循环流化床脱硫脱硝技术

1、循环流化床脱硫脱硝技术姓名：刘明晓，张智辉宁夏国华宁东发电有限公司 宁夏灵武市马家滩镇韩家沟 750408Circulating fluidized bed desulfurization denitration technologyNAME:LIUMINGXIAO,ZHANGZHIHUINingxia guohua ningdong power company limited company .Addr.Hanjiagou,Majiatan Town,LingwuCity,Ningxia zip code: 750408ABSTRACT: Circulating luidized bed d

2、esulfurization and denitration options, plant all kinds of lime stone storage and transportation system of the characteristics and existing problems, the optimization optionsKEYWORD: Circulatingfluidizedbed;Desulfur ization denitration; Optimal choice摘要： 循环流化床脱硫脱硝方式选择及特点，电厂 各种石灰石粉存储及输送系统的特点及存在问题， 优化

3、选择方案。关键词： 循环流化床；脱硫脱硝；优化选择0 前言 世界卫生组织和联合国环境规划署统 计，目前每年由人类制造的含硫含销燃料燃 烧排放到大气中的二氧化硫、氮氧化物高达2 亿吨左右，严重破坏了大气环境，制约着 世界经济的发展。近年来，随着我国电力等 工业的加快发展，煤炭消耗量快速增长，二 氧化硫、氮氧化物污染不断加剧。其中，电 厂燃煤每年向大气中排放的二氧化硫、氮氧 化物就高达 1200 万吨，成为造成环境污染的 罪魁祸首。为满足环境保护要求，改善大气 质量，在现有火电厂利用其有限场地寻求一 种初投资省、占地少、脱硫脱销效率高、技 术成熟可靠、运行成本低的脱硫脱销装置。 加快火电厂烟气脱硫

4、脱销工作，不仅是削减 二氧化硫、氮氧化物排放总量、改善空气环 境质量的客观要求，也是促进电力工业与环 境保护协调发展、 构建和谐社会的迫切需要。循环流化床锅炉虽然相比其他炉型在炉 内脱硫脱销效率上略高一筹，但是还存在诸多技术难题需要改进，才能实现90%以上脱硫脱销的效果。本文就循环流化床锅炉炉内脱硫脱硝做出 综合论述，以求在技术方面得到改善。1 脱硫脱硝方式选择及技术经济比较目前，国际上使用最多的脱硫技术有烟气脱硫FGD汲循环流化床锅炉 CFBB术脱硫两种方 式。机组能否采用烟气脱硫，首先要分析烟气脱硫 的工艺及设备占地情况。烟气脱硫一般又分为三 种：湿法烟气脱硫、干法和半干法烟气脱硫。国外

5、应用最为普遍的是湿法烟气脱硫技术，约占电厂装 机容量的 85，其次是干法和半干法脱硫技术。 排烟 循环流化床脱硫全称为气体悬浮吸收技术简称GSA脱硫系统 。该脱硫方式具有初投资省、占地少、 脱硫效率高、运行费用低、系统简单及操作方便等 优点。在国际上掌握此项技术比较成熟的公司有丹 麦FLS。MILJ公司。此外，德国鲁奇的 BISCHOFF 公司排烟循环流化床脱硫技术 称为CFB烟气脱硫 也是较成熟的烟气脱硫技术。GSA法脱硫与烟气循环流化床 CFB：脱硫的共 同点是：均采用锅炉尾部烟气循环脱硫、石灰作吸 收剂， 占地小、 初投资省， 副产品抛弃。 不同点是： 1前者属半干法脱硫，后者属干法脱硫

