大气污染控制工程第八章,第三节 燃料燃烧中脱硫.ppt

单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,单击此处编辑母版标题样式,第三节 燃料燃烧中脱硫,Contents,流化床流态化原理,流化床的特征,流化床燃烧脱硫原理,循环流化床（,CFBC,）燃烧脱硫,炉内喷钙脱硫技术,1.1,流化床流态化原理,图,1,气固两相随气流速变化所呈现的不同流态,1.2,流化床的特征,从整体看，床层显示出某些类似于液体的表观性质；,合于有强热效应的过程（,返混,）；,流化床的压力降保持恒定；,颗粒在床内剧烈运动，造成固体颗粒和床内设备的磨损，生成粉尘,。,1.,便于连续处理大量固体粒子，实现连续生产和生产过程的自动化；,2.,便于控制温度并使温度分布均匀,；,3.,传热效率高，适于强放热（或吸热）过程,；,4.,由于粒子细，流体和固体间接触面积大，因此反应速率快。,优点,缺点,1.,返混,较剧烈，降低了反应速率和影响反应的选择性,;,2.,反应器内难以保持适合某些反应所需的温度梯度；,3.,固体颗粒的磨损和带出较严重，需要细粉回收设备。,1.3,流化床燃烧脱硫原理,图,2,石灰石在燃烧过程中的脱硫原理,粉状石灰石在高温下分解成,CaO,和,CO,2,是一个吸热反应，热分解温度为,880,：,在氧化性气氛中,CaO,与,SO,2,发生如下的脱硫反应：,（,3,）,（,4,）,（,2,）,（,1,）,a.,燃烧中脱硫基本原理,两个阶段,在脱硫剂的表面和大孔隙中进行；,随着大孔隙的消耗，小孔隙的阻力作用对脱硫的影响越来越显著。,思考题,流化床燃烧脱硫的主要影响因素有哪些？,1.4,流化床燃烧脱硫的主要影响因素,a.,钙硫比,b.,煅烧温度,c.,脱硫剂的颗粒尺寸和孔隙结构,d.,脱硫剂的种类,a.,钙硫比,是表示脱硫剂用量的一个指标。从脱除,SO,2,的角度考虑，所有性能参数中，钙硫比影响最大，钙硫比对脱硫率的影响可以用一个经验公式近似表述：,m,综合影响参数与床高、流速、颗粒、种类,相关，不同类型的流化床锅炉有不同的,m,值。,b.,煅烧温度,温度低，脱硫剂煅烧温产生孔隙量少，孔径小，反应几乎完全被限制在颗粒外表面。,温度慢慢上升，煅烧反应速率增大，伴随着,CO,2,气体的大量释放，孔隙迅速扩展膨胀。使得与,SO,2,反应的表面也增大，从而有利用脱硫反应的进行。但是，当床温超过,CaCO,3,煅烧平衡温度约,50,0,C,以上时，烧结作用变得越来越严重，其结果会事得其反。,c.,脱硫剂的颗粒尺寸和孔隙结构,这个关系很复杂，因为脱硫剂颗粒形状，孔径分布不一，再加上床层内颗粒磨损，爆裂和扬析现象的发生。,d.,脱硫剂的种类,根据当地煤中硫的含量及特点而定。,1.5,脱硫剂的再生,脱硫剂的再生利用可以降低脱硫剂的消耗并提高脱硫剂的利用率。脱硫剂再生的原理是：,硫酸钙在,1100,的还原性气氛中会进行如下反应：,利用反应,(5-85),（,5-87,）称为一级再生法，而利用反应,(5-88)(5-89),称为二级再生法。在一级再生法条件下使反应物停留,30min,以上时，,CaO,的再生率可以超过,90%,。,当再生反应生成了,CaS,，可以根据反应,(5-91),和,(5-92),使反应发生分解：,(5-91),(5-92),2.,循环流化床（,CFBC,）,图,3,循环流化床燃烧示意图,2.1,循环流化床燃烧的特点,a.,不仅可以燃用各种类型的煤，还可以燃烧其他物质；,b.,由于流化速度高，使燃料在系统内不断循环，实现均匀稳定的燃烧；,c.,由于采用循环燃烧的方式，燃料在炉内停留时间较长，使得燃烧效率得到了提高；,d.,燃烧温度低，,NO,x,生成量少；,e.,由于石灰石在循环流化床内反应时间长，使用少量的 石灰石（钙硫比小于,1.5,）即可使脱硫率达到,90,；,f.,燃料制备和给煤系统简单，操作灵活。