循環(huán)流化床鍋爐污染物排放能力的研究

1、循環(huán)流化床鍋爐污染物排放能力的研究摘 要能源利用中的化石燃料燃燒要排放出大量氣體污染物,其中煤燃燒所產(chǎn)生的污染物占大多。我國能源消費以煤為主,燃煤產(chǎn)生的大氣污染物占污染物排放總量的比例較大,其中二氧化硫占87%,氮氧化物占67%,一氧化碳占67%,煙塵占60%。循環(huán)流化床鍋爐是一種清潔煤燃燒技術(shù),其燃燒性,負(fù)荷調(diào)節(jié)性好,燃效率高,在燃燒過程中將煤燃燒所產(chǎn)生的污染物排放控制在很低的水平,所以具有良好的環(huán)保性能?，F(xiàn)在,中國已有超過2000臺各種容量的循環(huán)流化床鍋爐在投入運行。但中國時實際情況是,真正采用正確的方法進(jìn)行污染物排放控制的少之又少。很多工業(yè)用循環(huán)流化床鍋爐在設(shè)計時就根本沒有考慮要脫硫,脫

2、氮及其飛灰的處理。因此本文將從循環(huán)流化床鍋爐的脫硫,脫氮,以及飛灰處理方面的各項措施給以簡單介紹?！娟P(guān)鍵詞】 循環(huán)流化床鍋爐；脫硫；脫氮；飛灰 Circulating fluidized bed boiler research of pollutants discharge capacityAbstractEnergy use in the combustion of fossil fuels to produce lots of gas pollutants, the pollutants produced by coal combustion accounts for most. Chin

3、as coaldominated energy consumption, air pollutants generated by coal accounts for a larger percentage of total emissions of pollutants, including sulfur dioxide, 87%, 67% of nitrogen oxides, carbon monoxide, 67%, 60% smoke. Circulating fluidized bed boiler is a clean coal combustion technology, its

4、 flammability, and good load regulation, high fuel efficiency, the combustion process will be generated by coal combustion emissions control in a very low level, and therefore have a good environmental performance. China now has more than 2,000 sets of various capacities of circulating fluidized bed

5、 boiler in operation. However, when the actual situation in China is really using the right method of minimal pollutant emission control. Many industrial circulating fluidized bed boiler has been designed with no consideration to desulfurization, denitrification and fly ash treatment.This article fr

6、om the circulating fluidized bed desulfurization, denitrification, and fly ash treatment give a brief introduction of the measures.Keywords circulating fluidized bed boiler；desulfurization；removal；fly ash引 言煤炭是我國的主要能源,近年來,我國一次能源消費結(jié)構(gòu)中煤炭所占的比例一直保持在74%以上,煤炭燃燒造成的環(huán)境污染,已成為國際上十分關(guān)注的問題.循環(huán)流化床燃燒技術(shù)是近幾十年來發(fā)展起來的一種高

7、效、低污染清潔燃燒技術(shù),在國內(nèi)外得到了迅速發(fā)展和商業(yè)推廣.循環(huán)流化床燃燒技術(shù)是近幾十年來發(fā)展起來的通過調(diào)整循環(huán)流化床燃燒過程中的燃燒工況,實現(xiàn)清潔燃燒以減少污染物的排放,是治理鍋爐燃燒污染大氣的最廉價有效的方法,也是適應(yīng)目前環(huán)保的要求.由于燃燒工況的差異影響著SOx和NOx的生成與排放,因此,對煤燃燒SOx和NOx的生成以及灰渣處理的基礎(chǔ)研究仍然是指導(dǎo)鍋爐高效、低污染設(shè)計和實際運行操作的重要手段.本論文以此介紹一種潔凈燃燒技術(shù)循環(huán)硫化床燃燒技術(shù).本書共分四章,第一章簡單介紹循環(huán)硫化床,脫硫脫氮技術(shù)和輸灰系統(tǒng)；第二章是對循環(huán)流化床鍋爐脫硫特性的研究；第三章循環(huán)硫化床鍋爐脫氮特性的研究；第四章循環(huán)

8、硫化床飛灰特性的研究.這是一篇內(nèi)容豐富,知識系統(tǒng)理論結(jié)合實際的技術(shù)參考文章.由于我們水平有限,必然會有不少缺點,或不足之處,歡迎批評指正.目 錄 TOC o 1-3 h z u HYPERLINK l _Toc386885131 1緒 論 HYPERLINK l _Toc342315432 1緒 論1.1課題研究的背景我國是世界上少數(shù)幾個以煤為主要能源的國家之一，目前每年煤炭消費量約13億噸，其中80通過燃燒被利用。然而，燃燒設(shè)備陳舊、效率低下、排放無法控制造成了能源浪費和環(huán)境污染嚴(yán)重，節(jié)約能源與保護(hù)環(huán)境已成為現(xiàn)有燃燒技術(shù)所需解決的主要問題。因此，尋求一種高效、低污染燃燒技術(shù)，開發(fā)新的燃燒設(shè)備

9、己成為當(dāng)務(wù)之急。經(jīng)過三十多年的迅速發(fā)展，循環(huán)流化床鍋爐的技術(shù)已趨于成熟。無論是鍋爐本身的大型化還是各種配套技術(shù)和設(shè)備，都已經(jīng)能適應(yīng)用戶的不同要求。但從環(huán)保角度來看，循環(huán)流化床鍋爐還是存在一些問題，很多工業(yè)用循環(huán)流化床鍋爐在設(shè)計時就根本沒有考慮要脫硫，脫氮及其飛灰的處理。因此本文將從循環(huán)流化床鍋爐的脫硫，脫氮，以及飛灰處理方面的各項措施給以簡單介紹。1.1.1 循環(huán)流化床鍋爐的應(yīng)用特點循環(huán)流化床具有以下優(yōu)點1：(1)燃料適應(yīng)性廣。由于大量灰粒子的穩(wěn)定循環(huán)，新加入循環(huán)流化床鍋爐的燃料(煤)將只占床料的很小份額。由于循環(huán)流化床的特殊流體動力特性，使其中的質(zhì)量和熱量交換非常充分。這就為新加入燃料的預(yù)熱

10、、著火創(chuàng)造了十分有利的條件。而未燃盡的煤粒子通過多次循環(huán)既可增加其爐內(nèi)停留時間又可多次參與床層中劇烈的質(zhì)量和熱量交換，十分有利于其燃盡。這就使循環(huán)流化床鍋爐不僅可高效燃用煙煤、褐煤等易燃煤種，同樣可高效燃用無煙煤等難燃煤種，還可高效燃用各種低熱值、高灰分或高水分的矸石、固體垃圾等廢棄物。(2)截面熱強(qiáng)度高。 同樣由于流化床中劇烈的質(zhì)量和熱量交換，不僅使燃燒過程能在較小截面內(nèi)完成，還使?fàn)t膛內(nèi)床層和煙氣流與水冷壁之間的傳熱效率也大大增加。 這就使循環(huán)流化床鍋爐的爐膛截面和容積可小于同容量的鏈條爐，沸騰床鍋爐甚至煤粉爐。 這一點對現(xiàn)有鍋爐的改造尤其具有現(xiàn)實意義。(3)污染物排放少。 可利用脫硫劑進(jìn)行

