循环流化床脱硫过程及其影响因素分析
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影响循环流化床炉内脱硫效率的因素及实例摘要:循环流化床锅炉的燃烧属于低温燃烧(燃烧温度在850~950℃),比较大的热灰颗粒在燃烧系统内循环燃烧,携带密相区的热量,把热量传递给蒸发受热面或过热受热面。
正是由于热灰的循环和燃烧生成SO2在850~900℃的条件下极易与CaO结合为锅炉提供廉价的脱硫措施创造了条件。
关键词:循环流化床锅炉;Ca/S摩尔比;脱硫效率前言:循环流化床锅炉因其环保性能受到中小热电厂的青睐,但因影响脱硫的因素复杂,需要控制的因素较多,使用单位往往片面追求脱硫效率,导致锅炉运行和碱性灰渣处理增加成本以及热效率降低,下面根据循环流化床锅炉的特点具体分析影响脱硫效率的因素及具体计算实例。
一、影响循环流化床脱硫效率的因素1.Ca/S摩尔比的影响Ca/S摩尔比是影响脱硫效率和SO2排放的首要因素。
不加石灰石时,燃料硫约有28.5%的硫分残留于灰渣中,71.5%则以气体的形式排放出来。
采用添加石灰石进行脱硫,脱硫效率在Ca/S比低于2.5时增加很快,而继续增加Ca/S比或脱硫剂量时,脱硫效率增加很少,同时继续增加脱硫剂会增加灰渣热物理损失、增加灰渣处理成本、影响燃烧工况、富余的CaO将使N0x排放升高等。
对循环流化床而言,较为经济的Ca/S比一般在1.5~2.5之间。
2.床温的影响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。
从燃烧效率、CO和氮氧化物的排放上考虑,循环流化床锅炉的最佳运行温度在900℃左右,并在900℃左右达到最高的脱硫效率。
3.粒度的影响采用较小的脱硫剂粒度,脱硫效果较好,脱硫粒度越小,对NOX 的刺激作用也越小,而且对于小的脱硫粒度,脱硫温度也可以较高。
循环流化床锅炉的分离和返料系统保证了细颗粒的循环,故一般采用0~2mm,平均100~500μm的石灰石粒度。
粒度太小或者太易磨损的石灰石会增大飞灰的逃逸量,增加静电除尘器负担,并使脱硫效率下降。
收稿日期 2001-03-15・大气污染防治・循环流化床烟气脱硫影响因素研究Influe nc ing Fa c to rs re s e a rch of Sm oke D e s ulfuriza tionin C ircula te d F luide d B e d杨小元 (南通市环境监测中心站 南通 226006)摘要 摸拟中试试验,研究了气体停留时间Σ,绝热饱和温差∃T ,钙硫摩尔比Ca S ,床内颗粒物浓度G s 对脱硫效率的影响。
关键词 循环流化床烟气脱硫 Σ Ca S 比 Gs ∃tAbs tra c t :M odeling p ilo t -scale experi m en t ,desu lfu rizati on efficiency w as affected by Gas reten ti on ti m e Σ,adiabaticsatu rati on temperatu re range ∃T ,mo le rati o of calcium and su lfide Ca S ,particu late concen trati on Gs.Ke y w o rds :Sm oke de sulfuriza tion in c ircula te d be d Σ C a S Gs ∃t1 前言循环流化床烟气脱硫工艺是由德国鲁奇公司于80年代后期开发的一种新的半干法技术。
此工艺流程简单,运行及投资少,且Ca S 比很低时可达到较高的脱硫效率。
2 试验装置试验装置包括高4.5m 、直径0.30m 流化床反应吸收塔、旋风分离器、给料系统、烟气发生装置和物料回送系统等。
2.1 工艺流程由液化石油燃烧器产生的烟气加入一定量的纯SO 2钢瓶气后导入反应器,使SO 2浓度达到模拟烟气浓度。
而石灰浆雾化喷入反应器后,被烟气所夹带以及流态化,液滴边蒸发边反应。
所得的固体颗粒物经旋风除尘后,再回送到反应器继续参加反应。
影响循环流化床锅炉炉内脱硫效率的因素及控制循环流化床锅炉因其具有高效、低污染和清洁燃烧等特点,在国内外得到迅速推广。
文章简述了循环流化床锅炉的脱硫原理;结合在我公司蒸汽锅炉运行实践,从Ca/S摩尔比、床温、脱硫剂粒度、循环倍率等方面分析了影響该循环流化床炉脱硫效率的主要因素及其控制方法。
标签:循环流化床锅炉;脱硫;效率前言循环流化床锅炉由于其具有燃料适应性广、燃烧效率高、污染物排放低、炉膛单位截面积热负荷高、负荷调节范围大、调节速度快等特点,目前已在全世界范围内被广泛的应用,且具有炉内脱硫脱硝功能,以低成本实现低污染排放。
循环流化床锅炉燃烧温度是适合以石灰石作为脱硫剂的脱硫反应的最佳温度区段。
在燃烧时向炉内加入适量的石灰石。
