大气污染控工程第八章,第三节 燃料燃烧中脱硫.ppt

第三节 燃料燃烧中脱硫 Contents 流化床流态化原理 流化床的特征 流化床燃烧脱硫原理 循环流化床（CFBC）燃烧脱硫 炉内喷钙脱硫技术 1.1流化床流态化原理 图 1 气固两相随气流速变化所呈现的不同流态 1.2流化床的特征 从整体看，床层显示出某些类似于液体的表观性质； 合于有强热效应的过程（返混）； 流化床的压力降保持恒定； 颗粒在床内剧烈运动，造成固体颗粒和床内设备的磨损，生成粉尘。 1.便于连续处理大量固体粒子，实现连续生产和生产过程的自动化； 2.便于控制温度并使温度分布均匀； 3.传热效率高，适于强放热（或吸热）过程 ； 4.由于粒子细，流体和固体间接触面积大，因此反应速率快。 优点 缺点 1.返混较剧烈，降低了反应速率和影响反应的选择性; 2.反应器内难以保持适合某些反应所需的温度梯度； 3.固体颗粒的磨损和带出较严重，需要细粉回收设备。 1.3流化床燃烧脱硫原理 图2 石灰石在燃烧过程中的脱硫原理 粉状石灰石在高温下分解成CaO和CO2是一个吸热反应，热分解温度为880℃： 在氧化性气氛中CaO与SO2发生如下的脱硫反应： （3） （4） （2） （1） a.燃烧中脱硫基本原理 两个阶段 在脱硫剂的表面和大孔隙中进行； 随着大孔隙的消耗，小孔隙的阻力作用对脱硫的影响越来越显著。 思考题 流化床燃烧脱硫的主要影响因素有哪些？ 1.4 流化床燃烧脱硫的主要影响因素 a.钙硫比 b.煅烧温度 c.脱硫剂的颗粒尺寸和孔隙结构 d.脱硫剂的种类 a.钙硫比 是表示脱硫剂用量的一个指标。从脱除SO2的角度考虑，所有性能参数中，钙硫比影响最大，钙硫比对脱硫率的影响可以用一个经验公式近似表述： m－综合影响参数与床高、流速、颗粒、种类…相关，不同类型的流化床锅炉有不同的m值。 b.煅烧温度 温度低，脱硫剂煅烧温产生孔隙量少，孔径小，反应几乎完全被限制在颗粒外表面。 温度慢慢上升，煅烧反应速率增大，伴随着CO2气体的大量释放，孔隙迅速扩展膨胀。使得与SO2反应的表面也增大，从而有利用脱硫反应的进行。但是，当床温超过CaCO3煅烧平衡温度约500C以上时，烧结作用变得越来越严重，其结果会事得其反。 c.脱硫剂的颗粒尺寸和孔隙结构 这个关系很复杂，因为脱硫剂颗粒形状，孔径分布不一，再加上床层内颗粒磨损，爆裂和扬析现象的发生。 d.脱硫剂的种类 根据当地煤中硫的含量及特点而定。 1.5 脱硫剂的再生 脱硫剂的再生利用可以降低脱硫剂的消耗并提高脱硫剂的利用率。脱硫剂再生的原理是： 硫酸钙在1100℃的还原性气氛中会进行如下反应： 利用反应(5-85)~（5-87）称为一级再生法，而利用反应(5-88)~(5-89)称为二级再生法。在一级再生法条件下使反应物停留30min以上时，CaO的再生率可以超过90%。 当再生反应生成了CaS，可以根据反应(5-91)和(5-92)使反应发生分解： (5-91) (5-92) 2.循环流化床（CFBC） 图 3 循环流化床燃烧示意图 2.1循环流化床燃烧的特点 a.不仅可以燃用各种类型的煤，还可以燃烧其他物质； b. 由于流化速度高，使燃料在系统内不断循环，实现均匀稳定的燃烧； c.由于采用循环燃烧的方式，燃料在炉内停留时间较长，使得燃烧效率得到了提高； d.燃烧温度低，NOx生成量少； e.由于石灰石在循环流化床内反应时间长，使用少量的 石灰石（钙硫比小于1.5）即可使脱硫率达到90％； f.燃料制备和给煤系统简单，操作灵活。 3.8 14.5 400 72 95 95 98 MSFBC 9.5 11.4 487 240 365 75 93 FBC O2/% CO2/% CO/(ml/m3) NOX/(ml/m3) SO2/(ml/m3) 排放量 脱硫率/% 碳利用率/% 项目 表3 多物料循环流化床（MSFBC）与常规流化床(FBC)燃烧性能比较 2.2.循环流化床的工业应用 项目名称：美国Nucla电厂常压流化床锅炉示范工程 国外几个典型流化床锅炉应用实例 项目概况：锅炉出力：110MW 燃用煤种：三种美国西部烟煤（Salt Creek 煤 ，S％ 0.5％； Peabody 煤， S％ 0.7％； Dorchester 煤, S％ 1.5％） 投运后的燃烧试验结果： 脱硫率： 70％（床温882℃,Ca/S=1.5） 85％（床温882℃,Ca/S=4） 70％（床温=927℃,Ca/S=5） NOx排放量146mg·MJ-1； CO排放量：70～140ml/m3 燃烧效率：96.9％～98.9％ 热效率：85.6％～88.6％ 项目名称：法国Gardanne 电厂循环流