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流化床煤焚烧进程中SO2的构成及炉内脱硫机理
围绕着人类的外部国际统称为环境。按环境要素特点,可分为天然环境和社会环境,因而,环境质量问题指的是与人的健康直接相关的生活环境和出产环境因大气污染引起的质量问题,其间酸雨是较为遍及而且危害较大的一种环境质量问题。
  一、酸雨的构成及其对环境的危害
  二氧化硫(so2)是一种无色有刺激性的对大气环境危害严峻的气体污染物。大气中的so2在阳光的催化作用下.与水蒸气等进行杂乱化学反响构成硫酸.再经雨淋降至地上,即构成“酸雨”。酸雨的危害首要表现在:
  1.危害生物和天然生态环境。酸雨在地上得不到中和,会使土壤、湖泊、河流酸化;水中的ph值降至5以下时,鱼类的繁衍和发育会遭到严峻影响;土壤和底泥中的金屑可被酸雨溶解到水中,毒害鱼类;水体酸化还或许改动水生生态体系;酸雨还会按捺土壤中有机物的分化和氮的固定,淋洗土壤中的钙、镁、钾等养分元奈,使土壤瘠薄化;酸雨危害植物的断生叶芽,影响植物成长,严峻的甚至会导致森林生态体系的退化。
  2.腐蚀建筑资料及金属结构。酸雨腐蚀建筑资料、金属结构、油漆等,特别是许多以大理石和石灰石为资料的前史建筑物和艺术品,耐酸性差,简单受酸雨腐蚀。
  在我国西南、中南及华东北部等燃用高硫煤的区域,酸雨已带来严峻问题,如重庆和贵阳降水的ph值已别离降至3.35和3.44。我国酸雨局势已非常严峻,下降so2排放已成为燃眉之急。
  二、煤焚烧进程中so2的生成机理
  煤中的硫除元素硫外,首要是有机硫和无机硫两大部分。前者是指硫与c、h等结合生成的杂乱有机化合物(cxhysz);后者首要是黄铁矿硫(fes2)和硫酸盐硫(caso4等)。www.seunghunhome.com其间,黄铁矿硫和有机硫及元素硫是可燃硫,占煤中硫分的90%以上:硫酸盐硫是不可燃硫,占煤中硫分的5%—10%、是煤中灰分的组成部分。
  煤在焚烧进程中,一切的可燃硫都会跟着受热从煤中分出。在氧化性气氛中,可燃硫均会被氧化而生成so2,当在炉膛的高温条件下存在氧原子或在受热面上有催化剂时,一部分会转化成so3。一般,生成的so3只占so2的0.5%—2%左右,相当于1%—2%的煤中硫分以so3的方法分出。生成so2的途径首要有以下几种。
  1.铁矿硫的氧化
  黄铁矿硫(fes2)在300℃时即开端失掉硫分,但其许多分化则在650℃以上,在氧化气氛中,fes2直接生成so2,即
  假如焚烧区内含有充裕的氧分,so2将部分氧化为so3,则有
  该反响易在高温下进行。
  2.有机硫的氧化
  有机硫在煤中是均匀散布的,一般在煤被加热至400℃时即开端许多分化分出,但对不同煤种稍有差异。有机硫经过焚烧分化分出,氧化后生成so2,例如有
  在富燃料焚烧的复原性气氛下,有机硫会转化成h2s或cos。
  3.元素硫的氧化
  在一切硫化物的火焰中都曾发现元素硫。元素硫氧化的首要反响式为:
  上述反响生成的so在氧化性气氛中就会进行下列反响而生成so2,
  三、流化床炉内脱硫机理剖析
  在氧化态条件下,二氧化硫与石灰石反响而使自己被捕集的反响式为:
  但吸收so2的反响并不是一步就完结的。在流化床( 800—900℃)中,碳酸钙与二氧化硫直接反响的速度太慢, 所以直接反响而吸收的二氧化硫很少。石灰石首先要进行煅烧,石灰石吸热分化为cao和co2,继而cao与so2进行反响:
  反响(9)是反响(10)的预备。煅烧时二氧化碳的分出会发生并扩展石灰石中的孔隙(图1),然后为接续的硫酸盐化反响预备更大的反响外表。
  煤在复原态气氛下焚烧时,首先是挥发份热解释出, 并着火焚烧。当挥发份挨近燃尽时,黄铁矿才或许和余下的氧气反响。因为在复原态下焚烧,氧气供应太少,致使挥发份燃尽后,氧气已所剩无几,这时黄铁矿硫的释出绝大部分是靠热分化进行的,在复原态气氛下,fes2可被分化复原为fes:
  相同fes2与co也会发生复原反响而生成fes,即:
  上述反响所生成的fes在复原性气氛下还能持续反响, 复原出单质铁,反响式为:
  焚烧室中的cao与以上反响中生成的h2s、cos进行反响:
  经过这些反响硫以cas的方法被固定下来。
  复原气氛下石灰石脱硫剂的脱硫进程是非常杂乱的,影响要素也许多。但不管烟气中硫组分气体是h2s、cos仍是so2,或它们的混合气体,在复原气氛(含有h2、co)中,它们与

灰cao反响都将生成cas。
  四、影响锅炉脱硫功率的要素
  循环流化床锅炉必须在煤中参加脱硫剂一起焚烧,才会发生脱硫作用。循环流化床的焚烧及脱硫进程很杂乱。实践运转中影响脱硫功率的要素许多,如运转床温、钙硫比、床料粒度、流化速度、so2在炉膛逗留时刻、复原性气氛及燃料煤含硫量等,以下就一些首要影响要素进行剖析。
  4.1运转床温