能得到90%-97%以上的脱硫率;同时,较低的燃烧温度以及燃烧空气分级送人炉膛,能有效地控制NOX排放。
本文根据山西潞安煤基合成油有限公司CIRCOFLUID型150t/h循环流化床锅炉炉内脱硫运行实际情况,对影响循环流化床锅炉炉内脱硫效率的因素进行了分析。
1 循环流化床锅炉燃烧机理循环流化床锅炉炉内流化风速较高(一般为4~8m/s),在炉膛出口加装了气固物料分离器。
循环流化床锅炉燃烧所需的一次风和二次风分别从炉膛的底部和侧墙送入,燃料的燃烧主要在炉膛中完成,炉膛四周布置有水冷壁用于吸收燃烧所产生的部分热量。
由气流带出炉膛的固体物料在气固分离装置中被收集并通过返料装置送回炉膛。
床上大的颗粒被一次风吹起来,处在悬浮状态,这部分具有流体的性质,小的颗粒被吹走,气流带出炉膛的固体物料在气固分离装置中被收集并通过返料装置送回炉膛,这部分成了循环燃烧。
2 循环流化床锅炉的脱硫机理循环流化床锅炉的脱硫采用炉内燃烧室添加石灰的方式实现,其机理和操作过程都相对简单,适用于低硫煤燃烧过程中的脱硫。
循环流化床锅炉炉内脱硫最常使用的脱硫剂是石灰石粉,循环流化床锅炉工作温度为830-900℃,在此温度下石灰石颗粒受热发生化学变化分解为氧化钙,氧化钙与炉膛内煤中馏分燃烧产生的二氧化硫进行盐化反应生成硫酸钙,最终硫酸钙以固体形式与炉渣一起排出实现锅炉烟气脱硫的目的。
浅析循环流化床锅炉脱硫摘要:本文介绍了循环流化床锅炉SO2产生过程及其特性,重点阐述了CFB 脱硫方法及原理,分析了影响脱硫效率的各种因素。
提出了有效降低CFB排放SO2浓度的措施等,对CFB的运行和管理有一定的指导作用。
关键词:CFB;脱硫一、概况随着我国工业产业迅猛发展,环境污染显得更加突出。
尽管快速发展的工业使人民的生活水平大幅度的提高,但环境污染也给人类带来了较大的危害。
大气中的SO2主要来源于火力发电厂燃煤锅炉和工业锅炉排放的烟气。
近年来CFB 作为一种环保型锅炉在工业生产中被广泛应用。
因此掌握好CFB中SO2的产生过程,对我们有效控制、降低SO2的排放浓度和采取合适的脱硫方法是非常必要的。
二、SO2的化学特征及其危害性SO2是目前大气污染物中含量较大、影响面较广的一种气态污染物。
它是无色气体或液体,有毒,具有窒息性特臭,空气中最高容许浓度为15mm /m3。
SO2能溶于水,乙醇,与水及水蒸气作用生成有毒及腐蚀性蒸气。
SO2遇到水会形成酸雨,酸雨对水生生态系统、农业生态系统、建筑物和材料都有危害性。
还会引起光化学烟雾现象,使慢性病加剧、使呼吸系统及心脏系统疾病恶化,改变肺功能及结构、影响生殖能力、改变人体的免疫结构等。
三、CFB中SO2的产生及脱硫原理(一)燃烧过程中SO2的产生煤中的硫由有机硫和无机硫构成,可燃硫燃烧生成SO2。
许多学者对煤的程序化燃烧进行了研究,不同实验环境和不同煤种的条件下,煤中不同形态硫燃的燃点不同。
床温控制在850℃-950℃时,使煤中硫份能够充分燃烧,所以CFB煤中硫的转化率很高。
(二)循环流化床锅炉脱硫原理1、炉内喷钙脱硫原理CFB炉内脱硫是在燃烧过程中在炉内加入脱硫剂,常用的脱硫剂是石灰石。
将石灰石粉用压缩空气喷射到炉内最佳温度区,并使脱硫剂石灰石与烟气有良好的接触和反应时间,石灰石受热分解成CaO和CO2,再与烟气中SO2反应生成CaSO3和CaSO4,最终被氧化成CaCO3。
我国大气污染以煤烟型大气污染为主,其主要污染物为烟尘和二氧化硫,大气中二氧化硫的87%来自于煤的燃烧。
近日,国家能源委员会会议明确提出宜煤则煤、推动煤炭清洁高效利用的观点。
在政策的强力引导下,环保型的循环流化床锅炉或将迎来新的发展机遇。
循环流化床锅炉采用流态化燃烧,具有燃料适应性广、环保性能优异、负荷调节范围广、灰渣易于综合利用等优点。
循环流化床锅炉主要包括燃烧设备、物料循环系统、燃煤制备系统、风烟系统和除渣、除灰系统几大部分。
循环流化床锅炉脱硫燃烧技术是一种经济有效的清洁的燃烧技术,接下来我们一起了解下循环流化床锅炉脱硫脱硝效果具体受哪些因素影响。
循环流化床锅炉脱硫工艺的特点是反应在气、固、液三相中进行,循环流化床锅炉脱硫利用烟气显热蒸发水分,最终产物为干粉态,一般与布袋除尘器结合使用。
循环流化床锅炉脱硫技术具有系统简单、初投资和运行费用低、占地面积小、脱硫产物为干态、易于处理等优点,得到了一定的应用,主要的缺点是脱硫率低,吸收剂利用率低。
循环流化床锅炉脱硫效率受到许多因素影响,如脱硫剂的种类粒径、床深气流速度、床温(燃烧温度)、Ca/S等,其中在选定脱硫剂的条件下主要的影响因素有床温、Ca/S等。
1.钙硫比脱硫剂所含钙与煤中硫之摩尔比称为钙硫比(Ca/S)。
在影响脱硫效率的所有参数中,Ca/S影响最大。
各种循环流化床锅炉Ca/S(c)对脱硫率(R)的影响不同,但可用一经验式近似表达:其中m是其他主要性能参:床深、流化速度、脱硫剂颗粒尺寸脱硫剂种类床温和运行压力等的函数,但对固定型号的循环流化床锅炉来讲,m更多地受床温和脱硫剂性能的影响。
