1、循环流化床锅炉简介,报告人：曲旋 2007.08.20,第一章 CFB锅炉发展历史及趋势,第二章 CFB锅炉基本知识,第三章 煤粒在CFB锅炉中燃烧过程以及CFB锅炉的热平衡、质量平衡,第四章 CFB锅炉床内流动特性,主要内容,第五章 CFB锅炉燃烧过程中有害物质的形成及其影响因素,第一章 CFB发展历史及趋势,国外的研究状况,芬兰的Alstrom公司、美国的Foster Wheeler公司、Tampella Power公司、Combustion Power公司、德国的Lurgi公司、BabcockWilcox公司、法国的Stein Industrie公司和日本的Mitsui公司。,主要制造厂
2、商,20世纪60年代末，芬兰Ahlstrom公司对鼓泡流化床锅炉燃用泥煤性能的改进，采用旋风分离器实现了固体物料循环;,发展历程,1979年，第一台商用CFB锅炉在芬兰Pihiava投运 ，燃用泥煤，热功率15MW;,1985 年 11 月 Lurgi 公司和Babcock 公司研究开发出当时世界上最大的270t/h循环流化床锅炉，由此引发出了全世界循环流化床的开发热潮。,2003年，Poland电厂与FW/Ahlstrom公司签约的世界上最大的CFB锅炉（超临界锅炉，460MWe），正在制造过程中；与此同时， FW/Ahlstrom公司由France电厂获得了一份600MWe超临界CFB锅炉
3、合同，目前，该锅炉的设计方案已经完成。,目前世界上在运行的最大容量循环流化床锅炉为美国佛罗里达300MWe燃用石油焦的循环流化床锅炉。,循环流化床锅炉检验规程和安全规程已经列入美国的ASME标准，这是该技术成熟及标准化的重要标志。,1995 年 11月，250MW 的 CFB 在法国 Provence 电厂投运，标志了 300MW 以下级的 CFB 技术的成熟。,第一章 CFB发展历史及趋势,国外的研究状况,第一章 CFB发展历史及趋势,为了解决燃用劣质煤的问题，20世纪60年代后期开始了流化床（鼓泡）的研究， CFB锅炉的研究和开发始于80年代,发展历程,浙江大学、清华大学、中科院工程热物理
4、所、哈尔滨锅炉厂、东方锅炉厂、上海锅炉厂、济南锅炉厂、无锡锅炉厂、四川锅炉厂、武汉锅炉厂、杭州锅炉厂、南通锅炉厂,研发单位,技术来源,自主开发、国外引进、引进技术的消化吸收,国内的研究状况,第一章 CFB发展历史及趋势,1995年左右，我国已投运的75t/h的CFB锅炉已有约200台；,20世纪90年代中期开始，我国进入了中容量的CFB锅炉开发时期。上海锅炉厂、中科院工程热物理研究所与日本的三井造船株式会社合作，开发的130t/h的中温中压CFB已投运了10台，并完成了中温中压到高温高压系列产品设计；,20世纪90年代中后期，我国从Alstrom公司引进了一台410t/h(高温高压100MWe
5、）CFB锅炉，在四川白马电厂成功投运。2002年第一台中国制造的410t/h CFB锅炉在江西分宜电厂成功投产。,国内的研究状况,1984年，中科院工程热物理研究所建成了热功率2.8MWe的CFB燃烧试验装置，将我国CFB燃烧锅炉引入了热态试验研究阶段,第一章 CFB发展历史及趋势,CFB锅炉的发展趋势：大型化、高蒸汽参数和增压循环流化床,在哈尔滨锅炉厂、中科院工程热物理研究所等的合作下，200MWeCFB锅炉正在哈尔滨锅炉厂制造，准备在江西分宜电厂安装调试。,国家发改委组织引进了法国阿尔斯通 300MWe（1025-1065t/h）CFB锅炉2006年4月17日在我国四川内江发电总厂白马电厂