6、； 2前者 使用脱硫剂为纯度及活性较高的石灰浆CaOOH，2后者脱硫剂为熟的干石灰粉 即已消化的石灰 或 采用炉内喷钙； 3前者反应塔后使用分离器循环 灰粒，喷嘴注射石灰浆，后者反应器后使用电除尘 器循环灰粒； 4脱硫效率、初投资、运行费用、 占地面积等后者比前者略大。电子束法脱硫EBA法电子束法脱硫是干法脱 硫中一种新的脱硫工艺，其主要特点是：1属干法处理过程，不产生废水、废渣； 2能同时脱硫、 脱硝，并可达到 90 以上的硫脱率和 80 以上的脱硝 率； 3副产品为硫铵和硝铵混合物，可用作化肥。湿式石灰石-石膏法脱硫技术，此技术 的基本原理主要是将石灰石粉浆或石灰作脱 硫剂，在吸收塔内对含

7、有S02的烟气进行喷淋洗涤，使S02与浆液中碱性物质发生化学 反应生成亚硫酸钙和硫配钙 CaS04从而将 S02除掉。2循环流化床锅炉炉内烟气脱硫特点循环流化床CFB：锅炉炉内稳定的870 C 左右的温度场使其本身具有了炉内烟气脱硫 条件，炉外的脱硫装置实际上就是石灰石的 制粉、存储及输送系统，并科学经济实用地 选择脱硫固化剂。一般电厂大多是外购满足要求的石灰石 粉，由密封罐车运至电厂内，通过设置于密 封罐车上的气力卸料系统将石灰石粉卸至石 灰石粉储仓。在石灰石粉储仓底部，安装有 气力输送系统，将石灰石粉通过管道输送至 炉膛进行SQ吸收反应。循环流化床脱硫的石灰石最佳颗粒度一 般为 0.21.

8、5mm,平均粒 径一般控制在 0.10.5mm范围。石灰石粒度大时其反应表 面小，使钙的利用率降低；石灰石粒径过细，则因现在常用的旋风分离器只能分离出大于 0.075mm的颗粒，小于 0.075mm的颗粒不能 再返回炉膛而降低了利用率还会影响到灰的综合利用 。循环流化床锅炉与其分离和返 料系统组成外循环回路保证了细颗粒0.50.075mm 的 CaCQ、CaO CaSQ 等随炉灰一 起的不断循环，这样SO2易扩散到脱硫剂核心，其反应面积增大，从而提高了循环流化 床锅炉中石灰石的利用率。0.51.5mm粒径的颗粒则在循环流化床锅炉内进行内循环， 被上升气流携带上升一定高度后沿炉膛四面 墙贴壁流下

9、又落入流化床。循环流化床锅炉 运行时较经济的 Ca/S比一般在1.52.5之 间。脱硫固化剂的选择问题。一般情况下电 厂大多选择石灰石作为脱硫固化剂是基于其 来源广泛、价格低廉且脱硫效率较高。也可 以因地置宜地选择石灰、氧化锌、电石渣等 作为脱硫固化剂，不同的脱硫固化剂产生的 硫酸盐性能有所不同，影响到灰渣的综合利 用性能。石灰石粉特性：研磨后石灰石粉颗粒棱 角,硬度高；石灰石粉对压缩空气分子的亲和力差，逸气性强；粒度分布差别较大20um-1.5mm 堆积密度较大1.3t/m 3左右 ;吸水性高，粘度大；; 对输送管道的磨损较大；气力输送的悬浮速度梯度 较大，流态化性能差，气力输送的状态极不稳

10、定属于难输送物料 ;石灰石粉颗粒容易沉积；吸潮 板结，造成堵管。石灰石系统投运后出现的主要问题：采用压缩 空气输粉时，压缩空气中带水，使石灰石受潮、结 块；送粉管道细长，中途弯头部位易堵；投入石灰 石后，床温会下降、床压迅速上涨；冷渣器排渣量 增大。3电厂各种石灰石粉存储及输送系统的特点 及存在问题3.1两级料仓石灰石输送系统两级料仓石灰石输送系统为早期循环流化床 锅炉采用的经实践证明大多不太成熟的常规方案， 国内电厂安装的较多。系统分为石灰石粉库 锅炉房外 至中间粉仓 的前置段输送和中间粉仓至锅炉炉膛的后置段输 送两个部分。前置段输送采用空压机做为输送用气 动力源进行定容间断输送；后置段输送