国内有关石灰石脱硫特性的研究试验结果,表明在给定的炉型和石灰石粒度运行床温等条件下,随钙硫化的增加其脱硫效率不断提高,且呈现负指数规律增长。
2. 床温循环流化床锅炉的燃烧温度一般控制在800℃~950℃之间。
燃烧温度对脱硫效率的影响也比较大,对于循环流化床锅炉来说存在一个适宜脱硫温度区,大约在800℃~900℃。
循环流化床脱硫效率影响因素浅谈1、引言我国已经成为世界三大酸雨区之一,且我国的酸雨主要为硫酸型的。
分析其主要原因是煤的不洁净燃烧所造成。
控制和减少火电厂SO2的排放对于改善我国目前严峻的环境问题和实现电力行业的持续发展意义重大。
我国目前火电厂燃煤中,优质低硫煤少,而高硫煤所占比重较大。
所以,必须对电厂燃煤烟气中的SO2排放严格控制。
烟气脱硫就显得尤为重要,烟气脱硫常用的方法有干法、半干法、湿法等。
循环流化床烟气脱硫属于半干法脱硫,以消石灰(Ca(OH)2)为脱硫剂。
山西长治漳山发电公司2×300MW机组采用此法,效果良好。
2、循环流化床烟气脱硫系统的基本流程及脱硫原理漳山发电公司循环流化床脱硫与电除尘器相结合,其基本工艺流程如图2-1所示。
烟气先进入预除尘器,预除尘器的作用是除去烟气中的大颗粒粉煤灰,收尘效率设计为85%左右。
经预除尘的烟气进入脱硫塔,在位置2处喷入脱硫剂即消石灰,在位置1处进行喷水降温、增湿。
烟气中的硫氧化物在脱硫塔内上升过程中与消石灰反应生成CaSO3和CaSO4,从而达到脱硫的目的。
漳山发电公司的后除尘器共有四级即四个电场,其中一二电场共用一个灰斗,三电场和四电场各有一个灰斗。
由于喷入脱硫塔的消石灰不可能完全反应。
所以,一二电场将粉煤灰与消石灰的混合物回收参与再循环,通过回料斜槽的气动调阀控制回灰量的大小,三电场在一二电场灰量不足时也会参与循环以维持脱硫塔内的差压。
四电场回收的灰中消石灰很少且活性低,所以将灰全部输走。
后除尘器的收尘效率设计为99.9%,后除尘器出来的烟气经过烟囱排入大气。
半干法脱硫的基本原理是SO2和SO3与Ca(OH)2的化学反应,即:Ca(OH)2 + SO2 → CaSO3+ H2O (2-1)Ca(OH)2 + SO3 → CaSO4 + H2O (2-2)其中,烟气中的硫氧化物以SO2为主,所以反应以2-1为主。
3、脱硫效率影响因素如何让喷入的消石灰更加充分的与烟气中的硫氧化物反应,怎么样提高脱硫效率?这是我们要考虑的主要问题。
循环流化床锅炉炉内脱硫原理关键词:循环流化床脱硫剂脱硫效率循环流化床燃烧技术作为沸腾燃烧的一种,是近几年发展起来的一种新型高效清洁燃烧技术。
与其他燃烧方式相比循环硫化床锅炉具有煤种适应性广、燃烧效率高、负荷调节性能好、低负荷稳燃性好、灰渣利于综合利用等特点,尤其是它的炉内脱硫效果明显是国际上公认的洁净燃煤技术,在国外电力行业已经有了相当的应用规模。
在国内特别是经过将近30年的应用和技术发展,已经证明是目前我国燃煤技术领域内最符合国情的高效低污染燃烧技术。
但由于多方面的原因,我国的循环流化床锅炉脱硫现状还存在很大争议。
一种说法是循环流化床锅炉炉内石灰石干法脱硫效率低,而且不可能高于90%,目前投运的锅炉中有许多都不能达到国家SO2排放标准,要求需要进行尾部烟气的二次脱硫造成锅炉运行成本增加;不同看法则认为只要掌握循环流化床锅炉的运行温度在合理的Ca/S条件下其脱硫效率完全可以达到90%,甚至更高.根据煤种选择设计的锅炉结构完全可以实现炉内脱硫没有必要再进行尾部烟气的脱硫处理。
我国的燃煤分类及对SO2排放标准理解1燃煤分类我国是能源生产和消费大国。
在所有能源的消费中煤占的比例最大根据地矿部门的勘查中国预测资源总量为40017亿吨标准煤其中煤炭资源占85以上因此我国以燃煤为主的能源格局将长期存在。
我国的动力用煤按照挥发酚的高低大致分为无烟煤、烟煤、贫煤、褐煤等由于它们的成分和燃烧特性不同在燃烧后所产生的烟气特性也不同。
燃烧后产生的烟气中SO2含量的高低与煤中含硫量的大小有直接关系一般来讲地域的差别影响了煤中含硫量的高低。
在我国北方煤大都比南方煤含硫量要高一些以国家标准烟煤为例安徽淮南标准烟煤含硫量只有0.46%而山东良庄标准烟煤的含硫量却高达1.94%。
根据煤中含硫量的高低煤又分为高硫煤、中硫煤、低硫煤三种;分类指标煤种名称等级代号分级界限鉴定方法全硫Sd.t,低硫煤:1级S1S1≤1%,煤中全硫的测定方法GB214-77;中硫煤2级S21S2≤2.8%,煤中全硫的测定方法GB214-77;高硫煤3级S3>2.8煤中全硫的测定方法GB214-77。
