循環(huán)流化床脫硫脫硝技術

1、循環(huán)流化床脫硫脫硝技術姓名：劉明曉，張智輝寧夏國華寧東發(fā)電有限公司 寧夏靈武市馬家灘鎮(zhèn)韓家溝 750408Circulating fluidized bed desulfurization denitration technologyNAME:LIUMINGXIAO,ZHANGZHIHUINingxia guohua ningdong power company limited company .Addr.Hanjiagou,Majiatan Town,LingwuCity,Ningxia zip code: 750408ABSTRACT: Circulating luidized bed d

2、esulfurization and denitration options, plant all kinds of lime stone storage and transportation system of the characteristics and existing problems, the optimization optionsKEYWORD: Circulatingfluidizedbed;Desulfur ization denitration; Optimal choice摘要： 循環(huán)流化床脫硫脫硝方式選擇及特點，電廠 各種石灰石粉存儲及輸送系統(tǒng)的特點及存在問題， 優(yōu)化

3、選擇方案。關鍵詞： 循環(huán)流化床；脫硫脫硝；優(yōu)化選擇0 前言 世界衛(wèi)生組織和聯(lián)合國環(huán)境規(guī)劃署統(tǒng) 計，目前每年由人類制造的含硫含銷燃料燃 燒排放到大氣中的二氧化硫、氮氧化物高達2 億噸左右，嚴重破壞了大氣環(huán)境，制約著 世界經濟的發(fā)展。近年來，隨著我國電力等 工業(yè)的加快發(fā)展，煤炭消耗量快速增長，二 氧化硫、氮氧化物污染不斷加劇。其中，電 廠燃煤每年向大氣中排放的二氧化硫、氮氧 化物就高達 1200 萬噸，成為造成環(huán)境污染的 罪魁禍首。為滿足環(huán)境保護要求，改善大氣 質量，在現有火電廠利用其有限場地尋求一 種初投資省、占地少、脫硫脫銷效率高、技 術成熟可靠、運行成本低的脫硫脫銷裝置。 加快火電廠煙氣脫硫

4、脫銷工作，不僅是削減 二氧化硫、氮氧化物排放總量、改善空氣環(huán) 境質量的客觀要求，也是促進電力工業(yè)與環(huán) 境保護協(xié)調發(fā)展、 構建和諧社會的迫切需要。循環(huán)流化床鍋爐雖然相比其他爐型在爐 內脫硫脫銷效率上略高一籌，但是還存在諸多技術難題需要改進，才能實現90%以上脫硫脫銷的效果。本文就循環(huán)流化床鍋爐爐內脫硫脫硝做出 綜合論述，以求在技術方面得到改善。1 脫硫脫硝方式選擇及技術經濟比較目前，國際上使用最多的脫硫技術有煙氣脫硫FGD汲循環(huán)流化床鍋爐 CFBB術脫硫兩種方 式。機組能否采用煙氣脫硫，首先要分析煙氣脫硫 的工藝及設備占地情況。煙氣脫硫一般又分為三 種：濕法煙氣脫硫、干法和半干法煙氣脫硫。國外

5、應用最為普遍的是濕法煙氣脫硫技術，約占電廠裝 機容量的 85，其次是干法和半干法脫硫技術。 排煙 循環(huán)流化床脫硫全稱為氣體懸浮吸收技術簡稱GSA脫硫系統(tǒng) 。該脫硫方式具有初投資省、占地少、 脫硫效率高、運行費用低、系統(tǒng)簡單及操作方便等 優(yōu)點。在國際上掌握此項技術比較成熟的公司有丹 麥FLS。MILJ公司。此外，德國魯奇的 BISCHOFF 公司排煙循環(huán)流化床脫硫技術 稱為CFB煙氣脫硫 也是較成熟的煙氣脫硫技術。GSA法脫硫與煙氣循環(huán)流化床 CFB：脫硫的共 同點是：均采用鍋爐尾部煙氣循環(huán)脫硫、石灰作吸 收劑， 占地小、 初投資省， 副產品拋棄。 不同點是： 1前者屬半干法脫硫，后者屬干法脫硫

6、； 2前者 使用脫硫劑為純度及活性較高的石灰漿CaOOH，2后者脫硫劑為熟的干石灰粉 即已消化的石灰 或 采用爐內噴鈣； 3前者反應塔后使用分離器循環(huán) 灰粒，噴嘴注射石灰漿，后者反應器后使用電除塵 器循環(huán)灰粒； 4脫硫效率、初投資、運行費用、 占地面積等后者比前者略大。電子束法脫硫EBA法電子束法脫硫是干法脫 硫中一種新的脫硫工藝，其主要特點是：1屬干法處理過程，不產生廢水、廢渣； 2能同時脫硫、 脫硝，并可達到 90 以上的硫脫率和 80 以上的脫硝 率； 3副產品為硫銨和硝銨混合物，可用作化肥。濕式石灰石-石膏法脫硫技術，此技術 的基本原理主要是將石灰石粉漿或石灰作脫 硫劑，在吸收塔內對含

