循环流化床CFB的脱硫技术方案

循环流化床CFB的脱硫技术方案一、 概述能源与环境是当今社会发展的两大问题，在能源利用中、矿物燃料的燃烧要排放出大量污染物。例如、我国每年排入大气中的87%SO2、68%NOx、和60%粉尘均来于煤的直接燃烧，因此，发展高效、低污染的清洁煤燃烧技术、降低nox和SO2的排放量是当前亟待解决的问题。循环流化床锅炉是近二十年来在国际上发展起来的新一代高效、低污染的清洁燃烧技术，其主要特点在于燃料及脱硫剂经多次循环、反复地进行低温燃烧和脱硫反应，炉内湍流运动强烈，不但能达到低NOx排放、90%的脱硫效率和较高的燃烧效率，而且具有适应性广、负荷调节性能好、灰渣易于综合利用等优点，因此，在国际上得到了迅速的商业推广。二、 循环硫化床脱硫的机理循环流化床锅炉脱硫工艺是近年来迅速发展起来的一种新型脱硫技术，通常采用向炉内添加脱硫剂等，脱硫剂在燃烧的同时实现脱硫。天然脱硫剂是一种致密的不规则结垢，主要成分是CaCO3，脱硫剂在炉内经过煅烧后分解，颗粒中CO2析出，CaCO3颗粒就会变成多孔的CaO颗粒，孔隙率和比表面积均有极大的增加，CaO颗粒中由于大量气孔的存在，以及表面积大大的增加，一方面有利于贮集反应产物，另一方面可以使反应气体穿透至颗粒内部进行反应，因此大大加速了CaO与SO2反应生成CaSO4的机会，于是原煤中的硫就被固化成为硫酸钙进入灰渣中，最后排出床层，以达到脱硫的目的。三、 循环流化床(CFB)锅炉在燃用低品质燃料方面优势1、 (1)低污染排放高效脱硫。CFB锅炉具有炉内脱硫脱硝功能。以低成本实现低污染排放。由于850°C—900^的燃烧温度正是以石灰石作为脱硫剂的脱硫反应的最佳温度区段在燃烧时向炉内加入适量的石灰石。能得到90%--97%以上的SO的脱硫率；同时。较低的燃烧温度以及燃烧空气分级送人炉膛，能有效地控制NOx排放。燃料适应性广、燃烧效率高。由于采用流态化和再循环床式燃烧，炉内循环物料量大。蓄热量大，燃料易着火，因此这种炉型能适应无烟煤、贫煤、烟煤、褐煤、泥煤、煤矸石、石油焦、纸渣、木屑、垃圾等几乎所有的固体燃料。燃烧效率通常达97.5%—99.5%。调峰能力强，负荷调节快°CFB锅炉蓄热量大，炉内存有大量的850C-900C的固体颗粒，燃料在炉内处于强烈紊流燃烧状态。燃烧稳定。一般不投油最低稳燃负荷可达30%-35%2、煤燃烧过程SO2的析出煤中的硫以四种形态存在， 即黄铁矿硫(FeS2)、硫酸盐(CaSO4・2H20.FeSO4・2H2O)、有机硫(CxHySz)和元素硫。其中黄铁矿硫、有机硫和元素硫占煤中硫份的90%以上。是可燃硫，硫酸盐硫是不可燃硫。煤在燃烧过程中。所有的可燃硫都在受热过程中从煤中释放出来。黄铁矿硫在300C时即开始失去硫份，形成黄铁矿和赤铁矿。黄铁矿硫的大量分解则在650C以上。有机硫在煤加热至400C时即开始大量分解，首先分解为中间产物主要是H2S)，而后在遇氧气和其他氧化性自由基时逐步被氧化为SO。在炉膛的高温条件下存在氧原子或在受热面上有催化剂时，一部分SO会转化成SO。通常生成的SO只占SOx的05%—2%左右，相当于1%2%的煤中硫份以SO的形式排放出来。此外，烟气中的水份会和SO反应生成硫酸(H2SO4)气体。硫酸气体在温度降低时会变成硫酸雾，而硫酸雾凝结在金属表面上会产生强烈的腐蚀作用。排人大气中的SO由于大气中金属飘尘的触媒作用而被氧化生成SO,，大气中的SO遇水就会形成硫酸雾。烟气中的粉尘会吸收硫酸而变成酸性尘。硫酸雾或酸性尘被雨水淋落就变成了酸雨。