炉内喷钙脱硫技术对锅炉的影响.PDF

湖北电力》1996年第2期
炉内喷钙脱硫技术对锅炉的影响
华中理工大学煤燃烧国家重点实验室姚洪袁建伟曾汉オ
摘要本文全面分析了炉内喷钙脱碗技术所帯来的对制粉条统、燃糸统、炉内传
热、结渣和积灰、尾部受热面的磨损和腐蚀以及除尘器等设各性能的影响,为渐老电
厂炉内喷钙脱的设计和运行提供依据。
关键词火电厂锅炉喷钙脱疏钙基吸着剂比电阻除尘器
前言
在本世纪50年代。到60年代,美国、日本和
欧洲一些国家相继进行了实验室以及工业性
在我国,降低SO2的排放量,控制酸雨试验,但因脱硫率低而一度放弃(开始脱硫率
的形成和发展已刻不容缓。为了减少SO2对仅20%左右,后经过采取各种措施达到
大气的污染,应着重降低燃烧设备特别是电50%)。直到70年代中期,随着环保要求越来
站煤粉燃烧设备的SO2排放量。目前用以减越高,而投资又尽可能要求低,同时低NOx
少电站燃煤设备SO2排放量的方法主要有燃烧技术的研究与采用,因此,具有中等脱硫
燃烧后烟气脱硫、流化床燃烧和煤粉炉内喷率的炉内嚙钙脱硫技术又再度兴起。众多学
钙脱硫等。烟气脱硫设备投资昂贵,运行费用者对炉内喷钙脱硫技术的机理做了大量的研
高,目前难以在我国广泛应用。流化床燃烧技究工作,如吸收剂种类、钙硫比、吸收剂喷入
术还处于探索阶段,在相当长的一段时间内温度、粒径、SO2初始浓度以及吸收剂的停留
还难以在电站锅炉上普遍采用。煤粉炉内喷时间、比表面积对脱硫率的影响等。为了提高
钙脱硫技术具有耗资少、运行费用低和便于脱硫率和吸收剂的利用率,采用了加入添加
改造等特点,并且这种脱硫方法符合我国国剂、烟气增湿、飞灰利用等方法。芬兰的
情,很有发展前景。
ampella公司在炉内喷钙技术的基础上,开
据报道,炉内喷钙脱硫技术有35%~发了炉内喷石灰石和氧化钙活化技术(LI
50%的脱硫率,若与烟气增湿活化相组合,则FAC)、其特点除炉内喷钙外,还在空气预热
脱硫率可提高到70%以上,钙利用率由25%器与除尘器之间增加一活化反应器,使未参
提高到35%。此项技术在美国、日本、加拿大加反应的氧化钙活化来提高脱硫率。通过在
和欧洲一些国家得到工业应用,在我国还处分级混合燃烧器上喷射吸蒼剂的中试硏究,
在实验室研究阶段,本文全面分析炉内喷钙美国环境保护局开发了喷石灰石多级燃娆器
后对锅炉的影响,为火电厂采用煤粉炉内喷(LIMB)达到同时控制NOx/SO2的目的,经
钙技术的设计和运行提供参考依据。
过在役锅炉实验表明脱硫率可达50%
2煤粉炉内喷钙脱硫技术的发
60%。
向炉内喷射脱硫剂后,脱硫剂一般发生
以下两阶段的反应:(1)脱硫剂的分解反应
世界上第一次报道炉内喷钙脱硫技术是CaCO:=CaO+CO2(2)硫化反应CaO+SO2
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=CaSO,CaO+SO2+1/202=CaS0。脱硫脱硫率的经济分析是一项值得深入研究的课
剂的分解培烧产物应是收缩量低和反应能力题。吸着剂的制备可供选择的磨机有:球磨
高的松软多孔粒子。温度对硫化反应和硫酸机、滚筒磨、髙速锤击磨、碾磨杌和针型磨。磨
产物的分解有直接的影响。活化器内脱硫的细的吸着剂在磨机内表面吸附结块会降低磨
基本原理是:烟气中大部分未及时在炉膛内机的效率。磨好的吸着剂需要通过一套气动
参与反应的CaO被雾化水增湿进行水合反输送系统,用空气作载送介质喷进炉膛。该系
应,生成Ca(OH)2,Ca(OH)2再与烟气中的统还必须有良好的干燥性能。
SO2反应生成CaSO。,部分CaSO3被氧化生
成CaSO。近年来,部分学者提出在炉内分级
原料斗分离器
燃烧的基础上采用两级脱硫方式,即在高温
粉斗
富燃区进行第一级喷钙脱硫,其反应产物为
斗式提升机
去吸着剂
CaS.在低温富氧区进行的二级喷钙脱硫,其
给料机
射装置
反应物为CaSO4。这项分级脱硫技术的脱巯
球磨机风机
空压机
率可提高15%~20%。在高温富燃区形成的
图1石灰石的制粉系统
还原气氮下,煤中的有机硫分主要以H2S的
形式热解析出。主要的反应式为:H2S+CaO3.2燃烧系统
=CaS+H2O,部分CaS随灰一起下落到灰
早期的实验是将吸着剂在煤粉磨制之前
斗。未下落的CaS进入富氧区时发生氧化反加入到煤中。吸着剂与煤一同制粉并喷进炉
应生成CaO、SO2和CaSO4,反应式为:CaS
膛中,这种方式一方面降低脱硫率,另一方面
+3/202 =$02++Cao, Cas+202 =Caso
增加制粉系统电耗11%。许多电厂磨煤机没
有足够的裕度用以磨制煤与吸着剂的混合
3喷钙后对锅炉和附属设备的物,制粉系统出力不足会使燃料量和吸着剂
影响
量下降或者改变磨煤机出口的粒径分布。如
3.1制粉系统
果吸着剂不经过磨机,这样吸着剂的喷射可
对新机组和在役机组来说,炉膛喷射吸以与燃烧系统分开,噴射吸着剂对于煤燃烧
着剂主要影响之一就是吸着剂的给料系统
过程的影响取决于喷射进炉膛的位置。
般炉内喷钙脱硫技术应有专门]的钙基吸着MB技术改造时,霱要把吸着剂与燃烧器
剂的制备系统。如图1所示。该系统包括:卸
组合在一起,吸着剂喷射到后火焰区对燃烧
料、储存、制粉,粉状吸着剂储存以及送到炉系统只有比较小的影响。在炉膛出口处喷射
膛的输送装置。据英国的资料介绍,钙基吸着对燃烧系统几乎没有影响。炉膛喷射吸着剂
剂要磨得比煤粉细、一般来说小于18-m约脱硫技术的成败关是吸着剂与烟气的快速
占50%。为了不影响锅炉的正常运行和有效
混合和在烟气中的快速扩散。吸着剂能否完
地分配,他们采用每一台磨煤机配一台石灰
成快速混合取决于一系列喷射参数:喷射点
石制粉机。典型的500M的锅炉分别需要
数量、喷嘴型式、输送介质与吸着剂的质量
8台磨煤机和石灰石制粉机,钙基吸着剂制比、喷嘴位置以及吸着剂喷射气流与炉主
粉机的出力大小由煤的含硫覺和Ca/S来确
烟气流的动量比等。
定。喷钙带来的制粉系统的花费主要由石灰
3.3锅炉
石的细度来决定
3.3.1传热
实际应用中吸着剂最佳的磨制粒径与其
炉内传热主要是辐射传热,而影响辐射
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