7、有S02的煙氣進行噴淋洗滌，使S02與漿液中堿性物質發(fā)生化學 反應生成亞硫酸鈣和硫配鈣 CaS04從而將 S02除掉。2循環(huán)流化床鍋爐爐內煙氣脫硫特點循環(huán)流化床CFB：鍋爐爐內穩(wěn)定的870 C 左右的溫度場使其本身具有了爐內煙氣脫硫 條件，爐外的脫硫裝置實際上就是石灰石的 制粉、存儲及輸送系統(tǒng)，并科學經濟實用地 選擇脫硫固化劑。一般電廠大多是外購滿足要求的石灰石 粉，由密封罐車運至電廠內，通過設置于密 封罐車上的氣力卸料系統(tǒng)將石灰石粉卸至石 灰石粉儲倉。在石灰石粉儲倉底部，安裝有 氣力輸送系統(tǒng)，將石灰石粉通過管道輸送至 爐膛進行SQ吸收反應。循環(huán)流化床脫硫的石灰石最佳顆粒度一 般為 0.21.

8、5mm,平均粒 徑一般控制在 0.10.5mm范圍。石灰石粒度大時其反應表 面小，使鈣的利用率降低；石灰石粒徑過細，則因現在常用的旋風分離器只能分離出大于 0.075mm的顆粒，小于 0.075mm的顆粒不能 再返回爐膛而降低了利用率還會影響到灰的綜合利用 。循環(huán)流化床鍋爐與其分離和返 料系統(tǒng)組成外循環(huán)回路保證了細顆粒0.50.075mm 的 CaCQ、CaO CaSQ 等隨爐灰一 起的不斷循環(huán)，這樣SO2易擴散到脫硫劑核心，其反應面積增大，從而提高了循環(huán)流化 床鍋爐中石灰石的利用率。0.51.5mm粒徑的顆粒則在循環(huán)流化床鍋爐內進行內循環(huán)， 被上升氣流攜帶上升一定高度后沿爐膛四面 墻貼壁流下

9、又落入流化床。循環(huán)流化床鍋爐 運行時較經濟的 Ca/S比一般在1.52.5之 間。脫硫固化劑的選擇問題。一般情況下電 廠大多選擇石灰石作為脫硫固化劑是基于其 來源廣泛、價格低廉且脫硫效率較高。也可 以因地置宜地選擇石灰、氧化鋅、電石渣等 作為脫硫固化劑，不同的脫硫固化劑產生的 硫酸鹽性能有所不同，影響到灰渣的綜合利 用性能。石灰石粉特性：研磨后石灰石粉顆粒棱 角,硬度高；石灰石粉對壓縮空氣分子的親和力差，逸氣性強；粒度分布差別較大20um-1.5mm 堆積密度較大1.3t/m 3左右 ;吸水性高，粘度大；; 對輸送管道的磨損較大；氣力輸送的懸浮速度梯度 較大，流態(tài)化性能差，氣力輸送的狀態(tài)極不穩(wěn)

10、定屬于難輸送物料 ;石灰石粉顆粒容易沉積；吸潮 板結，造成堵管。石灰石系統(tǒng)投運后出現的主要問題：采用壓縮 空氣輸粉時，壓縮空氣中帶水，使石灰石受潮、結 塊；送粉管道細長，中途彎頭部位易堵；投入石灰 石后，床溫會下降、床壓迅速上漲；冷渣器排渣量 增大。3電廠各種石灰石粉存儲及輸送系統(tǒng)的特點 及存在問題3.1兩級料倉石灰石輸送系統(tǒng)兩級料倉石灰石輸送系統(tǒng)為早期循環(huán)流化床 鍋爐采用的經實踐證明大多不太成熟的常規(guī)方案， 國內電廠安裝的較多。系統(tǒng)分為石灰石粉庫 鍋爐房外 至中間粉倉 的前置段輸送和中間粉倉至鍋爐爐膛的后置段輸 送兩個部分。前置段輸送采用空壓機做為輸送用氣 動力源進行定容間斷輸送；后置段輸送

