2158.7 二氧化硫二氧化硫 1048.7 1048.7 烟尘烟尘 1500 1500 氮氧化合物氮氧化合物 350350 850850 13501350 18501850 23502350 199819981999199920002000200120012002200220032003 二氧化硫排放总量二氧化硫排放总量烟尘排放总量烟尘排放

4、总量工业粉尘排放量工业粉尘排放量 年 全国工业全国工业SOSO2 2、烟尘、粉尘排放量比较、烟尘、粉尘排放量比较 2003年二氧化硫排放总量年二氧化硫排放总量2220万吨万吨，超环境容量，超环境容量80% 万吨万吨 火力发电 火电厂是我国控制酸雨和空气污染的火电厂是我国控制酸雨和空气污染的 关键行业（关键行业（2003年数据）年数据） 项目项目 总量总量 火电火电 装机容量（亿千瓦）装机容量（亿千瓦） 3.84 2.863.84 2.86（74.374.3） 发电量发电量 （亿千瓦时）（亿千瓦时） 19080 1580019080 15800（82.882.8） 原煤消耗原煤消耗 （亿吨）（亿

5、吨） 16 9 16 9 （56.356.3） 二氧化硫排放（万吨）二氧化硫排放（万吨） 2158.72158.7（工业）（工业） 1331.91331.9（61.761.7） 烟尘排放（万吨）烟尘排放（万吨） 1048.7 1048.7 （工业）（工业） 486.6486.6（46.446.4） 燃煤产生的主要污染物 燃煤产生的主要污染物有烟尘、燃煤产生的主要污染物有烟尘、SO2SO2、 NOXNOX和碳氧化物。目前受到排放限制的和碳氧化物。目前受到排放限制的 污染物是烟尘、污染物是烟尘、SO2SO2、NOXNOX。 烟尘：烟尘：是指冶金过程或燃烧过程中所形是指冶金过程或燃烧过程中所形 成的

6、固体微粒。成的固体微粒。 0.1200m，烟气含尘浓度160 g/m3 降尘 10m 飘尘 可吸入颗粒物(10m) 可入肺颗粒物(5m) 硫氧化物（硫氧化物（SOxSOx） v主要是主要是SOSO2 2和和SOSO3 3，燃煤和石油产生。，燃煤和石油产生。1t1t煤中含煤中含 硫硫550kg550kg，1t1t石油中含硫石油中含硫530kg530kg。 v危害：危害：腐蚀性较强；腐蚀性较强； v损害植物叶片，影响生长；损害植物叶片，影响生长； v刺激呼吸系统，引起肺气肿和支气管炎，致癌刺激呼吸系统，引起肺气肿和支气管炎，致癌 作用作用; ; v形成酸雨，生成二次污染物硫酸气溶胶危害更形成酸雨，

7、生成二次污染物硫酸气溶胶危害更 大。大。 黄铁矿硫（FeS2） 有机硫 元素硫 硫酸盐硫（CaSO42H2O， FeSO42H2O） 可燃，占90以上 二氧化硫 v无色、有刺激气味、易溶于水 v煤中硫分为四种形态 2 2）氮氧化物（）氮氧化物（NoxNox） v主要是主要是NONO和和NO2NO2，来自矿物燃料燃烧和化工厂及金属冶炼厂排放的废，来自矿物燃料燃烧和化工厂及金属冶炼厂排放的废 气。气。 v危害：危害：NONO和血红蛋白结合比和血红蛋白结合比COCO亲合力大数百倍亲合力大数百倍; ; vNO2NO2则具有腐蚀性和刺激作用，能损害农作物；则具有腐蚀性和刺激作用，能损害农作物； v引起呼

8、吸道疾病；引起呼吸道疾病； v形成光化学烟雾和酸雨的主要因素。形成光化学烟雾和酸雨的主要因素。 v环境保护部在公开环境保护部在公开环境空气质量指数环境空气质量指数(AQI)(AQI)日报技术规定日报技术规定 这项新环境标准征求意见稿时表示，我国已经制定新的空气这项新环境标准征求意见稿时表示，我国已经制定新的空气 质量监测标准，按照这项标准规定，影响人体健康的细颗粒质量监测标准，按照这项标准规定，影响人体健康的细颗粒 物有望纳入监测范围。物有望纳入监测范围。 硫酸烟雾硫酸烟雾 v硫酸烟雾：大气中的硫酸烟雾：大气中的SOSO2 2等硫化物，在有水雾、等硫化物，在有水雾、 含有重金属的飘尘或氮氧化物

9、存大时，发生含有重金属的飘尘或氮氧化物存大时，发生 一系列化学或光化学反应而生成硫酸盐或硫一系列化学或光化学反应而生成硫酸盐或硫 酸盐气溶胶。酸盐气溶胶。 v硫酸烟雾引起的刺激作用和生理反应等危害，硫酸烟雾引起的刺激作用和生理反应等危害， 要比要比SOSO2 2气体强烈得多。气体强烈得多。 v1952.12.51952.12.58 8，英国伦敦烟雾事件。，英国伦敦烟雾事件。 2.1 2.1 燃煤工业锅炉燃煤工业锅炉 2.1.1 2.1.1 概述概述 1.1.锅炉锅炉 v一种能量转换设备，把燃料中的化学能通过燃烧一种能量转换设备，把燃料中的化学能通过燃烧 转换为热能，加热给水，从而产生一定温度和