循环流化床炉内脱硫影响因素分析试验方案1 编制目的1.1 循环流化床锅炉炉内脱硫工艺是近年来迅速发展起来的一种新型脱硫技术。与常规煤粉燃烧过程中的尾部烟气脱硫技术不同,在流化床燃烧中,可以在床层内直接加入钙基脱硫剂,达到减少SO2排放的目的。通过试验分析,探索钙硫比、床温、负荷、石灰石粒径对炉内脱硫的影响特性,发现和排除石灰石系统设备存在的缺陷,为锅炉洁净燃烧、排放达标创造条件。1.2 为了确保循环流化床锅炉安全运行和炉内脱硫试验正常进行,特制定本方案。2 编制依据2.1 《电站锅炉性能试验规程》GB10184-19882.2 《循环流化床锅炉性能试验规程》DL/T964-20052.3 《火电厂环境监测技术规范》DL/T414-20042.4 《火电厂大气污染物排放标准》GB13223-20032.5 《火电厂燃料试验方法飞灰和炉渣可燃物测定方法》DL/T567.6—952.6 工程设计图纸及设备说明书上海锅炉厂编写的“产品说明书”编号802-1-8601上海锅炉厂编写的“锅炉使用说明书”编号802-1-8603克莱德贝尔格曼华通物料输送有限公司编写的“石灰石粉输送系统操作维护手册”等3 系统及主要设备技术规范3.1 系统简介山西平朔煤矸石发电有限责任公司位于山西省朔州市平朔安太堡露天煤矿工业广场,占地面积23.3公顷。目前建有2*50MW+2*300MW直接空冷循环流化床机组。二期选用两台上海锅炉厂生产的SG-1060/17.5-M802型亚临界中间再热、单锅筒自然循环循环流化床锅炉。锅炉采用岛式布置,全钢构架,紧身密闭。锅炉采用支吊结合的固定方式,锅炉主要操作平台标高为7600。锅炉采用单锅筒自然循环、集中下降管、平衡通风、绝热式旋风气固分离器、循环流化床燃烧方式、风水冷流化床冷渣器和滚筒冷渣器相结合,后烟井内布置对流受热面,过热器采用3级喷水调节蒸汽温度,再热器采用外置床调节蒸汽温度为主,事故喷水装置调温为辅。设计煤种为平朔煤矸石(属高硫烟煤)。公司采用循环流化床炉内脱硫技术来控制SO2的排放。循环流化床炉内脱硫工艺是近年来迅速发展起来的一种新型脱硫技术,其工作原理是燃料和作为吸收剂的石灰石粉送入燃烧室下部,一次风从布风板下送入,二次风从燃烧室中部送入,气流使燃料颗粒、石灰石粉和循环灰一起在循环流化床内强烈扰动并充满燃烧室,石灰石在炉内经过煅烧后分解生成CaO,CaO与SO2反应生成CaSO4,于是原煤中的硫分就被固化为硫酸钙进入灰渣中,最后排出床层,以达到脱硫的目的。影响循环流化床炉内脱硫有很多因素,诸如Ca/S摩尔比、石灰石的品质(粒径、纯度、反应活性)、床温、气相停留时间、固体停留时间、炉膛高度、物料循环倍率、旋风分离的效率、负荷变化的影响、氧浓度、煤种等。3.2 锅炉主要设计参数。3.3 脱硫控制系统技术参数4 试验内容4.1 试验目的:循环流化床炉内脱硫是近年来随着循环流化床机组的特殊结构构造和特殊燃烧方式应运而生的新型脱硫技术。流化床中煤和石灰石一起给入炉膛,燃烧后煤中之后与脱硫剂反应而固定,而且脱硫系统简单。在燃料适应性广、的硫份生成SO2燃烧效率等方面循环流化床燃烧技术向前推进了一步,在钙硫摩尔比为2左右时就可以达到85%-90%的脱硫效率,因而是一种很有前途的技术。不过,现在许多专家学者对炉内脱硫这项不成熟的技术都在一定程度上持怀疑的态度,不太相信炉内脱硫能够达到如此好的效果。众说纷纭,莫衷一是。1) 通过本次试验,对炉内脱硫工艺和设备特性进行分析、优化;2) 通过本次试验,分析钙硫比、床温、负荷、石灰石粒径对炉内脱硫的影响特性;3) 通过本次试验,分析试验数据,指导炉内脱硫效率的提高;4) 通过本次试验,对炉内脱硫进行对象特性分析,建立炉内干法脱硫的数学模型,为实现石灰石系统的自动控制提供理论依据。4.2 试验机组:二单元#4 300MW机组。4.3 试验时间:2010年1月——2011年3月。4.4 试验参与部门:生产技术部、安环部、发电二部、产业部、化验中心、烟气在线监测。4.5 试验组人员构成:组长:副组长:成员:安环部监督员、运行锅炉专工、运行值长及当值运行人员、化验室化验员、仪电部、在线监测值班员。要求:各节点必须派专人负责,便于统一协调。4.6 试验内容:1) 分析煤的水分、灰分、挥发份、硫含量、发热量、粒径;2) 分析石灰石的水分、纯度、粒径;3) 分析底渣、飞灰中的可燃物含量和过剩CaO的含量等;4) 在高负荷(≥280MW)条件下,稳定负荷、煤量、床温、床压、一次风量、二次风量、返料量等条件,做钙硫比和脱硫效率关系的试验;5) 在较高负荷(220~240MW)条件下,稳定负荷、煤量、床温、床压、一次风量、二次风量、返料量等条件,做钙硫比和脱硫效率关系的试验;6) 在较高负荷(220~240MW)条件下,稳定负荷、煤量、钙硫摩尔比、床压、一次风量、二次风量、返料量等条件,做床温和脱硫效率关系的试验;7) 在较高负荷(220~240MW)条件下,改变石灰石的粒径(D=1.1),稳定负荷、煤max量、床温、床压、一次风量、二次风量、返料量等条件,做钙硫比和脱硫效率关系的试验。5 试验应具备的条件石灰石脱硫影响因素分析试验的成功与否,首要前提是保证机组的安全运行,所以试验期间必须保证是机组设备、系统的正常运行。