11、爐內(nèi)高效脫硫是循環(huán)流化床鍋的突出優(yōu)點。 常用的脫硫劑是石灰石。 通常循環(huán)流化床鍋爐的床溫保持在8001000oC之間，過高可能因床內(nèi)產(chǎn)生焦、渣塊而破壞正常流化工況，過低則難以保證必要的燃燒溫度。 而這一區(qū)間正是脫硫反應(yīng)效率最高的溫度區(qū)間。 因而在適當(dāng)?shù)拟}硫比和石灰石粒度下，可獲得高達(dá)80%90%的脫硫率。 同樣由于較低的燃燒溫度，加以分級送風(fēng)，使循環(huán)流化床鍋爐燃燒時產(chǎn)生的氮氧化物也遠(yuǎn)低于煤粉爐。 這樣，燃煤循環(huán)流化床鍋爐的二氧化硫和氮氧化物排放量都遠(yuǎn)低于不加煙氣脫硫的煤粉爐，可輕易地控制到低于標(biāo)準(zhǔn)允許排放量的水平。 (4)鍋爐負(fù)荷適應(yīng)性好。 循環(huán)流化床鍋爐中床料絕大部分是高溫循環(huán)灰，這就為新加

12、入燃料的迅速著火和燃燒提供了穩(wěn)定的熱源。 因而循環(huán)流化床鍋爐的負(fù)荷可以很低，如額定負(fù)荷的30%左右，無需輔助的液體燃料，也不會發(fā)生煤粉爐難于保持正常燃燒甚至熄火的情況。 由于同樣原因，循環(huán)流化床鍋爐能夠適應(yīng)負(fù)荷的快速變化。(5)燃料制備系統(tǒng)相對簡單。 循環(huán)流化床鍋爐無需煤粉爐的復(fù)雜的制粉系統(tǒng)，只需簡單的干燥及破碎裝置即可滿足燃燒要求。 另一方面，與循環(huán)流化床鍋爐相比，鏈條爐雖一般不需燃料制備裝置，但其燃燒效率一般很低。 為保證燃料在鏈條爐排上的高效燃燒，燃料顆粒必須很均勻，這樣的燃料制備裝置同樣會比循環(huán)流化床鍋爐的復(fù)雜。 (6)灰渣能夠綜合利用。 低溫燃燒以及良好的燃燒條件使灰渣低溫?zé)?，活?/p>

13、好，可以用于生產(chǎn)水泥、建筑材料等，減少二次污染; 同時，低溫?zé)甘沟脧幕以刑崛∠∮薪饘俪蔀榭赡堋?7)床內(nèi)不布置埋管受熱面。 循環(huán)流化床鍋爐的床內(nèi)不布置埋管受熱面，因而不存在鼓泡流化床鍋爐的埋管受熱面易磨損的問題。 此外，由于床內(nèi)沒有埋管受熱面，啟動、停爐、結(jié)焦處理時間短，可以長時間壓火等。 (8)給煤點數(shù)量少，簡化給煤布置，適應(yīng)大型化發(fā)展。 循環(huán)流化床鍋爐流化速度更快，約為46m/s，所以循環(huán)流化床鍋爐燃燒室下部粒子濃度比常規(guī)流化床鍋爐低，粒子橫向混合特性較好，給煤點數(shù)量比常規(guī)流化床鍋爐要少。 130t/h的常規(guī)流化床鍋爐有6個給煤點，而1025t/h的循環(huán)流化床鍋爐即300MW循環(huán)流化床

14、鍋爐機(jī)組的鍋爐只有4個給煤點。給煤點數(shù)量的減少簡化了給煤裝置的布置，為流化床鍋爐的大型化創(chuàng)發(fā)展造了有利條件。1.1.2 循環(huán)流化床鍋爐應(yīng)用中存在的問題盡管循環(huán)流化床鍋爐幾乎可以消除鼓泡鍋爐的所有缺點，但是它與常規(guī)煤粉爐相比還存在一些問題。(1)大型化問題，盡管循環(huán)流化床鍋爐發(fā)展很快，更大容量的鍋爐正在研制中，由于受技術(shù)和輔助設(shè)備的限制，目前容量超過1000t/h的鍋爐較難實現(xiàn)。(2)煙風(fēng)系統(tǒng)阻力較高，風(fēng)機(jī)用電量大。 這是因為送風(fēng)系統(tǒng)的布風(fēng)板及床層遠(yuǎn)大于煤粉爐及蓮條爐的送風(fēng)阻力，而煙氣系統(tǒng)中又增加了氣固分離器的阻力。(3)自動化水平要求高。 由于循環(huán)流化床鍋爐風(fēng)煙系統(tǒng)和灰渣系統(tǒng)比常規(guī)鍋爐復(fù)雜，各

15、爐型燃燒調(diào)整方式有所不同，控制點較多。 所以采用計算機(jī)自動控制比常規(guī)鍋爐難得多。(4)磨損問題。 循環(huán)流化床鍋爐的燃料粒徑較大，并且爐膛內(nèi)物料濃度是煤粉爐的十至幾十倍。 雖然采用了許多防磨措施，但在實際運行中循環(huán)流化床鍋爐受訊面的磨損速度仍比常規(guī)鍋爐大得多，受熱面磨損問題可能成為影響鍋爐長期連續(xù)運行的重要原因。(5)對輔助設(shè)備要求高。 某些輔助設(shè)備，如冷渣器或高壓風(fēng)機(jī)的性能或運行問題可能嚴(yán)重影響鍋爐的正常安全運行。(6)低污染燃燒問題。 循環(huán)流化床鍋爐已在國內(nèi)外獲得了迅速的發(fā)展，一個重要的原因就是循環(huán)流化床的低污染燃燒特性。 在脫硫研究方面目前相對一致，但對于最佳脫硫溫度，脫硫劑的高效利用方面

16、尚有許多內(nèi)容有待于進(jìn)一步的研究。1.1.3 循環(huán)流化床鍋爐的應(yīng)用前景循環(huán)流化床鍋爐CFBB(Circulating fluidized bed boiler)是近30年來發(fā)展起來的一種新型煤燃燒技術(shù)。在短短的30年間，流化床技術(shù)得到了飛速發(fā)展，由最初的鼓泡流化床發(fā)展到了循環(huán)流化床，其應(yīng)用也由小型鍋爐發(fā)展到容量與煤粉爐大體相當(dāng)?shù)拇笮碗娬惧仩t。循環(huán)流化床真正得到應(yīng)用始于70年代束80年代初。 1979年，芬蘭奧斯龍(Ahlstrom)公司開發(fā)的世界首臺20 t/h商用循環(huán)流化鍋爐投入運行。 此后，循環(huán)流化床鍋爐技術(shù)發(fā)展很快，已有許多不同的流派和形式3，4，5，從技術(shù)上可以分為三家：(1)德國魯奇(

17、Lurgi)、法國Stein、美國ABBCE型CFBB，采用魯奇技術(shù)。1992年，德國Lurgi、Lentjes和Babcock公司三家公司聯(lián)合成立了LLB公司。擁有Lurgi型和Circofluid型循環(huán)流化床鍋爐。 (2)芬蘭奧斯龍公司(1995年被美國FW收購)的Pyroflow型循環(huán)流化床鍋爐。 (3)美國福斯特惠勒(Fw)公司自有型循環(huán)流化床鍋爐。其中，帶有外置式熱交換器的循環(huán)流化床鍋爐有：魯奇循環(huán)流化床鍋爐、ABBCE型循環(huán)床鍋爐和福斯特惠勃循環(huán)流化床鍋爐：不帶外置式熱交換器的循環(huán)床鍋爐主要有Pyroflow循環(huán)流化床鍋爐和Circofluid型循環(huán)流化床鍋爐。目前，世界上發(fā)電容量

