淺談循環(huán)流化床鍋爐的脫硫脫硝

1、百度文庫(kù)-讓每個(gè)人平等地提升自我淺談循環(huán)流化床鍋爐脫硫脫銷1 概況/隨著我國(guó)工業(yè)產(chǎn)業(yè)迅猛發(fā)展，環(huán)境污染顯得更加突出。盡管快 速發(fā)展的工業(yè)使人民的生活水平大幅度提高， 但環(huán)境污染也給人們的 身心健康帶來(lái)較大危害。據(jù)報(bào)道我國(guó)南方酸雨的 PH值達(dá)到了 3-4, 可見大氣中SO2 NOx的濃度已到了相當(dāng)高的程度。由于煤炭中含有 一定量的硫和氮，一般認(rèn)為，大氣中的 SO2 NO性要來(lái)源于火力發(fā) 電廠燃煤鍋爐和工業(yè)燃煤鍋爐排放的煙氣中。近年來(lái)，循環(huán)流化床鍋爐作為一種環(huán)保型鍋爐在工業(yè)生產(chǎn)中被廣泛應(yīng)用。因此，搞清循環(huán)流化床鍋爐SO2 NOx的產(chǎn)生過(guò)程，對(duì)我們有效控制、降低鍋爐 SO2 NOXW排放濃度和采取合

2、適脫硫脫硝方法是非常必要的。2 SO2 和NOx的特性及其危害性SO維一種無(wú)色有刺激性氣味的氣體，是對(duì)大氣環(huán)境危害嚴(yán)重的污染 物。在陽(yáng)光催化下，SO2s行復(fù)雜的化學(xué)反應(yīng)形成硫酸，再經(jīng)雨水淋 降至地面即形成酸雨。氮氧化物有 NO NOW口 N2O三種，NO是一種 無(wú)色無(wú)味有毒的氣體，約占煤燃燒產(chǎn)生的氮氧化物總量的90-95%,它在大氣存在的時(shí)間極短，便被氧化成 NO2 NO2與水反應(yīng)也會(huì)形成 酸雨。酸雨對(duì)農(nóng)作物有較大的危害，它會(huì)造成農(nóng)作物莖葉色斑，導(dǎo)致 農(nóng)業(yè)減產(chǎn)，也會(huì)對(duì)建筑物造成侵蝕，縮短建筑物的壽命。止匕外，空氣 中的SO2 NOx會(huì)刺激人們的呼吸道，使人呼吸道疾病的發(fā)病率提高。 同時(shí)，SO牙

3、口 NOx也是誘發(fā)癌癥的原因之一。NO還會(huì)造成臭氧層的破壞，N2O是一種無(wú)色有毒氣體，與氧氣反應(yīng)生成NQ是大氣平流層中NO的主要來(lái)源，可以破壞大氣平流層的臭氧，它也是一種溫室氣 體。3 煤燃燒過(guò)程中SO2析出的動(dòng)態(tài)特性 煤中硫的存在形式及反應(yīng)過(guò)程硫在煤中的存在形式主要有有機(jī)硫、 無(wú)機(jī)硫兩種。無(wú)機(jī)硫主要為黃鐵 礦FeSZ有機(jī)硫在煤加熱至400c時(shí)即開始大量分解，一般認(rèn)為有機(jī) 硫首先分解為H2s然后遇氧再反應(yīng)生成 SO2而黃鐵礦硫在300c 就開始分解，但大量分解在650c以上，而流化床燃燒的典型溫度區(qū) 在800-900C之間。所以，循環(huán)流化床鍋爐煤中硫的轉(zhuǎn)化率很高。各種因素對(duì)SO2析出的影響有機(jī)

4、硫的分解時(shí)間比較短，在揮發(fā)分析出以及煤著火的初期基本上就分解了，而黃鐵礦硫形成SO2要持續(xù)數(shù)分鐘，并隨著溫度的升高 SO2 的轉(zhuǎn)化率會(huì)大幅增高。鈣硫比的影響鈣硫比是影響循環(huán)流化床鍋爐 SO2排放的主要因素。在不加石灰石/ 時(shí)，SO2的排放量與含硫量成正比。燃料在燃燒時(shí)一般有 80必上的 硫分轉(zhuǎn)化為氣體排放到大氣中，剩余部分與爐渣以固態(tài)的形式排出。循環(huán)流化床鍋爐Ca/S低于時(shí)，SO2的排放濃度隨Ca/S的增加而下降 很快。當(dāng)Ca/S大于時(shí)，SO2降低就不明顯了，相反，還會(huì)帶來(lái)一些 副作用，如影響燃燒工況，增加灰渣物理熱損失，提高NOX勺排放，與選擇性非催化還原相沖突等。因此，對(duì)于循環(huán)流化床鍋爐C