6、投产。,国内的研究状况,清华大学与哈尔滨锅炉厂刚刚完成的十五攻关国产化440t/h 再热超高压循环流化床锅炉（135MWe）示范工程于2003年七月通过了科技部验收。,第二章 CFB锅炉的基本知识,2.2 CFB锅炉各部件的作用,2.3 CFB锅炉的特点,2.4 CFB锅炉的主要类型,2.1 CFB锅炉的基本结构和工作原理,2.1 CFB锅炉的基本结构和工作原理,1-Coal bunker 2-Limestone bunker 3-Coal crusher 4-CFB combustor 5-Cyclone 6-Convective pass 7-Air-Preheater 8-Electro
7、static Filter 9-Stack13-Primary air 10-Fluided bed heat exchanger 11-Turbo-generator 12-district heating 14-Secondary air 15-Bottom ash 17-Blowers 16-Fluided bed heat exchanger air 18-Feed water 19-drum,2.1 CFB锅炉的基本结构和工作原理,2.1 CFB锅炉的基本结构和工作原理,1. 燃料的燃烧过程高温烟气给煤斗燃料（煤） 燃烧室 除渣板（入灰渣斗）空气 在一定的燃烧设备内，正常燃烧应具备的
8、条件：高温环境必需的空气量及空气与燃料的良好混合燃料的供应机灰渣和烟气的排放,2.1 CFB锅炉的基本结构和工作原理,2. 烟气向水(汽等工质)的传热过程辐射 辐射+对流 对流高温烟气 水冷壁 过热器（凝渣管） 对流管束 对流尾部受热面(省、空) 除尘 引风机 烟囱3. 工质(水)的加热和汽化过程蒸汽的生产过程1）给水：水 省煤器 汽锅 2）水循环：汽锅 下降管 下集箱 水冷壁 3）汽水分离,2.2 CFB锅炉各部件的主要作用,布风板的作用：支撑固体物料保证固体颗粒的均匀流化分离器的作用：将炉膛出口烟气中的固体颗粒分离下来 。根据原理不同分为：旋风分离器、惯性分离器回料装置作用：将分离下来的固
9、体颗粒由压力较低的分离器出口送回压力较高的燃烧室，并防止燃烧室的烟气反串进入分离器。一般是由立管和回料阀组成。,CFB锅炉的燃烧系统,2.2 CFB锅炉各部件的主要作用,汽水系统,汽包的作用：连接；汽水分离；储水和储气,过热器的作用：将汽包来的干饱和蒸汽进一步加热使之成为过热蒸汽；降低烟气温度，回收烟气的热量，提高锅炉效率。,省煤器的作用：提高给水温度；降低烟气温度，回收烟气的热量，提高锅炉效率。,再热器作用：将汽轮机中做功后的蒸汽重新加热到符合要求的过热蒸汽,空气预热器：提高燃烧空气温度，减少燃料的热损失；回收烟气热量，提高锅炉效率,2.3 CFB锅炉的特点,炉膛内大量炽热床料；炉内燃烧强烈
10、内循环和炉外外循环,可燃用的燃料范围宽,燃烧效率高,燃烧速率快；停留时间长,脱硫效果好,最佳脱硫温度；停留时间长,氮氧化物排放量低,分级燃烧；低温燃烧,炉膛界面热负荷高有利于发展大容量锅炉,炉膛内气速高；炉内混合强、传热快,锅炉出力调节范围广，调节速度快,CFB锅炉的优点,调节给煤量和流化速度；改变进入外置式换热器的循环量,2.3 CFB锅炉的特点,CFB锅炉的缺点,烟风系统阻力较高，风机用电量大,自动化水平要求较高,磨损严重,炉膛内的物料浓度高，物料剧烈的冲刷撞击使耐火材料、埋管等磨损很快,对辅助设备要求较高,如冷渣器或高压风机的性能或运行问题都可能严重影响锅炉的正常安全运行。,大型化的理论
