电力环境保护教学课件作者黄成群潘丽梅主编1其他脱硫技术课件.pptVIP

第二章 火电厂脱硫技术 第一节 火电厂脱硫技术概述 第二节 湿式石灰石-石膏法脱硫技术 第三节 循环流化床脱硫技术 第四节 其他脱硫技术 第三节 循环流化床脱硫技术 在火力发电厂脱硫技术中，利用循环流化床原理的脱硫方法有两种，一种是燃烧中煤的脱硫技术，即循环流化床燃烧脱硫技术；另一种是燃烧后烟气脱硫，即烟气循环流化床脱硫技术。 一、循环流化床燃烧脱硫技术 二、烟气循环流化床脱硫技术 一、循环流化床燃烧脱硫技术 1．概述 锅炉按燃烧方式分类：层燃炉、煤粉炉、流化床 层燃炉：就是炉料铺放在风板上处于静止状态，气流速度较低，只能从煤粒之间缝隙流过 煤粉炉：将煤磨成小于0.1mm的细粉，用空气吹入炉膛进行燃烧。燃烧时的煤粉基本上是随着气流一起飘动，在炉膛内停留时间较短，一般2～3s即能基本烧完，燃烧温度高，炉膛中心温度约1300～1500℃，但炉内蓄热量少，因此燃用无烟煤时不易稳定，煤矸石和劣质燃料更难稳定燃烧。 流化床燃烧：小颗粒煤与空气在炉膛内处于沸腾状态下、高速气流与所携带的处于稠密悬浮态的煤料颗粒充分接触进行燃烧。它介于固定床和气流床之间，包括鼓泡流化床和循环流化床两种燃烧方式。 循环流化床燃烧技术：是一种在炉内使高速运动的烟气与其所携带的湍流扰动极强的固体颗粒密切接触，并具有大量颗粒返混的流态化反应过程；同时，在炉外将绝大部分高温的固体颗粒捕集，并将它们送回炉内再次参与燃烧过程，反复循环地组织燃烧。 典型的循环流化床燃烧系统如下图 2．循环流化床燃烧脱硫机理 循环流化床燃烧过程中最常用的脱硫剂是钙基脱硫剂，如石灰石、白云石等。 发生下列反应： 锻烧分解反应：CaCO3 →CaO(s)+CO2(g) 硫盐化反应(脱硫反应)：CaO(s)+SO2(g) +1/2O2(g)→CaSO4(s) 生成的固体硫酸钙随炉渣、飞灰一起排出炉膛，从而实现脱硫的目的。 (1)研究表明，高温锻烧后CaO的孔隙率可以高达50%，给脱硫反应创造了有利的条件；由于炉内强烈的湍流混合与颗粒的冲刷磨擦，使得气固传质和接触吸收反应效率很高，可以获得满意的脱硫效率。 (2)理论上，硫盐化反应中CaO与SO2按照等摩尔比例进行，但通常循环流化床的钙利用率只有20%～45%，脱硫产物CaSO4的摩尔体积(52.16cm3/mol)比CaO(17.26cm3/mol)大而使孔隙堵塞阻止内部CaO的进一步反应。即使经过很长的反应时间，钙利用率仍然很低。 (3) 循环流化床氮氧化物排放量低。一是因为锅炉燃烧温度一般控制在850～950℃，空气中的氮一般不会生成NOx；二是由于循环流化床锅炉普遍采用分级（或分段）送入二次风，这样可抑制NOx的生成，并使部分已生成的NOx得到还原。 3．影响脱硫反应的主要因素 （1）石灰石特性的影响 石灰石的颗粒直径对床层内脱硫反应的影响较大。对于大颗粒的脱硫剂，当SO2扩散到CaO的内表面发生反应时，生成的CaSO4把微孔堵死，降低了脱硫性能。对于小颗粒的脱硫剂，颗粒可能在达到最大转化率之前就被吹出炉膛了，脱硫剂的利用率也不高。通常要求石灰石平均粒径在0.1～0.5mm。床层内最佳粒径并不是一个固定值，它与流化速度、料层压差、循环倍率、分离器特性等参数密切相关。 石灰石中CaCO3的含量越高，脱硫能力越强，性能越好。 石灰石焙烧生成的GaO颗粒表面微孔特性越好，脱硫性能越好。自然界石灰石以晶状和无定形两种形式存在。用于脱硫，无定形石灰石的性能优于晶状石灰石，原因是无定形石灰石焙烧生成的CaO的表面孔隙率比晶状石灰石的高得多。 石灰石的含水量也是不可忽略的因素，一般认为，含水量以不大于3%为宜。 （2）床温的影响 在床温低时，CaCO3分解所生成的CaO少，因而没有足够的CaO与SO2发生反应，同时还由于放出CO2少，形成孔隙率小，脱硫反应速率低，脱硫效率不高。随着温度提高，上述两个不利因素得以克服，脱硫效率逐渐增加，直到峰值。床温超过900℃，脱硫效率反而下降，这是由于温度太高，CaO表面被烧结，反应的有效表面减小的缘故。 由于脱硫过程是可逆反应，主要脱硫反应的最佳化学反应温度为825～850℃，超过这一温度时，逆反应的速度大大加快，脱硫效率下降。 故而只是在一定的温度范围内脱硫效果最佳。 床温对脱硫率的影响如图3-2所示。 但是，床温的选择需综合考虑多方面的因素，除脱硫效率外，还有燃烧效率、NOx和CO排放等。从燃烧来说，床温越高，燃烬率越高；为控制NOx的排放，最好选择较低的床温；为控制CO的排放，最好选择较高的床温。综合以上诸因素，在燃用高挥发分煤时，床层温度宜选定在850℃左右，在燃用低挥发分煤时可选取900℃左右。 （3）钙硫摩尔比的影响。当钙硫摩尔比增加时，脱硫效率会提高。但是投入过多的脱