5.1石灰石制粉车间制粉车间提供满足试验要求所需的石灰石粉量,所制备的石灰石粉品质符合要求;5.2 脱硫控制系统运行、维护部门要确保脱硫控制系统设备正常运行,出现故障时要及时处理;5.3 烟气在线监测烟气在线监测员要确保CEMS烟气在线监测系统的正常运行,采集数据准确、及时,数据保存完整备查;5.4 煤化验室实验室人员要对化验设备、测量仪器校核准确,确保实验数据的准确性;5.5 仪电部门要对#4炉各测点的准确性进行校验、确保试验数据的准确性;5.6 运行人员调整控制运行工况稳定,符合试验要求。6 组织分工试验组组长:负责整个试验过程的安全、技术,以及各个方面、各个部门之间的协调。试验组副组长:负责指导试验工作的具体实施,重要节点把关,整理分析试验数据,撰写试验报告。试验组成员:在试验组组长、副组长领导下,各司其职、密切配合、保障试验工作的顺利进行。7 试验步骤7.1 试验准备工作——仪表的校准(1)皮带秤的校准。校准方案:(2)温度、压力、电流测点的校准。校准方案:(3)烟气在线监测系统的校准。校准方案:1)利用便携式烟气分析仪对水平烟道的污染物成份进行测量;2)测量的数据和在线监测系统的污染物实时数据进行比对;3) 根据比对结果对在线监测系统烟气分析仪的量程和零点进行校准。(4)石灰石给料机的转速和石灰石给料量实时对应的校准。石灰石输送系统在设计与安装时,对石灰石瞬时流量有个计算公式:/100瞬时流量F=(0.03m3/min*60*1.2t/m3)*S转速校准方案:1) 对#4炉石灰石粉库清空;2) 向#4炉石灰石粉库装入1车的石灰石粉,石灰石粉运输车车需要过磅,计算出入库的石灰石粉量T;3) 记录下石灰石投运前的加入石灰石累加量A1;4) 给料机进行正常输粉,密切关注给料机电流和压缩空气的压力变化,保证输粉正常;5) 待石灰石仓库输粉完毕后,记录粉库清空所用时间,并记录石灰石的累加量A2。6) 根据石灰石的累加量可以算出根据计算所得的石灰石用量A=A2-A1,把它与入库的石灰石粉量T,进行比较;7) 进行三次平行试验;8) 若A=T,说明转速和给料量的关系是准确的。如有偏差,分析原因,进行校正。7.2 试验工况(1)在高负荷(≥280MW)条件下,稳定机组负荷,控制床温870±5℃,床压7±0.3kPa,煤量、一次风量、二次风量、返料量等条件基本不变,获取钙硫比和脱硫效率关系的相关试验曲线组。第一步,控制钙硫比在 1.8(投石灰石粉量的数据由试验组提供指导)不变化,观的浓度,保持试验时间不少于3小时;察SO2的浓度变化趋势,同时观察相关参数第二步,把钙硫比从1.8调整到2.0,观察SO2的变化情况,并保持钙硫比在2.0情况下试验时间不少于3小时;第三步,把钙硫比从2.0调整到2.2(Ca/S=2.2是设计值),观察SO的浓度变化趋2势,同时观察相关参数的变化情况,并保持钙硫比在2.2情况下试验时间不少于3小时;的浓度变化趋势,同时观察相关参数第四步,把钙硫比从2.2调整到2.4,观察SO2的变化情况,并保持钙硫比在2.4情况下试验时间不少于3小时;的浓度变化趋势,同时观察相关参数第五步,把钙硫比从2.4调整到2.6,观察SO2的变化情况,并保持钙硫比在2.6情况下试验时间不少于3小时。(2)在较高负荷(220~240MW)条件下,稳定机组负荷,控制床温820±5℃,床压7±0.3kPa,保持煤量、一次风量、二次风量、返料量等条件基本不变,获取钙硫比和脱硫效率关系的相关试验曲线组。第一步,控制钙硫比在 1.8(投石灰石粉量的数据由试验组提供指导)不变化,观的浓度,保持试验时间不少于3小时;察SO2的浓度变化趋势,同时观察相关参数第二步,把钙硫比从1.8调整到2.0,观察SO2的变化情况,并保持钙硫比在2.0情况下试验时间不少于3小时;的浓度变化趋第三步,把钙硫比从2.0调整到2.2(Ca/S=2.2是设计值),观察SO2势,同时观察相关参数的变化情况,并保持钙硫比在2.2情况下试验时间不少于3小时;的浓度变化趋势,同时观察相关参数第四步,把钙硫比从2.2调整到2.4,观察SO2的变化情况,并保持钙硫比在2.4情况下试验时间不少于3小时;的浓度变化趋势,同时观察相关参数第五步,把钙硫比从2.4调整到2.6,观察SO2的变化情况,并保持钙硫比在2.6情况下试验时间不少于3小时。(3)在较高负荷(220~240MW)条件下,稳定机组负荷,控制钙硫比 2.2±0.1,床压7±0.3kPa,保持煤量、一次风量、二次风量、返料量等条件基本不变,获取床温和脱硫效率关系的相关试验曲线组。浓度,保持试验时间不少于3小第一步,控制密相区床温在800℃不变化,观察SO2时;第二步,通过调整二次风量,把密相区床温从800℃调整到810℃,观察SO的浓度2变化趋势,同时观察相关参数的变化情况,并保持床温在810℃不变化、试验时间不少于3小时;第三步,通过调整二次风量,把密相区床温从810℃调整到820℃,观察SO的浓度2变化趋势,同时观察相关参数的变化情况,并保持床温在820℃不变化、试验时间不少于3小时;第四步,通过调整二次风量,把密相区床温从820℃调整到830℃,观察SO的浓度2变化趋势,同时观察相关参数的变化情况,并保持床温在830℃不变化、试验时间不少于3小时;第五步,通过调整二次风量,把密相区床温从830℃调整到840℃,观察SO的浓度2变化趋势,同时观察相关参数的变化情况,并保持床温在840℃不变化、试验时间不少于3小时。