CFB锅炉的环保特性(3)

1、 常规煤粉炉FGD燃烧技术石灰石石膏湿法烟气脱硫海水烟气脱硫技术半干法烟气脱硫烟气循环流化床脱硫技术干法烟气脱硫技术电子束烟气脱硫脱销技术 循环流化床锅炉燃烧技术石灰石石灰石石膏湿法脱硫石膏湿法脱硫锅炉烟气净烟气至烟囱排出至废水处理13141225431167891增压风机；2气-气热交换器；3脱硫塔；4喷淋层；5除雾器；6浆液循环泵；7一级脱水装置；8浓缩浆液箱；9二级脱水装置；10石膏仓；11氧化风机；12浆液泵；13浆液箱；14石灰石粉仓反应方程式SO2(g)=SO2(aq)SO2(aq)+H2O(l)=H+HSO3-=2H+SO32-HSO3-+1/2O2(g)=SO42-+H+ 该氧

2、化反应要求ph值小于5.5；CaCO3(s)=Ca2+ +CO32-在持液槽中，H+与部分溶解的石灰石反应：H+SO42-+Ca2+CO32-+2H2O=CaSO4.2H2O(s)+HCO3-H+HCO3-=CO2(aq)+H2OCO2(aq)=CO2(g)总反应如下：SO2 (g)+CaSCO3(s)+1/2O2(g)+2H2O(l)=CaSO4.2H2O(s)+CO2(g)在吸收塔底部的持液槽中，HSO3被通入的空气强制氧化为SO42-： 气液反应，其脱硫过程的反应温度低于露点 脱硫效率95 影响脱硫效率的主要因素：浆液的ph值；液气比；吸收剂 脱硫效率监控：浆液的ph值海水脱硫技术海水脱

3、硫技术1烟囱；2BUF风机；3吸收塔；4泵；5氧化空气吹入装置；6氧化反应槽；7中和反应槽 气液反应 脱硫效率90% 系统无磨损、堵塞和结垢问题，系统可靠性高 影响脱硫效率的因素：海水ph值；液气比 脱硫效率监控：海水的ph值 投资和运行费用低，通常为石灰石-石膏法的三分之一左右。海水脱硫装置进出海水水质比较海水脱硫装置进出海水水质比较参数进口海水处理后的海水参数进口海水处理后的海水温度/2526溶解氧/(mg/L)6.76.0pH值87增量悬浮物/(mg/L)00.22溶解性硫酸/(mg/L)27002770增量可沉降固形物/(mg/L)00COD/(mg/L)02.5盐度/%3.33.3半

4、干法烟气脱硫半干法烟气脱硫 喷雾干燥烟气脱硫喷雾干燥烟气脱硫锅炉烟气至烟囱排出 4156723反应终产物颗粒再循环81旋转喷雾器；2脱硫塔；3除尘器；4引风机；5石灰仓；6消化池；7供给槽；8浆液泵反应方程式石灰浆制备:CaO+H2O=Ca(OH)2SO2被液滴吸收：SO2+H2O=H2SO3吸收剂与SO2反应：Ca(OH)2+H2SO3=CaSO3+2 H2O液滴中过饱和CaSO3沉淀析出：CaSO3(aq)=CaSO3(s)部分CaSO3(aq)被溶于液滴中的氧气氧化生成硫酸钙：CaSO3(aq)+1/2O2=CaSO4(aq)CaSO4难溶于水，便会迅速析出固态CaSO4：CaSO4(a

5、q)=CaSO4(s) 气液反应，生成产物为固态 脱硫效率70% 影响脱硫效率的主要因素：Ca/S；浆液含水量；烟气入口温度 脱硫效率监控： Ca/S烟气循环流化床脱硫技术烟气循环流化床脱硫技术 532476石灰喷水锅炉烟气排至烟囱干渣排料1石灰仓；2输送石灰风机；3脱硫塔；4百叶窗分离器和静电除尘器；5引风机；6灰仓反应方程式生石灰与液滴结合产生水合反应：CaO+H2O=Ca(OH)2SO2被液滴吸收：SO2+H2O=H2SO3Ca(OH)2与H2SO3反应：Ca(OH)2+H2SO3=CaSO3.1/2H2O+2/3H2O部分CaSO3.1/2H2O被烟气中的O2氧化：CaSO3.1/2H

