第九章循环流化床锅炉气体污染物的排放与控制分解.ppt

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循环流化床锅炉设备及系统 第九章 气体污染物的排放与控制 第一节 环境质量与大气污染物排放标准 第二节 煤燃烧过程中SO2的生成机理与影响因素 第三节 循环流化床锅炉脱硫 第四节 循环流化床锅炉内NOx和N2O的生成机理 第五节 循环流化床锅炉内NOx和N2O的排放控制 化石燃料燃烧排放的污染物 气体污染物(SOx、NOx、CO、HCl、HF)与粉尘 固体废弃物 污水 第一节 环境质量与大气污染物排放标准 一、环境质量 1. SO2的特性及其对环境的影响 (1)特性 无色、刺激性气体 与水蒸气在阳光催化 作用下形成硫酸 (2)危害 危害生物和自然生态环境 腐蚀建筑材料及金属结构 酸雨污染 一、环境质量 2. NOx和N2O的特性及其对大气的影响 (1)NOx 1)NO(90~95%) 特性:无色有毒气体、生存时间s级 危害:导致酸雨、形成光化学烟雾、造成臭氧层破坏、对建筑物和人体构成危害、诱发癌症的原因之一 2)NO2:浅棕色,有强烈刺激性 (2)N2O:无色有毒气体,温室效应,NO的主要来源,破坏臭氧层 NOx和N2O对大气的影响 二、大气污染物排放标准 二、大气污染物排放标准 二、大气污染物排放标准 第二节 SO2的生成机理与影响因素 一、煤燃烧过程中SO2的生成机理 1、煤中S的来源 (1)元素S(可燃) (2)有机S(可燃):与C、H结合生成的复杂有机化合物 (3)无机S:黄铁矿S(可燃)和硫酸盐S 2、生成SO2的途径 (1)铁矿S的氧化——黄铁矿硫(FeS2) (2)有机S的氧化 (3)元素S的氧化 二、煤燃烧过程中影响SO2析出的因素 1. 颗粒在床内的停留t:t↑→SO2转化率↑(S的分解) 2. 炉膛T:随T升高而单调增加 3. α:随α增加,SO2生成浓度减少 第三节 循环流化床锅炉脱硫 一、流化床燃烧脱硫机理 1. 脱硫方法:石灰石或白云石最为脱硫剂,在燃烧过程中分解成石灰(CaO),在氧化性气氛下与SO2和O反应生成硫酸钙 2. 石灰石脱硫原理 (1)石灰石分解:原石灰石内自然空隙扩大 (2)石灰表面生成致密硫酸钙薄层:阻碍SO2进入并反应 3. 脱硫效率——SO2被石灰石吸收的百分比 max脱硫率——最佳反应温度830 ~ 870℃ 4. 综合指标Ca/S:Ca/S↑→Ca利用率↓ 二、脱硫效率及其影响因素 1. 循环流化床锅炉燃烧方式对脱硫的益处 (1)延长脱硫剂的停留t (2)在内、外循环中,脱硫剂颗粒被破碎形成新的反应表面 (3)炉、分离器内的均匀温度场(850℃)利于脱硫反应进行 一、循环流化床锅炉的燃烧区域 2. 脱硫主要影响因素 (1)炉膛T(很大) ——影响脱硫反应速度、固体产物分布、空隙堵塞特性 (2)Ca/S——2 ~ 3 (3)煤中含S量及脱硫剂颗粒粒径 相同Ca/S下,含S量↑→脱硫效率↑ 石灰石粒径↑(反应表面积小)→脱硫率↓ (4)脱硫剂反应性 (5)流化速度和床层高度 (6)R 三、脱硫剂的选择与再生 1、选择 (1)含CaCO3较高的石灰石 (2)石灰石煅烧后形成较好多孔性结构的CaO 2、再生 ——一段法:1100℃下利用CO和H2将CaCO3还原成CaO 第四节 NOx和N2O的生成机理 一、NOx (NO、NO2)的生成机理 1. 热力型——N2在高温下氧化 (1)T1500℃,随T升高,按指数规律增加 (2)N2浓度 (3)O2浓度的平方根 (4)停留t 2. 燃料型——燃料中含有的氮化合物热分解,接着氧化 (1)挥发份N :HCN、NH3 (2)焦炭N 3. 快速型——燃料燃烧时产生的烃(CHi)撞击N2分子生成HCN和CN,再被氧化 二、N2O的生成机理 1. 均相生成反应——挥发份N (1)HCN(被氧化)→NCO+NO→N2O (2)NH3→NH+NO→N2O 2. 多相生成反应——焦炭N(占70%) (1)直接氧化 (2)与NO反应 3. 分解反应(以多相反应为主) 4. 生成过程 5. 影响N2O的影响因素 炉膛T(决定性)、α、烟气中O的含量、煤种、各种催化剂 第五节 NOx和N2O的排放控制 一、概述 1、控制燃料型NOx (1)低NOx燃烧技术 (2)炉膛喷射脱硝技术 2、减少N2O排放的方法 (1)提高炉膛T——缺点:降低脱硫率、增加NOx排放 (2)降低α (3)后期燃烧 (4)加入催化剂使其分解 二、降低CFB中NOx和N2O排放的方法 1、低α系数燃烧——缺点 CO浓度剧增→q3↑ 飞灰含C量↑→q4↑ 炉膛内形成还原性

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