11、和技术问题,对燃料粒径要求较一般锅炉较高,2.4 CFB锅炉的主要类型,按用途不同：电站锅炉在火电厂，蒸汽驱动汽轮机组发电工业锅炉用于工业及采暖动力锅炉驱动蒸汽动力装置 按载热工质不同：蒸汽锅炉、热水锅炉 按能源不同：燃煤锅炉、燃油锅炉、燃气锅炉、废热锅炉 按分离器的结构型式：旋风分离器、惯性分离器、组合分离系统、旋涡分离器 按锅炉水循环方式：自然循环型、强制循环型（直流型）,2.4 CFB锅炉的主要类型,按分离器的工作温度：高温分离器（850-900）、中温分离器（400-600）、低温分离器（200-300） 按物料的循环倍率：高循环倍率（20）、中循环倍率（6-20）、低循环倍率（1-5
12、） 按炉膛压力：常压（炉膛压力与大气压力相近，炉膛顶部保持20-30Pa的负压）、增压（炉膛压力可以高达0.8-1.6MPa) 按工质蒸汽压力：低压（1.275MPa）、中压（3.825MPa）、高压（9.8MPa)、超高压（13.8MPa）、亚临界压力（16.67MPa）、超临界压力（22.13MPa),第三章 煤粒在CFB锅炉中燃烧过程以及CFB锅炉的热平衡、质量平衡,3.1 煤粒在CFB锅炉中的燃烧过程,3. 2 CFB锅炉的燃烧特性,3.4 CFB锅炉中的质量平衡,3. 3 CFB锅炉的热平衡,3.1煤粒在CFB锅炉中的燃烧过程,煤粒在CFB内的燃烧过程包括：煤粒的干燥和加热； 挥发分
13、的析出和燃烧；焦炭的燃烧 CFB锅炉的燃煤粒径（10mm），在燃烧过程中粒径不断变化的。主要受两方面的影响：磨蚀作用（煤粒与物料或炉壁的机械摩擦）；破碎作用（大颗粒煤粒在加热过程中内外温差引起的热 应力或挥发分析出时的压力引起煤粒的快速破裂）,研究发现：大颗粒煤燃烧过程中，破碎作用比磨蚀作用大的多。,3.2 CFB锅炉的燃烧特性,CFB锅炉的基本运行参数,循环倍率 床温 流化速度,CFB锅炉的燃烧效率随循环倍率的增大而增大-大颗粒煤在炉膛内的停留时间增加,CFB锅炉的燃烧效率随床温的升高而增大（床温升高100，燃烧效率提高4%）-温度升高，燃烧化学反应速度加快,CFB锅炉燃烧效率随流化速度的增
14、大，有很小下降趋势（流化速度由6m/s提高到9m/s，燃烧效率下降1%）-颗粒在流化床内停留时间减小,3.3 CFB锅炉的热平衡,在CFB锅炉燃烧过程中，送入锅炉的热量与输出锅炉的热量存在平衡。通过热平衡分析和计算可以确定锅炉效率和燃料消耗量。,锅炉热平衡的公式可写为：,kJkg (3-la),Qr燃料带入锅炉的热量，kJ/kg；,Q1锅炉有效利用热量kJ/kg；,Q2排出烟气带走的热量，称为锅炉排烟热损失，kJ/kg,Q3未燃完可燃气体所带走的热量，称为气体不完全燃烧热损失（化学不完全烧热损失），kJ/kg；,Q4未燃完的固体燃料所带走的热量，称为固体不完全燃烧热损失（机械不完全燃烧热损失）
15、，kJ/kg；,Q5锅炉散热损失，kJ/kg；,Q6灰渣物理热损失，kJ/kg。,Q7脱硫剂煅烧吸热的热损失，KJ/Kg,Q8硫盐化放出的热量，KJ/Kg,3.3 CFB锅炉的热平衡,如果在等式(3-la)两边分别除以Qr，则锅炉热平衡就以带入热量的百分数来表示，即：,锅炉热效率表示锅炉中有效利用热量占锅炉总输入热量的百分比,= Q1 / Qr=q1,燃料带入锅炉的热量计算,QarL燃料的收到基低位发热量； ir燃料的物理显热； iq加入炉膛的脱硫剂的物理显热,3.3 CFB锅炉的热平衡,锅炉总的有效利用热量计算锅炉总的有效利用热量等于工质的总吸热量,3.3 CFB锅炉的热平衡,锅炉排烟热损失
