循环流化床锅炉二级脱硫方法研究..doc

循环流化床锅炉两级脱硫方法研究 循环流化床燃烧是一种新型的高效、低污染的清洁燃煤技术，具有高的燃烧效率、可以燃用劣质燃料、锅炉负荷调节性好、灰渣易于综合利用等优点，因此在世界范围内得到了迅速发展。随着环保要求日益严格，普遍认为，循环流化床锅炉是目前最实用和可行的高效低污染燃煤设备之一。 从上述分析可知，循环流化床内脱硫过程的影晌机制有两种：硫酸盐化和SO2与石灰石的接触过程，即化学反应动力和传质两个方面。其中，就化学反应而言石灰石进入循环流化床以后是放热的，就传质而言循环流化床为石灰石颗粒提供了良好的外部传质条件，脱硫过程中同时发生着许多传热、传质和化学反应过程，主要有以下几种： 1）SO2气体向石灰石表面扩散； 2）通过固体颗粒的内孔隙进行气态反应物的扩散； 3）在固体颗粒内孔隙表面上进行气态反应物的物理吸附； 4）SO2与CaO之间的化学反应。 其中，过程①为扩散控制，过程②③④则和石灰石的温度、物理特性和活性有关。因此，脱硫反应的反应速度常数应该由这两个因素共同确定： 式中，为脱硫反应速度常数，为硫酸盐化反应的本征反应速度常数，为颗粒外表面的气膜传质系数，为内孔扩散的有效扩散系数，为反应界面距颗粒表面的距离。 1.2炉内添加石灰石脱硫影响因素 脱硫效果通常用脱硫效率来表示，而脱硫效率通常用烟气中SO2被石灰石吸收的百分比来表示。影响脱硫效率的主要因素有Ca/S摩尔比、床温、脱硫剂粒度和反应性、床层高度(流化速度)、煤的性质、飞回循环倍率、煤的含硫量和分级燃烧[17]。 1）Ca/S摩尔比对脱硫效率的影响 影响脱硫效率最主要的因素是Ca/S摩尔比。加大Ca/S摩尔比，SO2的排放浓度不断降低，脱硫效率不断提高，但其作用效果是越来越弱的。但Ca/S摩尔比在1.5~2.5之间时，脱硫效率可达90%以上。而在一般鼓泡流化床锅炉内由于细粒石灰石的大量携带，在Ca/S摩尔比位4时，才能达到这样的脱硫效率。循环流化床锅炉是有其优越性的。假使将床温控制的更低些，如850℃，采用破碎的更细小的石灰石脱硫效果还会得到提高。不加石灰石时，排放与煤的含硫量成正比；燃烧时，燃料硫约有28.5%的硫分残留在灰渣中，约71.5%则以气体形式排放出来。此时SO2排放浓度大只取决于无机硫的析出程度和燃料本身的脱硫性能。 加入石灰石进行脱硫时，随着Ca/S比的增加，脱硫效率也增加。当Ca/S比低于2.5 时，随着Ca/S比的增加脱硫效率增加很快，这是因为CaCO3—旦煅烧生成生成CaO就很快变成CaSO4，CaSO4体积大于CaCO3体积,从而CaO比表面的细孔很容易被CaSO4稷盖而阻塞，使CaO失去与SO2反应所必需的多孔性表面。 但Ca/S比超过2.5甚至更高时，脱硫效率的增加开始减缓，还会带来其他副作用， 因此存在一个比较经济合理的最佳Ca/S摩尔比。 2）床温对脱硫效率的影响 燃烧室内料层温度对脱硫性能有很大的影响，随着床温的提高，SO2的排放浓度增加，脱硫性能变差。床温的影响主要在于改变了脱硫剂的反应速度、固体产物分布及孔隙堵塞特性，从而影响脱硫效率和脱硫剂利用率。 由于锅炉床温的变化直接影响脱硫反应速度、固体产物的分布和孔隙堵塞特性，所以床温髙低会直接影响脱硫反应的进行程度和脱硫剂的利用率。在比较低的温度下，反应速率很低，导致石灰石捕获SO2的效果降低，难以达到有效的脱硫；而温度过高，虽然反应的速率提高了，但在扩散控制条件下可能导致以下两个不利因素：一是表面孔隙过早堵塞而使内孔得不到充分的利用，反应产物在颗粒内外分布严重不均；二是颗粒表面氧气耗竭而产生局部低氧和还原性气氛，使已经生成的CaSO4重新分解为CaO并释放SO2，导致脱硫效率和脱硫剂利用率下降。 研究发现，在一定的床温范围内SO2的析出量随温度的升商呈单调增加趋势，在750℃时硫的析出量仅为1150℃时硫析出量的65.22%，在850℃时，硫析出量已达91.88%而950℃ 和1150℃时硫的析出虽基本相同。所以温度在达到950℃以后煤中硫的析出量就基木趋于稳定了。当床温从830℃提高到930℃时，脱硫效率下降10%。公认的鼓泡床最佳脱硫温度约为850℃，但这并不意味着它一定就是循环床锅炉的最佳运行温度。对于循环流化床燃烧来说，为了达到较高的燃烧效率，燃烧室内的工作温度维持的较高一些为好，如950℃~1000℃。而为了获得较满意的脱硫效率，则工作温度维持在850℃为宜。为了兼顾二者，宜将床温控制在850℃~900℃之间。这样即保证了循环流化床锅炉的燃烧效率，又保证了循环流化床锅炉的脱硫效率。此外，循环床与鼓泡床之间在脱硫温度的选择上也有一定的差异，循环床可以将床温提高稍高一些并在906℃左右达到最高的脱硫效率。 3）脱硫剂粒径对脱硫效率的影响 脱硫剂粒径及粒径分布对脱硫效率有较