10、压转换为热能，加热给水，从而产生一定温度和压 力的蒸汽或热水。力的蒸汽或热水。 v锅炉：锅炉：锅锅盛装水和气并承受压力的部分；盛装水和气并承受压力的部分； 炉炉燃料与空气发生化学反应产生高温火燃料与空气发生化学反应产生高温火 焰和烟气的部分；焰和烟气的部分； v附属设备、附件及仪表附属设备、附件及仪表保证锅炉正常运行。保证锅炉正常运行。 2.2、锅炉分类 可以从不同角度出发对锅炉进行分类： v1.按结构形式可分为锅壳锅炉（火管锅炉）、水管 锅炉和水火管锅炉。 v2.按用途不同可分为电站锅炉、工业锅炉、生活锅 炉等。 v3.按容量大小可分为大型锅炉、中型锅炉和小型锅 炉。习惯上，蒸发量大于100

11、th的锅炉为大型锅 炉，蒸发量20100th的锅炉为中型锅炉，蒸发 量小于20th的锅炉为小型锅炉。 v4.按蒸汽压力大小可分为低压锅炉（p2.5MPa）、 中压锅炉（2.5MPp5.9MPa）、高压锅炉（p 9.8MPa）、超高压锅炉（p13.7MPa）等。 v5.按燃料和能源种类不同可分为燃煤锅炉、燃油 锅炉、燃气锅炉、废热（余热）锅炉等。 v6.按燃料在锅炉中的燃烧方式可分为层燃炉、沸 腾炉、室燃炉。 v7.按工质在蒸发系统的流动方式可分为自然循环 锅炉、强制循环锅炉、直流锅炉等。 锅炉常用物理量和状态指标锅炉常用物理量和状态指标 v锅炉在燃烧和传热过程中状况是由各种物锅炉在燃烧和传热过

12、程中状况是由各种物 理量来表示。理量来表示。 （1 1）温度）温度 v热力学温度，符号是热力学温度，符号是“K”K”；摄氏温度，符；摄氏温度，符 号是号是“”；华氏温度，符号是；华氏温度，符号是“F”F”。 （2 2）压力）压力 v帕斯卡，符号是帕斯卡，符号是“Pa”Pa”，锅炉常以，锅炉常以MPaMPa为为 单位。单位。 v锅炉的压力由于水受热汽化为蒸汽后体积膨胀所导致。锅炉的压力由于水受热汽化为蒸汽后体积膨胀所导致。 v大气压力，符号为大气压力，符号为“atmatm”； v表压力表压力是指压力表上的数值，是容器内压力高于或低于是指压力表上的数值，是容器内压力高于或低于 大气压的部分；大气压

13、的部分； v绝对压力绝对压力指实际压力，数值等于表压力加大气压力。指实际压力，数值等于表压力加大气压力。 （3 3）热量）热量 v热量是指物体吸收或放出热的数量，用符号热量是指物体吸收或放出热的数量，用符号QQ。 v焦耳，用符号焦耳，用符号“J”J”表示、表示、kJkJ为单位。焦耳是法定计量为单位。焦耳是法定计量 单位，卡是非法定计量单位。单位，卡是非法定计量单位。 （4 4）蒸发量）蒸发量( (出力出力) ) v对于热水炉来讲就是锅炉生产热水放出的热量，单位为对于热水炉来讲就是锅炉生产热水放出的热量，单位为 kJkJh h；采用法定计量单位制后，热水锅炉的出力，改；采用法定计量单位制后，热水

14、锅炉的出力，改 用热功率表示，单位为用热功率表示，单位为MW/hMW/h。 2.3 锅炉结构 v锅炉的结构，是根据所给定的蒸发量或热功 率、工作压力、蒸汽温度或额定进出口水温， 以及燃料特性和燃烧方式等参数，并遵循 蒸汽锅炉安全技术监察规程、热水锅 炉安全技术监察规程及锅炉受压元件强度 计算标准等有关规定确定的。一台合格的锅 炉，不论属于那种形式，都应满足“安全运 行，高效低耗，消烟除尘，保产保暖”的基 本要求。 v锅壳式锅炉有两种： v一是立式锅壳锅炉(锅壳的纵向轴线垂直于地面的锅 炉)； v二是卧式锅壳锅炉(锅壳的纵向轴线平行于地面的锅 炉)。 v前者主要有立式横水管锅炉、立式直水管锅炉、

15、立 式弯水管锅炉和立式横水管锅炉四种。后者主要有 卧式内燃锅炉和卧式外燃锅炉两种。 1立式锅壳锅炉立式锅壳锅炉 v (1)立式横水管锅炉结构 这种锅炉从 外表看好似一竖直的圆筒，其构造如 图，主要由锅壳、封头、炉胆、炉胆 顶、横水管和冲天管等受压部件组成。 燃烧方式有两种：一种是单层固定炉 排，一种是双层固定炉排。锅炉的蒸 发量一般小于0.5吨时(th)，额定 工作压力小于0.4兆帕(MPa)。 v横水管有三种：一是增加锅炉的受热面； 二是有利于锅内的水循环；三是提高炉胆的 承压强度。 v立式横水管锅炉的是：结构简单，操作 维护方便；不用砖墙，占地面积小，易于搬 运安装；水容量小，升火、停炉快