18、為100MW250MW的循環(huán)流化床電站鍋爐已有數(shù)十臺投入運行，其中容量最大的是采用魯奇Lurgi技術(shù)，由法國Stein公司制造，安裝在法國Gardanne電廠的250 MW(700t/h)循環(huán)流化床鍋爐，于1995年5月投入運行。 美國ABBCE公司，F(xiàn)W公司等主要循環(huán)流化床鍋爐的制造商都在開發(fā)300350MW等級的產(chǎn)品，可以說，目前國外大型化循環(huán)流化床技術(shù)日益成熟，逐漸達(dá)到與煤粉爐容量相當(dāng)?shù)乃?。國?nèi)中小型循環(huán)流化床技術(shù)也已相當(dāng)成熟，但在大型化循環(huán)流化床鍋爐的開發(fā)研究方面，與先進(jìn)國家仍有相當(dāng)大的差距。引進(jìn)國外技術(shù)制造的220 t/h(50MW)和引進(jìn)的410 t/h、450 t/h的CFBB

19、已投運，四川白馬300MW循環(huán)流化床機(jī)組已投入運行，但從運行實績看，在燃燒效率、鍋爐可靠性、價格和能耗等指標(biāo)上，與傳統(tǒng)煤粉爐相比，仍有一定的差距。CFB鍋爐的發(fā)展前景2：在更為嚴(yán)格的環(huán)保條件下(即使是SO2最高允許排放濃度降低到400(mg/m3)，CFB鍋爐仍將在如下幾個方面繼續(xù)得到應(yīng)用和發(fā)展。(1)用于中、低硫煤鍋爐對于中、低硫煤，采用CFB鍋爐燃燒方式，通過爐內(nèi)加入石灰石脫硫，適當(dāng)控制床溫，可以滿足更嚴(yán)格的環(huán)保要求。對于煤中的含硫量大小，并不是采用收到基含硫量直接作為判據(jù)，而是以折算單位發(fā)熱量的含硫量作為判據(jù)。 對于某一臺實際鍋爐來說，鍋爐的總熱負(fù)荷是基本確定的，因此決定排放量的是單位發(fā)

20、熱量下的含硫量，用折算硫分作為判斷依據(jù)更為科學(xué)。對一般煤種，各種研究表明，CFB鍋爐中添加石灰石的Ca/S為2.2左右時，脫硫效率可以達(dá)到90%以上，如果需要控制SO2排放400mg/m3則按90%脫硫效率反算，原始排放應(yīng)小于4000mg/m3。 當(dāng)然，對于不同的煤種與石灰石以及Ca/S，脫硫效率若大于90%，則相應(yīng)的能夠滿足SO2排放400mg/m3的折算硫分可以更高。對于N0X的排放，可以看出，當(dāng)床溫為860940oC時的NOX排放基本在350mg/m3以下，可以滿足更嚴(yán)格的環(huán)保要求。試驗結(jié)果表明，從試驗的爐膛溫度來看，不同的煤種，不同石灰石的最佳脫硫溫度不同，綜合考慮燃煤的燃燒效率、SO

21、2、NOX、以及N2O排放控制，將床溫控制在880930oC范圍內(nèi)較為合適。 總之，對于折算硫分1.0 g/J的煤種，通過爐內(nèi)加入石灰石脫硫，控制適當(dāng)?shù)拇矞?，可以控制SO2和NOX排放在400mg/m3 以下。(2)用于劣質(zhì)燃料、兼顧脫硫由于CFB鍋爐中尤其是密相區(qū)聚積了大量處于床溫的燃燒著的粒以及惰性床料，通常新加入的煤量只占上述床料量的1%3%，因此，新加入的煤很快就會被周圍床料加熱燃燒，即使燃料熱值很低，入爐煤也不會對床溫造成大的沖擊，因此CFB鍋爐適合燃燒各種劣質(zhì)燃料。 對于電力行業(yè)來說，CFB鍋爐燃用煤矸石和低揮發(fā)分的極難燃煤種，有特別重要的意義。對于燃用這些劣質(zhì)燃料的CFB鍋爐，在

22、SO2和NOX的排放標(biāo)準(zhǔn)方面，應(yīng)適當(dāng)放寬。這樣，對于含硫量較高的煤矸石，可以通過CFB鍋爐燃燒變廢為寶! 對于折算硫分1.5g/J，控制SO2排放800 mg/m3; 對于低揮發(fā)分的無煙煤，可以適當(dāng)提高床溫。 如床溫提高到950oC左右，控制NOX的排放10%)研制出活性焦，其比表面積低，強(qiáng)度高，脫硫率90%，脫氮率80%，并且初期脫硫率、脫氮率均高于三井BF法，取得滿意效果。活性焦吸附法脫硫脫氮的優(yōu)點:(1)具有很高的脫硫率(98%)。(2)能除去濕法難以除去的S03。(3)能除去廢氣中的HCI、HF、砷、硒、汞，是深度處理的技術(shù)。(4)在低溫下( 100200oC)能得到高的脫氮率(80%

23、)，因而不需要廢氣升溫裝置。(5)具有除塵功能。(6)過程中不用水，無需廢水處理裝置，沒有二次污染問題。(7)堿、鹽類對活性焦炭沒有影響，不存在吸附劑中毒問題。(8)建設(shè)費用低，使用動力小則運行費用低。(9)廠地面積小也可以建設(shè)。(10)可以回收副產(chǎn)品，高純硫磺(99.95%)或濃硫酸(98%)或高純液態(tài)SO2，其中任選一副產(chǎn)品?；钚越刮椒摿蛎摰闹饕獑栴}: (1) 固態(tài)的熱吸收劑循環(huán)使用，是機(jī)械的方式，操作較復(fù)雜。(2)吸附劑在運行中有磨損消耗，是成本的主要部分。(3) 煙氣通過吸附床有較大的壓力降。由于以上特點，因此在美國政府調(diào)查報告中，認(rèn)為該技術(shù)是最先進(jìn)的煙氣脫硫脫氮技術(shù)。1.2.5

24、 加氫熱解技術(shù)的機(jī)理煤的快速加氫熱解(Flash Hydro Pyrolysis簡稱FHP)是國外最近開發(fā)的一種新的煤轉(zhuǎn)化技術(shù)，它是以10 000 oC/S以上極快的升溫速率加熱煤，在溫度600900oC 和壓力310.0 MPa條件下，煤于氫氣氛中熱解，僅以數(shù)秒的短停留時間完成反應(yīng)，由此最大程度從煤中獲取苯、甲苯、二甲苯(BTX)和苯酚、甲酚和二甲酚(PCX)等液態(tài)輕質(zhì)的芳烴(HCL)和輕質(zhì)油等，同時得到富甲烷的高熱值煤氣，其氣、液態(tài)生成物的總碳轉(zhuǎn)化率可達(dá)50左右，所以國際上稱之謂介于氣化和液化之間的第三種煤轉(zhuǎn)化技術(shù)?？焖偌託錈峤饽康氖菫榱颂岣呙旱霓D(zhuǎn)化率，即增加液態(tài)生成物、輕質(zhì)芳烴的產(chǎn)率和氣

25、態(tài)甲烷的產(chǎn)率，同時控制反應(yīng)歷程，促進(jìn)熱解生成物的低分子化，提高選擇性，誘導(dǎo)產(chǎn)物的分布?？焖偌託錈峤馔瑫r又是脫除煤中硫的有效方法。在高速加熱過程中，煤中的硫經(jīng)過物理相變、熱分解和加氫反應(yīng)之后大部分進(jìn)入氣相和液相，達(dá)到了脫除硫的目的。FHP與煤的氣化和液化相比較，具有如下優(yōu)點：(1)FHP是放熱反應(yīng)，一般不耗氧，故不需要空分設(shè)備，F(xiàn)HP以總熱效率高達(dá)74%80%超過煤的氣化和液化。(2)氧耗低。煤在熱解過程中本身會釋放出一部分氫，故加氫反應(yīng)過程所需外供氫不多，約為1%2%。(3)投資省。 FHP反應(yīng)時間短，一般僅數(shù)秒，反應(yīng)器處理能力大;不太高的氫壓，較低的溫度，遠(yuǎn)比氣FE溫度低(Texaco氣化爐

