【文章內(nèi)容簡介】 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)流化床鍋爐正是因為控制污染物排放方面的獨有特點而對中國非常適用。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、有機硫和硫酸鹽硫。其中黃鐵礦硫和有機硫在煤粉中SO2生成的主要來源。%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還會反應生成SO3，即 SO2+1/2O2= SO3但是，由于SO3的生成在高溫、高壓下進行得更加活躍，一般情況下，在循環(huán)流化床中，由于反應溫度較低（8500C左右），SO3生成反應的反應速率很低，只有很少部分的SO2轉(zhuǎn)化成SO3。SO3和SO2如果不經(jīng)過處理直接排入大氣，與空氣的水蒸氣反映，就會形成酸雨。（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，從而達到脫除SO2的目的。本設計采用向爐內(nèi)添加石灰石顆粒的方法來脫除SO2。石灰石加入到爐內(nèi)后，首先發(fā)生煅燒反應，即CaCO3 = Ca O + CO2 ─ 183KJ/mol生成的CaO進一步與SO2反應，生成相對惰性和穩(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，脫硫效率增加得較少。循環(huán)流化床運行時Ca/－。 影響脫硫效率的一些主要因素（1） 脫硫劑的反應活性。脫硫劑的反應活性即指脫硫劑與二氧化硫進行表面化學反應的難易程度。不同產(chǎn)地的石灰石在反應活性上差異很大。所以選擇時應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℃左右達到最高的脫硫效率。（3） 氣相停留時間及爐膛高度。SO2在爐內(nèi)的停留時間越長，與脫硫劑的接觸時間越長，以利于SO2的脫除。一般循環(huán)流化床內(nèi)脫硫反應主要發(fā)生在爐膛內(nèi)二次風以上的區(qū)域。隨氣體停留時間的延長，Ca/S摩爾比下降的很快。在實際的循環(huán)流化床鍋爐爐膛內(nèi)，氣體停留時間已經(jīng)相當長（5s左右），繼續(xù)提高爐膛高度對脫硫效果的改善作用很小。（4） 固體的停留時間、石灰石粒度及旋風分離器的效率。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)中停留時間對煙氣脫硫效率影響極大，停留時間越長，轉(zhuǎn)化為CaSO4的程度越大，但存在一個最大硫酸鹽化程度。固體顆粒的停留時間與固體顆粒的粒徑及旋風分離器的分離性能密切相關。正如前面燃燒部分所談到的，顆粒越細，則表面積越大，脫硫劑的可利用率越高。但如果太細，以至超過了分離器的分離粒徑，則脫硫劑的利用會因停留時間太短而降低。因此脫硫劑粒徑的選擇應在保證能被分離器分離的條件下盡可能細。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)流化床實際運行顯示，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)。 無脫硫工況燃燒計算 理論空氣量 （31)三原子氣體體積 (32)理論氮氣體積 (33)理論水蒸氣體積 (34)過量空氣量 (35) H2O體積 (36)煙氣總體積 （37）第四章 物料循環(huán)倍率灰平衡是進行鍋爐機組熱力計算的關鍵數(shù)據(jù)之一，循環(huán)流化床鍋爐中，進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，進入分離器，其中小于切割粒徑d99的飛灰出分離器，進入尾部煙道，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，經(jīng)回料器返回爐膛再燃燒，成為循環(huán)灰。一段時間內(nèi)，灰達到平衡，此時確定各部分循環(huán)灰的份額，并由此計算循環(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，因此灰焓必須計入，不得略去。循環(huán)灰量的計算，可以以入爐煤量為基準，也可以以入爐灰量為基準。本設計中灰的循環(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)對床溫的影響不同，但對燃燒效率和脫硫效率的影響相同。這里我們所計算的物料循環(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=，%。才能達到低循環(huán)倍率；%，才能達到中循環(huán)倍率；%，才能達到高循環(huán)倍率。本設計分離效率=%（設計值），灰循環(huán)倍率an=.第五章 脫硫工況計算CFB鍋爐在脫硫工況時，爐膛中發(fā)生燃燒和脫硫兩個過程。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。它們的化學反應式為：C + O2 = CO2 2H2 + O2 = 2H2OS + O2 = SO2本設計采用石灰石為脫硫劑，主要成分是CaCO3,，反應式為： CaCO3=CaO+CO2— kJ/kgCaCO3 CaO+SO2+=CaSO4+ KJ/kgCaCO3SO2原始排放濃度 （51）計算脫硫效率 （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）燃燒和脫硫當量理論空氣量 （59）式中：——當量理論空氣量，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脫硫所需空氣的氮氣體積 (510)當量理論氮氣體積 (511)式中：——當量理論氮氣體積，m179。/kg；——燃料中的氮，%；——當量理論空氣量，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SO2體積減少量 (513) 燃燒和脫硫時產(chǎn)生的RO2的當量體積 (514)式中： ——CO2和SO2的當量體積，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當量理論水蒸氣體積（515）式中 ：—— 當量理論水蒸氣體積，%； ——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%。未反應的CaO的量 (519)脫硫產(chǎn)物CaSO4的量 (520)灰分 (521)式中： ——當量灰分，%；——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；脫硫工況時的底灰份額 (522)未脫硫時的飛灰份額 (523)脫硫工況時的飛灰份額 (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，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，加入的石灰石煅燒成CaO時需要吸收熱量，脫硫時生成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、飛灰份額以及當量灰分發(fā)生變化，這些都會影響q4。 煙熱損失為： （62） 式中： ——排煙熱損失，%；——在相應的過量空氣系數(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：