淺談循環(huán)流化床鍋爐脫硫脫硝

1、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)迅猛進(jìn)展，環(huán)境污染顯得加倍突出。雖然快速進(jìn)展的工業(yè)令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較大危害。據(jù)報(bào)導(dǎo)我國(guó)南方酸雨的PH值達(dá)到了3-4,可見大氣中SO二、NOx的濃度已到了相當(dāng)高的程度。由于煤炭中含有必然量的硫和氮，一般以為，大氣中的S。二、NQx主要來源于火力發(fā)電廠燃煤鍋爐和工業(yè)燃煤鍋爐排放的煙氣中。最近幾年來，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)中被普遍應(yīng)用。因此，弄清循環(huán)流化床鍋爐S。二、NOx的產(chǎn)生進(jìn)程，對(duì)咱們有效控制、降低鍋爐S。二、NOx的排放濃度和采取適合脫硫脫硝方式是超級(jí)必要的。2SO2和NOx的特性

2、及其危害性SO2是一種無(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，SO2進(jìn)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N。、NO2和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。此外，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)，SO2和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

3、有毒氣體，與氧氣反應(yīng)生成NO,是大氣平流層中NO的主要來源，可以破壞大氣平流層的臭氧，它也是一種溫室氣體。3煤燃燒進(jìn)程中SO2析出的動(dòng)態(tài)特性煤中硫的存在形式及反映進(jìn)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FcS2。有機(jī)硫在煤加熱至40()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30()就開始分解，但大量分解在650以上，而流化床燃燒的典型溫度區(qū)在800-900之間。所以，循環(huán)流化床鍋爐煤中硫的轉(zhuǎn)化率很高。各類因素對(duì)SO2析出的影響有機(jī)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)

4、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%以上的硫分轉(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)，SQ2降低就不明顯了，相反，還會(huì)帶來一些副作用，如影響燃燒工況，增加灰渣物理熱損失，提高NQX的排放，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Ca/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，鈣硫比控制在之間，SO2的排

5、放濃度一般200mg/m3左右。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

6、硫效率的下降。根據(jù)有關(guān)資料，脫硫劑的粒度在0-lmm時(shí)，平均粒徑在100-50()vm,脫硫效率最高。多余空氣系數(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，SO2析出量低，反之，SO2的析出量就高，但過?？諝庀禂?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)刻的影響循環(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)倍率有關(guān))，這一循環(huán)過程工作溫度在600-900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SO2析出，一般可

7、達(dá)到90%以上。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，在床溫超過其燃燒平衡溫度時(shí)，將發(fā)生煨燒分解反應(yīng)：CaCO3-CaO+CO2Ca()將在富氧條件下與SO2發(fā)生反應(yīng)生成硫酸鹽：2CaO+2so2+02一一2CaS()45石灰石在循環(huán)流化床鍋爐內(nèi)的煨燒進(jìn)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Ca(),煨燒過程中石灰

8、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。6NOx的形成機(jī)理煤在燃燒過程中形成的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N。的形成速率很低，故一般可以不考慮。煤在燃燒過程中主要是燃料型NOx,燃料氮形成的NO占流化床燃燒方式NOX總排放量的95%以上。7影響循環(huán)流化床鍋爐內(nèi)NOX產(chǎn)生的因素溫度的影響隨著運(yùn)行溫度的提高,NOX的排放升高，而N2O的排放將下降。這就意味著，通過降低床溫來控制NOX排放會(huì)導(dǎo)致N2O排放升高。另一方面，運(yùn)行床溫的控制還受負(fù)荷及燃燒效

9、率的制約，床溫過低CO濃度很高，這盡管有利于NOX的還原，卻帶來了化學(xué)不完全損失。溫度升高由于其熱分解作用會(huì)使N2O降低。多余空氣系數(shù)的影響不分段燃燒不分段燃燒時(shí)，過?？諝庀禂?shù)對(duì)NOX和N2O的影響很相似。過?？諝庀禂?shù)降低時(shí)，NQX和N2Q排放量都下降，過?？諝庀禂?shù)增加很大時(shí)，NOX和N2()排放量也大大降低，因?yàn)椋^?？諝庀禂?shù)很小或很大時(shí)，CO濃度都將升高，而CO會(huì)促進(jìn)NO和N2O的還原和分解。分段燃燒實(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

10、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N。上升，而N2O下降。原因是石灰石對(duì)NOX的生成起催化作用。因?yàn)?，多余CaQ是氧化性條件下N2。分解的催化劑；CaS是CO還原NO和N2O的強(qiáng)催化劑。8同時(shí)降低SO2和NOX排放的辦法通過前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排放的措施主要有：降低過?？諝庀禂?shù)"燃燒，過?？諝庀禂?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3()%-40%o降低燃燒溫度

11、可以使SO2和NOX降低，但會(huì)使N2O和CO增加，一般地，循環(huán)流化床鍋爐的床溫在850-900之間為宜。采用較小的脫硫劑粒徑150-30(Nm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的刺激增長(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SO2和NOX實(shí)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/m3)2009年6月3日12358322948432848()2009年6月4日116198223610432401022#爐監(jiān)測(cè)結(jié)果監(jiān)測(cè)時(shí)間次數(shù)SO2(mg/m3)NOX(mg/m3)2009年6月3日1135110211511431091122009年6月4日1103112284110385110我公司循環(huán)流化床鍋爐通過爐內(nèi)添加石灰石后，脫硫效率可達(dá)92%以上。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)400mg/m3o9結(jié)論通過以上分析，可以看出，循環(huán)流化床鍋爐在脫硫脫硝方面有