11、采用石灰石 罗茨风机做为输送用气动力源进行可定量调整 的连续输送。1两级料仓石灰石输送干式喷钙炉内烟气脱 硫系统主要是由储料仓、正压栓流式气力输送系 统、炉前仓、喷吹系统、电气控制系统等组成。物 料采用罐车压送到储料仓，再由正压栓流式气力输 送系统输送至炉前仓，最后经喷吹系统吹送入炉 膛。整个系统采用 PLC程序控制。2储料仓一般布置在零米层，可储存一台炉 三天的用量，下部设有流化装置以防止石灰石粉结 块，顶部设有除尘器及压力真空释放阀。3炉前仓布置在锅炉附近，实际为一缓冲仓， 它接受储料仓的来粉，依靠重力自流卸粉。炉前仓 顶部设有除尘器及库顶管箱，还设有高低料位，其 下部还设有电加热板以防止

12、石灰石粉结块。4输送系统是以空压机作为动力源， 采 用高密度的低压栓流式输送，将物料从发送 器以灰栓形式由管道输送至炉前仓。输送系 统由发送器、进出料阀、补气阀、管路等组 成。5喷吹系统是以罗茨风机作为动力源 将石灰石粉吹入炉膛，由罗茨风机、管路、 弯头、喷射器、混合器、螺旋给料机、叶轮 式旋转给料阀及插板门等组成。石灰石粉给 料量由叶轮式旋转给料阀通过变频调速器根 据锅炉燃烧需用量进行调整，也可由螺旋给 料机进行调整。6主要技术参数：气灰比：1:3.5 ,钙硫比：2.2:1，脱硫效率：8590%防止炉前石灰石粉输送系统堵塞采用技 术措施1用电加热器 根据气候特点选用 ：将 石灰石风机送出的风

13、加热到一定温度，使输 送管路中的物料顺畅流动。2用气化装置： 安装在粉仓底部， 加热 过的空气通过陶瓷多孔板使干燥的粉粒状的 物料流化，增加物料的流动性，防止物料板 结、起拱。3在喷射供料器上增设备用风，风源为压缩空气。防止在输送风压不足时石灰石输 送系统堵塞。上述石灰石输送系统属于间断输送。在 电厂实际运行中，发现存在以下问题：1向炉膛输粉的给料量无法保证均匀、 连续：石灰石粉的粒度、湿度等特性极易随 环境因素变化，石灰石从中间仓进入螺旋给 料机时是不均匀、 不连续的。 螺旋给粉设备 一般较易磨损，带来的后果是：关闭不严， 泄漏严重； 当通往炉膛的石灰石管路不畅时， 石灰石风机风有可能倒灌到

14、炉前石灰石仓， 导致给料困难。2石灰石粉较细且极易吸潮，因而石灰石料仓容易结块堵塞，造成石灰石粉下料不 畅；3旋转给料阀易磨损；4间断输送， 易在管道中产生细粉的沉 积；5使用炉前中间仓当做两相流中继输 送间的连接和缓冲，系统处理量过大，而且 系统较为复杂，所需设备管道较多，故障点也多；6整个系统消耗功率大； 7需设炉前中间仓 在电厂煤仓间 15-30m 标 高之间 ，土建投资大；8初期投资大、运行成本高。 现新建电厂设计或投产电厂的改造不宜再选 用此两级料仓石灰石输送系统。3.2 单级料仓连续石灰石输送系统 外购满足要求的石灰石粉 粒径小于 1.5mm， 由密封罐车运至电厂内，通过设置于密封

