循環(huán)流化床鍋爐爐內(nèi)脫硫原理

循環(huán)流化床鍋爐爐內(nèi)脫硫原理關(guān)鍵詞：循環(huán)流化床脫硫劑脫硫效率循環(huán)流化床燃燒技術(shù)作為沸騰燃燒的一種，是近幾年發(fā)展起來的一種新型高效清潔燃燒技術(shù)。與其他燃燒方式相比循環(huán)硫化床鍋爐具有煤種適應(yīng)性廣、燃燒效率高、負(fù)荷調(diào)節(jié)性能好、低負(fù)荷穩(wěn)燃性好、灰渣利于綜合利用等特點(diǎn)，尤其是它的爐內(nèi)脫硫效果明顯是國際上公認(rèn)的潔凈燃煤技術(shù)，在國外電力行業(yè)已經(jīng)有了相當(dāng)?shù)膽?yīng)用規(guī)模。在國內(nèi)特別是經(jīng)過將近30年的應(yīng)用和技術(shù)發(fā)展，已經(jīng)證明是目前我國燃煤技術(shù)領(lǐng)域內(nèi)最符合國情的高效低污染燃燒技術(shù)。但由于多方面的原因，我國的循環(huán)流化床鍋爐脫硫現(xiàn)狀還存在很大爭議。一種說法是循環(huán)流化床鍋爐爐內(nèi)石灰石干法脫硫效率低，而且不可能高于90%,目前投運(yùn)的鍋爐中有許多都不能達(dá)到國家S02排放標(biāo)準(zhǔn)，要求需要進(jìn)行尾部煙氣的二次脫硫造成鍋爐運(yùn)行成本增加;不同看法則認(rèn)為只要掌握循環(huán)流化床鍋爐的運(yùn)行溫度在合理的Ca/S條件下其脫硫效率完全可以達(dá)到90%,甚至更高.根據(jù)煤種選擇設(shè)計(jì)的鍋爐結(jié)構(gòu)完全可以實(shí)現(xiàn)爐內(nèi)脫硫沒有必要再進(jìn)行尾部煙氣的脫硫處理。我國的燃煤分類及對SO2排放標(biāo)準(zhǔn)理解1燃煤分類我國是能源生產(chǎn)和消費(fèi)大國。在所有能源的消費(fèi)中煤占的比例最大根據(jù)地礦部門的勘查中國預(yù)測資源總量為40017億噸標(biāo)準(zhǔn)煤其中煤炭資源占85以上因此我國以燃煤為主的能源格局將長期存在。我國的動(dòng)力用煤按照揮發(fā)酚的高低大致分為無煙煤、煙煤、貧煤、褐煤等由于它們的成分和燃燒特性不同在燃燒后所產(chǎn)生的煙氣特性也不同。燃燒后產(chǎn)生的煙氣中S02含量的高低與煤中含硫量的大小有直接關(guān)系一般來講地域的差別影響了煤中含硫量的高低。在我國北方煤大都比南方煤含硫量要高一些以國家標(biāo)準(zhǔn)煙煤為例安徽淮南標(biāo)準(zhǔn)煙煤含硫量只有0.46%而山東良莊標(biāo)準(zhǔn)煙煤的含硫量卻高達(dá)1.94%。根據(jù)煤中含硫量的高低煤又分為高硫煤、中硫煤、低硫煤三種;分類指標(biāo)煤種名稱等級代號分級界限鑒定方法全硫Sd.t,低硫煤:1級S1S1W1%，煤中全硫的測定方法GB214-77;中硫煤2級S21S2W2.8%,煤中全硫的測定方法GB214-77;高硫煤3級S3〉2.8煤中全硫的測定方法GB214-77。折算硫分St.zs低硫煤1級S1S1W0.2%煤中全硫的測定方法GB214-77;中硫煤2級S2,0.2〉S2W0.55煤中全硫的測定方法GB214-77;高硫煤3級，S3煤中全硫的測定方法GB214-77。2對國家SO2排放標(biāo)準(zhǔn)的理解有關(guān)數(shù)據(jù)顯示，我國大氣中約87%的S02來自動(dòng)力煤的燃燒。