  锅炉运转床温对脱硫功率影响较大。因为床温的改变直接影响脱硫反响速度、固体产品的散布和孔隙阻塞特性, 因而,床温会影响脱硫反响的进行和脱硫剂的利用率。脱硫的最佳温度并不是一个常数,与脱硫剂品种、粒径、煅烧条件等有关,一般控制为800-900℃。温度太低时,脱硫反响变慢,脱硫功率下降;温度太高时,caso4会分化为so2,也将下降脱硫功率。因而,循环流化床锅炉的焚烧温度应在最佳脱硫范围内。
  4.2钙硫比
  当钙硫比低于2.5时,脱硫功率增加很快。这是因为caco3一旦煅烧生成cao就很快变成caso4,caso4体积大于caco3,cao外表的细孔很简单被生成的caso4掩盖阻塞,使cao失掉与so2反响所必需的多孔性外表,因而, 需投入较多的脱硫剂。可是投入过多的脱硫剂,脱硫功率增加较慢,不只糟蹋脱硫剂,而且剩余的cao又可催化生成nox,使nox排放量增加。别的,也增加了灰渣的物理热丢失。一般以为ca/s为1.5或2时较为经济。  4.3床料粒度
  脱硫剂和燃料的粒度及两者的粒径散布对脱硫功率也有较大影响。选用较小粒径的石灰石易使so2分散到脱硫剂中心,参加反响面积增加,有利于脱硫。但石灰石粒度太小或运用太易磨损的石灰石会增大其以飞灰方法的逃逸量, 使脱硫功率下降。石灰石粉颗粒越细,反响的比外表积越大,脱硫率越高。炉内气流速度越低,石灰石粉在炉内逗留时刻越长,反响越趋于彻底,两者均可进步脱硫率。但两者存在对立,颗粒越细,在炉内逗留的时刻越短,而且过细颗粒的脱硫剂被扬分出床越多,其利用率就越低。一般以为选用石灰石粉,其粒度为0.1–0.3mm最佳。一般循环流化床参加炉内石灰石粉过粗的现象较为遍及。有的锅炉房只将石灰石破碎就参加,其脱硫作用较差。
  4.4循环倍率和炉内风速
  循环倍率和炉内风速对脱硫功率的影响实践上是石灰石在炉内逗留时刻对脱硫功率的影响。循环倍率指单位时刻内循环流化床外循环物料流量与给煤量的比值。循环流化床最首要的特征在于燃料焚烧发生的颗粒物质在脱离炉膛出口后,经气固别离设备别离后由回送设备送回焚烧室,构成循环炉料重复焚烧,而且循环物料中含有许多的未与so2反响的cao。因而,循环倍率越大,经过返料体系回到炉膛的石灰石量也越大,相当于延伸了石灰石在炉内的逗留时刻,进步了脱硫剂的利用率。一起,进步循环倍率,能够进步炉膛内悬浮物料的浓度,增加了石灰石和so2触摸的总气固面积,然后进步了脱硫功率。炉内风速也不同程度地影响石灰石的脱硫功率。一般情况下,增加炉内风速,实践上增加了物料的带着速度,意味着物料循环量的进步和脱硫剂在炉内逗留时刻的延伸,有利于脱硫功率的进步。可是假如炉内风速太大,使炉膛出口烟气速度超过了旋风别离器的捕捉速度,构成循环回料量削减,脱硫功率反而会下降。
  4.5给料方法
  循环流化床的给料包含给煤和给石灰石两个方面。给料方法可分为同点给入或异点给入,床上给入和床下给入; 从给料方位和机看,有前墙给入、前后墙给入、两边墙给入和循环回路密封器给入等方法。脱硫剂的给料方法对循环流化床的脱硫功率有很大的影响。一般,石灰石脱硫剂能够经过在上下二次风管弯头处开孔随二次风喷入炉膛,在回料阀出口斜腿上开孔随返料灰喷入炉膛,在落煤管处开孔随燃煤喷入炉膛,也能够在炉膛下部四周开孔直接喷入炉膛。不管选用哪种增加方法,都要使石灰石脱硫剂一起从不同标高进炉膛,尽或许使石灰石均匀充满在整个炉膛空间,以利于石灰石与so2充沛均匀地触摸和反响,然后进步石灰石的利用率和脱硫功率。运转经历标明,石灰石脱硫剂的给料点不宜少于2个,前后墙均衡给料或与燃煤同点给入时脱硫剂的利用率和脱硫功率最高。
  4.6石灰石特性
  石灰石特性首要包含物理特性和化学特性。物理特性首要包含石灰石煅烧后生成空地的巨细、散布及比外表积等。对脱硫反响来说,直径大于0.03μm的孔隙才是重要的(更细的孔隙发生分散

阻力很大,不利于脱硫反响进行;微孔很简单被caso4阻塞,其外表利用率很低),要使煅烧产品的孔隙散布较为合理、比外表积较大,所运用的石灰石物理特性很重要。
  化学特性首要是指石灰石所含杂质的影响。已发现许多杂质的存在会对石灰石的转化率发生影响。杂质的存在会使cao颗粒在固硫进程中孔隙被阻塞的时刻推延,因而能够进步cao颗粒的利用率。因而,石灰石的品种不同,孔隙直径散布不同,脱硫率也不相同。
  影响循环流化床脱硫功率的要素要点包含物料特性、ca/s摩尔比、床温、炉内风速、给料方法等诸多方面,这些要素之间有些是彼此限制的,有些是彼此促进的,经过对这些要素的合理优化组合,来进步脱硫功率和焚烧功率,以完成清洁高效焚烧的意图。
  参考文献:
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  [4]朱皑强,丙新红,循环流化床期炉设备及体系,北京:我国电力出版社,2004.
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  •  更新时刻:2014-08-31 10:49:36  作者:佚名 [标签: 流化床 焚烧进程 的构成 脱硫 ]
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