15、罐车上的 气力卸料系统将石灰石粉卸至石灰石粉储仓。在石 灰石粉储仓底部，安装有气力输送系统，石灰石粉 由高压空气通过管道直接输送至炉膛进行SO2吸收反应。采用连续运行方式，每套输送系统正常出力 不小于一台锅炉燃用设计煤种BMCR寸炉内脱硫所需石灰石粉量的 150%。单级料仓循环流化床锅炉石灰石输送系统按 喷射给料机的标高不同分为 0 米层发送单级料仓石 灰石输送系统和约 15 米层发送单级料仓石灰石输 送系统，按输送动力气源分为压缩空气、 60-80KPa 高压风 又分为单独罗茨风机或利用锅炉高压流化 风机 、热一次风等系统。可以根据用户循环流化床锅炉的具体情况和 系统设计特点，如个各个风 一

16、次、二次、高压流 化、播煤等风 的压力流量、各风与炉膛接口的标 高、数量等进行优化设计，定出最佳方案，给用户 提供更可靠、更实用、更经济的石灰石脱硫固化剂粉存储及输送系统优化方案。系统特点：系统由螺旋计量给料装置、自控旋 转给料阀、压力式喷射给料装置、鼓风送风装置以 及管道分配器等组成。可以根据用户现场的实际需 要选择不同的系统配置。采用针对循环流化床锅炉 脱硫专门研制的注料泵 或喷射泵 ，该设备安装在 位于锅炉房 附近 外侧的石灰石粉库下，可根据锅 炉的运行工况，通过变频电机实现无级调速控制， 将石灰石粉定量、 连续、均匀地一次送入锅炉炉膛。与常规间断输送相比，直接连续输送系统具 有以下优点

17、：1投资成本低：一级输送，设备少，耗气 小，投资降低，便于优化布置；2可靠性高：由于设备减少，系统出故障 的几率减小，维护量小；3给料均匀、连续、提高了输送可靠性；4系统出力调节方便、调节范围大：通 过称重模块可清楚知道系统出力，通过变频 电机无级调速，调整系统出力； 4对单级料仓连续石灰石输送系统的优 化设计与改进单级料仓连续输送石灰石系统虽较两级 料仓石灰石输送系统有所简化，投资较省， 但气源和发送方式的选择性较大，还需在提 高系统可靠性进一步优化设计。可以根据用 户循环流化床锅炉的具体情况和系统设计特 点，如个各个风 一次、二次、高压流化、播 煤等风 的压力流量、各风与炉膛接口的标 高、

18、数量等进行优化设计，定出最佳方案， 给用户提供更可靠、更实用、更经济的石灰 石 脱硫固化剂 粉存储及输送系统和脱硫优 化方案。4.1设计改进特点1料仓：在料仓内壁上增加设计高压热 风气化板。2螺旋计量给料装置 自控旋转给料 阀：增加防漏风措施。3喷射式供料器：在管道正压运行时能 维持吸料口微负压。4高压风装置：根据现场的实际情况选 高压罗茨风机 或空压机 。设计风加热装置 以确保整个系统能用热风吹扫。5防冻设计：对粉仓、设备、管道都设 计保温层。石灰石粉仓系统的电加热器能保 证在气候极端潮湿的情况下，脱硫剂粉不发生结 块，以防止堵料。由于石灰石粉比较细、且易受潮结块，所以要 求粉仓严密；又由于

19、粉仓严密，当粉仓静压低、给 粉机静压高时，石灰石粉会倒灌，所以粉仓的设计 按用热风维持正压运行。4.2输送动力气源的优化选择方案输送动力气源可以选择：压缩空气、单独罗茨 风机60-80KPa高压风、利用CFB锅炉高压流化风、 利用CFB锅炉热一次风。在输送动力气源的选择上 首先要尽量利用电厂现有的资源，看看电厂CFB锅炉的哪些风富裕量比较大， 然后合理选择。利用CFB 锅炉高压流化风和热一次风是最经济的方案。使用 热一次风作为输送动力气源的前提是在约15米层设置发送料装置同时采用无中间仓的发送系统。4.3发送料装置标高的优化选择方案单级料仓脱硫固化剂输送系统按喷射给料机 的标高不同分为0米层发