26、溫度高達(dá)l250oC上)?？煞Q之謂溫和煤轉(zhuǎn)化技術(shù)，故材料要求降低，設(shè)備投資節(jié)省。 中國有十分豐富的褐煤和高揮發(fā)分煙煤資源，以此為原料從煤中獲取輕質(zhì)芳烴化合物和富甲烷高熱值煤氣，而副產(chǎn)含硫、氮低的半焦又是合適的鍋爐燃科、高爐的噴吹料或氣化原料。 即以煤為原料的煉焦或制氣過程與FHP技術(shù)相結(jié)臺，是我國有效利用煤的重要途徑。 1.3 氮氧化物的處理燃煤鍋爐的氮氧化物控制技術(shù)可分為兩大類，即燃燒中和燃燒后控制技術(shù)。其中燃燒中控制技術(shù)是根據(jù)氮氧化物的形成機(jī)理而產(chǎn)生的，主要有低氧燃燒法、二段燃燒法、煙氣再循環(huán)法等；燃燒后脫氮技術(shù)可分為干法、濕法和干濕結(jié)合法三大類，其中干法又可分為選擇性還原法、吸附法、電子

27、束法；濕法又可分為水吸收法、稀硝酸吸收法、氨吸收法、亞硫酸銨法、弱酸性尿素吸收法等。干濕結(jié)合法是催化氧化和相應(yīng)的濕法組合而成的一種脫氮方法。在這里，我們將重點討論燃燒后脫氮技術(shù)。1.3.1 濕法脫氮技術(shù)從總體上講，濕法對低濃度氮氧化物的吸收效率都不太高，但在需處理煙氣量較小的條件下，濕法脫氮技術(shù)仍然是可取的。(1)水吸收法水吸收氮氧化物的化學(xué)反應(yīng)式表示如下：2NO + 02 2N022N02 + H20 HN02 + HN022HN02 NO + H2O + N02由于反應(yīng)時放熱反應(yīng)，而溫度的升高會影響物理吸收和化學(xué)反應(yīng)的進(jìn)行，所以在采用水吸收時，應(yīng)考慮反應(yīng)熱的轉(zhuǎn)移。從上述反應(yīng)式可看出，對NO

28、x吸收效率的高低，主要取決于氮氧化物中NO2的含量，但是燃燒后的煙氣中NO占有90%95%的比例，因此水吸收法脫氮率很難達(dá)到50%以上，氮氧化物的出口濃度很難低于1000ppm以下。為提高水對NOx的吸收能力，可采用增加壓力、降低溫度、補充氧氣(空氣)的辦法，通常采用的操作壓力為0.7 1Mpa，溫度為1020oC，此法可使脫氮率提高到75%以上，但是運行成本較高。酸吸收法常用酸吸收劑為濃硫酸和稀硝酸，用濃硫酸吸收NOx時生成亞硝基硫酸，反應(yīng)式如下：N02 + NO + 2H2S04(濃) 2NOHS04 + H20采用稀硝酸吸收NOx是因為NO在稀硝酸中的溶解度比在水中的大得多。 隨著硝酸濃

29、度的增加，其吸收效率顯著提高，考慮工業(yè)應(yīng)用的需要，實際操作中所用的硝酸濃度一般控制在15%20%的范圍內(nèi)。稀硝酸吸收NOx的效率除了與本身的濃度有關(guān)外，還與吸收溫度和壓力有關(guān)，低溫高壓有利于NOx的吸收。實際操作中溫度一般控制在1020oC，壓力為常壓。 但是由于吸收劑的強(qiáng)酸性對設(shè)備造成了強(qiáng)烈的腐蝕作用，因此設(shè)備必須采用耐腐蝕性的材料，成本較高。堿性溶液吸收法常用的堿性溶液吸收劑有NaOH、KOH、Na2C03、NH3H20等，反應(yīng)式如下：2NaOH + 2N02 NaN02 + NaN02 + H202NaOH + NO + N02 2NaN02 + H202NH3 + 2N02 NH4N0

30、3 + N2+ H202NO + O2 + 2NH3 NH4N02 + N2 + H20上述各種吸收劑中，氨的吸收率最高。為進(jìn)一步提高對NOx的吸收效率，采用氨堿溶液兩級吸收，NOx的脫除率可達(dá)80%以上，但是堿性吸收劑比較昂貴，因此運行成本較高。亞硫酸銨法亞硫酸銨具有較強(qiáng)的還原能力，可將NOx還原為無害的氮氣，而亞硫酸鹽則被氧化成硫酸銨，可作化肥使用。隨著反應(yīng)的繼續(xù)進(jìn)行，生成的亞硫酸氫銨逐漸增多，而亞硫酸氫銨對NOx無還原能力，因此應(yīng)適時往亞硫酸銨溶液中通入氨以使得亞硫酸氫銨生成亞硫酸銨。(5)弱酸性尿素溶液吸收法NOx在水中溶解生成亞硝酸和硝酸，亞硝酸和尿素反應(yīng)氮氣、二氧化碳和水，它與亞硫

31、酸銨法一樣，尿素作為還原劑，為了NOx的溶解度，通常可加入硫酸、硝酸、鹽酸或醋酸，循環(huán)吸收漿液的溫度控制在3090oC，吸收塔出口的NOx的濃度仍在1000ppm以上。1.3.2 吸附法活性炭(AC法)同時脫硫脫硝技術(shù)是由日本電源開發(fā)株式會社和住友重工株式會社共同開發(fā)的。該法是在利用活性炭干法脫硫技術(shù)的基礎(chǔ)上，轉(zhuǎn)向利用脫NOx性能高的活性炭，達(dá)到同時脫硫脫硝的目的。 SO2的脫除率可達(dá)到98%左右，NOx的脫除率在80%左右。活性炭脫硫脫硝是一種再生法工藝。目前活性炭脫硫脫硝工藝已經(jīng)成為一種較為成熟的工藝而得到普及。 該法能有效地回收煙氣中的硫，避免了硫資源的浪費和二次污染，而且同時脫硫脫硝能

32、降低煙氣凈化費用。其工藝流程主要由吸收、解吸和硫回收3部分組成。煙氣中SO2被氧化為SO3并溶解于水中，產(chǎn)生稀硫酸氣溶膠，由活性炭吸附；接著向吸附塔中噴氨氣，與NO在活性炭的催化還原作用下生成N2，實現(xiàn)脫硝的目的。吸附有SO2的活性炭進(jìn)入吸附器加熱再生，再生出的SO2氣體可由回收系統(tǒng)進(jìn)行硫回收，再生后的活性炭可以反復(fù)使用。SO2脫除反應(yīng)一般優(yōu)先于NOx的脫除反應(yīng)，煙氣中SO2濃度較高時，活性炭內(nèi)進(jìn)行的是SO：脫除反應(yīng)；SO2濃度較低時，NOx脫除反應(yīng)占主導(dǎo)地位。活性炭吸收H2SO4、NH4HSO4和(NH4)2SO4后送至解吸塔，在溫度約400oC進(jìn)行加熱再生。在此過程中，SO2從解吸塔中釋放