16、。 是：受热面少，蒸发量小；排烟温度高， 热效率低；炉膛水冷度大，只适用烧优质煤。 2、立式直水管锅炉 v结构如图。这种锅炉有上、下两节锅筒，直水管与上、下锅筒的管板连 接组成对流管束，中间装有一根大直径的下降管，对流管束的外面圈有 耐火墙，正对炉门的后面装有烟箱。其构造如图，主要由上、下锅筒， 上、下管板，炉胆，喉管，直水管和下降管等受压部件组成。锅炉的蒸 发量一般小于0.7吨时(th)，额定工作压力小于0.7兆帕(MPa)。 v立式直水管锅炉的：结构紧凑，水循环 较好；上、下管板不易过热烧坏；直水管检 修除垢方便，热效率较立式横水管锅炉高。 ：炉胆的水冷度大，不适用烧劣质煤； 下管板易积灰

17、，如不及时清除，既影响传热 又腐蚀钢板。 3、卧式锅壳锅炉、卧式锅壳锅炉 v卧式内燃锅炉的结构 这种锅炉有一个大直径的锅壳，在其中设置炉胆， 炉排搁置在炉胆内构成内部燃烧室，炉胆两端分别与前、后管板相连接， 烟管布置在前、后管板之问，锅炉外部不需砌砖墙。其结构如图27， 主要由锅壳，炉胆，前、后管板，烟管等受压部件组成。锅炉的蒸发量 一般小于4吨时(th)，工作压力小于1.3兆帕(MPa)。 v卧式内燃锅炉的锅炉整体出厂，安装 快速简便；炉体不需要砌砖墙，占地面积小； 升火时间短，产生蒸汽快。 ：炉膛水冷度大，不宜烧劣质煤；烟管 内易积灰，需经常清扫；锅内烟管之间结水 垢，不易清除；烟管管端胀

18、口易渗漏。 4、水管锅炉、水管锅炉 v 蒸发受热面全部由水管组成，且在锅筒内不布置蒸发受热面 的锅炉，叫水管式锅炉。常见的形式有双纵锅筒水管锅炉、 双横锅筒水管锅炉和单纵锅筒水管锅炉等。 v双横锅筒水管锅炉的结构 主要由上、下横锅筒，对流管束， 水冷壁管，下降管和集箱等受压部件组成。锅炉的前部是炉 膛，炉膛四周布置有水冷壁；上、下横锅筒位于炉膛后部， 两锅筒之间由弯水管连接。燃烧设备多采用链条炉排，有的 为煤粉炉或沸腾炉，装有过热器、省煤器和空气预热器。锅 炉蒸发量一般小于20吨时(th)，工作压力小于2.5兆帕 (MPa)。 锅炉附属设备及系统 vP10 2.4 锅炉烟气的基础知识 v气体温

19、度 锅炉烟气温度 排烟温度 露点温度 酸露点温度 v气体湿度 绝对湿度 相对湿度 v燃煤锅炉的烟气及烟气量 锅炉烟气量 烟气排放量 标态烟气量 漏风量 漏风率 过量空气系数 v初始烟尘（SO2）浓度和排放烟尘（SO2）浓度 2.5 锅炉型号 v一、燃煤、燃油、燃气、生物持锅炉型号一、燃煤、燃油、燃气、生物持锅炉型号 v（一）型号： v按JB/T1626-92工业锅炉产品型号编 制方法规定，锅炉号由三部分组成，各部 分之间用短横线相连，如下面式样表示 JB/T 1626中规定，国产工业锅炉型号 分三部分组成，短横线连接 / 设计次序 燃料种类 过热蒸汽温度 额定蒸汽压力 蒸发量 燃烧方式 锅炉型

20、式代号 工业蒸汽锅炉 热水锅炉 / / 设计次序 燃料种类 额定进水温度 额定出水温度 额定工作压力 额定供热量 燃烧方式 锅炉型式代号 第三章 燃煤电厂锅炉概述 v锅炉设备的作用及构成 三大主机：锅炉、汽轮机、发电机 v锅炉设备的构成 锅炉本体钢架：支撑、悬吊 汽水系统： 燃烧系统： 辅机和附件： v锅炉参数和型号 锅炉参数：锅炉容量，蒸汽参数 型号表示：中高压 超高压 锅炉的类别 v按燃料分 v按工质流动方式分 v按排渣方式分 v按燃烧方式分 燃烧理论基础 v锅炉燃烧特点 v煤粉的燃烧阶段 着火前准备阶段 燃烧阶段 燃尽阶段 v燃烧条件 燃料完全燃烧的条件燃料完全燃烧的条件 1 1）空气条

21、件空气条件：按燃烧不同阶段供给相适应的空气量。：按燃烧不同阶段供给相适应的空气量。 2 2）温度条件温度条件：只有达到着火温度，才能与氧化合而燃烧。：只有达到着火温度，才能与氧化合而燃烧。 着火温度：在氧存在下可燃质开始燃烧必须达到的最低着火温度：在氧存在下可燃质开始燃烧必须达到的最低 温度。温度。 3 3）时间条件时间条件 燃料在燃烧室中的停留时间影响燃烧完全的程度。燃料在燃烧室中的停留时间影响燃烧完全的程度。 反应速度随温度升高而加快，反应速度随温度升高而加快，TTt t。 4 4）燃烧与空气的混合条件燃烧与空气的混合条件 燃料与空气中氧的充分混合是有效燃烧的基本条件。燃料与空气中氧的充分

