循环流化床干法*气脱硫技术分析(1)

写范文发表于:2018-05-02 03:39:24

2007年第22卷第2期

(总第79期)

循环流化床干法*气脱硫技术分析(1)

电力学报

Vd.22No.22007

JOURNALOFELECTRICPOWER

(Sum.79)

文章编号:1005-6548(2007)02-0204一03

循环流化床干法*气脱硫技术分析。

麻瑜

(山西大学工程学院,山西太原030013)

AnalysisofDryDesulphatingFumesThroughCirculatingFluidizedBed

脱4妇

(EngineeringCollegeofShamdUniversity,Taiyuan030013,China)

摘要:

对循环流化床干法*气脱硫技术从原理

到较高的环保要求,因此目前火电厂,特别是大型火电机组*气脱硫主要采用*气脱硫工艺。

和技术经济2方面进行了分析论*,表明这项技术是1项高效、低能耗、低成本的脱硫技术。关键词:循环流化床;干法*气脱硫;脱硫效率

中图分类号:x701.3文献标识码:B

Abstract:Thepaper.bothinflspec't8ofprincipleandeconomy,analysesandexpoundsthetechniqueofdrydesulphatingfumesthroughcirculatingfluidizedbedandprovesthatthetechniqueishighineffective-

neff8

1主要的*气脱硫技术及特点

燃煤电厂锅炉*气脱硫技术一般分为湿法脱

硫、干法脱硫和半干法脱硫3类。

湿法脱硫系统位于除尘器之后,脱硫过程、反

应副产品及其再生和处理均在湿态下进行,脱硫过

程的反应温度低于露点。由于湿法脱硫过程是气

液反应,故反应速度快,脱硫效率高,钙利用率高。在Ca/S=1时,可达到90%以上的脱硫效率,适合

于大型电厂锅炉的*气脱硫。主要有石灰石/石灰

lowinenergyconsumingand∞st.