33、出來，通過一定的工藝可轉(zhuǎn)換為元素硫或硫酸，再生過的活性炭直接空氣冷卻后再循環(huán)至吸收塔。但是，活性炭法同樣存在著致命的缺點，包括：富集的SO2氣體需消耗大量的活性炭。由于吸收塔與解吸塔間長距離的氣力輸送，容易造成活性炭的損壞。噴射氨增加了活性炭的粘附力，造成吸收塔內(nèi)氣流分布的不均勻性。1.3.3 還原分解法還原分解法是利用NOx與還原氣體(CO，NH3，H2)在催化劑的作用下反應(yīng)轉(zhuǎn)化為N2。這種方法主要應(yīng)用于汽車的尾氣治理，在工業(yè)生產(chǎn)中很少使用。1.3.4 電子束法(EBA)電子束照射法(簡稱EBA法)是利用電子束(電子能量為800keV1MeV)照射煙氣，將煙氣中的SO2和NOx轉(zhuǎn)化成硫酸銨和

34、硝酸銨的一種煙氣脫硫脫硝技術(shù)。EBA法處理煙氣的研究工作在1970年始于日本。1982年，德國Karlsruhe核研究中心和Karlsruhe大學(xué)共同進(jìn)行了電子束法脫硫脫硝工藝的研究。EBA法經(jīng)過30多年的研究開發(fā)，已從小試、中試和工業(yè)示范逐步走向工業(yè)化14H。電子束照射法利用電子加速器產(chǎn)生的高能等離子體氧化煙氣中的SO2和NOx等氣態(tài)污染物。經(jīng)電子束照射，煙氣中的SO2和NOx接受電子束而強(qiáng)烈氧化，在極短時間內(nèi)被氧化成硫酸和硝酸，這些酸與加入的氨(其量由煙氣中的SO2和NOx濃度確定)反應(yīng)生成(NH4)2SO4和NIL，NO3的微細(xì)粉粒，粉粒經(jīng)捕集器回收作化肥，凈化氣體經(jīng)煙囪排人大氣。電子束

35、法可達(dá)到90%以上的脫硫率和80%以上的脫硝率，且不產(chǎn)生廢物，被認(rèn)為是一種最有應(yīng)用前景的低成本煙氣處理工藝。其主要特點是：能同時脫硫脫硝，系統(tǒng)簡單，操作方便，過程易于控制。對不同含硫量的煙氣和煙氣量的變化有較好的適應(yīng)性和負(fù)荷跟蹤性，副產(chǎn)品為硫氨和硝氨混合物，可用作化肥。脫硫成本低于常規(guī)方法。但是電子束法也存在著許多缺點，包括：主要設(shè)備可靠性較低。電子束脫硫裝置核心設(shè)備為高壓直流電源和電子加速器，設(shè)備的可靠性還需進(jìn)一步提高。副產(chǎn)品的捕集存在問題。由于副產(chǎn)品的吸濕性和微小粒徑使其容易從集塵器(無論是布袋還是電除塵器)上逃逸。脫硫后煙氣的排放問題。氨系統(tǒng)中氣氨壓縮機(jī)多次出現(xiàn)曲軸帶液問題，為氨蒸發(fā)器產(chǎn)

36、生的氨蒸氣進(jìn)入氨壓縮機(jī)后冷凝所致，且氨系統(tǒng)存在氨的泄漏問題。1.3.5 排煙循環(huán)流化床排煙循環(huán)流化床(FGDCFBD)是80年代初由德國Lurgi公司開發(fā)的，該公司也是世界上第一臺燃燒煤的循環(huán)流化床鍋爐的開發(fā)者。后來又把循環(huán)流化床技術(shù)引入脫硫領(lǐng)域，取得了良好的效果。該技術(shù)在德國有三家公司進(jìn)行開發(fā)研究，丹麥的FLS 正在做。該法脫硫脫氮屬于燃燒中處理，脫硫采用循環(huán)流化床，脫氮采用低氮燃燒。2001 年我國在四川白馬電廠300MW 機(jī)組建示范工程。排煙循環(huán)流化床優(yōu)點：(1)投資費用較低。(2)脫硫裝置不需要太大空間。(3)固硫劑產(chǎn)物以固態(tài)排放。排煙循環(huán)流化床問題：(1)燃燒中采用低氮燒燃，脫氮效果

37、不能保證。(2)由于鍋爐內(nèi)噴射CaO吸收劑進(jìn)行脫硫，產(chǎn)生CaCO3和煤灰一起排出，易造成二次污染。(3)控制排煙溫度在70oC，需要有排煙加熱裝置。1.3.6 微生物法脫氮技術(shù)利用微生物法處理廢氣的研究開始于20世紀(jì)80年代。目前，該方法已經(jīng)成為世界各國凈化工業(yè)廢氣研究的重點之一。用微生物凈化氮氧化物的原理是：適宜的脫氮菌在有外加碳源的條件下，利用氮氧化物作為氮源，將NOx還原成無害的氮氣，而脫氮菌本身獲得生長繁殖。其中，容易溶于水的成分如NO2先溶于水中形成硝酸根離子或亞硝酸根離子，再被微生物還原成氮氣，而對于不溶于水的成分如NO則是被微生物吸附在其表面后直接被微生物還原成氮氣。適用于凈化廢

38、氣中NOx的微生物有異養(yǎng)和自養(yǎng)兩大類。異養(yǎng)脫氮菌有些是專性好氧菌，有些是兼性厭氧菌，他們利用有機(jī)基質(zhì)分別在好氧厭氧和缺氧的條件下進(jìn)行脫氮。另外還有少數(shù)專性和兼性自養(yǎng)菌也能利用不同基質(zhì)(有機(jī)或者無機(jī)基質(zhì))進(jìn)行脫氮。如硫桿菌屬中的脫氮硫桿菌可以利用無機(jī)基質(zhì)進(jìn)行脫氮。1.4 輸灰系統(tǒng)簡介根據(jù)輸送介質(zhì)不同，電站輸灰一般可分為水力和氣力輸灰兩種。 根據(jù)輸灰氣壓不同，氣力輸灰可分為壓力式和真空式飛灰輸送系統(tǒng)。鍋爐除灰系統(tǒng)由兩臺三電場除塵器、十二臺電動鎖氣器、兩臺飼料機(jī)、兩臺斜槽風(fēng)機(jī)、四臺倉泵、三臺空壓機(jī)、一個灰?guī)旒斑B接管路組成?；鹆Πl(fā)電廠輸灰流程:電除塵器灰斗鎖氣器斜槽飼料機(jī)倉泵灰?guī)旎覉?，從除塵器灰斗至灰

39、庫部分具體輸灰程序為:首先在倉泵泵體內(nèi)無壓力的情況下，打開進(jìn)料閥和放氣閥、啟動鎖氣器，把電除灰塵灰斗內(nèi)的灰料經(jīng)鎖氣器斜槽飼料機(jī)進(jìn)料閥送入倉泵內(nèi)，當(dāng)泵內(nèi)的灰料到達(dá)一定的程度時，停止鎖氣器運轉(zhuǎn)，關(guān)閉進(jìn)料、放氣器兩閥，打開出料閥，再開進(jìn)風(fēng)閥，利用壓縮空氣將泵內(nèi)的灰料通過輸灰管道至灰塔。然后再進(jìn)行料放氣，周而復(fù)始，完成將電除塵器分離出的灰送至灰?guī)焖娜蝿?wù)。該系統(tǒng)在整個生產(chǎn)過程中具有重要的作用，正常運行時能確保鍋爐燃煤燒后產(chǎn)生的輸灰及時的輸送出去。1.4.1 電除塵器對干除灰輸送系統(tǒng)的影響電除塵器在正常運行情況下，對干除灰輸送系統(tǒng)沒有影響，但電除塵器其中某個電場尤其是第一電場故障停運，相應(yīng)停運電場下部的