22、混合是有效燃烧的基本条件。 在大气污染物排放量最低条件下实现有效燃烧的四个因素：在大气污染物排放量最低条件下实现有效燃烧的四个因素： 空气与燃料之比空气与燃料之比、温度温度(temperature)(temperature)、时间时间(time)(time)和和湍湍 流流(torrent)(torrent)，后三者通常称为燃烧过程的，后三者通常称为燃烧过程的“三三T T”。 煤的组成及其性质 v元素分析和工业分析 v煤的成分 v煤的工业分析成分 燃料的分类燃料的分类 v燃料燃料指燃烧过程中能放出热量且经济上可行的物质。指燃烧过程中能放出热量且经济上可行的物质。 v按按来源来源：天然燃料和加工燃

23、料：天然燃料和加工燃料 ； v按按物态物态：固体燃料、液体燃料和气体燃料：固体燃料、液体燃料和气体燃料 ； v按按使用多少使用多少：常规燃料和非常规燃料：常规燃料和非常规燃料 ； 1.1.固体燃料固体燃料 v天然固体燃料：矿物燃料天然固体燃料：矿物燃料( (煤煤) )、生物质燃料、生物质燃料( (林木林木) )。 v煤的主要组成和元素：煤的主要组成和元素：CC、H H、OO、N N、S S及一些非可及一些非可 燃性矿物如灰分和水分等。燃性矿物如灰分和水分等。 v碳碳是煤发热主要来源，是煤发热主要来源，32700kJ/kg32700kJ/kg碳。碳。 v煤含煤含氢氢3% 3% 5%5%，结合氢结

24、合氢和氧结合成稳定化合物不能和氧结合成稳定化合物不能 燃烧，燃烧，可燃氢可燃氢与碳、硫结合成有机物。与碳、硫结合成有机物。 v灰分灰分是煤中的碳酸盐、黏土及微量稀土元素。是煤中的碳酸盐、黏土及微量稀土元素。 煤中的煤中的硫分硫分有无机硫（硫铁矿和硫酸盐）和有机硫有无机硫（硫铁矿和硫酸盐）和有机硫 （硫醇、硫醚等）两种形态。（硫醇、硫醚等）两种形态。 分为低硫煤（分为低硫煤（1.5%1.5%）、中硫煤（）、中硫煤（1.5%1.5%2.4%2.4%）、高）、高 硫煤（硫煤（2.4%4%4%）。）。 2. 2. 液体燃料液体燃料 天然液体燃料主要指天然液体燃料主要指石油石油，人工液体燃料指汽油、煤，

25、人工液体燃料指汽油、煤 油、柴油和重油（经石油的直馏和裂化作用得到）等。油、柴油和重油（经石油的直馏和裂化作用得到）等。 燃料乙醇燃料乙醇是替代（部分汽油）能源，又能有效解决玉是替代（部分汽油）能源，又能有效解决玉 米等陈化粮的转化问题。乙醇几乎能够完全燃烧，不米等陈化粮的转化问题。乙醇几乎能够完全燃烧，不 会产生对人体有害的物质，降低汽车尾气有害物质的会产生对人体有害的物质，降低汽车尾气有害物质的 排放。排放。 水煤浆水煤浆由由70%70%的煤、的煤、30%30%水及少量化学添加剂制成。浆水及少量化学添加剂制成。浆 体燃料，可以像油一样泵送、雾化、贮存和稳定燃烧，体燃料，可以像油一样泵送、雾

26、化、贮存和稳定燃烧， 具有燃烧效率高、减少环境污染等优点。具有燃烧效率高、减少环境污染等优点。 3 3 气体燃料气体燃料 气体燃料属于清洁燃料，主要包括天然气、液化石气体燃料属于清洁燃料，主要包括天然气、液化石 油气油气(LPG)(LPG)、裂化石油气和焦炉煤气。、裂化石油气和焦炉煤气。 天然气天然气的主要成分是甲烷，其次为乙烷等饱和烃，的主要成分是甲烷，其次为乙烷等饱和烃， 还有少量的还有少量的COCO2 2、N N2 2、OO2 2、H H2 2S S和和COCO等。等。 液化石油气液化石油气的主要成分是的主要成分是CC2 2、CC3 3 和和CC4 4组分，输送组分，输送 和贮存是液体状

27、态，燃烧是气体状态，广泛用于居和贮存是液体状态，燃烧是气体状态，广泛用于居 民生活和汽车等燃料。民生活和汽车等燃料。 裂化石油气裂化石油气是用水蒸气、空气或氧气等作气化剂，是用水蒸气、空气或氧气等作气化剂， 将石油和重油等油类裂化而得，一般作民用燃料。将石油和重油等油类裂化而得，一般作民用燃料。 焦炉煤气焦炉煤气是炼焦生产的副产物，主要成分是是炼焦生产的副产物，主要成分是H H2 2、 CHCH4 4和和COCO，还有少量的，还有少量的N N2 2、COCO2 2，广泛用作工业，广泛用作工业 和民用燃料。和民用燃料。 燃料的燃烧过程燃料的燃烧过程 1 1燃烧及燃烧产物燃烧及燃烧产物 燃烧是燃烧