Key

Words:circulatingfluidizedbed;dryfluegas

desulfunization;effectivenessofdusulfuration

——石膏湿法,氨洗涤脱硫和海水洗涤脱硫等。

目前,我国大型火电厂*气脱硫主要采用国外

环境污染已成为我国可持续发展的制约因素

之一。我国是燃煤大国,全国s02排放总量的90%由燃煤产生。我国每年发电耗煤约占全国煤炭消费总量的60%,连续多年s02年排放总量超过

应用较成熟、业绩较多的湿法(石灰石佰膏法)脱

硫工艺,但由于湿法脱硫工艺系统复杂、投资较大、

占地面积大、耗水较多、运行成本较高,在一些应用场合并不是1种最佳选择。

000万吨,已成为世界上最大的排放国。s02的大

干法*气脱硫,是指无论加入锅炉尾部*道中

的脱硫剂是干态的或湿态的,脱硫的最终产物都是

量排放,造成的*雨、*雾等污染加重,每年给国家造成的经济损失高达1000亿元以上,因此,控制燃

煤电厂s02的排放是我国控制s02污染的重点。燃

干态的。也有的资料将单纯炉内喷钙,电子束辐照

*气脱硫脱氮等脱硫技术称为干法脱硫技术,而将

煤脱硫技术有3种方式,一是燃烧前脱硫;二是燃烧

过程中(炉内)脱硫;三是燃烧后脱硫技术,即*气脱硫(Fl{GD)。由于燃烧前和炉内脱硫效率较低,难以达

・收稿日期:2007-03.10

修回日期:2007-05.09

脱硫反应中有增湿活化脱硫剂环节或脱硫剂是湿

态,而最终产物是干态的脱硫技术称为半干法。如

喷雾干燥法,炉内喷钙加尾部增湿活化法,循环流

作者简介:麻瑜(1953-),女,山西繁峙人,实验师,热能动力。

第2期

麻瑜:循环流化床干法*气脱硫技术分析

205

化床*气脱硫法等【1】1。

水量的调节使反应器内的温度尽可能接近露点,从干法脱硫一般工艺流程简单,不产生废水,占而可以保*最佳的脱硫效率。

地较少,可靠*较高,初投资较低,脱硫效率在80%

利用流化床作为脱硫反应器的最大优点是可--8596。但系统运行费用较高,石灰脱硫剂耗量比

通过喷水将床温控制在最佳反应温度下,达到最好

湿法脱硫大,脱硫的钙硫摩尔比为1.5左右。

的气固间紊流混合并不断暴露出未反应消石灰的

2循环流化床*气脱硫技术晗J

新表面,而通过固体物料的多次循环使脱硫剂具有德国卢奇能捷斯集团(I.IAG)公司最早在20很长的停留时间,因而大大提高了脱硫剂的钙利用世纪70年代末开始研制循环流化床*气脱硫技率和反应器的脱硫效率。因此,循环流化床干法*术,率先将流化床工艺技术用于*气脱硫,形成了1

气脱硫系统能够处理高硫煤的脱硫,并在Ca/S=种有别于石灰石佰膏湿法的全新的干法脱硫工

1.1~1.5时达到90%~97%以上的脱硫效率,如艺。经过近30年的不断改进(主要是90年代中后图2所示。

I.5

期),解决了*气循环流化床脱硫技术在负荷适应\

J,,

/,,*、煤种适应*、物料流动*、可靠*、大型化应用1.4I’-、~

//J

./

。‘-一

./

—一一

等方面的问题,使*气循环流化床脱硫(干法)技术

13

\L

—_,一一

得以成熟地进行工业应用。

笔l-2

、、一

__一

//

U2.1循环流化床*气脱硫系统

1.1如图1所示,来自锅炉的*气由循环流化床反1.o

应器下部通过文丘里式布风装置进入反应器。在Ol2345678910

反应器下部渐扩段有于态消石灰Ca(0H)2喷口,干*气中s02的原始浓度陪m.’

粉由此喷口喷入反应器,以很高的传质速率在反应

圈2锾环流化床反应曩的脱硫搴与C,a/S和*气中S02的关系

器中与*气混合,并与*气中的s02、s03和其它有

2.2循环流化床内的反应机理

害气体如HCL和I-IF等进行反应,生成CaS04和

循环流化床内大量的固体颗粒在流化介质中CaS晓等反应产物,这些干态的反应产物随*气从

处于强烈的湍动状态,具有极好的传热、传质及气反应器上部的出口进入百页窗式分离器及与之相固间和固体间的混合条件。循环流化床技术应用联系的电除尘器,从百页窗分离器及电除尘器下收于*气脱硫,以*气为流化介质,脱硫剂为固体颗集的干灰,一部分送回循环床反应器的再循环灰入粒,脱硫反应在脱硫剂颗粒的表面进行,流态化下

口,另一部分相当于消石灰粉给料量的排灰则送至的气周两相充分的接触将大大提高脱硫反应的速

飞灰储存场。

度和反应的程度。物料在循环流化床内进行内外循环,使得脱硫剂的利用更加充分,并且提高了脱由

硫效率。

从锅炉的空气预热器出来的一般为120℃一

180℃左右的*气,从底部通过文丘里管进入吸收塔流化床内。在文丘里管出口扩管段设一套喷水装置,创造了良好的脱硫反应温度,在循

曩1循环藏化床干法*气脱蕞系统工艺渡程圈

a.在自然界垂直的气固两相流体系中,在循环该项技术用Ca(0H)2作为脱硫剂时,为达到最流化床状态(气速4~6m/s)下可获得相当于单颗

大的脱硫效率,在反应器中的最佳反应温度应该尽

粒滑落速度数十至上百倍的气固滑落速度。由于

可能地接近露点。因此,也需要向反应器内喷水增

s02与Ca(0H)2的颗粒在循环流化床中的反应过湿,由于喷水量不受*气的进口温度及*气中的程,是1个外扩散控制的化学反应过程,通过气固s02浓度制约,因而在任何工况下都可以通过对喷