5、a/S應(yīng) 控制在之間。我公司490t/h循環(huán)流化床鍋爐自2009年4月投運(yùn)以來(lái)， 鈣硫比控制在之間，SO2的排放濃度一般200mg/m故右。粒度的影響采用的合理的石灰石粒度，經(jīng)運(yùn)行實(shí)踐證明？既能保證石灰石在爐內(nèi) 的停留時(shí)間,/同時(shí)合理的粒度也盡量增大了石灰石粒子與二氧化硫的 接觸面積，提高了石灰石的利用率，有利于脫硫反應(yīng)的進(jìn)行。脫硫劑的粒徑分布對(duì)脫硫效率有較大影響。一次反應(yīng)條件下，較小的脫硫劑粒度，脫硫效果較好。一方面，脫硫劑粒度越小，對(duì) NOx的刺 激作用越小，脫硫溫度可以相對(duì)稍高，燃燒更完全，脫硫效率也相對(duì) 提高。另一方面，減小石灰石顆粒的尺寸能增加其表面積，從而提高 反應(yīng)面積。但脫硫劑的

6、粒度也不是越小越好，如果脫硫劑的粒度太小， 不能參與CFB灰循環(huán)，只會(huì)增加其以飛灰形式的逃逸量， 降低脫硫劑 利用率，從而引起脫硫效率的下降。根據(jù)有關(guān)資料，脫硫劑的粒度在 0-1mm寸，平均粒徑在100-500W m脫硫效率最高。過(guò)?？諝庀禂?shù)的影響SO2的形成與爐內(nèi)02的濃度有關(guān)。在局部缺氧的條件下，黃鐵礦的 分解速度會(huì)減慢，S02析出量低，反之，S02的析出量就高，但過(guò)剩 空氣系數(shù)太低會(huì)影響到鍋爐的燃燒效率。燃料在爐內(nèi)停留時(shí)間的影響循環(huán)流化床鍋爐的特點(diǎn)就是燃料先從密相區(qū)到稀相區(qū)進(jìn)行燃燒， 然后 再經(jīng)分離器分離將未燃盡的物料送回爐內(nèi)繼續(xù)燃燒， 如此循環(huán)幾次到 幾十次不等（這與鍋爐設(shè)計(jì)循環(huán)倍率有

7、關(guān)），這一循環(huán)過(guò)程工作溫度 在600-900C之間，在此溫度段內(nèi)煤燃燒時(shí)間可達(dá)數(shù)分鐘乃至數(shù)十分 鐘，這樣煤中硫分就會(huì)大量的轉(zhuǎn)換為SO淅出，一般可達(dá)到90%U上。 因此，循環(huán)流化床鍋爐一般采用爐內(nèi)噴鈣脫硫， 由于燃料和脫硫劑在 爐內(nèi)停留的時(shí)間長(zhǎng)也就使得 SO2與脫硫劑有足夠的反應(yīng)時(shí)間，脫硫反 應(yīng)充分完全，因而循環(huán)流化床鍋爐具有很高的脫硫效率。4 脫硫劑的脫硫原理/循環(huán)流化床鍋爐燃燒過(guò)程中最常見的脫硫劑是鈣基脫硫劑如石 灰石、白云石，在床溫超過(guò)其燃燒平衡溫度時(shí)，將發(fā)生煨燒分解反應(yīng)： CaCO3-CaO+CO2CaCa在富氧條件下與SO儂生反應(yīng)生成硫酸鹽：2CaO+2SO2+O2-2CaSO45 石

8、灰石在循環(huán)流化床鍋爐內(nèi)的煨燒過(guò)程天然石灰石是一種致密不規(guī)則結(jié)構(gòu)的礦石， 其孔隙容積和比表面積都 很小。在爐內(nèi)，石灰石首先被煨燒成多孔的 CaO煨燒過(guò)程中石灰石 顆粒內(nèi)孔隙容積不斷擴(kuò)大，比表面積也不斷增加。石灰石多孔的結(jié)構(gòu) 有利于提高二氧化硫的吸收反應(yīng)活性。6 NOx 的形成機(jī)理/煤在燃燒過(guò)程中形成的NOx可分為三種，即熱力型、燃料型和快速性。 其中快速型生成量很少可以不考慮。根據(jù)循環(huán)流化床鍋爐的反應(yīng)溫度 和氧濃度水平，熱力型NO的形成速率很低，故一般可以不考慮。煤 在燃燒過(guò)程中主要是燃料型 NOx燃料氮形成的NO占流化床燃燒方 式NOX總排放量的95%U上。7 影響循環(huán)流化床鍋爐內(nèi)NO瀘生的因