隨著國民經(jīng)濟(jì)的不斷發(fā)展，我國的大氣污染日益嚴(yán)重，特別是SO2排放已經(jīng)成為造成酸雨的主要原因。2003年統(tǒng)計(jì)顯示我國的酸雨已經(jīng)覆蓋國土面積1/3左右由于酸雨造成的損失總額已經(jīng)超過當(dāng)年國民生產(chǎn)總值的2%，而且部分地區(qū)的酸雨污染呈惡化趨勢。為保持能源、經(jīng)濟(jì)和環(huán)境之間的協(xié)調(diào)發(fā)展我國政府在2006年一季度開始控制煤電發(fā)展速度后來又提出“節(jié)能減排”的重大戰(zhàn)略決策，控制S02排放勢在必行。在原有的GB13223-1996標(biāo)準(zhǔn)上重新制定了GB13223—2003標(biāo)準(zhǔn)，從對電廠SO2排放標(biāo)準(zhǔn)來分析對污染物都是控制其排放濃度對鍋爐的脫硫效率都沒有做出相應(yīng)的規(guī)定。脫硫效率不具有唯一可比性。因此評判電廠SO2排放是否達(dá)到要求應(yīng)該看其排放濃度是否達(dá)到當(dāng)?shù)氐臉?biāo)準(zhǔn)要求。相對于歐盟、美國等發(fā)達(dá)國家GB13223-2003標(biāo)準(zhǔn)中SO2排放要求還有一定的差距但是在目前我國國情來看是能夠充分滿足的。爐內(nèi)脫硫原理及影響因素1爐內(nèi)脫硫原理循環(huán)流化床鍋爐爐內(nèi)脫硫是采用石灰石干法脫硫來實(shí)現(xiàn)的，即將爐膛內(nèi)的CaCO分解煅燒成CaO與煙氣中的SO2發(fā)生反應(yīng)生成CaS04隨爐渣排出，從而達(dá)到脫硫目的石灰石脫硫過程。主要分為以下三步：石灰石煅燒在常壓流化床鍋爐中石灰石中的CaCO3遇熱煅燒分解為CaO煅燒析出CO2時(shí)會(huì)生成并擴(kuò)大CaO中的孔隙增加其表面積為下步的固硫反應(yīng)奠定基礎(chǔ)。反應(yīng)方程CaCO3=CaOCO2硫的析出與氧化煤中的硫主要以黃鐵礦、有機(jī)鹽、和硫酸鹽三種形式存在有關(guān)試驗(yàn)表明煤在加熱并燃燒時(shí)SO2的析出呈現(xiàn)明顯的階段性。黃鐵礦燃燒氧化后生成SO2。有機(jī)硫在200°C分解并釋放出H2S、硫醚、硫醇等這些物質(zhì)氧化后都生成SO2。反應(yīng)方程S+O2=SO2硫的固化反應(yīng)CaO與析出的SO2反應(yīng)生成硫酸鹽。CaO+SO2+1/2O2=CaSO42影響脫硫效率的因素：①床溫對脫硫的影響有關(guān)試驗(yàn)表明，床溫對S02的析出影響最大，S02濃度隨著床溫的升高而單調(diào)增大，但是脫硫效率隨著床溫的升高會(huì)迅速下降。當(dāng)床溫低于800°C時(shí)，脫硫劑孔隙數(shù)少孔徑小反應(yīng)速度低，而且SO2析出速度慢脫硫效果差。當(dāng)床溫高于950C時(shí)CaO內(nèi)部的孔隙結(jié)構(gòu)會(huì)發(fā)生部分燒結(jié)而減少降低，CaO與S02的反應(yīng)速度導(dǎo)致脫硫效率降低，另外床溫過高時(shí)已經(jīng)生成的CaS04會(huì)重新分解而釋放出S02。