作者：阴海军 丁朝银 张大伟
摘要:循环流化床锅炉(简称cfb锅炉)炉内燃烧脱硫,要求锅炉燃烧温度830℃～875℃,锅炉在此温度范围内运行,飞灰含碳量大,影响燃烧效率。为兼顾燃烧效率,提出提高cfb锅炉的燃烧温度,因温度提高降低的炉内脱硫效率,由锅炉尾部烟气脱硫补充,形成一种炉内燃烧脱硫与烟气脱硫结合、优势互补的cfb锅炉综合脱硫工艺。
关键词:cfb锅炉;综合;工艺;分析
一、cfb锅炉是20世纪80年代 发展 起来的
新一代燃煤流化床锅炉,具有高效和低污染的特点
(1)床内具有很大的热容量,床内混合好,燃料适应性强,包括劣质燃料的良好适应性;cfb锅炉的运行温度为830℃～875℃,适应燃料燃烧过程脱硫,可降低so2的排放;(2)循环流化床采用低温分段送风燃烧,使燃烧在低的过量空气系数下运行,由炉底到炉顶的燃烧气氛从还原性气氛过度到氧化性气氛,有效降低了nox的生成与排放;(3)cfb锅炉内高的循环物料,强化传热锅炉负荷适应范围广,能在40%负荷下保持额定蒸汽参数;(4)影响脱硫效果的显著因素有:流化床温度、脱硫剂的数量。
1)流化床温度对脱硫效果的影响,主要体现在反应的温度特性上。当温度低于750℃时,石灰石不再进行煅烧分解反应,脱硫反应几乎不再进行。而当温度高于1000℃时,硫酸盐将开始分解,不能达到固硫的效果。所以,根据反应的温度特性及实际运行实践,床温以825℃～875℃为宜。当床温超出该范围时,脱硫效果将大幅降低。2)脱硫剂的数量用钙硫摩尔比表示:随着ca/s比的增加,脱硫效果增加。对于cfb锅炉,ca/s = 2.0时,一般可达到90%的脱硫效率。3)cfb锅炉达到90%脱硫效率适宜的条件为:钙硫比:不小于2;床层温度:830℃～875℃;石灰石粒径:0～2.0mm。
二、cfb锅炉综合脱硫工艺的特点及可行性分析
锅炉综合脱硫工艺具有以下特点。炉内脱硫与炉后烟气脱硫结合,充分利用炉内脱硫与烟气脱硫的优势;炉前加石灰石作为脱硫剂,炉内燃烧脱硫后,利用飞灰中的未反应氧化钙,进行炉后烟气脱硫,充分利用脱硫剂,降低钙硫比(小于1.2),减少脱硫剂费用(降低40%以上);cfb锅炉炉内加石灰石,粒径较粗,石灰石制备耗电省, 经济 。综合脱硫工艺中,所选用的烟气脱硫装置投资小,脱硫成本低,符合国情。技术指标:脱硫效率:90%;钙硫比:~1.5。
2.可行性分析。当钙硫比大于2时,除尘灰中含有大量的氧化钙,并随除尘灰一起排放,造成脱硫剂的浪费;过多的使用脱硫剂,会增加二氧化碳的排放,增加大气额外的污染。
为降低so2的排放,cfb锅炉运行的温度为830℃～875℃以适应燃料燃烧过程脱硫。燃烧温度较低,锅炉燃烧效率受影响,飞灰含碳量增加,若将燃烧温度提高到950℃,锅炉飞灰含碳量降低、燃烧效率提高。
三、cfb锅炉综合脱硫工艺的实施方案
1.燃烧脱硫+ 尾部增湿活化(半干法)是指cfb锅炉炉内加入石灰石进行燃烧脱硫,然后利用炉内未完全反应的脱硫剂(石灰),在锅炉尾部烟道喷入水或水蒸汽,适当降低烟气温度(高于烟气绝热饱和温度),尾部进一步进行烟气脱硫。该工艺雷同炉内喷钙尾部增湿活化法(lifac法),但cfb锅炉燃烧脱硫+尾部增湿活化脱硫,炉内加入的石灰石粒径粗,制粉耗电少,因而比lifac经济。
2.燃烧脱硫+烟气流化床脱硫除尘一体净化(湿法)是指先在循环流化床炉内加入石灰石进行燃烧脱硫,然后再利用炉内未完全反应的石灰,进行烟气脱硫除尘一体净化。烟气流化床脱硫除尘一体净化技术是山东 工业 大学热能与环保工程研究中心开发的烟气脱硫技术。
3.烟气流化床脱硫除尘一体净化技术的工艺特点。采用流化床技术、气膜传质系数大流化床烟气净化设备的关键部件是布风板,烟气经布风板后,烟气被细分为细小气柱,气柱冲击洗涤液,又被破碎成细小的气泡,气泡与液滴相互作用,反复合并,破碎,促使气液接触面积大,气膜薄,湍流度大,从而减小气膜传质阻力,使烟气中的so2气体,更容易扩散到洗涤液中,这是高脱硫率的关键所在。
四、结论
该综合脱硫工艺,其尾部脱硫为湿法,特点是脱硫除尘一体化,投资低,除尘效率高。
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