【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 排放要求的燃煤電廠污染物排放物控制方法非常重要。循環(huán)流化床鍋爐正是因?yàn)榭刂莆廴疚锱欧欧矫娴莫?dú)有特點(diǎn)而對(duì)中國(guó)非常適用。不同的煤種，其含硫量差異很大，%～10%之間，并以三種形式存在于煤中，即黃鐵礦硫、有機(jī)硫和硫酸鹽硫。其中黃鐵礦硫和有機(jī)硫在煤粉中SO2生成的主要來(lái)源。%的義馬煤粉。（1） 二氧化硫的生成。煤粉給入循環(huán)流化床后，其中的硫分（黃鐵礦硫和有機(jī)硫）首先被氧化生成二氧化硫，其反映為S+O2=SO2+296 kJ/mol 由于燃煤礦物質(zhì)中含有CaO而具有自脫硫能力，能脫去部分的SO2,即 CaO+SO2+1/2O2=CaSO4+486 kJ/mol 部分SO2還會(huì)反應(yīng)生成SO3，即 SO2+1/2O2= SO3但是，由于SO3的生成在高溫、高壓下進(jìn)行得更加活躍，一般情況下，在循環(huán)流化床中，由于反應(yīng)溫度較低（8500C左右），SO3生成反應(yīng)的反應(yīng)速率很低，只有很少部分的SO2轉(zhuǎn)化成SO3。SO3和SO2如果不經(jīng)過(guò)處理直接排入大氣，與空氣的水蒸氣反映，就會(huì)形成酸雨。（2） 二氧化硫的固定。所謂二氧化硫的固定，只指將SO2由氣態(tài)轉(zhuǎn)入固態(tài)化合物中，從而達(dá)到脫除SO2的目的。本設(shè)計(jì)采用向爐內(nèi)添加石灰石顆粒的方法來(lái)脫除SO2。石灰石加入到爐內(nèi)后，首先發(fā)生煅燒反應(yīng)，即CaCO3 = Ca O + CO2 ─ 183KJ/mol生成的CaO進(jìn)一步與SO2反應(yīng)，生成相對(duì)惰性和穩(wěn)定的CaSO4固體，即CaO + SO2　+　1/2 O2 = CaSO4 （3） 石灰石的有效利用。Ca/S摩爾比是影響脫硫效率的首要因素，脫硫效率在Ca/，而繼續(xù)增大Ca/S比或脫硫劑量時(shí)，脫硫效率增加得較少。循環(huán)流化床運(yùn)行時(shí)Ca/－。 影響脫硫效率的一些主要因素（1） 脫硫劑的反應(yīng)活性。脫硫劑的反應(yīng)活性即指脫硫劑與二氧化硫進(jìn)行表面化學(xué)反應(yīng)的難易程度。不同產(chǎn)地的石灰石在反應(yīng)活性上差異很大。所以選擇時(shí)應(yīng)該盡可能選取高反映活性的石灰石，以降低Ca/S摩爾比。（2） 床溫。床溫的影響主要在于改變了脫硫劑的反應(yīng)速度、固體產(chǎn)物分布及孔隙堵塞特性，從而影響脫硫率和脫硫劑利用率。床溫在900℃左右達(dá)到最高的脫硫效率。（3） 氣相停留時(shí)間及爐膛高度。SO2在爐內(nèi)的停留時(shí)間越長(zhǎng)，與脫硫劑的接觸時(shí)間越長(zhǎng)，以利于SO2的脫除。一般循環(huán)流化床內(nèi)脫硫反應(yīng)主要發(fā)生在爐膛內(nèi)二次風(fēng)以上的區(qū)域。隨氣體停留時(shí)間的延長(zhǎng)，Ca/S摩爾比下降的很快。在實(shí)際的循環(huán)流化床鍋爐爐膛內(nèi)，氣體停留時(shí)間已經(jīng)相當(dāng)長(zhǎng)（5s左右），繼續(xù)提高爐膛高度對(duì)脫硫效果的改善作用很小。（4） 固體的停留時(shí)間、石灰石粒度及旋風(fēng)分離器的效率。由于脫硫劑的硫酸鹽化速度較慢，固體物料在循環(huán)流化床循環(huán)系統(tǒng)中停留時(shí)間對(duì)煙氣脫硫效率影響極大，停留時(shí)間越長(zhǎng)，轉(zhuǎn)化為CaSO4的程度越大，但存在一個(gè)最大硫酸鹽化程度。固體顆粒的停留時(shí)間與固體顆粒的粒徑及旋風(fēng)分離器的分離性能密切相關(guān)。