6、2O+1/2O2+2/3H2O=CaSO4.2H2O烟气中的HCl和HF等酸性气体同时也被Ca(OH)2脱除，总反应如下：Ca(OH)2+2HCl=CaCl2+2H2OCa(OH)2+2HF=CaF2+2H2O 固液气反应 脱硫效率90% 没有喷浆系统及浆液喷嘴，只喷入水和蒸汽 石灰利用率达99% 影响脱硫效率的因素： Ca/S；固体浓度；烟气停留时间；床层温度干法烟气脱硫炉内喷钙；管道喷钙；混合喷钙炉内喷钙工艺炉内喷钙工艺炉内喷钙尾部烟气增湿活化脱硫工艺炉内喷钙尾部烟气增湿活化脱硫工艺 2438910576燃料排至烟囱1输送石灰石风机；2石灰石仓；3锅炉；4空气预热器；5活化器；6底渣；7水

7、池；8空气加热器；9除尘器；10引风机；11副产品电子束烟气脱硫脱硝工艺电子束烟气脱硫脱硝工艺 1锅炉；2，7静电除尘器；3冷却塔；4氨储罐；5电子加速器；6反应器；8引风机；9副产品储罐；10烟囱清华大学液柱喷射式吸收塔脱硫技术清华大学液柱喷射式吸收塔脱硫技术 脱硫效率脱硫效率85%-96%西安交通大学的液幕床式湿法脱硫技术西安交通大学的液幕床式湿法脱硫技术 燃煤电厂脱硝技术 减少减少NOxNOx排放的措施主要分为两大类排放的措施主要分为两大类: :燃烧控制和燃烧后脱硝：燃烧控制和燃烧后脱硝：l燃烧控制主要采用低燃烧控制主要采用低NOxNOx燃烧器、燃料再燃烧等手段来减少燃烧器、燃料再燃烧等

8、手段来减少NOxNOx的生成；的生成；l燃烧后脱硝主要包括选择性催化脱硝燃烧后脱硝主要包括选择性催化脱硝(SCR)(SCR)、非选择性催化、非选择性催化脱硝脱硝(SNCR)(SNCR)。选择性催化还原选择性催化还原（SCR）烟气脱硝技术）烟气脱硝技术 工艺流程工艺流程 选择性非催化还原选择性非催化还原（SNCR）烟气脱硝）烟气脱硝技术工艺流程技术工艺流程1氨或尿素储槽；2锅炉；3空气加热器 循环流化床（CFB)被任务是商业化程度最好的洁净煤燃烧技术之一，具有炉内脱硫效率高，SO2、 NOX排放量小的优点，同常规煤粉炉FGD洁净煤燃烧技术相比： CFB锅炉脱硫运行成本比FGD低50以上，而投资最

9、多与煤粉炉FGD持平。 在不需要采用任何其它技术措施的条件下，CFB的NOX排放量1%1%2.8%2.8%同上同上高硫煤高硫煤3 3级级S S3 32.8%2.8%同上同上折算硫份折算硫份S St.zst.zs* *低硫煤低硫煤1 1级级S S1 10.2%0.2%煤中全硫的测定方法（煤中全硫的测定方法（GB214-GB214-7777）中硫煤中硫煤2 2级级S S2 20.20.20.55%0.55%同上同上高硫煤高硫煤3 3级级S S3 30.55%0.55%同上同上表表2 国内外火电厂二氧化硫排放浓度（单位：国内外火电厂二氧化硫排放浓度（单位：mg/m3）标准）标准国标国标地标地标GB

10、2003标准标准GB 96标准标准欧盟欧盟菲律宾菲律宾英国英国美国美国印尼印尼朝朝鲜鲜在用电厂在用电厂12002100仅规定全厂仅规定全厂排放量排放量400200010904002000148015001430新建电厂新建电厂400120012002100200850760400740750770表表3 国内外火电厂国内外火电厂NOx排放浓度（单位：排放浓度（单位：mg/m3）标准比较）标准比较国标国标地标地标GB 2003标准标准GB 96标准标准欧盟欧盟菲律宾菲律宾美国美国印尼印尼朝鲜朝鲜在用电厂在用电厂6501500650130010908601700720新建电厂新建电厂4501100

11、6501000*2004001090617737850720720 对污染物都是控制其排放浓度， 对锅炉的脱硫效率都没有作出相应的规定，脱硫效率不具有唯一可比性。 评判电厂污染物的排放是否达到要求，应该看其污染物排放浓度是否满足国家或当地标准 石灰石的煅烧分解：石灰石的煅烧分解：CaCO3 = CaO + CO2 - 183 kj/mol硫的析出和氧化：硫的析出和氧化：S + O2 = SO2 SO2 + 1/2 O2 = SO3硫酸盐的生成硫酸盐的生成CaO + SO2 + 1/2 O2 = CaSO4+ 486 kj/mol 比较公认的最佳反应温度为比较公认的最佳反应温度为850900之间