28、是可燃混合物的快速氧化可燃混合物的快速氧化过程，并伴有能量过程，并伴有能量 的释放，同时使燃料的组成元素转化成相应的氧的释放，同时使燃料的组成元素转化成相应的氧 化物。化物。 多数化石燃料完全燃烧的产物是多数化石燃料完全燃烧的产物是COCO2 2、水蒸汽；、水蒸汽； 不完全燃烧过程将产生黑烟、不完全燃烧过程将产生黑烟、COCO等。等。 若燃料中含若燃料中含S S、N N会生成会生成SOSO2 2和和NOxNOx。 燃烧产生的污染物燃烧产生的污染物：硫氧化物、氮氧化物、一氧：硫氧化物、氮氧化物、一氧 化碳、烟尘、金属氧化物、碳氢化合物及多环有化碳、烟尘、金属氧化物、碳氢化合物及多环有 机物。机物

29、。 2 2 燃烧产生污染物的机制燃烧产生污染物的机制 硫氧化物的形成机制硫氧化物的形成机制 v硫氧化物是指硫氧化物是指SOSO2 2和和SOSO3 3。当燃料中的可燃性硫进行。当燃料中的可燃性硫进行 燃烧时，就生成了燃烧时，就生成了SOSO2 2。 v元素硫燃烧元素硫燃烧 S + OS + O2 2 = SO = SO2 2 v硫化物硫燃烧硫化物硫燃烧 SOSO2 2 + 1/2O + 1/2O2 2 = SO = SO3 3 v 4FeS 4FeS2 2 + 11O + 11O2 2 = 2Fe = 2Fe2 2OO3 3 + 8SO + 8SO2 2 v SO SO2 2 + 1/2O +

30、 1/2O2 2 = SO = SO3 3（1%1%5%5%） v有机硫有机硫CHCH3 3CHCH2 2SCHSCH2 2CHCH3 3HH2 2S + 2HS + 2H2 2 + 2C + C + 2C + C2 2H H4 4 v H H2 2S + 3OS + 3O2 2 = 2SO = 2SO2 2 + 2H + 2H2 2OO v SO SO2 2 + 1/2O + 1/2O2 2 = SO = SO3 3 v一般主要生成一般主要生成SOSO2 2， SOSO3 3可忽略。可忽略。 氮氧化物的形成机制氮氧化物的形成机制 v大气中的大气中的NOx90%NOx90%以上产生于燃烧过程。

31、以上产生于燃烧过程。 1.1.热力型热力型NOxNOx v热力型热力型NOxNOx是高温燃烧时是高温燃烧时N N2 2和和OO2 2反应生成的反应生成的NOxNOx； v与与燃烧温度燃烧温度、氧气的浓度氧气的浓度及气体在高温区的及气体在高温区的停留时停留时 间间有关。有关。 v燃烧温度低于燃烧温度低于13001300时，只有少量时，只有少量NONO生成，燃烧生成，燃烧 温度高于温度高于1500 1500 时，时，NONO的生成量显著增加。的生成量显著增加。 v N N2 2 + O + O2 2 = 2NO = 2NO v 2NO + O 2NO + O2 2 = 2NO = 2NO2 2 v

32、减少热力型减少热力型NOxNOx的生成量的生成量措施措施：降低燃烧温度，减：降低燃烧温度，减 少过量空气，缩短气体在高温区停留的时间。少过量空气，缩短气体在高温区停留的时间。 2. 2. 燃料型燃料型NOxNOx v燃料型燃料型NOxNOx燃料中有机氮经过化学反应生成的燃料中有机氮经过化学反应生成的NOxNOx。 v燃料型燃料型NOxNOx的的发生机制发生机制：一般认为，燃料中的氮化：一般认为，燃料中的氮化 合物首先发生热分解形成中间产物，然后再经氧化合物首先发生热分解形成中间产物，然后再经氧化 生成生成NONO。 v燃料中的氮经过燃烧约有燃料中的氮经过燃烧约有20%20%70%70%转化成燃

33、料型转化成燃料型 NOxNOx，主要是，主要是NONO，在一般锅炉烟道气中只有不到，在一般锅炉烟道气中只有不到 10%10%的的NONO氧化成氧化成NONO2 2。 v旋风燃烧炉因炉温高，使燃料中的氮大部分转化为旋风燃烧炉因炉温高，使燃料中的氮大部分转化为 NOxNOx，热力型，热力型NOxNOx生成量也增加，限制了使用。生成量也增加，限制了使用。 颗粒污染物的形成机制颗粒污染物的形成机制 v燃烧过程中产生的颗粒污染物主要是燃烧不完全形成燃烧过程中产生的颗粒污染物主要是燃烧不完全形成 的炭黑、结构复杂的有机物、烟尘和飞灰等。的炭黑、结构复杂的有机物、烟尘和飞灰等。 1. 1. 燃煤粉尘的形成燃