正如前面燃燒部分所談到的，顆粒越細(xì)，則表面積越大，脫硫劑的可利用率越高。但如果太細(xì)，以至超過(guò)了分離器的分離粒徑，則脫硫劑的利用會(huì)因停留時(shí)間太短而降低。因此脫硫劑粒徑的選擇應(yīng)在保證能被分離器分離的條件下盡可能細(xì)。循環(huán)流化床鍋爐中，一般采用粒徑為100～300微米的脫硫劑，循環(huán)流化床實(shí)際運(yùn)行顯示，在Ca/～，能夠保證脫硫效率在90%以上，可將SO2排放濃度有效控制在100～300mg/m3的范圍內(nèi)。 無(wú)脫硫工況燃燒計(jì)算 理論空氣量 （31)三原子氣體體積 (32)理論氮?dú)怏w積 (33)理論水蒸氣體積 (34)過(guò)量空氣量 (35) H2O體積 (36)煙氣總體積 （37）第四章 物料循環(huán)倍率灰平衡是進(jìn)行鍋爐機(jī)組熱力計(jì)算的關(guān)鍵數(shù)據(jù)之一，循環(huán)流化床鍋爐中，進(jìn)入爐膛的煤燃燒成灰，一部分從爐膛底部排出，成為底灰。一部分飛出爐膛，進(jìn)入分離器，其中小于切割粒徑d99的飛灰出分離器，進(jìn)入尾部煙道，飛離鍋爐，成為飛灰；而切割粒徑大于d99的灰，被分離器分離下來(lái)，經(jīng)回料器返回爐膛再燃燒，成為循環(huán)灰。一段時(shí)間內(nèi)，灰達(dá)到平衡，此時(shí)確定各部分循環(huán)灰的份額，并由此計(jì)算循環(huán)灰焓和煙氣中的飛灰濃度。灰循環(huán)倍率不是人為選取的，它主要取決于分離器效率和飛灰份額。 循環(huán)灰的熱容量雖小，而灰量卻大的驚人，因此灰焓必須計(jì)入，不得略去。循環(huán)灰量的計(jì)算，可以以入爐煤量為基準(zhǔn)，也可以以入爐灰量為基準(zhǔn)。本設(shè)計(jì)中灰的循環(huán)倍率定義為:an=BS/B Aar （41）an:灰循環(huán)倍率BS :循環(huán)灰量，kg/h。FG:入爐灰量，kg/h。B:入爐燃料消耗量，kg/hAar:燃料收到基灰分，%循環(huán)流化床內(nèi)的物料循環(huán)分內(nèi)循環(huán)和外循環(huán)兩種，物料內(nèi)循環(huán)和外循環(huán)對(duì)床溫的影響不同，但對(duì)燃燒效率和脫硫效率的影響相同。這里我們所計(jì)算的物料循環(huán)指內(nèi)循環(huán)。物料循環(huán)倍率公式為: （42）在最佳工況下，其可簡(jiǎn)化為 （43）：分離器分離效率af:飛灰份額 其中，Dd為底灰排放量，kg/h。Cd為底灰含碳量，%；B為入爐燃料消耗量，kg/h；Aar為燃料收到基灰分，%。an10稱為低循環(huán)倍率，20an40為中循環(huán)倍率，an80為高循環(huán)倍率。若飛灰份額af=，%。才能達(dá)到低循環(huán)倍率；%，才能達(dá)到中循環(huán)倍率；%，才能達(dá)到高循環(huán)倍率。本設(shè)計(jì)分離效率=%（設(shè)計(jì)值），灰循環(huán)倍率an=.第五章 脫硫工況計(jì)算CFB鍋爐在脫硫工況時(shí)，爐膛中發(fā)生燃燒和脫硫兩個(gè)過(guò)程。燃燒是燃料中的可燃元素C、H、S與燃燒空氣中的O2在爐膛內(nèi)的高溫下氧化，形成煙氣。它們的化學(xué)反應(yīng)式為：C + O2 = CO2 2H2 + O2 = 2H2OS + O2 = SO2本設(shè)計(jì)采用石灰石為脫硫劑，主要成分是CaCO3,，反應(yīng)式為： CaCO3=CaO+CO2— kJ/kgCaCO3 CaO+SO2+=CaSO4+ KJ/kgCaCO3SO2原始排放濃度 （51）計(jì)算脫硫效率 （52）：SO2最高允許排放濃度鈣硫摩爾比 （53） 與1kg燃料相配的入爐石灰石量 （54)式中：——與1kg燃料相配的入爐石灰石量，kg/kg——石灰石中CaCO3含量，%。