16、的计算,锅炉排烟热损失是由于锅炉排烟温度（130）高于送入锅炉的冷空气（30）而造成的热损失。可按下式进行计算,锅炉排烟处的过量空气系数,排烟的焓值，kJ/kg,进入锅炉的冷空气焓值，kJ/kg,考虑机械不完全燃烧损失所作的修正,锅炉气体未完全燃烧的热损失的计算,由于燃烧产物中存在未燃尽的可燃气体CO、H2、CH4等而造成的热损失，它一般很小，约为0-0.5%。,3.3 CFB锅炉的热平衡,锅炉的固体未完全燃烧的热损失的计算,由于燃料中未燃尽炭随锅炉灰排出锅炉引起的热损失，一般为0.5-2%。,锅炉的散热损失的计算,由于锅炉炉墙、烟风管道、烟囱等向大气散热造成的热损失，一般为0.2-0.5%。
17、,锅炉的灰渣物理显热损失的计算,CFB锅炉灰渣一部分由床内排出（约占10%-70%，温度与炉温相同），一部分由袋式除尘器或静电除尘器收集后排放（温度与排烟温度相近约130）。灰渣物理显热损失即由这两部分灰渣量及其相应的比热容和灰温的乘积之和构成。,3.3 CFB锅炉的热平衡,燃烧1kg固体燃料所产生的灰渣或固体废料LT为,燃烧单位质量燃料产生的脱硫产物,燃烧效率,燃料的收到基灰分数,单位质量燃料中氧化钙的百分含量,锅炉中脱硫剂煅烧吸热的热损失的计算,脱硫剂中的碳酸盐煅烧成相应氧化物的过程为吸热过程，从而造成的热损失。以碳酸钙为例，计算式如下,单位质量燃料脱硫所需脱硫剂的质量,3.3 CFB锅炉
18、的热平衡,硫盐化放出的热量的计算,硫盐化的放热反应式为：,硫盐化过程放出的热量按下式计算,床内脱硫率,3.4 CFB锅炉的质量平衡,CFB锅炉,燃料,脱硫剂,灰,脱硫产物,少量未燃炭,在实际运行过程中，影响CFB锅炉质量平衡的因素有：,燃料的性质（挥发分、灰分、破碎程度）、分离器的效率,分离器的效率过低，入炉补充的循环物料无法弥补物料的损失，物料平衡难于实现，循环物料的粒径变粗，CFB锅炉表现出鼓泡床运行状态，锅炉出力不足,对一些高挥发分低灰份的燃料，需要定期添加一定的循环物料以维持正常运行,3.4 CFB锅炉的质量平衡,对高灰分的燃料，如果破碎性能较差，底渣份额很高，循环物料往往需要较长时间
19、的累积（因为在实际运行过程中，炉膛压力达到一定值后就需要排渣），当累积速率小于分离器的逸出率，则炉内的物料浓度较低，CFB以鼓泡床方式运行，出力不足,调节CFB锅炉质量平衡的手段,炉膛下部的底渣排放 定期添加循环物料 控制入炉的燃料粒径,第四章CFB锅炉的床内流动特性,4.1流态化的状态及其特征,4.2 CFB内物料流动的概念及现象,4.3 CFB的下部流动特性,4.4 CFB的上部流动特性,4.1流态化的状态及其特征,随着气体速度的不断增大，炉膛内固体物料床层经历了由固定床到流化床的转变。,固定床,气体只从颗粒间的空隙流过；床层高度不变；固体颗粒质量由布风板承载；床层压降不断增大,流化床,固
20、体物料悬浮于气体之中；床层开始膨胀；床层出现了类似流体的一些性质；床层的压降基本不变,鼓泡流化床,超过临界流化速度的那部分以气泡的形式流过床层； 床内存在两相：气泡相、乳化相（气体和悬浮其间的颗粒组成）； 存在明显的界面,4.1流态化的状态及其特征,湍流流化床,快速流化床,气泡开始破碎，尺寸越来越小； 床层脉动压力幅度达到极大值； 床层内的界面消失,需要不断补充物料或颗粒循环才能保证床中颗粒不会被吹空； 颗粒团充满整个上升空间； 大量颗粒团聚集物不断形成、解体,循环流化床是由下部密相区和上部稀相区组成。下部密相区一般是鼓泡流化床或者湍流流化床，上部稀相区则是快速流化床。,4.2 CFB内物料流
21、动的概念及现象,临界流化速度,当气流对煤粒的曳力和浮力之和恰好与煤粒质量平衡时，煤粒即呈类似流体的状态，此时的气体流速被称为临界流化速度（初始流化速度或最小流化速度）。,颗粒终端速度,最小鼓泡速度,当气流速度超过临界流化速度时，一部分过剩的气体将以气泡的形式穿过床层形成鼓泡床。能使床层内产生气泡的最小气体流速成为最小鼓泡速度。,静止气体中开始处于静止状态的一个固体颗粒，由于重力的作用颗粒会加速沉降，随着颗粒降落速度的增加，气体对颗粒的向上曳力也不断增大，直到曳力与颗粒扣除浮力后的重力相平衡，颗粒便做等速降落，这时的颗粒速度称为颗粒的自由沉降速度（颗粒终端速度）。,4.2 CFB内物料流动的概念
