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CO2是一个吸热反应，热分解温度为880℃：在氧化性气氛中CaO与SO2发生如下的脱硫反应：（3）（4）（2）（1）a.燃烧中脱硫基本原理23COCaOCaCO32CaSOSOCaO423CaSOO21CaSO422CaSOSOO21CaO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SO2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：mRexp1m－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CO2气体的大量释放，孔隙迅速扩展膨胀。使得与SO2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CaCO3煅烧平衡温度约500C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：42CaSOO2CaS22SOCaOO2/3CaS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，NOx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SO2/(ml/m3)NOX/(ml/m3)CO/(ml/m3)CO2/%O2/%FBC937536524048711.49.5MSFBC9895957240014.53.8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（SaltCreek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/m3燃烧效率：96.9％～98.9％热效率：85.6％～88.6％•项目名称：法国Gardanne电...