34、煤粉尘的形成 v煤在非常理想的燃烧条件下，可以完全燃烧，即挥发煤在非常理想的燃烧条件下，可以完全燃烧，即挥发 分和固定炭都被氧化成二氧化碳，余下灰分。分和固定炭都被氧化成二氧化碳，余下灰分。 v燃烧条件不够理想，在高温时会发生热解作用，形成燃烧条件不够理想，在高温时会发生热解作用，形成 多环化合物而产生黑烟。多环化合物而产生黑烟。 v随烟气一起排出的固体颗粒物一般都称为随烟气一起排出的固体颗粒物一般都称为飞灰飞灰，包括，包括 未燃尽的煤粒、燃尽后余下的灰粒及燃烧过程中形成未燃尽的煤粒、燃尽后余下的灰粒及燃烧过程中形成 的炭黑等。的炭黑等。 2. 2. 气、液燃料燃烧形成的碳粒子气、液燃料燃烧形

35、成的碳粒子 v气态燃料燃烧的颗粒污染物为气态燃料燃烧的颗粒污染物为积碳积碳，液态燃料高温分，液态燃料高温分 解形成颗粒污染物为解形成颗粒污染物为结焦结焦和和煤胞煤胞。 煤的主要特性 v发热量：高位、地位发热量 v挥发份 v焦结性 v灰份熔融特性 v可磨性 v着火点 v几种主要动力煤的特点： 无烟煤 贫煤 烟煤 褐煤 锅炉用的燃料与燃烧过程锅炉用的燃料与燃烧过程 1. 1. 煤的分类煤的分类 v褐煤、烟煤、无烟煤，还有贫煤、石煤和煤矸石等。褐煤、烟煤、无烟煤，还有贫煤、石煤和煤矸石等。 2. 2. 煤的燃烧煤的燃烧 v煤从进入锅炉起至燃烧完毕分几个阶段：煤从进入锅炉起至燃烧完毕分几个阶段： 预热

36、干燥。预热干燥。105105左右时，水分蒸发。左右时，水分蒸发。 干馏。干馏。300300左右时，挥发物不断析出并与空气混合，左右时，挥发物不断析出并与空气混合， 开始燃烧。开始燃烧。 固定碳的燃烧。挥发物燃烧后，炉膛温度不断升高，固定碳的燃烧。挥发物燃烧后，炉膛温度不断升高， 固定碳逐渐点燃。固定碳逐渐点燃。 煤中的固定碳燃烬后，剩下的便是灰渣。煤中的固定碳燃烬后，剩下的便是灰渣。 v煤燃烧后主要产物：煤燃烧后主要产物：烟气、烟尘和灰渣。烟气、烟尘和灰渣。 2.3 2.3 燃烧设备简介燃烧设备简介 根据燃料在炉内的燃烧方式不同分四种：火床根据燃料在炉内的燃烧方式不同分四种：火床 燃烧、火室燃

37、烧、沸腾燃烧和旋风燃烧。燃烧、火室燃烧、沸腾燃烧和旋风燃烧。 v链条炉示意图链条炉示意图 v 振动炉排炉示意图振动炉排炉示意图 旋风燃烧炉示意旋风燃烧炉示意 图图 燃煤脱硫技术可划分为：燃煤脱硫技术可划分为： 1. 1. 燃烧前脱硫燃烧前脱硫 v原煤在投入使用前，用物理、物理化学、化学及微原煤在投入使用前，用物理、物理化学、化学及微 生物等方法，将煤中的硫份脱除掉。生物等方法，将煤中的硫份脱除掉。 v炉前脱硫能除去灰分，减轻运输量，减轻锅炉的粘炉前脱硫能除去灰分，减轻运输量，减轻锅炉的粘 污和磨损，减少灰渣处理量，还可回收部分硫。污和磨损，减少灰渣处理量，还可回收部分硫。 v煤的洗选技术、煤的

38、转化。煤的洗选技术、煤的转化。 2. 2. 燃烧中脱硫燃烧中脱硫 v在燃烧过程中，在炉内加入固硫剂，使煤中硫分转在燃烧过程中，在炉内加入固硫剂，使煤中硫分转 化为硫酸盐，随炉渣排除。化为硫酸盐，随炉渣排除。 v型煤固硫及流化床燃烧脱硫。型煤固硫及流化床燃烧脱硫。 3. 3. 燃烧后脱硫燃烧后脱硫 烟气脱硫。烟气脱硫。 第九章第九章 煤炭燃烧前与燃烧中的脱硫技术简介煤炭燃烧前与燃烧中的脱硫技术简介 第九章第九章 煤炭燃烧前与燃烧中的脱硫技术简介煤炭燃烧前与燃烧中的脱硫技术简介 v煤炭燃烧前脱硫技术 煤中硫的性质 v有机硫 v无机硫 v全硫 v煤中硫的分布规律 v煤炭的物理脱硫技术 跳汰选煤 重介

39、质选煤 浮选选煤 高梯度强磁分离煤脱硫技术 其他方法 燃烧前脱硫燃烧前脱硫: :选煤技术选煤技术 v选煤：选煤：通过物理或物理化学方法将煤中的含硫矿物和通过物理或物理化学方法将煤中的含硫矿物和 矸石等杂质除去以提高煤质量的工艺过程。矸石等杂质除去以提高煤质量的工艺过程。 v经选煤后，原煤中的含硫量降低经选煤后，原煤中的含硫量降低40409090，含灰，含灰 分降低分降低50508080。 v目前研究的目前研究的选煤方法：选煤方法：物理方法、化学方法和微生物物理方法、化学方法和微生物 脱硫法。脱硫法。 v物理方法物理方法：重力洗选法、高梯度磁选法和静电分选法：重力洗选法、高梯度磁选法和静电分选法