(4) 在较高负荷(220~240MW)条件下,稳定机组负荷,控制床温870±5℃,床压7±0.3kPa ,保持煤量 、一次风量 、二次风量 、返料量 等条件基本不变,获取钙硫比和脱硫效率关系的相关试验曲线组。第一步,控制钙硫比在 1.8(投石灰石粉量的数据由试验组提供指导)不变化,观察SO 2的浓度,保持试验时间不少于3小时;注:这次改变石灰石粉的粒径,把它D max =1.6(试验工况(1)~(3)用石灰石粉粒径D max =1.6)改为D max =1.1,与试验工况(2)进行试验对比,验证石灰石粒径对脱硫效果的影响。第二步,把钙硫比从1.8调整到2.0,观察SO 2的浓度变化趋势,同时观察相关参数的变化情况,并保持钙硫比在2.0情况下保持试验时间不少于3小时;第三步,把钙硫比从2.0调整到2.2(Ca/S=2.2是设计值),观察SO 2的浓度变化趋势,同时观察相关参数的变化情况,并保持钙硫比在 2.2情况下保持试验时间不少于3小时;第四步,把钙硫比从2.2调整到2.4,观察SO 2的浓度变化趋势,同时观察相关参数的变化情况,并保持钙硫比在2.4情况下保持试验时间不少于3小时;第五步,把钙硫比从2.4调整到2.6,观察SO 2的浓度变化趋势,同时观察相关参数的变化情况,并保持钙硫比在2.6情况下保持试验时间不少于3小时。7.3 试验相关工作(1) 燃煤实验室人员在试验进行中,及时对入炉煤质进行一次检测;将所测数据提供试验组,(煤质检测项目包括煤的水分、灰分、挥发份、硫含量、发热量、粒径)。(2) 燃煤实验室人员在试验进行中,及时对入炉石灰石品质进行一次检测,将所测数据提供试验组,(石灰石成分分析项目包括水分、CaO 含量、粒径)。(3) 燃煤实验室人员在试验进行中,及时对炉渣、飞灰的可燃物含量、过剩CaO 含量进行一次检测,将所测数据提供试验组。8 试验数据的分析、整理每天试验结束后,应对运行记录和试验数据进行整理、分析,以便及时了解运行情况、脱硫情况、试验措施存在的问题以及脱硫系统对机组运行造成的影响,为后续试验提供参考,指导接下来的试验工作,圆满地完成该阶段的各项试验,为试验报告的书写提供依据。9 事故预案机组安全注意事项按各岗位“运行规程”执行,针对本次试验,提出几点相关的事故预案:9.1 在试验开始前,须得到当班值长的许可与批准;9.2 试验过程中出现的返料不正常的情况,应及时加启流化风机;9.3 试验过程中,随着石灰石的给入量的增加,床压会随之升高。一旦床压升高至9kPa 及以上,应立即停止试验;9.4 试验过程中机组出现异常工况时,立即停止试验,运行人员按规定处理。试验过程中,试验组成员应坚守岗位,各司其职、积极配合。运行人员要做好预想并根据情况及时调整、及时消除故障,以确保试验工作的安全、顺利地进行。后附:1、煤质测量方案2、石灰石纯度试验方案3、筛分分析法4、试验质量控制点5、脱硫试验数据记录表附录1 煤质测量方案一、煤﹑飞灰、炉渣和石灰石的采样和分析项目按照实验方案在实验前2天采取准备用来做实验的煤样做全水、内水、灰分、挥发份、发热量、全硫、粒度以上全项目分析,并初步确定试验期间的钙硫比,1.在煤堆上采样方法按照以下步骤执行依据煤堆形状在煤堆的顶部(距顶面0.5m),底部(距底部0.5m)和中部(顶部到底部的中央).先除去0.2m的表层煤,用煤样铲采取一铲,将每个样迅速装入塑料样品袋,并贴好标签。迅速送往实验室。入炉煤按照各实验阶段分别采样,间隔为1小时,化验全硫。其他工业分析项目取每阶段混合样进行分析,项目为全水、内水、灰分、挥发份、发热量、粒度。2 .飞灰的采样根据实际情况安排采样地点和间隔。每次0.5kg。3. 炉渣的采样按照各实验阶段分别采样,间隔为1小时,每次0.5kg。取每阶段混合样进行分析可燃物、粒度、氧化钙含量。4.石灰石的采样在准备实验前,由制粉车间工作人员在出料皮带口取样,间隔1小时,每次0.5kg。取每批次石灰石混合样进行水分、氧化钙含量、粒度的分析。5.关于样品的保存样品统一使用现在我厂二期入厂煤使用的塑料样品袋保存,每次取样后贴好标签,注明取样时间、地点、取样人和样品名称,封口后送往化验室。送样人员应配合实验人员做好废样的处理工作。二、煤质测量方案1.全水分的测定(国标D法)1.1分析步骤a准确称取粒度小于13mm的煤样500g(精确至0.5g)于预先称重并干净的浅盘内。b将盘内煤样均匀地摊平,放入预先鼓风并加热到105-110℃的干燥箱内,在此条件下干燥2小时。c从干燥箱中取出浅盘,立即称重(称准至0.5g)并记数。d进行检查性干燥,每次30分钟,直到连续两次干燥煤样的质量减少不超过0.5g或质量增加为止。