以上煤燃烧过程可能产生的硫氧化物。如SO、硫酸雾、酸性尘和酸雨等。不仅造成大气污染，而且会引起燃煤设备的腐蚀。3、脱硫机理分析循环流化床锅炉的脱硫是在燃烧室中加入脱硫剂来实现，最常使用的脱硫剂是钙基脱硫剂，如石灰石(CaCO3,)、白云石(CaCO3MgCO3)。4、脱硫效率控制循环流化床锅炉的运行控制系统主要包括床温控制、给煤量控制、床高控制、补充床料量控制、脱硫剂控制等。许多因素的变化不是孤立的，它们所带来的影响直接或间接地改变了锅炉的运行状况，影响脱硫效率。现结合某电厂的实际情况来说明。41Ca/S与脱硫效率的关系运行实践表明：Ca/S摩尔比是影响脱硫效率和SO排放的首要因素。燃用低硫煤时，烟气中SO的浓度低，石灰石与SO反应速度慢，消耗石灰石量相对较大，需要Ca/S摩尔比的浓度就高。随着Ca/S增加，脱硫效率增加。床温控制在850r左右时，当Ca/S=I.7时，脱硫效率仅为83.8%；当Ca/S=2.2时，脱硫效率为87%；而当Ca/S=2.5时。脱硫效率达到了9O.5%，SO的排放浓度为171.8xlO~,低于国家规定的排放标准4.2床温与脱硫效率的关系锅炉床温将直接影响到锅炉的着火、稳燃、燃尽程度。床温主要改变了脱硫剂的反应速度、固体产物分布及孔隙堵塞特性，从而改变脱硫效率和脱硫剂的使用，在运行时床温控制应考虑：在该温度下灰不会软化；保证锅炉的燃烧效率较高、脱硫剂使用较少、脱硫效果较高：NOx排放较低.当床温低于800r时，石灰石煅烧生成CaO的速度减慢，减少了可供反应的表面积.脱硫率下降。床温低于750r时，脱硫反应几乎不再进行。当床温大于870r，CaO内部分布均匀的小晶粒会逐渐融合为大晶粒。温度越高，晶粒越大。单位质量内晶粒数量减少，CaO的比表面积下降。直接影响脱硫率。床温低于850r时，N20排放很高。锅炉床温控制在850r〜900r能够确实保证锅炉的燃烧效率较高、经济工况下运行及有效地提高锅炉的脱硫效率且NOx排放较低。4.3粒度与脱硫效率的关系：煤粒送入循环流化床内迅速受到高温物料及烟气的加热。首先是水份蒸发，接着是煤中的挥发份析出并燃烧以及焦炭的燃烧。其间还伴随着发生煤粒的破碎、磨损等现象。大量实验表明了挥发份的析出燃烧过程与焦炭燃烧过程有一定的重叠。由于循环流化床内煤粒燃烧是一个错综复杂的过程。要十分精确地定量描述整个燃烧过程还很困难。按保守估计，新投入的煤粒主要受周围灼热床料的辐射加热.粒径为6mm的球形石煤颗粒投入到床温为900r的流化床层中。其表面达到800r需21.2s，粒径为2mm的球形石煤粒子。其表面和中心达到800r分别需8.48s和10.8s一般筛网直径在0〜8mm的石煤颗粒平均当量直径为2mm左右。其表面和中心温度达到800r所需时间分别为8.48s和10.8s左右。给煤粒径大不仅不利于燃烧，也不利于脱硫；粒径过小或煤中细粒份额太大也会使脱硫效率下降。石灰石颗粒在送入循环流化床内燃烧初期时，比表面积增加很快。燃烧后期，比表面积增加较少小颗粒石灰石在床中的反应速度通常大于大颗粒的反应速度。在炉内的停留时间短。石灰石粒径控制在0〜2mm平均100〜500um内，对NOx的刺激作用也越小，脱硫效率越高。太细的石灰石粒径易以飞灰的形式逃逸，反之，脱硫效率降低。4.4其他如氧浓度、分段燃烧、床内风速、SO2在炉膛内停留时间长短、负荷变化、炉膛压力等对脱硫效率均有影响，通常，过量空气系数1.1〜1.25,SO2在炉膛内停留时问不少于3〜14S但不能过长。另外.还有如循环倍率的影响，循环倍率越大.脱硫效率越高.因为飞灰的再循环延长了石