40、 等；等； v化学方法：化学方法：氧化脱硫法、选择性絮凝法及化学破碎法。氧化脱硫法、选择性絮凝法及化学破碎法。 燃烧前脱硫燃烧前脱硫 1. 1. 洗煤技术洗煤技术 目前广泛采用的选煤工艺仍是重力洗选法。目前广泛采用的选煤工艺仍是重力洗选法。 重力洗选：重力洗选：利用煤与杂质密度不同进行机械利用煤与杂质密度不同进行机械 分离。分离。 硫的净化效率硫的净化效率取决于煤中黄铁矿的颗粒大小取决于煤中黄铁矿的颗粒大小 及无机硫含量。有机硫含量大，或煤中黄及无机硫含量。有机硫含量大，或煤中黄 铁矿嵌布很细时，仅用重力脱硫法，精煤铁矿嵌布很细时，仅用重力脱硫法，精煤 硫分很难达到要求。硫分很难达到要求。 淘

41、汰分选原理图淘汰分选原理图 跳汰式洗煤机 入洗粒度入洗粒度30mm30mm；筛板槽框宽；筛板槽框宽18mm18mm；跳汰面积：；跳汰面积：3.6m23.6m2； 水压：水压：0.8-10.8-1公斤公斤/ /平方厘米；用水量平方厘米；用水量150150吨吨/ /小时小时 处理煤泥设备和压处理煤泥设备和压 滤机配套使用浓缩滤机配套使用浓缩 机机，即可提高洗煤即可提高洗煤 机产量、又解决了机产量、又解决了 环保问题。环保问题。 将煤破碎后与硫酸铁溶液混合，在反应器中加热至将煤破碎后与硫酸铁溶液混合，在反应器中加热至 120120左右，硫酸铁与黄铁矿反应生成硫酸亚铁和左右，硫酸铁与黄铁矿反应生成硫酸

42、亚铁和S S， 通人通人O2O2将硫酸亚铁氧化为硫酸铁。将硫酸亚铁氧化为硫酸铁。 脱除无机硫：氧化、溶解；自氧菌脱除无机硫：氧化、溶解；自氧菌 脱除有机硫：酶的作用，水溶性脱除有机硫：酶的作用，水溶性 浸出法和表面氧化法浸出法和表面氧化法 v新的脱硫方法新的脱硫方法 v浮选法浮选法：用于处理粒径小于：用于处理粒径小于0.5mm0.5mm的煤粉，利用煤的煤粉，利用煤 与矸石、含硫矿物的性质不同进行分离。与矸石、含硫矿物的性质不同进行分离。 v高梯度磁分离法：高梯度磁分离法：利用煤与黄铁矿的磁性不同利用煤与黄铁矿的磁性不同( (黄铁黄铁 矿是顺磁性物质，煤是反磁性物质矿是顺磁性物质，煤是反磁性物质

43、) )，将黄铁矿分离，将黄铁矿分离 去除，脱硫效率约去除，脱硫效率约6060。 v微波辐射法微波辐射法 ：煤中黄铁矿的硫最容易吸收微波，有煤中黄铁矿的硫最容易吸收微波，有 机硫次之，煤基质基本不吸收微波。微波吸收后削弱机硫次之，煤基质基本不吸收微波。微波吸收后削弱 化学键，用浸取液洗涤煤中硫，可以去无机硫和有机化学键，用浸取液洗涤煤中硫，可以去无机硫和有机 硫，还没在工业上应用。硫，还没在工业上应用。 v煤炭燃烧中脱硫技术 型煤固硫技术 炉内加钙固硫剂技术 循环流化床炉内燃烧脱硫技术 型煤固硫技术型煤固硫技术 v型煤：型煤：使用外力将粉煤挤压制成具有一定强度且块使用外力将粉煤挤压制成具有一定强

44、度且块 度均匀的固体型块。度均匀的固体型块。 v型煤固硫：型煤固硫：选用不同煤种、以无粘结剂法或以沥青选用不同煤种、以无粘结剂法或以沥青 等粘结剂，用廉价的钙系固硫剂，经干馏成型或直等粘结剂，用廉价的钙系固硫剂，经干馏成型或直 接压制成型。接压制成型。 v美国型煤加石灰固硫率达美国型煤加石灰固硫率达87%87%，烟尘减少，烟尘减少60%60%；日；日 本蒸汽机车用石灰使型煤固硫率达本蒸汽机车用石灰使型煤固硫率达70%80%70%80%，脱硫，脱硫 费用仅为选煤的费用仅为选煤的8%8%。 v民用蜂窝煤民用蜂窝煤和煤球和煤球加石灰固硫率可达加石灰固硫率可达50%50%以上，工以上，工 业锅炉型煤加

45、石灰固硫意义重大。业锅炉型煤加石灰固硫意义重大。 v固硫剂固硫剂一般有石灰粉及碱性工业废渣（电石渣）。一般有石灰粉及碱性工业废渣（电石渣）。 v成型设备成型设备多采用多采用单螺杆挤压成型机单螺杆挤压成型机和和对辊成型机对辊成型机。 v型煤固硫剂的选择 钙系、钠系及其他三大类 v来源广，价格便宜 v碱性强，对SO2吸收高 v热化学性能稳定，反应生成物不易热解 v不产生二次污染 v加量少 压球机 蜂窝煤机 燃烧中脱硫燃烧中脱硫 v在我国主要采用的技术有两种：炉内喷钙技术和循在我国主要采用的技术有两种：炉内喷钙技术和循 环流化床燃烧脱硫技术。环流化床燃烧脱硫技术。 1. 1. 炉内喷钙脱硫炉内喷钙脱