11、采用石灰石 羅茨風機做為輸送用氣動力源進行可定量調整 的連續(xù)輸送。1兩級料倉石灰石輸送干式噴鈣爐內煙氣脫 硫系統(tǒng)主要是由儲料倉、正壓栓流式氣力輸送系 統(tǒng)、爐前倉、噴吹系統(tǒng)、電氣控制系統(tǒng)等組成。物 料采用罐車壓送到儲料倉，再由正壓栓流式氣力輸 送系統(tǒng)輸送至爐前倉，最后經噴吹系統(tǒng)吹送入爐 膛。整個系統(tǒng)采用 PLC程序控制。2儲料倉一般布置在零米層，可儲存一臺爐 三天的用量，下部設有流化裝置以防止石灰石粉結 塊，頂部設有除塵器及壓力真空釋放閥。3爐前倉布置在鍋爐附近，實際為一緩沖倉， 它接受儲料倉的來粉，依靠重力自流卸粉。爐前倉 頂部設有除塵器及庫頂管箱，還設有高低料位，其 下部還設有電加熱板以防止

12、石灰石粉結塊。4輸送系統(tǒng)是以空壓機作為動力源， 采 用高密度的低壓栓流式輸送，將物料從發(fā)送 器以灰栓形式由管道輸送至爐前倉。輸送系 統(tǒng)由發(fā)送器、進出料閥、補氣閥、管路等組 成。5噴吹系統(tǒng)是以羅茨風機作為動力源 將石灰石粉吹入爐膛，由羅茨風機、管路、 彎頭、噴射器、混合器、螺旋給料機、葉輪 式旋轉給料閥及插板門等組成。石灰石粉給 料量由葉輪式旋轉給料閥通過變頻調速器根 據鍋爐燃燒需用量進行調整，也可由螺旋給 料機進行調整。6主要技術參數：氣灰比：1:3.5 ,鈣硫比：2.2:1，脫硫效率：8590%防止爐前石灰石粉輸送系統(tǒng)堵塞采用技 術措施1用電加熱器 根據氣候特點選用 ：將 石灰石風機送出的風

13、加熱到一定溫度，使輸 送管路中的物料順暢流動。2用氣化裝置： 安裝在粉倉底部， 加熱 過的空氣通過陶瓷多孔板使干燥的粉粒狀的 物料流化，增加物料的流動性，防止物料板 結、起拱。3在噴射供料器上增設備用風，風源為壓縮空氣。防止在輸送風壓不足時石灰石輸 送系統(tǒng)堵塞。上述石灰石輸送系統(tǒng)屬于間斷輸送。在 電廠實際運行中，發(fā)現存在以下問題：1向爐膛輸粉的給料量無法保證均勻、 連續(xù)：石灰石粉的粒度、濕度等特性極易隨 環(huán)境因素變化，石灰石從中間倉進入螺旋給 料機時是不均勻、 不連續(xù)的。 螺旋給粉設備 一般較易磨損，帶來的后果是：關閉不嚴， 泄漏嚴重； 當通往爐膛的石灰石管路不暢時， 石灰石風機風有可能倒灌到

14、爐前石灰石倉， 導致給料困難。2石灰石粉較細且極易吸潮，因而石灰石料倉容易結塊堵塞，造成石灰石粉下料不 暢；3旋轉給料閥易磨損；4間斷輸送， 易在管道中產生細粉的沉 積；5使用爐前中間倉當做兩相流中繼輸 送間的連接和緩沖，系統(tǒng)處理量過大，而且 系統(tǒng)較為復雜，所需設備管道較多，故障點也多；6整個系統(tǒng)消耗功率大； 7需設爐前中間倉 在電廠煤倉間 15-30m 標 高之間 ，土建投資大；8初期投資大、運行成本高。 現新建電廠設計或投產電廠的改造不宜再選 用此兩級料倉石灰石輸送系統(tǒng)。3.2 單級料倉連續(xù)石灰石輸送系統(tǒng) 外購滿足要求的石灰石粉 粒徑小于 1.5mm， 由密封罐車運至電廠內，通過設置于密封

15、罐車上的 氣力卸料系統(tǒng)將石灰石粉卸至石灰石粉儲倉。在石 灰石粉儲倉底部，安裝有氣力輸送系統(tǒng)，石灰石粉 由高壓空氣通過管道直接輸送至爐膛進行SO2吸收反應。采用連續(xù)運行方式，每套輸送系統(tǒng)正常出力 不小于一臺鍋爐燃用設計煤種BMCR寸爐內脫硫所需石灰石粉量的 150%。單級料倉循環(huán)流化床鍋爐石灰石輸送系統(tǒng)按 噴射給料機的標高不同分為 0 米層發(fā)送單級料倉石 灰石輸送系統(tǒng)和約 15 米層發(fā)送單級料倉石灰石輸 送系統(tǒng)，按輸送動力氣源分為壓縮空氣、 60-80KPa 高壓風 又分為單獨羅茨風機或利用鍋爐高壓流化 風機 、熱一次風等系統(tǒng)。可以根據用戶循環(huán)流化床鍋爐的具體情況和 系統(tǒng)設計特點，如個各個風 一