12、之间 床温 Ca/S 在不投石灰石的情况下，S02排放与燃煤的含硫量成正比; 燃烧时燃料硫约有30%残留于灰渣中，约70%以气体形式逸放出来; 在Ca/S摩尔比小于2.5的范围内，脱硫效率随Ca/S摩尔比的增加提高很快；当继续增大Ca/S摩尔比时，脱硫效率增加速度明显减慢; 为保证脱硫效率90，较经济的Ca/S摩尔比为1.52.2 随着Ca/S摩尔比增大，石灰石系统容量增大，带来工程项目基建投资的增加； 为保证脱硫效果，添加的石灰石量将增加，带来运行成本的增加。 燃煤中含硫量越高，S02排放的绝对值就越大， 为了降低S02排放量，首先希望燃用低硫煤； 当设计煤种确定以后，则必须通过提高脱硫效率

13、来降低S02的排放量; 运行过程中，调节加入脱硫剂的量来控制S02排放指标 ; 不同的煤种有不同的元素成分，含硫量、含氮量、发热量以及不同的灰中Ca0量(自脱硫能力)，从而使脱硫性能和效率发生变化 石灰石的活性对脱硫效率的影响很大： 具有不同的CaC03含量、晶体结构和孔隙特性，从而影响脱硫性能； 石灰石做热重分析（TGA），测定其反应率指标，从而准确推算Ca/S钙硫比; 工程设计中选择脱硫剂品种时除考虑其化学成分外，更重要的是反应率指标 采用较小的脱硫剂粒度时，循环流化床锅炉的脱硫效果较好。 循环流化床锅炉石灰石粒径一般采用02mm，平均为100500m； 最佳的脱硫剂粒度与CFB锅炉设计参

14、数有关，CFB锅炉制造厂商一般会根据自己的技术特点，推荐最适合的脱硫剂粒度要求 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的利用率。 理想的反应温度是850900，当温度超过950时，反应就几乎不发生了， 在最佳状态下，脱硫效率可超过90%; 超出最佳温度范围，就必须大量增投石灰石(也就是提高Ca/S摩尔比)，才能保证S02排放值在允许或保证的范围之内 CFB锅炉脱硫效率高的深层次分析锅炉脱硫效率高的深层次分析 气固间的最佳脱硫反应温度（850900） 较长的SO2停留时间（按炉膛高度40m、气流速度5m/s来计算，加上分离器，则SO2的停留

15、时间大于5s左右，这期间脱硫反应一直发生） 气固间的传质强烈 固体颗粒间的摩擦碰撞使得聚集在CaO表面的反应产物CaSO4被磨掉而露出新的反应表面 CFB锅炉添加石灰石能保证SO2达标排放，但添加石灰石影响到电厂的经济性，电厂一般不积极主动脱硫； 现在国内许多CFB锅炉没有做到SO2长期、连续达标排放，主要是缺少经济利益驱动、同时环保执法力度不够 ； 二氧化硫(SO2) 排放应按浓度和总量控制，既体现了环保标准要求的精神，又具有科学可比性。脱硫效率因与折算硫份密切相关，应仅作为参考指标； CFB技术控制污染物排放的难度不在于控制SO2排放的绝对水平，而在于所要求的Ca/S前提下达到很高的脱硫效

16、率，降低Ca/S是不同CFB流派技术先进性的体现；CFB NOx排放远优于国家最新的环保指标450mg/Nm3（一般都0.5%）脱硫效率可以达到9395%，甚至更高，也只有这样高的脱硫效率才能满足环保浓度指标的要求；低硫燃料（折算硫份St.zs0.2%）脱硫效率一般80%就可达到环保排放指标要求，没有追求90%以上脱硫效率的技术和经济必要 ;CFB锅炉的一氧化碳（CO）排放一般在约100 mg/Nm3，高于煤粉锅炉，还有极少量N2O排放，但考虑到CO和N2O化学结构不太稳定，在大气中将较快氧化为CO2和NO，我国环保标准对CO排放无明确要求，N2O低到几乎测不出，所以CFB锅炉清洁燃烧特性不可否认 ! 电厂及锅炉容量煤的含硫量Ca/S脱硫效率SO2NOX （MW）Sar(%)（%)(mg/m3) (mg/m3)内江高坝发电厂 1003.122.493.726878分宜发电厂 1000.582.381386114济宁运河电厂 1350.762.389.3