,项目,碳利用率,/%,脱硫率,/%,排放量,SO,2,/(ml/m,3,),NO,X,/(ml/m,3,),CO/(ml/m,3,),CO,2,/%,O,2,/%,FBC,93,75,365,240,487,11.4,9.5,MSFBC,98,95,95,72,400,14.5,3.8,表,3,多物料循环流化床（,MSFBC,）与常规流化床,(FBC),燃烧性能比较,2.2.,循环流化床的工业应用,项目名称：美国,Nucla,电厂常压流化床锅炉示范工程,国外几个典型流化床锅炉应用实例,项目概况：锅炉出力：,110MW,燃用煤种：三种美国西部烟煤（,Salt Creek,煤，,S,0.5,；,Peabody,煤，,S,0.7,；,Dorchester,煤,S,1.5,）,投运后的燃烧试验结果：,脱硫率：,70,（床温,882,Ca/S=1.5,）,85,（床温,882,Ca/S=4,）,70,（床温,=927,Ca/S=5,）,NOx,排放量,146mg,MJ,-1,；,CO,排放量：,70,140ml/m,3,燃烧效率：,96.9,98.9,热效率：,85.6,88.6,项目名称：法国,Gardanne,电厂循环流化床锅炉,项目概况：锅炉出力：,250MW,燃用煤种：次烟煤（含硫,3.68,）,渣油（含硫,4.5,）,脱硫率：,97,（,Ca/S3,）,投运后的燃烧试验结果：,SO,2,排放量,400mg/m,3,NO,X,排放量,250mg/m,3,项目名称：加拿大,Point,Aconi,电站循环流化床锅炉,项目概况：锅炉出力：,180MW,燃用煤种：,Prince Mine,煤,脱硫率：,90,（,Ca/S,2,）,投运后的燃烧试验结果：,NO,X,排放量,172mgMJ,-1,图,4,循环流化床烟气脱硫流程图,第四节 高浓度二氧化硫尾 气的回收与净化,1.,高浓度二氧化硫气体的来源,燃煤、硫酸生产厂、炼磺厂,2.,硫酸的用途,化肥生产,石油工业,钢铁工业,有色冶金工业,染料工业,表,1,各国硫酸消费分配表,3.,高浓度二氧化硫气体的回收方法,3.1,利用,SO,2,生成硫酸,SO,2,1/2 O,2,钒催化剂,SO,3,SO,3,H,2,O,H,2,SO,4,(1),(2),图,1,硫酸厂,4,层床,SO,2,催化转化器温度转化率关系,4,层床,SO,2,催化转化器的温度转化率的关系,图,2,单级和二级吸收工艺的流程图,3.2,回收,SO,2,的同时生产硫酸铵,盐城双昌化工有限责任公司有,2,套硫酸生产装置,生产能力为,10,万,t/a,均采用一转一吸工艺,改造前尾气中,SO,2,浓度为,0.35%,0.4%,。企业原有,1,套尾气处理装置,:,利用碳酸氢铵溶液吸收尾气中的二氧化硫生产硫酸亚铵供造纸业用。,图,3,回收硫酸尾气制硫酸铵工艺流程图,改造后的氨酸法处理工艺,处理结果：,SO,2,吸收率可达,90%,以上；尾气中,SO,2,浓度,0.032,每年回收,SO,2,3200t,，折合硫酸,4900t,同时实现连产硫酸铵,7000t,；,3.3,以废治废，变废为宝,宁波东方铜业有限公司，将炼铜过程中的所用的二氧化硫吸收塔进行改造，制成了多相反应器的技术设备，将炼铜过程中所产生的鼓风渣磨细后制成渣浆,用它吸收烧结烟气中的二氧化硫,然后加入适量的石膏制成无机复合肥。,处理结果：,1.,二氧化硫回收率达,98.9%,2.,浙江省土肥站等单位在,6,个点进行的肥效试验证实,施用东方铜业公司生产的富硫无机复合肥,油菜籽平均增产,15.9%,出油率提高,3%,。,1.,某新建电厂的设计用煤为：硫含量,3%,，热值,26535kJ/kg,。为达到目前中国火电厂的排放标准，采用的,SO,2,排放控制措施至少要达到多少的脱硫效率？,解：火电厂排放标准,700mg/m,3,；,3%,硫含量的煤烟气中,SO,2,体积分数取,0.3%,。,则每立方米烟气中含,SO,2,因此脱硫效率为,。,习题,2.,某电厂采用石灰石湿法进行烟气脱硫，脱硫效率为,90%,。电厂燃煤含硫为,3.6%,，含灰为,7.7%,。试计算：,1,）如果按化学剂量比反应，脱除每,kgSO,2,需要多少,kg,的,CaCO,3,；,2,）如果实际应用时,CaCO,3,过量,30%,，每燃烧一吨煤需要消耗多少,CaCO,3,；,3,）脱硫污泥中含有,60%,的水分和,40%CaSO,4,.2H,2,O,，如果灰渣与脱硫污泥一起排放，每吨燃煤会排放多少污泥？,解：,1,）,m=1.5625kg,2,）每燃烧,1t,煤产生,SO,2,约,约去除,720.9=64.8kg,。因此消耗,CaCO,3,3,）,CaSO,4,.2H,2,O,生成量,则燃烧,1t,煤脱硫污泥排放量为,同时排放灰渣,77kg,。,重点：,1.,流化床燃烧的特点,2.,循环流化床的脱硫原理,