在后一种情况下,采用质量增加前一次的质量为计算依据。全水分小于2.0%,不必进行检查性试验。1.2计算 Mt =m1/m×100式中: Mt—煤样的全水份, % ;m1—干燥后煤样减少的质量,g ;m —煤样的质量,g 。2. 空气干燥基水分的测定(空气干燥法)2.1分析步骤a.在预先干燥并已称量过的称量瓶内称取粒度小于0.2mm的空气干燥煤样(1±0.1)g,称准到0.0002g,平摊在称量瓶中。b.打开称量瓶盖,放入预先鼓风并已加热到105~110℃干燥箱内。在一直鼓风的条件下,烟煤干燥1h,无烟煤干燥1~1.5h。注:预先鼓风是为了使温度均匀。将装有煤样的称量瓶放入干燥箱前3~5min开始鼓风。c.从干燥箱中取出称量瓶,立即盖上盖,放入干燥器中冷却至室温(约20min)后称量。d.进行检查性干燥,每次30min,直到连续两次干燥煤样的质量减少不超过0.0010g或质量增加时为止。在后一种情况下,采用质量增加前一次的质量为(%)计算依据。水分在2.0%以下时.不必进行检查性干燥。2.2结果的计算空气干燥煤样的水分按下式计算:m1M=──× 100 --------------------(1)adm——空气干燥煤样的水分,单位为%。式中: Madm ——称取的空气干燥基样的质量,单位g。m——煤样干燥后失去的质量,单位g。13.灰分的测定(快速灰化法)3.1分析步骤a 在预先灼烧至质量恒定的灰皿中,称取粒度小于 0.2 mm的空气干燥煤样(1±0.1) g,称准至0.0002g,均匀地摊平在灰皿中。b 将马弗炉加热到850℃,打开炉门,将放有灰皿的耐热瓷板或石棉板缓慢地推入马弗炉中,先使第一排灰皿中的煤样灰化。待5~10min后煤样不再冒烟时,以每分钟不大于2cm的速度把其余各排灰皿顺序推入炉内炽热部分(若煤样着火发生爆燃,试验应作废)。c 关闭炉门,在(815±10)℃温度下灼烧40min。d从炉中取出灰皿,放在空气中冷却5min左右,移入干惧燥器中冷却至室温(约20min)后,称量。e进行检查性灼烧,每次20min,直到连续两次灼烧后的质量变化不超过0.0010g为止。以最后一次灼烧后的质量为计算依据。如遇检查性灼烧时结果不稳定,应改用缓慢灰化法重新测定。灰分低于15.00%时,不必进行检查性灼烧。灰分结果的计算3.2 空气干燥煤样的灰分按下式计算:m1A= ———× 100adm式中: A ad——空气干燥煤样的灰分,单位%。m ——称取的空气干燥煤样,单位g。——灼烧后残留物的质量,单位g。m14.挥发分的测定4.1分析步骤a.在预先于900℃温度下灼烧至质量恒定的带盖瓷坩埚中,称取颗粒小于0.2mm的空气干燥煤样(1±0.01)g(称准至0.0002g),然后轻轻振动坩蜗,使煤样摊平,盖上盖。放在坩埚架上。b.将马弗炉预先加热至920℃左右。打开炉门,迅速将放有坩埚的架子送入恒温区,立即关上炉门并计时,准确加热7min。坩埚及架子放入后,要求炉温在3min内恢复到(900±10)℃.此后保持在(900±10) ℃,否则此次试验作废。加热时间包括温度恢复时间在内。c.从炉中取坩埚,放在空气中冷却5min左右,移入干燥器中冷却至室温(约20min)后称量。4.2挥发分结果的计算空气干燥煤样的挥发分按下式计算:m1Vad = ———× 100 - Madm式中:Vad──空气干燥煤样的挥发分,单位%。m1──空气干燥煤样的质量,单位g。m──煤样加热后减少的质量,单位g。Mad──空气干燥煤样的水分,单位%。5.煤中全硫测定方法(GB/T214-1996:库仑滴定法)5.1试验步骤a将自动定硫仪升温至1 150℃ ,开动抽气泵,将电解液吸入电解池中。b 在前3个瓷舟中称取非测定用煤样并覆盖三氧化钨,于以后瓷舟中称取粒度小于0.2mm的空气干燥煤样0.05g(称准至0.0002g),将重量对应编号输入定硫仪操作软件中。c在煤样上盖一薄层三氧化钨,将瓷舟置于送样托盘上,开始实验,煤样即自动送进炉内,测定随即开始。5.2挥发分结果的计算试验结束后,显示出煤样中硫的百分含量。6.发热量的测定6.1测定步骤a 在不锈钢坩埚中精确称取粒度小于0.2mm的空气干燥机试样0.9~1.1g(称准到0.0002g)。放入坩埚支架中,绑好点火丝,往氧弹中加入10mL蒸馏水。小心拧紧氧弹盖,注意避免燃烧皿和点火丝的位置因受振动而改变,往氧弹中缓缓充入氧气,直到压力到2.8~3.0Mpa,充氧时间不得小于15s。b将氧弹放入对应的内桶。然后输入相应的数据,全水分、空气干燥基水分、全硫、氢含量,进行试验。c若出现点火失败,在确定是煤质差的情况下,应取出重新试验,先于坩埚中加入0.15g(准确至0.0002g)的已知热量的苯甲酸,再称量0.85g(准确至0.0002g)的试样,输入计算机进行试验。6.2发热量结果的计算试验结束后,即可得出弹筒发热量Qb 、空干基高位发热量Qgr,ad、收到基低位发热量Qnet,ar。