间大的滑落速度,强化了气固问的传质,传热速率

电力

学报2007年

和气固混合,从而满足了sch与Ca(0H)2高效反

应的条件要求(当气速>10m/s时,气固滑落速度

相当于单颗粒滑落速度)。

b.吸收塔流化床中巨大表面积的、激烈湍动的

颗粒,为注水的快速汽化和快速可控的降温提供了根本保*,从而创造了良好的化学反应温度条件(露点以上20--30℃),使S02与Ca(OH)2的反应

转化为瞬间完成的离子型反应,如果没有循环流化

床中大量颗粒的参与,注入的水需要数十倍的空间

来完成水分充分的挥发。

c.通过颗粒的激烈湍动导致颗粒之间的碰撞,

使脱硫剂Ca(0H)2颗粒的表面得到不断的更新,以

及脱硫灰的不断在循环使用,从而大大提高了Ca(0H)2的利用率。

d.再循环流化床内,SQ与Ca(OH)2的反应生

成副产物Cas03・+H20,同时还与sQ、心和HCl

反应生成相应的副产物CaS04・去H20、CaF2、CaCl2

等主要化学反应方程式如下:

Ca(OH)2+s02=Casos・寺H20+寺H20,

Ca(OH)2+sos=CaS04・寺H20+寺H20,

‘。‘-

111

cas03・寺H20+寺Q=CaS04・寺H20,

Ca(OH)2+C02=CaC03+H20,

Ca(OH)2+2HCI=CaCl2・2H20(--75℃)(强吸潮*物料),

2Ca(OH)2+2HCI=Cach・Ca(OH)2・2H20(>12012),

Ca(OH)2+2HF=CflW2+2

H20。

从上述化学方程式可以看出,Ca(0H)2应尽量

避免在75℃左右,与HCI反应抑制和减少强吸潮*物质的产生,避免脱硫灰的过度抱团、黏结,提高脱硫灰的流动*。

e.循环流化床*气脱硫区别于其它诸如*道

反应器脱硫(*气流速在*道反应器内的流速高达

15

m/s以上,几乎没有滑落速度)、旋转喷雾法脱硫

(颗粒粒径大于200/an,缺少足够的表面积)的1个

很大特点是:吸收塔内颗粒巨大的表面积和激烈的湍动,将*气中的sos、cr等完全去除,保*了后续设备特别是电除尘器或布袋除尘器不发生腐蚀。

3循环流化床*气脱硫工艺在技术经济方

面的主要优势

与其他脱硫工艺相比,主要的技术经济优势如

下:

a.系统简单,占地面积小,约为湿法的1/2,造

价较低。以2×300MW机组为例,以整个工程静

态总投资估算,循环流化床干法脱硫工艺折合260

元/kW,(含脱硫塔前1级电除尘器),同等容量的石灰石/石膏湿法脱硫,380元/kw。

b.运行维护费用较低。以上述机组为例,循环

流化床*气脱硫装置年运行成本约0.5分/kW・h,

年维护费用约占总投资的1%。而湿法脱硫的运

行费用约为0.75分棚r・h,年维护费约占总投资

的2.5%。

c.钙的消耗量和脱硫效率。循环流化床脱硫工艺的钙硫比约为1.2,脱硫效率在90%一97%,

最高为99.7%。湿法脱硫钙硫比约1.05,脱硫效率在97%左右。

d.循环流化床*气脱硫工艺,整个系统均为干态,因此无需任何防腐措施,无需废水处理。排*

温度一般不低于75℃,无需*气再热。

4结束语

循环流化床干法脱硫技术在我国已成功地应

用于大型火电机组,为缺水地区火力发电厂的脱硫提供了1条新的途径。目前我国对火电厂排污治

理越来越重视,高效、低能耗、低成本的脱硫技术必

将受到青睐。在对引进的这项脱硫技术的国产化

过程中,该项技术在不断完善,并得到了较迅速的发展。参考文献:

[1]毛健雄,毛健全,赵树民.煤的清洁燃烧[M].*:科

学出版社,2000.

[2]阎维平.洁净煤发电技术[M].*:*电力出版社,

2002.