16、次、二次、高壓流 化、播煤等風 的壓力流量、各風與爐膛接口的標 高、數量等進行優(yōu)化設計，定出最佳方案，給用戶 提供更可靠、更實用、更經濟的石灰石脫硫固化劑粉存儲及輸送系統(tǒng)優(yōu)化方案。系統(tǒng)特點：系統(tǒng)由螺旋計量給料裝置、自控旋 轉給料閥、壓力式噴射給料裝置、鼓風送風裝置以 及管道分配器等組成?？梢愿鶕脩衄F場的實際需 要選擇不同的系統(tǒng)配置。采用針對循環(huán)流化床鍋爐 脫硫專門研制的注料泵 或噴射泵 ，該設備安裝在 位于鍋爐房 附近 外側的石灰石粉庫下，可根據鍋 爐的運行工況，通過變頻電機實現無級調速控制， 將石灰石粉定量、 連續(xù)、均勻地一次送入鍋爐爐膛。與常規(guī)間斷輸送相比，直接連續(xù)輸送系統(tǒng)具 有以下優(yōu)點

17、：1投資成本低：一級輸送，設備少，耗氣 小，投資降低，便于優(yōu)化布置；2可靠性高：由于設備減少，系統(tǒng)出故障 的幾率減小，維護量??；3給料均勻、連續(xù)、提高了輸送可靠性；4系統(tǒng)出力調節(jié)方便、調節(jié)范圍大：通 過稱重模塊可清楚知道系統(tǒng)出力，通過變頻 電機無級調速，調整系統(tǒng)出力； 4對單級料倉連續(xù)石灰石輸送系統(tǒng)的優(yōu) 化設計與改進單級料倉連續(xù)輸送石灰石系統(tǒng)雖較兩級 料倉石灰石輸送系統(tǒng)有所簡化，投資較省， 但氣源和發(fā)送方式的選擇性較大，還需在提 高系統(tǒng)可靠性進一步優(yōu)化設計。可以根據用 戶循環(huán)流化床鍋爐的具體情況和系統(tǒng)設計特 點，如個各個風 一次、二次、高壓流化、播 煤等風 的壓力流量、各風與爐膛接口的標 高、

18、數量等進行優(yōu)化設計，定出最佳方案， 給用戶提供更可靠、更實用、更經濟的石灰 石 脫硫固化劑 粉存儲及輸送系統(tǒng)和脫硫優(yōu) 化方案。4.1設計改進特點1料倉：在料倉內壁上增加設計高壓熱 風氣化板。2螺旋計量給料裝置 自控旋轉給料 閥：增加防漏風措施。3噴射式供料器：在管道正壓運行時能 維持吸料口微負壓。4高壓風裝置：根據現場的實際情況選 高壓羅茨風機 或空壓機 。設計風加熱裝置 以確保整個系統(tǒng)能用熱風吹掃。5防凍設計：對粉倉、設備、管道都設 計保溫層。石灰石粉倉系統(tǒng)的電加熱器能保 證在氣候極端潮濕的情況下，脫硫劑粉不發(fā)生結 塊，以防止堵料。由于石灰石粉比較細、且易受潮結塊，所以要 求粉倉嚴密；又由于

19、粉倉嚴密，當粉倉靜壓低、給 粉機靜壓高時，石灰石粉會倒灌，所以粉倉的設計 按用熱風維持正壓運行。4.2輸送動力氣源的優(yōu)化選擇方案輸送動力氣源可以選擇：壓縮空氣、單獨羅茨 風機60-80KPa高壓風、利用CFB鍋爐高壓流化風、 利用CFB鍋爐熱一次風。在輸送動力氣源的選擇上 首先要盡量利用電廠現有的資源，看看電廠CFB鍋爐的哪些風富裕量比較大， 然后合理選擇。利用CFB 鍋爐高壓流化風和熱一次風是最經濟的方案。使用 熱一次風作為輸送動力氣源的前提是在約15米層設置發(fā)送料裝置同時采用無中間倉的發(fā)送系統(tǒng)。4.3發(fā)送料裝置標高的優(yōu)化選擇方案單級料倉脫硫固化劑輸送系統(tǒng)按噴射給料機 的標高不同分為0米層發(fā)