22、及现象,输送速度与最小循环流率,在CFB床层内，当床层气流速度超过终端速度时，如果不连续的补充等量的循环物料，经过一段时间全部颗粒将被夹带出床层。随着气流速度的增大，吹空整个床层的时间急剧变短。当气流速度达到某个转折点之后，吹空床层的时间变化梯度大大减缓，该转折点的速度就是快速流态化的初始速度，被称为输送速度。在输送速度下床层进入快速流化床时的最小加料率成为最小循环流率。,颗粒饱和夹带速率,床层内的气体流速一定时，当颗粒循环流率很小时，床层下部的颗粒浓度很低，加至床层底部的颗粒都被气体夹带出去；,随着循环流率的增加，由于颗粒的增加，颗粒之间的碰撞和相互作用加大，床层下部的颗粒浓度迅速增加，颗粒
23、浓度沿轴向由下而上呈反指数分布；,4.2 CFB内物料流动的概念及现象,随着循环流率的进一步增加，颗粒浓度盐轴向上升由原来的反指数曲线转变为S形分布，上部的颗粒浓度维持不变，底部的颗粒浓度达到饱和极限值；,在一定的气体流速下，床层底部的颗粒浓度刚刚达到饱和浓度时的颗粒循环流率定义为颗粒饱和夹带速率。,自由空域内颗粒的扬析与夹带,鼓泡流化床的床层有一个明显的界面，界面之上的床体部分称为自由空域,当气流通过宽筛分颗粒组成的流化床层时，其中的细颗粒由于终端速度小于床层气流速度，因而从颗粒混合物中分离，被上升气流带走，这一过程称为扬析。,4.2 CFB内物料流动的概念及现象,当流化床中的气流速度超过临
24、界流化速度时，床层内出现大量的气泡，气泡不断上升，待达到床层表面时，会发生破裂并逸出床面。在此过程中，气泡顶上的部分颗粒和气泡尾涡中的颗粒，将被抛入密相床层界面之上的自由空域，并被上升气流夹带走，这个现象称为夹带。,扬析是从固体混合物中带走细粉的现象，可以发生在自由空域的任何高度上；夹带是气泡在床层表面破裂逸出时，从床层中带走固体颗粒的现象。,颗粒混返,在CFB内，床层中心区颗粒浓度较小，空隙率较大，颗粒主要向上运动，局布气流速度增大；而在边壁附近，颗粒浓度较大，空隙率较小，颗粒主要向下运动，局部气流速度减小，因而造成强烈的颗粒混返回流，即固体物料的内循环。,CFB锅炉内固体物料的内循环与整个
25、装置颗粒物料的外循环，为流化床锅炉造就了良好的传热、传质和燃烧、净化条件。,4.3 CFB的下部流动特性,颗粒速度的轴向分布,由于颗粒的湍动、混返以及运动的随机性，床层下部固体颗粒速度在轴向分布不均匀。在床层底部颗粒的加速度比较大，再往上加速度逐渐减小。到床层足够高的位置，颗粒速度基本不变。,颗粒速度的径向分布,在床层中心处颗粒向上运动的速度最大，沿着径向单调下降，直至颗粒速度为零。在接近壁面处，颗粒转而向下运动，壁面处颗粒向下运动的速度达到最大值。这是环-核结构的颗粒返流现象。,4.4 CFB的上部流动特性,空隙率的轴向分布,颗粒循环流率的影响,在气固物性和气体流率一定的情况下，床层内颗粒浓
26、度呈现上稀下浓，随着Gs的增加，中心区的空隙率由指数型过渡到S型分布。,气流速度的影响,颗粒直径和颗粒粒度的影响,随着气流速度的提高，各床层高度上的空隙率有所增加，轴向的空隙率由指数分布逐步转向S型分布，而且随着气流速度的增加，轴向空隙率分布也趋于均匀。,当颗粒直径增大时，床层底部的空隙率降低；床层顶部的空隙率基本不变。,4.4 CFB的上部流动特性,床层直径的影响,随着床层直径的减小，空隙率减小，而且沿轴向分布的不均匀性增大。,空隙率的径向分布,床层中心的空隙率最大（约0.9），顺着半径朝边壁方向空隙率逐渐降低。,局部颗粒流率的径向分布,气体流速较低，颗粒浓度较高时，出现环-核型分布。即中部