[责任编辑:任云丽]

ww.12345taoke/list.php/0-0-1-100000-%25b6%25ac%25d7%2循环流化床干法*气脱硫技术分析

作者:

作者单位:刊名:英文刊名:年,卷(期):被引用次数:

麻瑜,mayu

山西大学工程学院,山西,太原,030013电力学报

journalofelectricpower2007,22(2)2次

参考文献(2条)

1.毛健雄.毛健全.赵树民煤的清洁燃烧20002.阎维平洁净煤发电技术2002

相似文献(10条)

1.期刊论文赵旭东.项光明.姚强.马春元.陈昌和.zhaoxu-dong.xiangguang-ming.yaoqiang.machun-yuan.chenchang-he干法*气脱硫固体颗粒物循环特*及微观机理研究-*电机工程学报2006,26(1)

在一台75t/h循环流化床*气脱硫装置上,对不同工况下、脱硫系统不同位置采集的大量灰样,利用x衍*仪、扫描电镜、能谱仪、颗粒粒径分析仪等仪器进行较为详细的物理化学特*分析.通过灰样分析了解它们的形成机理,进一步揭示干法*气脱硫的机理和固体颗粒物的循环特*.研究表明,脱硫塔内采用多层喷浆方式优于单层喷浆方式,脱硫装置的回料箱内含有未反应完全的脱硫剂ca(oh)2,同时循环灰含硫量随着时间的增加而增加,*了cfb-fgd物料循环的必要*.脱硫产物层只是附着在固体颗粒物的局部,结构疏松,而不是通常所说的密实的覆盖在新鲜脱硫剂的表面.脱硫塔内团聚现象严重,含湿颗粒随机碰撞后直接粘在一起,在dcfbs中脱硫固体颗粒物剖面不存在年轮状结构.

2.学位论文樊保国第四个窗口—中温干法*气脱硫研究2002

本文根据对现有脱硫技术的综合分析,提出了工作在所谓“第四个*气脱硫温度窗口”的中温(200~800℃)*气脱硫的新工艺,旨在实现低投资、低费用、低耗水、较高脱硫效率(三低一高)的目的。在此基础上,分析了钙基脱硫剂在中温条件下脱硫反应的化学热力学和反应动力学特征。通过对成熟脱硫技术的分析比较,得出了中温*气脱硫可能利用的技术措施,初步探讨了实现该工艺的技术过程。

本文发展了一种快速制备高效脱硫剂的方法,得到了活*较高的脱硫剂,深入分析了脱硫剂制备原理。在自行研制的中温循环流化床反应装置(处理*气量为300nm3/h)上进行了大量的试验研究,明确了高效脱硫剂中温循环流化床*气脱硫对床内参数的要求。同时分析了脱硫剂的*能对反应器设计和运行的影响。本论文获得了以下的主要研究成果:

1)钙基脱硫剂与so2的反应满足化学热力学条件,其反应动力学条件优于常温气固脱硫反应。在实际脱硫反应条件下,提高反应速度是提高脱硫效率的方向,本文提出的中温工作范围,正是为了提高控制反应速度的反应速度常数和so2气体向脱硫剂表面、内部孔隙以及脱硫产物层中的扩散系数。2)中温脱硫过程的实现可以采用高效脱硫剂、循环流化床高效反应器、*气改*、添加剂、蒸汽活化等技术措施获得较高的脱硫效率。

3)快速制备的脱硫剂钙转化率比普通石灰提高12倍,脱硫剂活*的提高基于制备过程中物理与化学的双重作用,过程耗水量仅为喷雾干燥法的1/4。4)在所研究的温度范围内,提高床温和ca/s,可以提高脱硫效率,同时床内的动力学参数的改变也有一定影响。但是so2浓度的增加引起的变化不明显,而*气中的no可促进脱硫反应,co2却具有负面影响。

5)脱硫产物以caso4为主的原因是水合产物及粉煤灰中al2o3的催化作用和*气中no的氧化作用所致,这与以往的结论不同;不同部位物料的粒径、比表面积、比孔容积以及成分含量相差较大。

6)气固脱硫反应更容易维持循环流化床的质量平衡;床内物料成分随时间的变化与床内的总物料量、脱硫剂的加入流率、脱硫产物的生成率有关;脱硫剂的*能决定循环流化床的设计参数和运行参数。