40、灰斗內(nèi)灰量和飛灰顆粒度發(fā)生變化，基本是沉積飛灰，飛灰量少并且顆粒大，造成飛灰輸送困難。 由于前面電場退出運行，前面電場灰斗應(yīng)收集飛灰移向后面的電場灰斗內(nèi)，使后面的電場灰斗下部干除灰輸送管道承擔(dān)前面電場飛灰的輸送，增加了輸送負(fù)荷。一般前后電場輸送設(shè)計出力不一樣，后面電場灰斗內(nèi)飛灰由于不能及時排空而逐漸沉積，當(dāng)灰位至集塵極和放電極時會造成電場跳閘，依此類推，形成惡性循環(huán)。因此如果發(fā)生這種情況，應(yīng)迅速排灰、鍋爐負(fù)荷或灰斗內(nèi)飛灰外排。有個別電廠發(fā)生由于電場集塵極和放電極之間長期積灰，電場電氣控制保護(hù)沒有起作用而跳閘，埋在飛灰中的集塵極和放電極之間形成半導(dǎo)通狀態(tài)的電流，造成極線、極板放電處炭化及飛灰結(jié)焦

41、、焦塊落入干除灰系統(tǒng)管道內(nèi)造成輸灰管道堵塞。1.4.2 除渣系統(tǒng)循環(huán)流化床鍋爐的排渣方式可分為濕式排渣和干式排渣兩種形式。(1) 濕式排渣系統(tǒng)濕式排渣系統(tǒng)是工業(yè)水循環(huán)系統(tǒng)、渣溝、沖渣水泵、沉渣池等設(shè)備組成水力除渣系統(tǒng)。是大型發(fā)電廠的典型排渣方式，雖然應(yīng)用技術(shù)過關(guān)，但應(yīng)用于CFB鍋爐，水淬后的灰渣活性變差，不宜于灰渣的綜合利用，且占地面積大，灰渣物理熱損失較大。 同時還帶來了水污染及水資源浪費，因此對于CFB鍋爐應(yīng)用濕式除渣不是一種合理排渣方式，不作推廣使用。 (2) 干式排渣系統(tǒng) 干式排渣是CFB鍋爐推廣采用的主要排渣方式，一般干式排渣系統(tǒng)由冷渣設(shè)備、輸渣設(shè)備、儲渣倉、冷渣器進(jìn)料閥和儲渣倉放料

42、閥等設(shè)備組成。 1.4.3 干式機(jī)械輸送方案干式機(jī)械輸送方案的工藝流程和輸渣特點如下:工藝流程:鍋爐的渣由埋刮板輸送機(jī)連續(xù)排出，后經(jīng)斗提機(jī)進(jìn)入渣倉。 渣倉的渣經(jīng)雙軸攪拌機(jī)加水調(diào)濕后用自卸汽車運到灰場碾壓堆存。 每臺爐下布置2條埋刮板輸送機(jī)，每條埋刮板輸送2臺冷渣器排出的渣，冷渣器的出口加鎖氣器。 每條埋刮板對應(yīng)1臺斗提機(jī)。 每臺爐設(shè)置1個渣倉。 輸渣特點:對底渣的顆粒度變化有較強(qiáng)的適應(yīng)度，不會因為有較大粒徑的底渣而影響正常輸送。 整個系統(tǒng)安全可靠，國內(nèi)有多處成功運行的經(jīng)驗。 設(shè)備站用空間較大，只能直線布置，爐底通道受到影響。 整個系統(tǒng)密閉的不怎么好，有漏灰現(xiàn)象的發(fā)生。 1.4.4 正氣壓力輸渣

43、方案正氣壓力輸渣方案的工藝流程和輸渣特點如下:工藝流程:正壓氣力輸渣系統(tǒng)的輸送器才喲感倉泵，通過倉泵將爐渣輸送到渣庫。 對應(yīng)每1臺冷渣器裝3臺倉泵。 同1臺爐的每2臺冷渣器共用1條輸渣管，這樣1臺爐有2條輸渣管，2臺爐共用1座渣庫。 渣庫的灰經(jīng)雙軸攪拌機(jī)加水調(diào)濕后用自卸汽車運到灰場碾壓堆存。 輸渣特點:整個系統(tǒng)允許通過的渣的最大粒徑通常是25mm，粒徑超過25mm的大渣塊會在緩沖渣斗的分離處被分離出來，需要人工定期清除，增加了勞動量與勞動強(qiáng)度。 管道的磨損比較厲害，磨穿管道后要想不停爐，只能就地排放后用人力運至戶外，增加運行人員的勞動危險性和勞動強(qiáng)度。 由于渣的容度較大，布置比較靈活，輸送距離

44、相對較遠(yuǎn)，能夠減少長區(qū)內(nèi)的污染。 1. 5本章小結(jié)本章介紹了循環(huán)流化床鍋爐幾種主要的污染物的危害，如NOx、SO2是形成“酸雨”和“酸霧”的主要原因之一，氮氧化物與碳?xì)浠衔锝Y(jié)合形成光化學(xué)煙霧，所以NOx、SO2污染帶來的后果嚴(yán)重危及人體健康，對自然環(huán)境造成嚴(yán)重?fù)p害。 又提及處理循環(huán)流化床鍋爐污染物排放的方法。 如濕法脫硫脫氮、電子束法、吸附法等等，并簡單的點明了各種方法的優(yōu)勢與弱勢。 2 循環(huán)流化床鍋爐脫硫特性的研究2. 1 循環(huán)流化床鍋爐石灰石脫硫反應(yīng)一般循環(huán)流化床鍋爐處在850900oC的工作溫度下，在此溫度下石灰石可充分地發(fā)生焙燒反應(yīng)，使碳酸鈣分解為氧化鈣，氧化鈣與煤燃燒產(chǎn)生的二氧化硫

45、進(jìn)行鹽化反應(yīng)，生成硫酸鈣，以固體形式排出達(dá)到脫硫的目的。 石灰石焙燒反應(yīng)方程式: 2CaCO3=2CaO+CO2脫硫反應(yīng)方程式: 2CaO+2SO2+O2=2CaSO4+熱量在鍋爐運行時，爐內(nèi)的床料主要由煤中的灰、矸石、未反應(yīng)的石灰石、石灰石脫硫反應(yīng)產(chǎn)物等構(gòu)成，這些床料在從布風(fēng)板下送入的一次風(fēng)和布風(fēng)板上送入二次風(fēng)的作用下處于流化狀態(tài)，部分顆粒被煙氣夾帶在爐膛內(nèi)向上運動，在爐膛的不同高度，一部分固體顆粒將沿著爐膛邊壁下落，形成物料的內(nèi)循環(huán)，其余固體顆粒被煙氣夾帶進(jìn)入分離器，進(jìn)行氣固兩項分離，絕大多數(shù)顆粒被分離下來，通過回料閥反送回爐膛形成物料的外循環(huán)。 這樣燃料及石灰石可在爐內(nèi)進(jìn)行多次的往復(fù)循環(huán)

46、燃燒和反應(yīng)，所以循環(huán)流化床鍋爐具有很高的燃燒效率。 2.1.1 影響循環(huán)流化床鍋爐脫硫效率的主要因素循環(huán)流化床的燃燒及脫硫過程十分復(fù)雜。 運行中影響脫硫效率的因素很多，主要包括運行床溫、Ca與S物質(zhì)的量、床料粒度、流化速度、SO2在爐膛停留時間等。 最關(guān)鍵的因素是鍋爐運行床溫、Ca與S物質(zhì)的量比、脫硫劑的粒度與性質(zhì)及鍋爐的流化速度。 其他因素只是通過影響上述因素來達(dá)到對脫硫的影響。 下面就其因素進(jìn)行分析: (1)運行床溫的影響鍋爐運行床溫對脫硫效率影響很大。 這是由于床溫的變化直接影響脫硫反應(yīng)速度、固體產(chǎn)物的分布和孔隙堵塞特性，所以床溫會影響脫硫反應(yīng)的進(jìn)行和脫硫劑的利用率。 脫硫的最佳溫度并不