27、核心区，局部颗粒流率最大，沿着径向单调下降，直至在边壁环形区域降至负值。,当气流速度较高或颗粒浓度较低时，边壁区的颗粒浓度相对较高，有可能使边壁局部颗粒流率大于中心区，出现U型分布。,颗粒浓度较低时，出现抛物线性分布。整个截面的颗粒浓度都向上，中心区的局部颗粒流率略高于边壁区。,4.4 CFB的上部流动特性,气固局部滑落速度的径向分布,气固局部滑落速度：气固之间的相对速度。（一般仅限于气固之间沿轴向上的相对平均速度）,床层中心处的颗粒浓度较稀，大部分以单颗粒或小型颗粒絮状物存在，局部滑落速度较小，沿着径向颗粒的浓度逐步增大，颗粒的集聚性也逐步加强，局部滑落速度增大，并在壁面附近达到最大值。而后
28、由于壁面效应，气体和固体的速度同时降低，使得局部滑落速度又随之减小。,床层压降的分布,循环流化床的床层压降与颗粒浓度基本呈线性关系。 Gs固定时，随着气流速度的增大，床层压降减小；气流速度固定时，Gs越大，床层压降越大。,4.4 CFB的上部流动特性,气体停留时间的分布,气体的停留时间与其在床层内的混合过程有密切关系。在一定的气体流速下，增大Gs，中心区的气速增大，停留时间减小；而边壁区则相反，气体滞留时间加长。Gs一定时，增大气体流速，则停留时间减小。,固体颗粒的停留时间的分布,与气体停留时间相似。由于颗粒的返混程度明显强于气体，因此在相同条件下，气体停留时间的分布曲线较窄，峰值较高；固体颗
29、粒停留时间分布曲线较宽，有明显的拖尾。,第五章CFB锅炉燃烧过程中有害物质的形成及其影响因素,5.1 CFB锅炉燃烧过程中，排放有害物质种类,5.2 粉尘的种类及其危害,5.3 SOx的形成及脱除控制方法,5.4 NOx的形成及脱除控制方法,5.1CFB锅炉燃烧过程中，排放的有害物质,CFB锅炉燃烧过程中，排烟中的有害物质：,粉尘、SOX、NOX、有毒有害气体、重金属等,控制有害物质的途径,调整或采用新燃烧技术减少有害物质的生成,净化排放烟气,选用洁净煤或少污染排放煤,燃烧过程中添加净化剂,优点：不影响炉内任何流动、燃烧和传热过程,缺点：后续处理设备系统庞大、运行费用高,5.5 粉尘的种类及其
30、危害,燃煤粉尘按粒径大小可分为：飘尘、降尘,飘尘,直径10m，因其粒径小，长期在空气中漂浮而不沉降， 0.1m的根本不沉降,通过呼吸可以进入鼻腔、气管和支气管，长期吸入含有粉尘的空气会引起鼻炎、各种呼吸道疾病、肺气肿及肺癌等。,降尘,直径10m，容易沉降,粮食作物上沾染粉尘，导致光照不足而减产；带有酸性的煤烟尘降落在植物叶片上会引发黄斑及脱色,5.3 SOX的形成及脱除控制方法,在CFB燃烧过程中，煤中的硫经过化学反应在不同的气氛下可以形成SO2、SO3、H2S、COS以及CS2等物质。,生成机理,反应过程主要受空气过剩系数影响，当 1（0.6）时，主要生成H2S;当 1时，主要生成SO2。,
31、5.3 SOX的形成及脱除控制方法,脱除方法,燃前脱硫、燃烧中脱硫、燃后脱硫（烟气脱硫）,燃前脱硫,物理脱除法,重力沉降法、水流动法、表面物理化学性质差异法、浮选法、溶剂分离法、静力法、添油选择造粒法、电磁力分选法,化学脱除法,采用氧化还原、热解、加氢和气化等化学反应过程进行脱硫,微生物脱除法,采用微生物吸附和代谢的特点来脱硫,5.3 SOX的形成及脱除控制方法,燃烧中脱硫,原理：把脱硫剂与燃料煤粒一起加入流化床，同时进行燃烧和脱硫。,主要反应：,5.3 SOX的形成及脱除控制方法,影响CFB脱硫效果的主要因素,Ca/S摩尔比、脱硫剂特性、温度、流化速度、循环倍率、分级燃烧,Ca/S摩尔比,流
