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循环流化床锅炉脱硫机理及运行特性
1. 循环流化床锅炉脱硫机理：循环流化床锅炉脱硫是利用烟气中的氧气和烟气中的SO2反应，形成CaSO4，从而达到脱硫
的目的。
具体的反应过程为：SO2 + 1/2O2→SO3；SO3 + CaCO3→CaSO4 + CO2。
2. 循环流化床锅炉脱硫运行特性：
（1）脱硫效率高：循环流化床锅炉脱硫效率一般在90%以上，高于其他脱硫方式，为脱硫技术中最高的一种。
（2）操作简便：循环流化床锅炉脱硫过程操作简单，控制简单，不需要复杂的控制系统。
（3）烟气温度低：循环流化床锅炉脱硫后的烟气温度低，一
般在200℃以下，可以显著降低烟气排放温度。
（4）投资低：循环流化床锅炉脱硫的设备投资低，投资成本低，经济性强。
ABB-NID1、ABB锅炉烟气脱硫技术ABB锅炉烟气脱硫技术简称NID，它是由旋转喷雾半干法脱硫技术基础上发展而来的。
NID的原理是：以一定细度的石灰粉(CaO)经消化增湿处理后与大倍率的循环灰混合直接喷入反应器，在反应器中与烟气二氧化硫反应生成固态的亚硫酸钙及少量硫酸钙，再经除尘器除尘，达到烟气脱硫目的。
其化学反应式如下：CaO+H2O=Ca(OH)2Ca(OH)2+SO2=CaSO3·1/2H2O+1/2H2ONID技术将反应产物，石灰和水在容器中混合在加入吸收塔。
这种工艺只有很有限的商业运行经验，并且仅运行在100MW及以下机组，属于发展中的，不完善的技术。
和CFB技术相比，其主要缺点如下：由于黏性产物的存在，混合容器中频繁的有灰沉积由于吸收塔内颗粒的表面积小，造成脱硫效率低由于吸收塔中较高的固体和气体流速，使气体固体流速差减小，而且固体和气体在吸收塔中的滞留时间短，导致在一定的脱硫效率时，钙硫比较高，总的脱硫效果差。
需要配布袋除尘器，使其有一个”后续反应”才能达到一个稍高的脱硫效率，配电除尘器则没有”后续反应”。
对于大型机组，由于烟气量较大，通常需要多个反应器，反应器的增多不便于负荷调节，调节时除尘器入口烟气压力偏差较大。
脱硫剂、工艺水以及循环灰同时进入增湿消化器，容易产生粘接现象，负荷调节比较滞后。
Wulff-RCFBWulFF的CFB技术来源于80年代后期转到Wulff 去的鲁奇公司的雇员。
而LEE 近年来开发的新技术，Wulff公司没有，因此其技术有许多弱点：电除尘器的水平进口，直接积灰和气流与灰的分布不均。
没有要求再循环系统，对锅炉负荷的变化差，并直接导致在满负荷时烟气压头损失大。
消石灰和再循环产物的加入点靠近喷水点，使脱硫产物的黏性增加。
喷嘴上部引入再循环灰将对流化动态有负面影响，导致流化床中灰分布不均，在低负荷时，流化速度降低，循环灰容易从流化床掉入进口烟道中，严重时，大量的循环灰可将喷嘴堵塞。
循环流化床锅炉的工作原理及锅炉特点一、循环流化床燃煤锅炉炉内工作原理循环流化床燃煤锅炉基于循环流态化的原理组织煤的燃烧过程，以携带燃料的大量高温固体颗粒物料的循环燃烧为主要特征。
固体颗粒充满整个炉膛，处于悬浮并强烈掺混的燃烧方式。
但与常规煤粉炉中发生的单纯悬浮燃烧过程相比，颞粒在循环流化床燃烧室内的浓度远大于煤粉炉，并且存在显著的揪粒成闭和床料的颗粒间混，颗粒与气体间的相对速度大，这一点显然与基于气力输送方式的煤粉悬浮燃烧过程完全不同。
循环流化床锅炉的燃烧与烟风流程示意见图6-1。
预热后的一次风(流化风)经风室由炉膛底部穿过布风板送入，使炉膛内的物料处于快速流化状态，燃料在充满整个炉膛的惰件床料中燃烧。