7.飞灰和炉碴可燃物的测定方法7.1分析步骤同GB212中快速灰化法测定灰、渣的灰分(Aad%)。7.2结果计算CMad =100-Aad式中:CMad──空气干燥基灰渣样的可燃物含量,%。附录2 石灰石纯度试验方案试剂:EDTA标准溶液 0.02mol/L;铬黑T指示剂;钙指示剂;三乙醇胺1:1;HCl溶液1:1;NaOH溶液20%;氨性缓冲溶液PH=10.0;酒石酸钠溶液5%。实验步骤:1)试液的制备:取石灰石试样Wg,放入250ml烧杯,徐徐加入8-10mlHCl溶液,盖上后加热至近沸,用HCl溶液检查试样溶解是否完全,确认以后,冷却后,转入250 ml容量瓶,稀释至刻度,摇匀,待用。2)取25..00ml试液于250ml锥形瓶,加水20ml,加5%酒石酸钠,三乙醇胺各5ml,摇匀,加NaOH溶液10ml,调节PH值到12-14,再加0.01g钙指示剂。用EDTA溶液滴定至溶液由红色变成蓝色,记下体积读数V2,。平行测定2-3次。3)计算:其中:V2——滴定钙时所用EDTA体积,单位ml;——EDTA的浓度,单位g/mol;W——试样质量,单位g;——CaO摩尔质量,单位g/mol。附录3 筛分分析法附录4 试验质量控制点机组名称:平朔煤矸石电厂#4机组专业:锅炉系统名称:脱硫控制系统试验调试负责人:附录5 脱硫试验数据记录表脱硫试验数据记录注:以上数据十分钟记录一次,最后绘制成图像。脱硫试验原料分析数据记录。
循环流化床脱硫过程及其影响因素分析
摘要:本文对循环流化床脱硫过程进行了分析,得出影响循环流化床脱硫反应的影响因素有床层温度、脱硫剂粒度和反应活性、颗粒物浓度、钙硫摩尔比四个方面,并提出了解决问题的几点建议。
关键词:循环流化床脱硫影响因素
烟气循环流化床脱硫(CFB-FGD)工艺是20世纪80年代德国鲁奇(Lurgi)公司开发的一种新型半干法脱硫工艺。
目前烟气循环流化床脱硫工艺已经达到工业应用水平的主要有以下几种工艺流程:德国Lurgi 公司开发的典型烟气循环流化床脱硫工艺(CFB);德国Wulff公司开发的烟气回流式循环流化床脱硫工艺(RCFB);丹麦L.F.Smith公司开发的气体悬浮吸收烟气脱硫工艺(GSA)等。
1 技术特点
此工艺以循环流化床原理为基础,通过吸收剂的多次再循环,延长吸收剂与烟气的接触时间,大大提高了吸收剂的利用率。
它不但具有干法脱硫工艺的许多优点,如流程简单、占地少、投资小以及副产品可以综合利用等优点,而且能在较低的钙硫比(Ca/S=1.2-1.35)情况下脱硫效率达85%。
烟气循环流化床脱硫工艺结构简单,设备布置紧凑而且可以利用现有的设备如烟囱、除尘器等,占地仅为湿法工艺的30%~40%,在场地紧缺时,烟气循环流化床脱硫工艺是可供选用的有效脱硫方案。
2 化学过程
循环流化床脱硫塔内进行的化学反应非常复杂,长期以来研究人员从不同角度进行了多方面的探索。
3 影响脱硫的主要因素
影响循环流化床脱硫效率的主要因素有床层温度、颗粒物浓度、钙硫比、脱硫剂粒度和反应活性。
(1)床层温度对脱硫效率的影响。
一般来说温度升高有助于提高化学反应速度。
但是经过实验研究发现:在循环流化床烟气脱硫工艺中,绝热饱和温差决定了脱硫效率。
指脱硫塔出口烟气温度与相同状态下的烟气绝热饱和温度之差。
烟气温度越低(也就是越小),脱硫效率越高,这正与我们的直觉相反。
这是由于在很大程度上决定了浆液滴的蒸发干燥特性和脱硫反应特性。
一方面,降低时,使浆滴液相蒸发趋于缓慢。
与脱硫剂的反应时间增大,使得二者的化学反应过程更充分。
另一方面,过低又会引起烟气结露,对反应塔的腐蚀增强,从而增加设备的初始投资成本和运行维护费用。
(2)脱硫剂粒度和反应活性。
循环流化床脱硫中,脱硫剂可以是消石灰也可以是生石灰粉。
一
般说来,使用消石灰,多喷入浆液。
使用生石灰,多数喷入干粉。
对于生石灰粉,比表面积和反应活性直接影响到装置的脱硫效率和钙硫比。
通常要求,含量大于80%,粒度小于2毫米;活性指标比较严格,要求达到小于4 min。
(3)颗粒物浓度。
在反应塔中飞灰、粉尘和脱硫剂在高浓度下接触反应是流化床具有较高脱硫效率的重要原因。
通常浓度可达0.5~2.0kg/m3,是一般反应塔的50~100倍。
这主要由于塔内强烈的湍流状态和较高的颗粒循环倍率增加了接触面积,颗粒之间的碰撞使得反应产物亚硫酸钙不断磨损脱落,避免了脱硫剂表面被堵塞,从而不会影响物质的传质过程和脱硫剂活性的下降。
(4)钙硫摩尔比。
对脱硫效率的影响被许多研究者验证,由图2可见,脱硫效率随着的增加而增加。
但当增加到一定值时,脱硫效率的增加趋于平缓。
也就是当钙硫比达到一定值后,脱硫剂使用效率下降。
在实际运行中,由于固体颗粒物的多次循环,脱硫塔内实际的远大于进料时的,从而使脱硫装置在较低的进料条件下,维持较高的脱硫效率。
参考文献
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