47、是一個常數(shù)，它與脫硫劑的品種、粒徑、鍛燒條件和爐內(nèi)壓力水平有關(guān)。 Ca 與S 物質(zhì)的量的影響當(dāng)Ca與S物質(zhì)的量比低于2.5時，隨著Ca與S物質(zhì)的量比的增加，脫硫效率增加很快。 這是因為CaCO3一旦鍛燒生成CaO，就很快變成CaSO4，CaSO4的體積大于CaCO4體積，從而CaO比表面的細(xì)孔很容易被CaSO4覆蓋而阻塞，使CaO 失去與SO2反應(yīng)所必需的多孔性表面。 因此應(yīng)該投入較多的脫硫劑。 但是投入過多的脫硫劑時，脫硫效率增加的很少，不僅浪費了脫硫劑，而且多余的CaO 又可催化生成NOx，使NOx的排放量增加，另外也增加了灰渣的物理熱損失。 (3)床料粒度的影響脫硫劑和燃料的粒度以及兩者

48、的粒徑分布對脫硫效率也有較大影響。 采用較小粒徑的石灰石，易使SO2擴(kuò)散到脫硫劑核心。 其參與反應(yīng)面積增加，有利于脫硫。 石灰石粒度太小或使用太易磨損的石灰石會增大其以飛灰形式的逃逸量，使脫硫效率下降; 故一般采用02mm，平均粒徑在0.10.5mm之間。 同樣，給煤粒度過大或過小也會使脫硫效率下降。 燃料粒徑一般控制在0.513mm，無煙煤為0.58mm，煙煤為213mm。 對于15mm 的焦炭煤粒，最佳的脫硫溫度為900950oC; 較大粒徑時，最佳脫硫溫度也較高。 (4)流化速度的影響循環(huán)流化床鍋爐改變流化速度就是改變負(fù)荷、空氣量或一次風(fēng)率。 增加風(fēng)量意味著循環(huán)量(即循環(huán)倍率)的增加和脫

49、硫劑在床內(nèi)的停留時間的延長。 由于硫酸鹽化反應(yīng)速度相對較慢，當(dāng)反應(yīng)30min后，如果不考慮磨損，石灰石的利用率僅有0.20.4，故延長石灰石停留時間(最好大于l h)可以提高其利用率。 提高循環(huán)倍率還能增加懸浮空間脫硫劑的濃度，有利于SO2的吸收。 提高了脫硫劑的利用率，可使達(dá)到相同脫硫效率所需的Ca與S物質(zhì)的比下降，減少對NOx的刺激作用。 但是增加循環(huán)倍率要增加風(fēng)機(jī)耗電量，一方面使循環(huán)床磨損加劇，另一方面當(dāng)懸浮顆粒質(zhì)量濃度大于30kg/m3 后，脫硫效率增加緩慢，還使細(xì)顆粒逃逸量增加，密相區(qū)顆粒質(zhì)量濃度可能稍有減少。循環(huán)流化床鍋爐存在一個最有利于脫硫的循環(huán)倍率。 (5)SO2在爐膛停留時間

50、的影響脫硫一般只發(fā)生在爐膛內(nèi)。循環(huán)流化床鍋爐內(nèi)SO2停留時間是以爐膛高度和表觀氣速之比來衡量的。另外，懸浮空間物料的濃度高也有利于SO2停留時間的延長。延長脫硫時間對脫硫效率的增益與SO2停留時間成指數(shù)衰減趨勢。循環(huán)流化床的高度應(yīng)保證SO2停留時間不少于34 S，但也不能過長。 (6)其他因素對脫硫效率的影響壓力是影響脫硫的又一因素。實際運行表明，增加壓力可以改善脫硫效率，提高脫硫反應(yīng)速度。壓力從常壓增至0.5MPa時，脫硫效果明顯改善，最佳脫硫溫度也上升了。 目前增壓循環(huán)流化床鍋爐尚處于工業(yè)試驗階段，已生產(chǎn)安裝運行的一般為常壓循環(huán)流化床鍋爐。 煤種的影響包括硫的含量和Ca和Mg等金屬雜質(zhì)的含

51、量，因為含有這些金屬的煤有自身脫硫能力。 燃燒硫含量比較高的煤更容易提高脫硫效率，因為高硫煤燃燒后產(chǎn)生的SO2濃度高，有利于脫硫反應(yīng)。 提高過量空氣系數(shù)會使SO2稀釋，以降低的SO2排放濃度。 研究表明，過量空氣系數(shù)單獨對SO2并無多大影響，除非它很低或很高時導(dǎo)致床溫下降而使石灰石利用率降低。 因此氧濃度的變化主要影響脫硫溫度而間接地影響脫硫效率。 分段燃燒給爐膛內(nèi)氧濃度分布造成很大變化。 但一些研究者發(fā)現(xiàn)，二次風(fēng)與一次風(fēng)體積比從0.522增到1.0時SO2排放變化不大。 給料方式對燃燒和氣體排放都有較大影響。 運行經(jīng)驗表明，前后墻平衡給煤時，脫硫劑利用最高，原因是平衡給煤可使?fàn)t膛溫度和燃煤產(chǎn)

52、生的SO2分布均勻。 循環(huán)流化床鍋爐的負(fù)荷在相當(dāng)大的范圍變化時，脫硫效率是基本恒定的，但在較為極端的情況下，如負(fù)荷率處于鍋爐降負(fù)荷能力的極限時，由于床溫、氣速、流體動力因素及密相區(qū)煙氣中析出SO2濃度變化較大，可能會造成脫硫效率的明顯下降。 2.2 流化床鍋爐濕法脫硫控制濕法脫硫技術(shù)以石灰石或石灰漿液洗滌法為代表，是目前世界上應(yīng)用最多，脫硫效率最高，技術(shù)最為成熟的脫硫方式。 但其投資和運行費用也最高，系統(tǒng)和設(shè)備結(jié)構(gòu)復(fù)雜，設(shè)計和運行中受制約的因素多，還需設(shè)置大規(guī)模的煙氣升溫和排水處理裝置。 2.2.1 濕法脫硫工藝簡介濕法脫硫工藝中，脫硫劑和脫硫生成物均為濕態(tài)，其脫硫過程是氣液反應(yīng)，反應(yīng)速度快，

53、脫硫效率高，脫硫劑利用率高，其中以濕法石灰石一石膏洗滌工藝最為成熟，應(yīng)用也最為廣泛。 濕法石灰石一石膏洗滌工藝的典型流程為:從除塵器出來的煙氣經(jīng)過一個換熱器，然后進(jìn)入吸收塔，在吸收塔內(nèi)SO2直接和磨細(xì)的石灰懸浮液接觸并被吸收。 新鮮的石灰漿液不斷的加入到吸收塔底部的蓄液槽中，洗滌后的煙氣通過除霧器、換熱器和煙囪排人大氣。 2.2.2 石灰石濕法脫硫反應(yīng)過程煙氣脫硫過程包括氣相中的SO2向液相(相界面)中的傳質(zhì)擴(kuò)散、氣液相的化學(xué)反應(yīng)，以及石灰石的溶解擴(kuò)散等過程345。 由于SO2最先被吸收到水中并轉(zhuǎn)化為SO3，所以脫硫率由液相中H2SO3與氣相中SO2的平衡決定，SO2與水的連續(xù)反應(yīng):SO2 +