较细小的颗粒被气流夹带飞出炉膛，并由K灰分离装置分离收粜，通过分离器下的回料管与飞灰回送器(返料器)送W炉膛循坏燃烧;燃料在燃烧系统内完成燃烧和卨温烟气向X质的部分热M 传递过程。
烟气和未被分离器捕集的细颗粒排入图s-i拥环流化床锅炉炉内燃烧与烟风系统尾部烟逬，继续受热曲•进行对流换热，最后排出锅炉。
在这种燃烧方式下，燃烧室密相区的湿度水T受到燃煤过秆中的高温结液、低温结焦和最佳脱硫温度的限制，一般维持在850℃左右，这一温度范围也恰与垃圾脱硫温度吻合。
由于循环流化床锅炉较煤粉炉炉膛的温度水平低的特点，带来低污染物排放和避免燃煤过程中结渣等问题的优越性。
二、循环流化床锅炉的工作过程图6-2为典型电站用循环流化床锅炉的工作系统，其基本工作过程如下:煤由煤场经抓斗和运煤皮带等传输设备被送入煤仓，然后由煤仓进入破碎机被破碎成粒径小于10mm 的煤粒后送入炉膛。
与此同时，用于燃烧脱硫的脱硫剂石灰石也由石灰石仓送入炉膛，参与煤粒燃烧反应。
此后，随烟气流出炉膛的大量颗粒在旋风分离器中与烟气分离。
分离出来的颗粒可以直接回到炉膛，也可经外置式换热器办进入炉膛参与燃烧过程。
由旋风分离器分离出来的烟气则被引入锅炉尾部烟道，对布置在尾部烟道中的过热器、省煤器和空气预热器中的工质进行加热，从空气预热器出口流出的烟气经布袋除尘器除尘后，由引风机排入烟囱，排向大气。
浅析循环流化床锅炉炉内脱硫技术作者：吴凡来源：《中国科技纵横》2014年第01期【摘要】针对第二热电厂成功改造与应用循环流化床锅炉颅内脱硫技术分析了循环流化床锅炉的特点和脱硫原理探讨了循环流化床锅炉炉内添加石灰石脱硫系统中存在的问题及影响脱硫效率的因素提出提高循环流化床锅炉炉内脱硫效率的措施。
【关键词】循环流化床锅炉炉内脱硫脱硫效率脱硫剂添加方式中国是世界上最大的煤炭生产和消费国。
在取得经济高速发展的同时也承受着巨大的环境压力SO2排放量从2004年之后达到2255万t目前居世界第一位。
所以国家对环保方面越来越重视也对火力发电厂的烟气排放标准要求越来越严格。
循环流化床（CFB）燃烧技术是最近几十年发展起来的一种新型燃烧技术，由于循环流化床锅炉具有燃料适应性广、燃烧效率高、高效脱硫的特点因此近年来有了很大的发展。
1 循环流化床燃烧特点和脱硫原理1.1 循环流化床燃烧优点（1）循环流化床燃烧技术具有一些常规的煤燃烧技术（如层燃和煤粉燃烧）所不具备的优点，如具有脱硫脱硝功能燃料适应性强，可燃烧劣质煤，负荷调节性能强等。
由于循环流化床燃烧温度正好是石灰石/石灰脱硫反应的最佳温度，因而在床内加入石灰石或白云石可有效地脱除在燃烧过程中生成的SO2。
（2）燃料适应性强。
由于循环流化床床内惰性物料的巨大热容量，以及流态燃烧过程中十分良好的传热、传质和混合过程，因此循环流化床虽然是一种低温燃烧方式，但它却可以燃用一切种类的燃料并达到较高的燃烧效率。
1.2 循环流化床燃烧脱硫原理循环流化床燃烧脱硫技术是指在循环流化床锅炉中将石灰石（石灰）等原料给入锅炉内，在炉内与燃料同时燃烧，在800～900℃时，石灰石受热分解成CO2，及多孔CaO，CaO与SO2发生反应生成CaSO4。
由于循环流化床锅炉带有高温除尘器（旋风分离器），可使飞出去的未完全反应的脱硫剂又返回炉膛循环利用同时，循环流化床较低的燃烧温度确保CaO不会烧结，从而提高了脱硫效率。
鼓泡流化床锅炉技术的基础上发展起来的新炉型叫循环流化床锅炉，它与鼓泡床锅炉的较大的区别就在于炉内流化风速较高（一般为4～8m/s），且在炉膛出口加装了气固物料分离器。
