第九章 循環(huán)流化床鍋爐氣體污染物的排放與控制

循環(huán)流化床鍋爐設(shè)備及系統(tǒng)2/24/2024第九章氣體污染物的排放與控制第一節(jié) 環(huán)境質(zhì)量與大氣污染物排放標(biāo)準(zhǔn)第二節(jié) 煤燃燒過程中SO2的生成機(jī)理與影響因素第三節(jié) 循環(huán)流化床鍋爐脫硫第四節(jié) 循環(huán)流化床鍋爐內(nèi)NOx和N2O的生成機(jī)理第五節(jié) 循環(huán)流化床鍋爐內(nèi)NOx和N2O的排放控制

2/24/2024化石燃料燃燒排放的污染物氣體污染物（SOx、NOx、CO、HCl、HF）與粉塵固體廢棄物污水2/24/20242/24/2024第一節(jié) 環(huán)境質(zhì)量與大氣污染物排放標(biāo)準(zhǔn)一、環(huán)境質(zhì)量1. SO2的特性及其對(duì)環(huán)境的影響（1）特性無色、刺激性氣體與水蒸氣在陽光催化 作用下形成硫酸（2）危害危害生物和自然生態(tài)環(huán)境腐蝕建筑材料及金屬結(jié)構(gòu)2/24/20242/24/2024酸雨污染2/24/2024一、環(huán)境質(zhì)量2. NOx和N2O的特性及其對(duì)大氣的影響（1）NOx

1）NO（90~95%）特性：無色有毒氣體、生存時(shí)間s級(jí)危害：導(dǎo)致酸雨、形成光化學(xué)煙霧、造成臭氧層破壞、對(duì)建筑物和人體構(gòu)成危害、誘發(fā)癌癥的原因之一2）NO2：淺棕色，有強(qiáng)烈刺激性

（2）N2O：無色有毒氣體，溫室效應(yīng)，NO的主要來源，破壞臭氧層2/24/2024NOx和N2O對(duì)大氣的影響2/24/2024二、大氣污染物排放標(biāo)準(zhǔn)2/24/2024二、大氣污染物排放標(biāo)準(zhǔn)2/24/2024二、大氣污染物排放標(biāo)準(zhǔn)2/24/2024第二節(jié) SO2的生成機(jī)理與影響因素一、煤燃燒過程中SO2的生成機(jī)理1、煤中S的來源（1）元素S（可燃）（2）有機(jī)S（可燃）：與C、H結(jié)合生成的復(fù)雜有機(jī)化合物（3）無機(jī)S：黃鐵礦S（可燃）和硫酸鹽S2、生成SO2的途徑（1）鐵礦S的氧化——黃鐵礦硫（FeS2）（2）有機(jī)S的氧化（3）元素S的氧化2/24/2024二、煤燃燒過程中影響SO2析出的因素1. 顆粒在床內(nèi)的停留t：t↑→SO2轉(zhuǎn)化率↑（S的分解）2. 爐膛T：隨T升高而單調(diào)增加3. α：隨α增加，SO2生成濃度減少2/24/2024第三節(jié) 循環(huán)流化床鍋爐脫硫一、流化床燃燒脫硫機(jī)理1. 脫硫方法：石灰石或白云石最為脫硫劑，在燃燒過程中分解成石灰（CaO），在氧化性氣氛下與SO2和O反應(yīng)生成硫酸鈣2. 石灰石脫硫原理（1）石灰石分解：原石灰石內(nèi)自然空隙擴(kuò)大（2）石灰表面生成致密硫酸鈣薄層：阻礙SO2進(jìn)入并反應(yīng)3. 脫硫效率——SO2被石灰石吸收的百分比

max脫硫率——最佳反應(yīng)溫度830~870℃4. 綜合指標(biāo)Ca/S：Ca/S↑→Ca利用率↓2/24/20242/24/2024二、脫硫效率及其影響因素1. 循環(huán)流化床鍋爐燃燒方式對(duì)脫硫的益處（1）延長脫硫劑的停留t（2）在內(nèi)、外循環(huán)中，脫硫劑顆粒被破碎形成新的反應(yīng)表面（3）爐、分離器內(nèi)的均勻溫度場(chǎng)（850℃）利于脫硫反應(yīng)進(jìn)行2/24/2024一、循環(huán)流化床鍋爐的燃燒區(qū)域2. 脫硫主要影響因素（1）爐膛T（很大）

——影響脫硫反應(yīng)速度、固體產(chǎn)物分布、空隙堵塞特性（2）Ca/S——2~3（3）煤中含S量及脫硫劑顆粒粒徑相同Ca/S下，含S量↑→脫硫效率↑石灰石粒徑↑（反應(yīng)表面積?。摿蚵省?/p>

（4）脫硫劑反應(yīng)性（5）流化速度和床層高度（6）R2/24/2024三、脫硫劑的選擇與再生1、選擇（1）含CaCO3較高的石灰石（2）石灰石煅燒后形成較好多孔性結(jié)構(gòu)的CaO2、再生

——一段法：1100℃下利用CO和H2將CaCO3還原成CaO2/24/2024第四節(jié) NOx和N2O的生成機(jī)理2/24/2024一、NOx

（NO、NO2）的生成機(jī)理1. 熱力型——N2在高溫下氧化（1）T>1500℃，隨T升高，按指數(shù)規(guī)律增加（2）N2濃度（3）O2濃度的平方根（4）停留t2. 燃料型——燃料中含有的氮化合物熱分解，接著氧化（1）揮發(fā)份N：HCN、NH3

（2）焦炭N3. 快速型——燃料燃燒時(shí)產(chǎn)生的烴（CHi）撞擊N2分子生成HCN和CN，再被氧化2/24/2024二、N2O的生成機(jī)理1. 均相生成反應(yīng)——揮發(fā)份N

（1）HCN（被氧化）→NCO+NO→N2O（2）NH3→NH+NO→N2O2. 多相生成反應(yīng)——焦炭N（占70%）（1）直接氧化（2）與NO反應(yīng)3. 分解反應(yīng)（以多相反應(yīng)為主）4. 生成過程5. 影響N2O的影響因素 爐膛T（決定性）、α、煙氣中O的含量、煤種、各種催化劑2/24/2024第五節(jié) NOx和N2O的排放控制一、概述1、控制燃料型NOx

（1）低NOx燃燒技術(shù)（2）爐膛噴射脫硝技術(shù)2、減少N2O排放的方法

（1）提高爐膛T——缺點(diǎn)：降低脫硫率、增加NOx排放（2）降低α（3）后期燃燒（4）加入催化劑使其分解2/24/2024二、降低CFB中NOx和N2O排放的方法1、低α系數(shù)燃燒——缺點(diǎn)CO濃度劇增→q3↑飛灰含C量↑→q4↑爐膛內(nèi)形成