资源描述：
《浅析煤矸石电厂炉内及炉外半干法脱硫》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在学术论文-天天文库。
1、浅析煤矸石电厂炉内及炉外半干法脱硫摘要：本文针对目前国内在建和开展前期调研的煤矸石电厂脱硫系统选型进行了分析，论述了循环流化床锅炉脱硫的特点，并对炉外脱硫方式进行了论述，重点介绍了CFB炉外脱硫方式。关键词：循环流化床；CFB；炉外脱硫；煤矸石1.煤矸石的利用情况介绍煤矸石是我国目前排放量最大的工业固体废弃物之一，年产量达到3.8亿吨，目前已累计堆放50多亿吨。从煤炭开采来看，中国每年生产1亿t煤炭，排放矸石1400万t左右；从煤炭洗选加工来看，每洗选1亿t炼焦煤排放矸石量2000万t，每洗1亿t动力煤，排放矸石
2、量1500万t。我国每年的煤矸石排放量占当年煤炭产量的10%至15%。大量煤矸石长期堆放不仅占用土地，而且造成环境污染。我国已从税收、电力调度等方面扶持煤矸石发电，“十一五”规划需增加煤矸石发电装机2000万千瓦。2.循环流化床锅炉在脱硫方面的的特点及存在问题目前国内在建和开展前期调研的煤矸石电厂一般为300MW或者300MW以下的机组。循环流化床锅炉的优势之一是炉内脱硫率高,在炉内加入了石灰石等脱硫剂时,石灰石锻烧成多孔性石灰颗粒,吸收燃料燃烧时析出的二氧化硫,形成CaSO4,由于炉内强烈的湍流混合与颗粒的冲刷
3、磨擦,使得气固传质和接触吸收反应速率很高,脱硫率高。影响脱硫率的因素主要有以下几个方面:Ca/S摩尔比、炉膛温度、燃料及石灰石的粒度、锅炉循环倍率、炉内氧过量系数、锅炉表观气速、负荷、给料方式、煤质、压力、脱硫剂的品质等,但Ca/S摩尔比、炉膛温度、石灰石的粒度、锅炉循环倍率等是决定循环流化床锅炉脱硫效率的几个最主要的因素。理论上,在850℃~950℃的炉膛温度、Ca/S摩尔比1.5~2.5、石灰石的粒度小于2(通常为0.1~0.3)mm时,炉内脱硫率可高达85%~90%。因此,许多矸石综合利用电厂在脱硫问题上大
4、多采用了循环流化床锅炉炉内脱硫方案。但结合实际应用中的经验,我们认为,循环流化床锅炉的炉内脱硫率虽高,炉内脱硫方式并非在我国所有煤矿的矸石综合利用电厂都适用,特别是燃料含硫分较高而二氧化硫排放标准要求又比较严格的地区,应综合考虑技术的可行性、经济的合理性,作具体分析,选择炉内脱硫与炉外烟气脱硫相结合的方式或采用单纯的炉外烟气脱硫,表面上看是额外增加了投资,实际上却更加具有合理性。主要原因分析如下:2.1锅炉循环倍率由于石灰的硫酸盐化反应速率较慢,反应30min后石灰粉的利用率仅20%~40%,飞灰的再循环则可延长
5、石灰粉在炉内的停留时间,尤其可提高小颗粒物料的利用率。同时,提高循环倍率也提高了悬浮空间的颗粒浓度,使脱硫率升高。国外循环流化床锅炉的循环倍率一般为50~80,最高可达100,而国产循环流化床锅炉的循环倍率一般低于30,有的仅4~6,在此循环倍率下要确保达到90%以上的脱硫率显然是不现实的。2.2炉膛温度在低温时(低于800℃),脱硫反应速率低;高温(高于920℃)则会导致石灰颗粒孔隙过早堵塞,并且在局部低氧和还原性气氛下,CaSO4将重新分解。循环流化床锅炉的炉内脱硫温度要求是850℃~950℃,在此范围内脱硫
6、率是不变化的,一般认为900℃是最佳温度。2.3Ca/S摩尔比Ca/S摩尔比是影响循环流化床锅炉脱硫效率的首要因素。脱硫剂石灰石不能充分利用的原因在于:石灰石锻烧成多孔性石灰颗粒,CaO经硫酸盐化过程形成CaSO4,摩尔容积增大,导致石灰颗粒孔隙堵塞,硫酸盐化反应中止。一般情况下石灰石利用率为20%~50%,为达到较高的脱硫率,在燃料硫分较高时,如:4.0%,需加入的石灰石量相当大,约占燃料的1/3以上,这必将涉及以下几个方面的问题:①热量损失问题,石灰石分解的吸热量约1800Kj/kg,而在40%利用率时CaO
7、吸收SO2的放热量仅为1/4,另外炉渣灰量增加一倍以上,锅炉热量损失很大;②增大了烟气量和含尘量,增大了除尘器和风机负荷;③炉渣灰的成分变化了,CaO及CaSO4增加,可能不再适用于水泥、制砖对原料的质量要求,从而不能利用,直接影响炉渣灰的出路,不但不能出售获利,还将会有新的处置费用和污染问题。综合以分析可知,循环流化床锅炉对于高硫分燃料的炉内脱硫,如燃料硫分为5%时,SO2产生浓度达11000mg/Nm3以上,若按排放标准900mg/Nm3,脱硫率应大于92%,国产循环流化床锅炉要达到如此之高的脱硫率,在技术是
8、有风险的。根据有关监测数据,国产循环流化床锅炉的实际脱硫率一般为60%~80%。因此,在燃料硫分较高的矸石综合利用电厂,炉外烟气硫系统是必不可少的。3.关于炉外烟气脱硫炉外烟气脱硫主要可分两类,一类是干法,另一类是湿法。干法优点在于:流程短、无污水,净化后的烟气温度降低不少,有利于烟气的扩散抬升;其缺点在于脱硫率低,一般为60%~80%,设备庞大,操作技术要求高。湿法的优