那么该设备是如何工作的，又有什么特点呢?下边我们一起来了解一下吧。
一、工作原理煤由煤场经抓斗和运煤皮带等传输设备被送入煤仓，然后由煤仓进入破碎机被破碎成粒径小于10mm 的煤粒后送入炉膛。
与此同时，用于燃烧脱硫的脱硫剂石灰石也由石灰石仓送入炉膛，参与煤粒燃烧反应。
此后，随烟气流出炉膛的大量颗粒在旋风分离器中与烟气分离。
分离出来的顆粒可以直接回到炉膛，也可经外置式换热器办进入炉膛参与燃烧过程。
由旋风分离器分离出来的烟气则被引入锅炉尾部烟道，对布置在尾部烟道中的过热器、省煤器和空气预热器中的工质进行加热，从空气预热器出口流出的烟气经布袋除尘器除尘后，由引风机排入烟囱，排向大气。
二、优点1、燃料适应性广在循环流化床锅炉中按重量计，燃料仅占床料的1～3%，其余是不可燃的固体颗粒，如脱硫剂、灰渣等。
因此，加到床中的新鲜煤颗粒相当于被一个“大蓄热池”的灼热灰渣颗粒所包围。
2、燃烧效率高循环流化床锅炉的燃烧效率要比鼓泡流化床锅炉高，通常在95～99%范围内，可与煤粉锅炉相媲美。
循环流化床锅炉燃烧效率高是因为有下述特点：气固混合良好；燃烧速率高，其次是飞灰的再循环燃烧。
3、氮氧化物(NOX)排放低氮氧化物排放低是循环流化床锅炉另一个非常吸引人的特点。
运行经验表明，循环流化床锅炉的NOX排放范围为50～150ppm或40～120mg/MJ。
循环流化床锅炉NOX排放低是由于以下两个原因：一是低温燃烧，此时空气中的氮一般不会生成NOX ；二是分段燃烧，抑制燃料中的氮转化为NOX ，并使部分已生成的NOX得到还原。
4、高效脱硫由于飞灰的循环燃烧过程，床料中未发生脱硫反应而被吹出燃烧室的石灰石、石灰能送回至床内再利用；另外，已发生脱硫反应部分，生成了硫酸钙的大粒子，在循环燃烧过程中发生碰撞破裂，使新的氧化钙粒子表面又暴露于硫化反应的气氛中。
循环流化床锅炉的工作原理及其特点一、工作原理1液态化过程流态化是固体颗粒在流体作用下表现出类似流体状态的一种状态固体颗粒、流体以及完成化介质为气体，固体颗粒以及煤燃烧后的灰渣（床料）被流化，称为气固流态化。
流化床锅炉与其他类型燃烧锅炉的根本区别在于燃料处于流态化运动状态，并在流态化过程中进行燃烧。
当气体通过颗粒床层时，该床层随着气流速度的变化会呈现不同的流动状态。
随着气体流速的增加，固体颗粒呈现出固定床、起始流化态、鼓泡流化态、节涌、湍流流化态及气力输送等状态。
2宽筛分颗粒流态化时的流体动力特性（1）在任意高度的静压近似于在此高度以上单位床截面内固体颗粒的重量。
（2）无论床层如何倾斜，床表面总是保持水平，床层的形状也保持容器的形状。
（3）床内固体颗粒可以向流体一样从底部或者侧面的孔口中排出。
（4）密度高于床层表观密度（如果把颗粒间的空间体积也看做颗粒体积的一部分，这时单位体积的燃料质量就称为表观密度）的物体在床内会下沉，密度小的物体会浮在床面上。
（5）床内颗粒混合良好，因此当加热床层时，整个床层的温度基本均匀。
3循环流化床锅炉的工作过程在燃煤循环流化床锅炉的燃烧系统中，燃料煤首先被加工成一定粒度范围内的宽筛分煤，然后由给料机经给煤口送入循环流化床密相区进行燃烧，其中许多细颗粒物料将将进入稀相区继续燃烧，并有部分随烟气飞出炉膛。
飞出炉膛的大部分细颗粒由固体物料分离器分离后经过返料器送回炉膛，在参与燃烧。
燃烧过程中产生的大量高温烟气，流经过热器、再热器、省煤器、空气预热器等受热面，进入除尘器进行除尘，最后由引风机排至烟囱进入大气。