20、送单级料仓脱硫固化剂输 送系统和15米层发送单级料仓脱硫固化剂输送系 统。在15米层设置发送脱硫固化剂装置使粉仓的 高度提升，需同时采用无中间仓的发送系统才能降 低这个高度，然后便于利用CFB锅炉高压流化风或热一次风作为输送动力气源，总体上避免系统复杂 化，降低工程造价。在0米层设置单级发送装置，若采用无中间仓 的发送系统则发送装置的实际设置标高约提升到5米料，同时尽力将粉仓布置在CFB锅炉房附近，就可避免使用压缩空气输送而采用单独罗茨风机 60-80KPa高压风或利用CFB锅炉高压流化风作为输 送动力气源。总体上避免系统复杂化，提高了可靠 性，还可降低工程造价。4.4发送料装置的优化选择方案

21、发送料装置目前有多种形式：仓泵、喷射器、 三通式混合器、强力喷射泵、料封泵、仓螺体等。不外呼通过气体的高速射流造成低气压腔体 抽吸自由下落的脱硫固化剂粉末，形成气固两相 流。气灰比：1:3.5 。4.5中间收料给料小仓的优化选择方案按有无中间仓来划分发送料系统则有三中：具有一个中间仓的发送料系统、具有两个中间仓 收料给料仓 的发送系统、没有中间仓的发送系统。 究竟哪一种更可靠、更实用，这与发送料装置的选 型、仓料干燥方式及输送动力气源的优化选择有 关，需综合考虑，才能确定出一种更可靠、更经济实用的方案。没有中间仓的发送系统当然是 最简单的系统，但要在最可靠性上充分考虑 采取有效措施，主要是合理

22、解决仓料干燥方 式和料仓的背压问题。4.6石灰石粉与锅炉接口的优化选择方案脱硫固化剂与锅炉的接口即脱硫固化剂 气固两相流喷入 CFB锅炉的位置，这对脱硫 效果也有一定影响。国内CFB锅炉脱硫固化剂与锅炉的接口方式主要有：在炉墙下部上 专门开孔、在回料斜腿上部开孔喷入循环灰 内部、在上下二次风管弯头处接口喷向二次 风口、在落煤管处充当播煤风随煤喷入炉膛。 不同制造厂的不同容量的CFB锅炉上述各个接口的标高都不仅相同，到底哪个接口方式 才能最有效地提高脱硫效果，不能一概而论。 总之要使脱硫固化剂同时从不同标高进入 CFB锅炉炉堂，使脱硫固化剂粉弥漫在整个 炉堂空间最充分地煅烧和与S02接触反应。要

23、考虑CFB锅炉背压对脱硫固化剂输送 系统的影响，在接口处设计成三通式负压吸 入口。4.7石灰石粉仓内防潮的优化选择方案脱硫固化剂粉仓内的防潮问题现在是简 单的采用密闭的办法，出现了粉仓内背压波 动甚至为负的情况，影响到脱硫固化剂粉的 可靠输送。采用粉仓密闭的办法导致了中间 仓的出现，使系统和控制更加 复杂，操作和维护量加大。优化选择的解决 办法是粉仓的设计按用热风维持正压运行。4.8脱硫固化剂的优化选择方案脱硫固化剂的优化选择主要是兼顾脱硫 效率高和灰渣综合利用好两个方面。一般情况下电厂大多选择石灰石作为脱 硫固化剂是基于其来源广泛、价格低廉且脱硫效率较高。也可以因地置宜地选择石灰、氧化锌、电石渣等作为脱硫固化剂。需要指出的是粒径在0.2mm以下的细粉状的物质如消石灰不能作为CFB锅炉的脱硫固化剂。不同的脱硫固化剂产生的硫酸 盐性能有所不同，影响到灰渣的综合利用。一种少