燃燒生成CaO時(shí)吸熱量 （55）式中：——煅燒生成CaO的吸熱量，kJ/kg——入爐的石灰石直接飛出分離器成為飛灰的份額，簡(jiǎn)稱CaCO3脫硫放熱量 （56）式中：——脫硫是生成CaSO4的放熱量，kJ/kg可支配熱量 （57）式中：——可支配熱量，kJ/kg脫硫所需要的理論空氣量 （58）燃燒和脫硫當(dāng)量理論空氣量 （59）式中：——當(dāng)量理論空氣量，m179。/kg——石灰石脫硫所需要的理論空氣量，kg/kg——與1kg燃料相配的入爐石灰石量，kg/kg脫硫所需空氣的氮?dú)怏w積 (510)當(dāng)量理論氮?dú)怏w積 (511)式中：——當(dāng)量理論氮?dú)怏w積，m179。/kg；——燃料中的氮，%；——當(dāng)量理論空氣量，m179。/kg；——石灰石脫硫所需要的理論空氣量，kg/kg煅燒石灰石生成的CO2的體積 (512)脫硫時(shí)SO2體積減少量 (513) 燃燒和脫硫時(shí)產(chǎn)生的RO2的當(dāng)量體積 (514)式中： ——CO2和SO2的當(dāng)量體積，m179。/kg——三原子氣體體積，m179。/kg ——石灰石煅燒產(chǎn)生的CO2體積，m179。/kg ——SO2體積減少量，m179。/kg——石灰石脫硫所需要的理論空氣量，kg/kg當(dāng)量理論水蒸氣體積（515）式中 ：—— 當(dāng)量理論水蒸氣體積，%； ——燃料中的水分，%； ——石灰石中的水分，m179。/kg； ——石灰石脫硫所需要的理論空氣量，kg/kg；——燃料中的氫，%；——當(dāng)量理論空氣量，m179。/kg。入爐燃料灰量 （516）式中：——燃料收到基灰分入爐的石灰石直接成為飛灰的量 (517)入爐的石灰石分含量 (518)式中：—— 入爐石灰石灰分，kg/kg——石灰石的水分，%。一般小于3%。未反應(yīng)的CaO的量 (519)脫硫產(chǎn)物CaSO4的量 (520)灰分 (521)式中： ——當(dāng)量灰分，%；——入爐燃料灰量，kg/kg； —— 入爐石灰石直接變成飛灰的量，kg/kg； ——入爐的石灰石灰分，kg/kg；——未反應(yīng)的CaO。量，kg/kg； ——脫硫產(chǎn)物CaSO4的量，kg/kg；——石灰石脫硫所需要的理論空氣量，kg/kg；脫硫工況時(shí)的底灰份額 (522)未脫硫時(shí)的飛灰份額 (523)脫硫工況時(shí)的飛灰份額 (524)：脫硫工況下的飛灰份額灰循環(huán)倍率 (525)分離器前飛灰的份額 (526)脫硫后SO2排放濃度 (527)脫硫效率為： (528) 若,再重新假設(shè)，直至為止。第六章 鍋爐燃燒產(chǎn)物熱平衡CFB鍋爐在加入石灰石脫硫?qū)⒁鹑霠t支配熱量、入爐灰量底灰份額、底灰含碳量、飛灰份額、飛灰含碳量、燃燒和脫硫所需要的空氣量以及排煙煙氣量等發(fā)生變化，也將使qqq5和q6發(fā)生變化。在脫硫工況時(shí)，加入的石灰石煅燒成CaO時(shí)需要吸收熱量，脫硫時(shí)生成CaSO4需放熱，因此，入爐可支配熱量QDar隨加入石灰石的Ca/S摩爾比m而變化。在某一Ca/S摩爾比下，有可能脫硫產(chǎn)物CaSO4的放熱量大于脫硫劑CaCO3煅燒成CaO的吸熱量，但不能使入爐可支配熱量QDar增加。 固體未完全燃燒熱損失為： （61）式中： ——固體未完全燃燒熱損失，%——鍋爐可支配熱量，——底灰份額；——底灰含碳量，%；——飛灰份額，——飛灰含碳量；——燃料收到基灰份，%。 在脫硫工況時(shí)加入的石灰石量，除了引起入爐可支配熱量QDar的變化外，還將使底灰份額、底灰含碳量、飛灰份額以及當(dāng)量灰分發(fā)生變化，這些都會(huì)影響q4。 煙熱損失為： （62） 式中： ——排煙熱損失，%；——在相應(yīng)的過(guò)量空氣系數(shù)和排煙溫度狀況下的排煙焓，；——冷空氣焓。 ——排煙過(guò)量空氣系數(shù) q4——固體未完全燃燒熱損失 QDar——入爐可支配熱量 底灰物理熱損失為：