54、 H2O = H2SO3H2SO3 = H+ + HSO3-HSO3- = H+ + SO32-H2SO3 + 1/2 O2 = H2SO4石灰石被液膜包圍，在液相中的分解速率由表面反應(yīng)機(jī)理控制，在液相中的連續(xù)反應(yīng)為:CaCO3 =Ca2+ + CO32-CO32-+ H+ = HCO3-HCO3-+ H+ = CO2(aq) + H2OCO2 (aq)= CO2(g)在液膜中溶解的Ca2+、SO32-、部分氧化的SO24-離子之間發(fā)生復(fù)雜的化學(xué)反應(yīng):CO2+SO2-3 + 1/2H2O = CaSO31/2H2OCaSO3 + H2SO4 + H2O = CaSO42H2O+CO2這是一個復(fù)

55、雜的涉及傳質(zhì)、反應(yīng)及結(jié)晶的氣液固多相體系。 對于這種氣固液多相反應(yīng)體系，傳質(zhì)過程往往是過程的控制步驟，在液相中的反應(yīng)相對較快，并假定為瞬間反應(yīng)。 2.2.3 石灰石濕法脫硫優(yōu)點與缺點優(yōu)點:脫硫效率比較高，受煤種的含硫量波動較小，適用于不同種類的煤種。 脫硫吸收劑可以循環(huán)利用，經(jīng)濟(jì)型好。 缺點:初期投資費用高、運行費用高、占地面積大、系統(tǒng)管理操作復(fù)雜、磨損腐蝕現(xiàn)象較為嚴(yán)重、副產(chǎn)物一石膏很難處理。 2.3 半干半濕法煙氣脫硫半干半濕法煙氣脫硫技術(shù)是由中國環(huán)境科學(xué)研究院和北京現(xiàn)代綠源環(huán)保技術(shù)有限公司共同研究開發(fā)的、具有中國自主知識產(chǎn)權(quán)的煙氣凈化技術(shù)，用于燃煤工業(yè)鍋爐、電廠鍋爐煙氣脫硫以及垃圾焚燒爐煙

56、氣脫酸處理。 目前這種技術(shù)的工業(yè)化應(yīng)用已經(jīng)被列入國家“863”計劃。 半千半濕法煙氣凈化系統(tǒng)采用石灰作為脫硫劑，具有運行費用低、水耗少、脫硫效率高和副產(chǎn)物可制新型建材等優(yōu)點，適合工業(yè)、電廠燃煤鍋爐煙氣脫硫或脫酸處理。 2.3.1 半干半濕法煙氣脫硫原理及工藝特點本項技術(shù)使用水蒸汽作為介質(zhì)輸送作為脫硫劑的石灰和作為輔助脫硫劑的循環(huán)飛灰，由反應(yīng)塔底收集的脫硫灰在水蒸汽輸送下直接噴入煙道內(nèi)，并與煙氣一起進(jìn)入反應(yīng)塔；石灰和由作為預(yù)除塵的旋風(fēng)除塵器收集的煙塵在水蒸汽輸送下進(jìn)入脫硫反應(yīng)塔。 水蒸汽在輸送過程中激活飛灰中10以上的堿性氧化物成分，使這些潛在的堿性物質(zhì)變?yōu)榛钚詨A性成分，并參與脫硫反應(yīng)，這樣在大

57、大降低了石灰的使用量的情況下，同樣能達(dá)到理想的脫硫效果。 石灰在輸送過程中與水蒸汽反應(yīng)如下:CaO(s)+H2O(g)Ca(OH)2(s)飛灰的主要成分是A12O3和SiO2，堿性氧化物質(zhì)以過燒形式存在，與Al2O3和SiO2結(jié)合，對脫硫反應(yīng)影響不大。 2.3.2 半干半濕法煙氣脫硫原理圖2-1半干半濕法煙氣脫硫除塵系統(tǒng)示意圖如圖2-1所示，由反應(yīng)塔底收集的脫硫灰在水蒸氣輸送下直接噴入煙道內(nèi)，最后進(jìn)入反應(yīng)塔；石灰和旋風(fēng)除塵器收集的煙塵在水蒸氣輸送下進(jìn)入脫硫反應(yīng)塔。 石灰在輸送過程中與水蒸氣反應(yīng)CaO(s)+H2O(g)=Ca(OH2)(s) (2.1)飛灰的主要成分是Al2O3和SiO2，通常

58、含有10%以上的堿性氧化物。 這些堿性氧化物質(zhì)與Al2O3和SiO2結(jié)合，直接應(yīng)用對脫硫反應(yīng)影響不大。 在水蒸氣輸送飛灰過程中一部分堿性氧化物變?yōu)榛钚越饘贇溲趸?，并參與脫硫反應(yīng)，在大大降低了石灰的使用量的條件下，能達(dá)到理想的脫硫效果。 2.3.3 脫硫反應(yīng)機(jī)理半干半濕法煙氣脫硫噴水霧主要成份是鍋爐軟化水下水和鍋爐廢水，是高鹽廢水噴水的目的是降低反應(yīng)塔內(nèi)的溫度，降低Ca(OH)2與SO2反應(yīng)的自由能，提高SO2與脫硫劑反應(yīng)的速率。 高鹽液膜附著在脫硫劑的表面，有利于提高SO2向脫硫劑傳質(zhì)的速率，并提高SO2與脫硫劑的反應(yīng)效率。 在潮濕環(huán)境里，煙氣中的SO2、水霧以及脫硫用石灰和飛灰充分接觸，發(fā)

59、生以下反應(yīng):(1) SO2的化學(xué)變化:SO2(g)= SO2(aq) (2. 2)SO2(aq) + H2O = H2SO3 (2. 3)H2SO3=H+ +HSO3- =2H+SO32- (2. 4)(2) Ca(OH)2的變化: Ca(OH)2(s)=Ca(OH)2(aq)=Ca2+2OH- (2. 5)(3) SO2與消石灰的反應(yīng): SO2(aq)+Ca(OH)2(aq)=CaSO3。1/2H2O(s)+1/2H2O (2. 6)(4) CaSO3的氧化反應(yīng): CaSO3。 1/2H2O(s)+1/2O2(g)+3/2H2O=CaSO4。2H2O (2. 7)由式(2.2)-(2.7)可

60、以看出，SO2與脫硫劑CaO的反應(yīng)是通過離子反應(yīng)實現(xiàn)的，反應(yīng)速度遠(yuǎn)比SO2直接與CaO反應(yīng)要快得多。SO2還與其它金屬氫氧化物反應(yīng)，原理與反應(yīng)式(2. 5)-(2.7)相類似。 煙塵顆粒在脫硫反應(yīng)塔內(nèi)受霧滴的作用，使小的顆粒凝結(jié)起來，形成大顆粒并沉降到反應(yīng)塔底；同時，大的煙塵顆粒也會在塔底沉降下來。由于這些顆粒中含有大量未參與脫硫反應(yīng)的有效鈣，為提高脫硫劑和飛灰利用率，這部分煙塵經(jīng)蒸汽輸送后進(jìn)入脫硫反應(yīng)塔回用。 式(2.7)所示的是CaSO3的氧化反應(yīng)。脫硫反應(yīng)塔內(nèi)最初生成含水CaSO3，隨著反應(yīng)的進(jìn)行，CaSO3被氧化成石膏。同時，在脫硫飛灰輸送過程中，部分的CaSO3被氧化成CaSO4，有