32、化速度一定时，随着Ca/S摩尔比的增加，脱硫率增加,CFB锅炉中，脱硫率达85%-90%时的Ca/S=1.52.5,脱硫剂特性,CaCO3含量高，煅烧后有较好的多孔性结构的CaO,CFB锅炉燃烧过程中，石灰石的粒径一般为02mm,温度,CFB燃烧最佳脱硫温度范围850-870,温度低于800 时，生成CaO的速度慢；温度高于870 时，CaO内部的小晶粒会融合成大晶粒，比表面积减小；温度高于1000 ，生成的CaSO4重新分解,5.3 SOX的形成及脱除控制方法,流化速度与床层高度,流化速度必须与床料的颗粒粒径相适应；增大流化速度，脱硫率下降,床层高度增加，可供反应的停留时间增长，脱硫率增加,
33、循环倍率,循环倍率增大，脱硫剂颗粒在炉内的停留时间增长，脱硫率提高,分级燃烧,Ca/S摩尔比相同时，分级燃烧将使脱硫率降低,分级燃烧时，CFB由下部的还原区和上部的氧化区组成，还原区的存在，使氧化区的高度缩短，从而减小了CaO-SO2-O2反应生成CaSO4的程度,5.3 SOX的形成及脱除控制方法,燃后脱硫（烟气脱硫）,5.4 NOX的形成及脱除控制方法,NOx来源,CFB燃烧过程中释放的氮氧化物包括NO(90-95%)、NO2,燃料型NOx:燃料内部含有的氮在燃烧过程中氧化生成的,热力型NOx:燃料燃烧过程中加入的空气中的氮气直接氧化形成,激发型NOx:由碳氢化合物与激发的氮分子反应生成中
34、间体HCN，HCN氧化而产生,主要来源，占燃煤过程中NOx的5-95%,5.4 NOX的形成及脱除控制方法,NOx控制技术,燃烧过程控制、燃烧后烟气控制,燃烧过程控制,低氮燃料燃烧技术,改善燃烧技术,控制燃料中的氮含量，减少氮氧化物的排放,降低燃料区的温度通过水蒸气（或水）喷射或燃料气体再循环来实现。,分级燃烧一级燃烧，空气过剩系数1，燃烧区处于“富燃料燃烧”状态，抑制NOx形成；二级燃烧时，由于床内稀相区存在大量的NH3和未燃碳，它们可将产生的NOx还原。,可以减少热力型NOx,对燃料NOx和激发NOx几乎没有作用。,对热力型NOx,对燃料NOx产生有一定抑制作用， NOx排放可减少25-6
35、0%。,5.4 NOX的形成及脱除控制方法,燃烧后烟气控制,湿法技术,利用液相化学试剂将烟气中的NOx吸收并转化为较稳定的物质,易于实现SOx和NOx的同时脱除，而且脱除效率较高（90%）,NO难溶于水，需要先将其氧化为NO2，成本较高；易造成水的二次污染,干法技术,分解法,在催化剂存在下，NO直接催化分解为N2和O2,Cu/ZSM5是目前分解NO活性最高的催化剂，但其在O2或SO2共存条件下，活性很低。,此法实际应用前景不大。,5.4 NOX的形成及脱除控制方法,还原法,目前研究较多，将NO还原为无害的N2,按机理可分为：选择性非催化还原（SNCR）、选择性催化还原（SCR),氧化法,通过等
36、离子技术（电子束和脉冲电晕）产生的O和OH自由基将NOx氧化生成HNO3，然后与喷入的NH3反应生成硝胺。,无二次污染，脱硝率高达80%；但是，该法仍存在能耗大，产生的微细硝胺颗粒难以补集等缺点,SNCR,将NH3（或尿素）喷入燃烧器的上部，在无催化剂的条件下与烟气中的NOx反应，并选择性的生成N2和H2O。,5.4 NOX的形成及脱除控制方法,为了抑制副反应，操作温度比较狭窄（850-1050）,锅炉不稳定，容易导致NOx脱除过程的不稳定,为了提高NOx脱除率，需提高NH3/NOx，从而容易造成NH3泄露，不仅对大气造成二次污染，而且对锅炉后部设备产生腐蚀。,SCR,研究热点：能够与排烟温度相匹配的低温（120-250）SCR催化剂。,