循环流化床锅炉燃烧在整个炉膛内进行，而且炉膛内具有更高的颗粒浓度，高浓度的颗粒通过床层、炉膛、分离器和返料装置，再返回炉膛，进行多次循环颗粒在循环过程中进行燃烧和传热。
锅炉给水首先进入省煤器，然后进入汽包，后经过下降管进入水冷壁。
燃料燃烧所产生的热量在炉膛内通过辐射和对流等换热形式由水冷壁吸收，用以加热给水生成汽水混合物。
流化床锅炉的工作原理：1、煤颗粒和脱硫剂送入炉膛后，迅速被大量的高温物料包围，着火燃烧，同时进行脱硫反应，并在上升烟气流的作用下向炉膛上部运动，对水冷壁和炉内布置的屏式过热器等受热面放热。
粗大的粒子进入悬浮区域后在重力及外力的作用下偏离主气流，从而贴壁下流。
气固混合物离开炉膛后进入高温分离器，大量固体颗粒被分离出来回到炉膛进行循环燃烧。
未被分离出来的细粒子随烟气进入尾部烟道，以加热过热器、省煤器和空气预热器，经除尘器排至大气。
2、循环流化床锅炉有内循环和外循环，内循环是指物料在炉膛内的循环，颗粒团在一定气流速度下，不再向上运动而是沿墙壁向下运动，颗粒不断上升、团聚、下沉循环往复，在流化床内进行热量和质量的交换。
外循环是燃煤和空气进入一个流态化燃烧室，发生掺混和着火燃烧，夹带着大量细颗粒物料的烟气在炉膛出口以后的气固分离器中把所夹带的固体物料分离下来，烟气进入尾部受热面，而被分离器收集下来的物料通
过返料器被送入燃烧室循环在燃烧。
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。
折算硫分St.zs低硫煤1级S1S1≤0.2%煤中全硫的测定方法
GB214-77;中硫煤2级S2，0.2>S2≤0.55煤中全硫的测定方法
GB214-77;高硫煤3级，S3煤中全硫的测定方法GB214-77。
2对国家SO2排放标准的理解
有关数据显示，我国大气中约87%的SO2来自动力煤的燃烧。
随着国民经济的不断发展，我国的大气污染日益严重，特别是SO2排放已经成为造成酸雨的主要原因。
2003年统计显示我国的酸雨已经覆盖国土面积1/3左右由于酸雨造成的损失总额已经超过当年国民生
产总值的2%，而且部分地区的酸雨污染呈恶化趋势。
为保持能源、经济和环境之间的协调发展我国政府在2006年一
季度开始控制煤电发展速度后来又提出“节能减排”的重大战略决策，控制SO2排放势在必行。
在原有的GB13223-1996标准上重新制定了GB13223—2003标准，从对电厂SO2排放标准来分析对污染物都是控制其排放浓度对锅炉的脱硫效率都没有做出相应的规定。
脱硫效率不具有唯一可比性。
因此评判电厂SO2排放是否达到要求应该看其排放浓度是否达
到当地的标准要求。
相对于欧盟、美国等发达国家GB13223-2003标准中SO2排放要求还有一定的差距但是在目前我国国情来看是能够
充分满足的。
炉内脱硫原理及影响因素
1炉内脱硫原理
循环流化床锅炉炉内脱硫是采用石灰石干法脱硫来实现的，即将炉膛内的CaCO分解煅烧成CaO与烟气中的SO2发生反应生成CaSO4
随炉渣排出，从而达到脱硫目的石灰石脱硫过程。
主要分为以下三步：
①石灰石煅烧在常压流化床锅炉中石灰石中的CaCO3遇热煅烧
分解为CaO煅烧析出CO2时会生成并扩大CaO中的孔隙增加其表面积为下步的固硫反应奠定基础。
反应方程CaCO3=CaOCO2
②硫的析出与氧化煤中的硫主要以黄铁矿、有机盐、和硫酸盐三种形式存在有关试验表明煤在加热并燃烧时SO2的析出呈现明显的
阶段性。
黄铁矿燃烧氧化后生成SO2。
有机硫在200℃分解并释放出H2S、硫醚、硫醇等这些物质氧化后都生成SO2。
反应方程S+O2=SO2