46、硫 v炉内喷钙脱硫：炉内喷钙脱硫：煤的燃烧过程中加入钙基固硫剂而煤的燃烧过程中加入钙基固硫剂而 达到脱除烟气中二氧化硫目的。达到脱除烟气中二氧化硫目的。 v特点：特点：投资小、工艺简单、易操作、占地省。投资小、工艺简单、易操作、占地省。 （1 1）炉内喷钙技术原理）炉内喷钙技术原理 v钙基脱硫剂：主要为石灰石钙基脱硫剂：主要为石灰石(CaCO(CaCO3 3) )、熟石灰、熟石灰 (Ca(OH)(Ca(OH)2 2) )、白云石、白云石(CaCO(CaCO3 3- MgCO- MgCO3 3) )。 v煅烧反应为：煅烧反应为： CaCOCaCO3 3CaO+COCaO+CO2 2 （2 2）炉

47、内喷钙脱硫技术的现状）炉内喷钙脱硫技术的现状 v炉内喷钙脱硫在煤粉炉炉内喷钙脱硫在煤粉炉未广泛应用的原因未广泛应用的原因： v炉内喷入的脱硫剂容易发生烧结，表面积快速减炉内喷入的脱硫剂容易发生烧结，表面积快速减 少，反应活性和反应速率降低；少，反应活性和反应速率降低； v当温度超过当温度超过13001300时，所产生的产物时，所产生的产物CaSOCaSO4 4 易于易于 分解成分解成CaOCaO和和SOSO2 2； ；脱硫率较低 脱硫率较低(1030)%)(1030)%) v新的研究进展新的研究进展 v提高吸收剂的活性，改善提高吸收剂的活性，改善SOSO2 2的扩散过程；的扩散过程； v以有机

48、钙盐代替石灰石；以有机钙盐代替石灰石； v以有机固体废弃物和石灰制备有机钙混合物。以有机固体废弃物和石灰制备有机钙混合物。 v优点：优点： v有机钙具有一定的热值，能降低锅炉的煤耗；有机钙具有一定的热值，能降低锅炉的煤耗； v改变吸收剂喷入位置，避免吸收剂的烧结失活。改变吸收剂喷入位置，避免吸收剂的烧结失活。 2. 2. 流化床燃烧脱硫流化床燃烧脱硫 v当气流速度达到使升力和煤粒的重力相当的临界速度当气流速度达到使升力和煤粒的重力相当的临界速度 时，煤粒将开始浮动。时，煤粒将开始浮动。 v流化床燃烧脱硫具有炉内脱硝脱硫的优点，故普遍受流化床燃烧脱硫具有炉内脱硝脱硫的优点，故普遍受 到重视。到重

49、视。 v原理：原理： v流化床燃烧是一低温燃烧过程。炉内存在局部还原气流化床燃烧是一低温燃烧过程。炉内存在局部还原气 氛，热型氛，热型NoxNox基本上不产生，因而基本上不产生，因而NOxNOx生成量减少。生成量减少。 v流化床燃烧脱硫流化床燃烧脱硫常用的脱硫剂常用的脱硫剂是石灰石或白云石。是石灰石或白云石。 v石灰石粉碎至与煤同样的粒度（石灰石粉碎至与煤同样的粒度（2mm2mm左右）与煤同左右）与煤同 时加入炉内。在时加入炉内。在1073117310731173K K下燃烧，下燃烧，CaOCaO为多孔，为多孔， 达固硫目的。达固硫目的。 v流化锅炉分为流化锅炉分为鼓泡流化床锅炉（鼓泡流化床锅

50、炉（FBC）和和循循 环流化床锅炉（环流化床锅炉（CFB）。 v鼓泡流化床锅炉：鼓泡流化床锅炉：在分布板区有较大的空隙在分布板区有较大的空隙 率和细小气泡，气泡上升过程中反复发生聚率和细小气泡，气泡上升过程中反复发生聚 并和分裂，泡径随之增大，直到床面破裂。并和分裂，泡径随之增大，直到床面破裂。 v循环流化床锅炉：循环流化床锅炉：无明显的气泡，断面空隙无明显的气泡，断面空隙 率大，高温除尘器使飞出的物料又返回炉膛率大，高温除尘器使飞出的物料又返回炉膛 内循环利用。内循环利用。 鼓泡流化床锅炉燃烧 鼓泡流 化床锅 炉 （ FBC ） 炉膛 鼓泡流化床锅炉系统 循环流 化床锅 炉的炉 膛（CFB） 典型的流化床锅炉示意图典型的流化床锅炉示意图 1.1.原煤仓；原煤仓；2.2.石灰石仓；石灰石仓；3.3.二次风；二次风；4.4.一次风一次风; 5.; 5.燃烧室燃烧室; 6.; 6.旋风分离器旋风分离器; 7.; 7. 外置流化床热交换器外置流化床热交换器; 8. ; 8. 控制阀控制阀; 9.; 9.对流竖井对流竖井; 10.; 10.除尘器除尘器; 11; 11引风机引风机.; 1