9、素 溫度的影響隨著運(yùn)行溫度的提高，NOX勺排放升高，而N2O勺排放將下降。這就 意味著，通過(guò)降低床溫來(lái)控制NOX非放會(huì)導(dǎo)致N2O非放升高。另一方 面，運(yùn)行床溫的控制還受負(fù)荷及燃燒效率的制約，床溫過(guò)低CO濃度很高，這盡管有利于NOX勺還原，卻帶來(lái)了化學(xué)不完全損失。溫度升 高由于其熱分解作用會(huì)使N2OW低。過(guò)剩空氣系數(shù)的影響不分段燃燒不分段燃燒時(shí)，過(guò)?？諝庀禂?shù)對(duì)NO*口 N2O的影響很相似。過(guò)剩空氣 系數(shù)降低時(shí)，NO*口 N2O非放量都下降，過(guò)?？諝庀禂?shù)增加很大時(shí)， NO*口 N2O非放量也大大降低，因?yàn)?，過(guò)剩空氣系數(shù)很小或很大時(shí)， CC度都將升高，而C8促進(jìn)N5口 N2O勺還原和分解。、分段燃燒

10、實(shí)施分段燃燒對(duì)降低氮氧化物的排放很有好處。 二次風(fēng)從床面上方的 一定距離給入，隨著二次風(fēng)率增大，NOX生成量也隨之下降，并在某一分配下達(dá)到最低點(diǎn)。這是由于分段燃燒會(huì)使鍋爐局部氧濃度降 低，可以抑制燃料型氮氧化物的生成。另外，分段燃燒也會(huì)使火焰高 度降低從而使熱力型氮氧化物降低。如圖所示：/脫硫劑的影響鍋爐添加石灰石的直接目的是為了脫硫。/但石灰石對(duì)氮氧化物排放也 有明顯影響，會(huì)造成NO上升，而N2O下降。原因是石灰石對(duì) NOX勺 生成起催化作用。因?yàn)椋嘤郈aO是氧化性條件下N2O分解的催化劑；CaS是CO®原NOffi N2O勺強(qiáng)催化劑。8 同時(shí)降低SOW口 NOX非放的措施通過(guò)前

11、面脫除各種有害氣體方法的分析，循環(huán)流化床鍋爐降低SO2和NOX非放的措施主要有：降低過(guò)?？諝庀禂?shù)燃燒，過(guò)剩空氣系數(shù)在之間。分段給入空氣，實(shí)施分段燃燒合理分配二次風(fēng)的比例， 一般控制在總風(fēng)量的30%-40%降低燃燒溫度可以使SO麗NOXI低，4S會(huì)使N25口 CO曾力口，一 般地，循環(huán)流化床鍋爐的床溫在 850- 900c之間為宜。采用較小的脫硫劑粒徑150-300pm之間，不僅可以增加承載脫硫反應(yīng)的比表面積，而且使脫硫?qū)囟鹊拿舾行院蛯?duì) NOX 勺刺激增長(zhǎng)作 用都會(huì)減弱。選擇合適的Ca/S比，鈣硫比的選擇與燃料的含硫量和脫硫劑的粒徑有關(guān)，一般Ca/S比為。提高懸浮段的顆粒濃度和混合擾動(dòng)對(duì)脫硫和

12、降低NO排放有利。降低煤的平均粒徑和提高一次風(fēng)壓的壓頭可以提高懸浮段的顆粒濃度。9 循環(huán)流化床鍋爐SOW口 NOX;測(cè)值/2009年6月唐山市環(huán)境監(jiān)測(cè)站對(duì)我公司 2臺(tái)490t/h爐進(jìn)行了實(shí)際監(jiān)測(cè)，檢測(cè)結(jié)果如下：1#爐監(jiān)測(cè)結(jié)果監(jiān)測(cè)時(shí)間 次數(shù)SO2 (mg/m3 NOX (mg/m32009 年 6 月 3 日 1 235 Zz832 294843284802009 年 6 月 4 日 1 161982 236 1043 240 1022#爐監(jiān)測(cè)結(jié)果監(jiān)測(cè)時(shí)間 次數(shù)SO2 (mg/m3 NOX (mg/m32009 年 6 月 3 日 1 135 1102 115 1143109 1122009 年 6 月 4 日 1 103 1122 84 1103 85 110我公司循環(huán)流化床鍋爐通過(guò)爐內(nèi)添加石灰石后，脫硫效率可達(dá)92%認(rèn)上。循環(huán)流化床鍋爐的低溫燃燒和分段燃燒技術(shù)使得氮氧化物的排放濃度遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)、400 mg/m3o/9 結(jié)論/通過(guò)以上分析，可以看出，循環(huán)流化床鍋爐在脫硫脫硝方面有