③硫的固化反应CaO与析出的SO2反应生成硫酸盐。
CaO+SO2+1/2O2=CaSO4
2影响脱硫效率的因素：
①床温对脱硫的影响
有关试验表明，床温对SO2的析出影响最大，SO2浓度随着床温的升高而单调增大，但是脱硫效率随着床温的升高会迅速下降。
当床温低于800℃时，脱硫剂孔隙数少孔径小反应速度低，而且SO2析出速度慢脱硫效果差。
当床温高于950℃时CaO内部的孔隙结构会发生部分烧结而减少降低，CaO与SO2的反应速度导致脱硫效率降低，另外床温过高时已经生成的CaSO4会重新分解而释放出SO2。
关键词：循环流化床脱硫剂脱硫效率②CaS摩尔比对脱硫的影响
循环流化床锅炉运行实践表明，随着炉内添加石灰石量的增加，脱硫效率逐渐提高。
在Ca/S摩尔比小于2.5范围内，脱硫效率随Ca/S摩尔比增加提高很快。
当继续增加Ca/S摩尔比时，脱硫效率增加速度会明显减慢。
而且Ca/S摩尔比过高还会带来一些副作用。
比如灰渣热物理损
失增大、锅炉热效率下降、NOx排放浓度升高、尾部飞灰量增加、石灰石价格造成锅炉运行成本增加等。
所以我们在设计锅炉时设臵合理、经济的Ca/S摩尔比为25。
③石灰石入炉粒度对脱硫效率的影响
脱硫剂的粒径分布对脱硫效率也有较大的影响。
理论上讲，脱硫剂越小炉内脱硫效果越好，因为减少石灰石粒径能增加其表面积，
从而提高反应面积。
但脱硫剂并非越小越好，如果脱硫剂太小就会有很大部分随着烟气逃逸，增加尾部烟道的飞灰量，从而使除尘器负担加大。
最佳的脱硫剂粒径分布与锅炉设计参数有关，一般在0-2mm属于比较合理的范围，平均为100-200um。
④石灰石品质对脱硫效率的影响
石灰石品质对脱硫效率影响十分敏感，不同品质的石灰石反应性能差异很大，在CaCO3含量、晶体结构和孔隙特征上也有所不同。
一般应对石灰石做热重分析，TGA测定其反应率指标从而准确推算出
Ca/S摩尔比
⑤煤种特性对脱硫的影响：
循环流化炉内脱硫效率的高低直接取决于煤中含硫量的高低。
一般来讲燃煤中含硫量越高，脱硫效率就越高，但这并不代表SO2排放浓度低。
在燃用高硫煤时脱硫效率能达到90甚至更高，但S02排放
浓度仍然不能达到国家排放标准的要求。
所以为了降低S02排放量首先希望选用低硫煤，当设计煤中确定后则必须通过提高脱硫效率来降低S02排放量。
当燃煤中含硫量过高时，单靠炉内添加石灰石脱硫已经很难达到S02国家排放标准要求了，这时还要进行尾部烟气的二次脱硫。
⑥石灰石投放方式对脱硫效率的影响
传统的石灰石投放方式为与煤混合一起通过给煤口进入到炉膛内，这种投放方式虽然方法简单容易操作，但是有很大的弊端：煤中
含有的外部水分与石灰石接触后使石灰石粉末结块，影响了它在炉内的煅烧效果，大大降低了石灰石孔隙面积，从而使石灰石的固硫能力受到很大限制。
石灰石投放点也可以设臵在二次风口，通过特设的风力管道输送系统将石灰石粉末送至二次风支管，随二次风一起进入炉膛。
其优点是投放点分散均匀在炉膛内沸腾扰动强烈，反应速度快程度高，从而使脱硫效率提高，缺点是系统复杂。
近几年我们在流化床返料管上设臵石灰石投放点，并在几个电厂中试验收到了良好的效果。
需要解决的一个问题就是返料管开孔处的密封。
结论：
循环流化床锅炉炉内脱硫根据煤种的含硫量不同只要能达到S02国家排放标准要求，脱硫效率在70-90%，都是合理的，在煤种已经定下的前提下通过调节运行床温、合理设臵Ca/S摩尔比、控制石灰石粒度等措施能够有效提高脱硫效率;燃用高硫煤时若脱硫效率在90都无法达到S02国家排放标准时则必须进行尾部烟气脱硫。
