第九章循环流化床锅炉气体污染物的排放与控制

循环流化床锅炉设备及系统2/2/2023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 2/2/2023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2/2/20232/2/2023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2/2/20232/2/2023酸雨污染2/2/2023一、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2/2/2023NOx和N2O对大气的影响2/2/2023二、大气污染物排放标准2/2/2023二、大气污染物排放标准2/2/2023二、大气污染物排放标准2/2/2023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S2、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2/2/2023二、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2/2/2023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↓2/2/20232/2/2023二、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2/2/2023一、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）R2/2/2023三、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CaO2、再生 ——一段法：1100℃下利用CO和H2将CaCO3还原成CaO2/2/2023第四节 NOx和N2O的生成机理2/2/2023一、NOx（NO、NO2）的生成机理1. 热力型——N2在高温下氧化（1）T>1500℃，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t2. 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N3. 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2/2/2023二、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→N2O2. 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2/2/2023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2/2/2023二、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↑炉膛内形成还原性气氛→DT↓