本文从理论论*和试验研究*所提出的“第四个*气脱硫窗口”科学依据充分,可以实现三低一高的目的。研究结果为实现中温*气脱硫工艺的工程应用奠定了重要的基础。

3.期刊论文程亮.刘宇.李华民.仝利娟.申琪.chengliang.liuyu.liuhua-ming.tongli-juan.shenqi循环流化床脱硫技术在我国的应用-*西能源2008(1)

循环流化床脱硫技术包括循环流化床锅炉燃烧过程中脱硫和循环流化床干法*气脱硫两部分,新建或改造的小容量锅炉(440t/h以下)首选循环流化床锅炉,可以取得较好的脱硫效果;现有锅炉由于场地所限,锅炉的排*可以采用循环流化床干法*气脱硫,在国内已有较多的应用业绩.文章介绍了流化床锅炉在国内的应用情况:同时,总结了循环流化床干法*气脱硫工艺的若干技术特点和在国内的应用情况.对燃煤锅炉脱硫技术的选择具有参考价值.

4.期刊论文王翠苹.刘向*.张杰.wangcuiping.liuxiangjun.zhangjie循环流化床干法*气脱硫颗粒浓度场分析-化学反应工程与工艺2008,24(2)

分别以改*粉煤灰和生石灰为脱硫剂,在不同条件下考察它们在循环流化床内进行干法*气脱硫时床内的颗粒浓度分布与脱硫率之间的关系.结果表明,改*粉煤灰脱硫剂干法*气脱硫*能优于生石灰.喷入水蒸气可以增强流场湍动,减小了颗粒浓度分布的梯度,提高脱硫效率.在同样的脱硫剂作用下,以逆行方式喷入水蒸气可以使颗粒浓度分布更加均匀.其脱硫效率远远高于以顺行方式喷入水蒸气时的脱硫效率.

5.会议论文雷福林.肖云汉.朱廷玉.陈凡.贾建国循环流化床反应器干法*气脱硫实验研究2001

采用喷动床与循环流化床组合结构的*气脱硫反应器进行了钙基吸收剂低温干法*气脱硫的实验研究.结果表明,当采用ca(oh)作吸收剂,ca/s当量比为1.3时,脱硫效率达到了95℅;当采用cao作吸收剂,ca/s当量比为1.3时,脱硫效率达到了89℅.同时进行了露点温差(ast)、ca/s当量比、空床气速和入口so浓度对脱硫效率的影响试验,结果表明ast对脱硫效率的影响最大.

6.期刊论文马骏彪.*辉鹏干法脱硫石灰消化工艺-华电技术2010,32(5)

介绍了干法脱硫石灰消化工艺的基本原理和外部输入条件对消化反应的影响.阐述了消化工艺中灰水比和含水率等重要参数的控制范围和对原料质量的要求.对比了流化床干式消化器、nid干式消化器、卧式双轴干式消化器和卧式两级干式消化器的工艺原理和运行情况.分析了几个工程实例,提出了需要注意和重视的问题,为同类型系统选择干法脱硫石灰消化工艺提供参考.

7.期刊论文彭皓.陈健炜.penghao.chenjian-wei南昌发电厂125mw机组干法*气脱硫系统设计及运行分析-电力环境保护2008,24(4)

ww.12345taoke/list.php/0-0-1-100000-%25b6%25ac%25d7%2

的问题提出了若干建议.

8.期刊论文赖毅强.laiyi-qiangcfb-fgd在660mw燃煤电站锅炉*气净化中的应用-龙岩学院学报2010,28(2)

通过循环流化床干法*气mcat(3-fgd)除尘一体化装置在邯峰电厂2×660mw机组脱硫技改工程中的成功投运,详细介绍了cfb-fgd技术的工艺特点和运行情况,为大型燃煤电站锅炉*气净化和节能环保开拓了一条全新的工艺路线.