20、送單級料倉脫硫固化劑輸 送系統(tǒng)和15米層發(fā)送單級料倉脫硫固化劑輸送系 統(tǒng)。在15米層設置發(fā)送脫硫固化劑裝置使粉倉的 高度提升，需同時采用無中間倉的發(fā)送系統(tǒng)才能降 低這個高度，然后便于利用CFB鍋爐高壓流化風或熱一次風作為輸送動力氣源，總體上避免系統(tǒng)復雜 化，降低工程造價。在0米層設置單級發(fā)送裝置，若采用無中間倉 的發(fā)送系統(tǒng)則發(fā)送裝置的實際設置標高約提升到5米料，同時盡力將粉倉布置在CFB鍋爐房附近，就可避免使用壓縮空氣輸送而采用單獨羅茨風機 60-80KPa高壓風或利用CFB鍋爐高壓流化風作為輸 送動力氣源?？傮w上避免系統(tǒng)復雜化，提高了可靠 性，還可降低工程造價。4.4發(fā)送料裝置的優(yōu)化選擇方案

21、發(fā)送料裝置目前有多種形式：倉泵、噴射器、 三通式混合器、強力噴射泵、料封泵、倉螺體等。不外呼通過氣體的高速射流造成低氣壓腔體 抽吸自由下落的脫硫固化劑粉末，形成氣固兩相 流。氣灰比：1:3.5 。4.5中間收料給料小倉的優(yōu)化選擇方案按有無中間倉來劃分發(fā)送料系統(tǒng)則有三中：具有一個中間倉的發(fā)送料系統(tǒng)、具有兩個中間倉 收料給料倉 的發(fā)送系統(tǒng)、沒有中間倉的發(fā)送系統(tǒng)。 究竟哪一種更可靠、更實用，這與發(fā)送料裝置的選 型、倉料干燥方式及輸送動力氣源的優(yōu)化選擇有 關，需綜合考慮，才能確定出一種更可靠、更經濟實用的方案。沒有中間倉的發(fā)送系統(tǒng)當然是 最簡單的系統(tǒng)，但要在最可靠性上充分考慮 采取有效措施，主要是合理

22、解決倉料干燥方 式和料倉的背壓問題。4.6石灰石粉與鍋爐接口的優(yōu)化選擇方案脫硫固化劑與鍋爐的接口即脫硫固化劑 氣固兩相流噴入 CFB鍋爐的位置，這對脫硫 效果也有一定影響。國內CFB鍋爐脫硫固化劑與鍋爐的接口方式主要有：在爐墻下部上 專門開孔、在回料斜腿上部開孔噴入循環(huán)灰 內部、在上下二次風管彎頭處接口噴向二次 風口、在落煤管處充當播煤風隨煤噴入爐膛。 不同制造廠的不同容量的CFB鍋爐上述各個接口的標高都不僅相同，到底哪個接口方式 才能最有效地提高脫硫效果，不能一概而論。 總之要使脫硫固化劑同時從不同標高進入 CFB鍋爐爐堂，使脫硫固化劑粉彌漫在整個 爐堂空間最充分地煅燒和與S02接觸反應。要

23、考慮CFB鍋爐背壓對脫硫固化劑輸送 系統(tǒng)的影響，在接口處設計成三通式負壓吸 入口。4.7石灰石粉倉內防潮的優(yōu)化選擇方案脫硫固化劑粉倉內的防潮問題現在是簡 單的采用密閉的辦法，出現了粉倉內背壓波 動甚至為負的情況，影響到脫硫固化劑粉的 可靠輸送。采用粉倉密閉的辦法導致了中間 倉的出現，使系統(tǒng)和控制更加 復雜，操作和維護量加大。優(yōu)化選擇的解決 辦法是粉倉的設計按用熱風維持正壓運行。4.8脫硫固化劑的優(yōu)化選擇方案脫硫固化劑的優(yōu)化選擇主要是兼顧脫硫 效率高和灰渣綜合利用好兩個方面。一般情況下電廠大多選擇石灰石作為脫 硫固化劑是基于其來源廣泛、價格低廉且脫硫效率較高。也可以因地置宜地選擇石灰、氧化鋅、電石渣等作為脫硫固化劑。需要指出的是粒徑在0.2mm以下的細粉狀的物質如消石灰不能作為CFB鍋爐的脫硫固化劑。不同的脫硫固化劑產生的硫酸 鹽性能有所不同，影響到灰渣的綜合利用。一種少