關(guān)鍵詞：循環(huán)流化床脫硫劑脫硫效率②CaS摩爾比對脫硫的影響循環(huán)流化床鍋爐運(yùn)行實(shí)踐表明，隨著爐內(nèi)添加石灰石量的增加脫硫效率逐漸提高。在Ca/S摩爾比小于2.5范圍內(nèi)，脫硫效率隨Ca/S摩爾比增加提高很快。當(dāng)繼續(xù)增加Ca/S摩爾比時(shí)，脫硫效率增加速度會(huì)明顯減慢。而且Ca/S摩爾比過高還會(huì)帶來一些副作用。比如灰渣熱物理損失增大、鍋爐熱效率下降、NOx排放濃度升高、尾部飛灰量增加、石灰石價(jià)格造成鍋爐運(yùn)行成本增加等。所以我們在設(shè)計(jì)鍋爐時(shí)設(shè)臵合理經(jīng)濟(jì)的Ca/S摩爾比為25。③石灰石入爐粒度對脫硫效率的影響脫硫劑的粒徑分布對脫硫效率也有較大的影響。理論上講，脫硫劑越小爐內(nèi)脫硫效果越好，因?yàn)闇p少石灰石粒徑能增加其表面積，從而提高反應(yīng)面積。但脫硫劑并非越小越好，如果脫硫劑太小就會(huì)有很大部分隨著煙氣逃逸，增加尾部煙道的飛灰量，從而使除塵器負(fù)擔(dān)加大。最佳的脫硫劑粒徑分布與鍋爐設(shè)計(jì)參數(shù)有關(guān)，一般在0-2mm屬于比較合理的范圍，平均為100-200um。石灰石品質(zhì)對脫硫效率的影響石灰石品質(zhì)對脫硫效率影響十分敏感，不同品質(zhì)的石灰石反應(yīng)性能差異很大，在CaC03含量、晶體結(jié)構(gòu)和孔隙特征上也有所不同。一般應(yīng)對石灰石做熱重分析，TGA測定其反應(yīng)率指標(biāo)從而準(zhǔn)確推算出Ca/S摩爾比煤種特性對脫硫的影響：循環(huán)流化爐內(nèi)脫硫效率的高低直接取決于煤中含硫量的高低。一般來講燃煤中含硫量越高，脫硫效率就越高，但這并不代表SO2排放濃度低。在燃用高硫煤時(shí)脫硫效率能達(dá)到90甚至更高，但S02排放濃度仍然不能達(dá)到國家排放標(biāo)準(zhǔn)的要求。所以為了降低S02排放量首先希望選用低硫煤，當(dāng)設(shè)計(jì)煤中確定后則必須通過提高脫硫效率來降低S02排放量。當(dāng)燃煤中含硫量過高時(shí)，單靠爐內(nèi)添加石灰石脫硫已經(jīng)很難達(dá)到S02國家排放標(biāo)準(zhǔn)要求了這時(shí)還要進(jìn)行尾部煙氣的二次脫硫。石灰石投放方式對脫硫效率的影響傳統(tǒng)的石灰石投放方式為與煤混合一起通過給煤口進(jìn)入到爐膛內(nèi)，這種投放方式雖然方法簡單容易操作，但是有很大的弊端：煤中含有的外部水分與石灰石接觸后使石灰石粉末結(jié)塊，影響了它在爐內(nèi)的煅燒效果，大大降低了石灰石孔隙面積，從而使石灰石的固硫能力受到很大限制。石灰石投放點(diǎn)也可以設(shè)臵在二次風(fēng)口，通過特設(shè)的風(fēng)力管道輸送系統(tǒng)將石灰石粉末送至二次風(fēng)支管，隨二次風(fēng)一起進(jìn)入爐膛。其優(yōu)點(diǎn)是投放點(diǎn)分散均勻在爐膛內(nèi)沸騰擾動(dòng)強(qiáng)烈，反應(yīng)速度快程度高，從而使脫硫效率提高，缺點(diǎn)是系統(tǒng)復(fù)雜。近幾年我們在流化床返料管上設(shè)臵石灰石投放點(diǎn)，并在幾個(gè)電廠中試驗(yàn)收到了良好的效果。需要解決的一個(gè)問題就是返料管