9.会议论文赵素伟.李元.张颉.杨志伟.由长福钙基水合脱硫剂的磨耗特*研究2008

增强粉煤灰对含钙细颗粒的担载能力,减轻脱硫剂的磨耗剥落是提高快速水合脱硫剂在中温*气循环流化床脱硫过程中钙利用率的有效措施。本文利用振筛方法研究了不同粉煤灰粒径和粉煤灰改*方法对粉煤灰担载效果的影响。研究结果表明,粉煤灰的粒径越大,其担载效果越好,所制备脱硫剂经过振筛实验后仍保持较高的固硫能力。通过火法、碱法和*法改变粉煤灰的表面形态后,所制备脱硫剂的担载能力增强,并且脱硫剂振筛前后的固硫能力比原始粉煤灰脱硫剂有所提高。

10.学位论文张翔宇活*炭*气脱硫脱*集成工艺研究及废液燃烧*气脱硫方案2009

本文旨在开发一种*气脱硫脱*集成工艺,能够达到较为满意的同时脱硫脱*率,具有工业应用的可行*与经济*。

本文详细阐述国内外*气脱硫脱*技术现状与发展趋势,并对各种技术工艺进行分析比较。在此基础上,提出采用活*炭法同时脱除*气中的so2和no工艺,该工艺具有将循环流化床与活*炭法相结合特点,实现同时脱硫脱*。重点研究了流速、床层高度及温度、水蒸气量、so2和no浓度等因素对脱硫脱*率的影响,确定各参数的合理运行范围。试验结果表明:流速和床层高度对脱硫脱*效率影响较小,最佳水蒸气体积比为12%,温度为120℃;入口so2浓度为2000ppm,no浓度为1000ppm时,脱硫率>70%,脱*率>40%。so2的浓度增加会抑制no的脱除,而no的存在则会促进so2的脱除。nh3/no摩尔比达到1:1时,即可得到最佳脱*效果。

考虑到活*炭成本是其工程应用的制约因素,本论文开展了利用玉米秸秆制备低成本活*材料试验并以此为催化剂进行同时脱硫脱*试验研究。试验表明:玉米基活*焦表现出了良好的脱附潜质,在低浓度so2和no脱除实验中,脱硫率最高达到55%,脱*率达到60%。

在上述试验研究基础上,本论文对*气同时脱硫脱*工艺进行了*能评价,初步认为经济技术*能具有竞争*。结合具体案例,开展了工业化高温废液燃烧*气脱硫工程方案设计,首次采用石灰石循环流化床干法*气脱硫,给出了相关设计参数,设计脱硫率为85%,为活*炭/焦同时脱硫脱*工艺工程化提供经验。

引*文献(2条)

1.徐有宁.关多娇燃煤电厂*气脱硫技术及脱硫工艺选择[期刊论文]-东北电力技术2008(6)2.程亮.刘宇.李华民.仝利娟.申琪循环流化床脱硫技术在我国的应用[期刊论文]-*西能源2008(1)

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第2篇:回流式循环流化床*气脱硫的工程试验研究

在银川热电厂5号炉(150t/h)回流式循环流化床*气脱硫装置开展了半干法循环流化床*气脱硫技术的工程试验研究,该脱硫装置的设计处理*气量为160000m3/h.脱硫塔内部及顶部采用了特殊回流结构设计,实现物料塔内内循环,减少除尘装置入口浓度.通过工业试验,研究了钙硫比、喷水量等参数对系统脱硫效率的影响.试验结果表明,当钙硫比为1.3、塔内温度70℃、塔内浓度为800g/m3时,系统脱硫效率可以达到90%,粉尘排放浓度为80mg/m3,脱硫系统阻力小于1.5kPa.

 

第3篇:循环悬浮式*气半干法脱硫技术的实验研究

建立了*气处理量1500Nm3/h的中试试验台,对循环悬浮式半干法*气脱硫工艺进行了实验研究.研究了运行参数(包括*气在吸收塔内的停留时间,Ca/S,绝热饱和温距,浆滴粒径,入口二氧化硫浓度,入口*温等),脱硫灰再循环等因素对脱硫塔内和整个系统脱硫效率的影响.研究结果表明运行参数中绝热饱和温距、钙硫比以及浆滴粒径的变化对系统脱硫效率的影响明显,循环灰的增加有利于提高脱硫效率.图18表2参9