CN101306305A - 煤粉锅炉炉内烟气喷钙脱硫工艺 - Google Patents

Abstract

本发明煤粉锅炉炉内烟气喷钙脱硫工艺，其特征在于是将粒度为100～800目的脱硫剂粉末从锅炉第一级蒸汽过热器后的水平烟道喷入炉内，在烟道中发生脱硫反应进行脱硫，所述脱硫剂为石灰石粉、生石灰粉或熟石灰粉。本发明装置简单，不改变锅炉的内部结构，不影响锅炉按正常指标运行。脱硫效率高，投资少，运行成本低，实现了低成本脱硫的理想目标，达到了经济效益和环保减排社会效益的完美结合，极具推广价值。

Description

煤粉锅炉炉内烟气喷钙脱硫工艺

技术领域

本发明属于锅炉炉内烟气脱硫工艺，特别涉及一种煤粉锅炉炉内烟气喷钙脱硫工艺。

背景技术

在我国各类型的热力发电厂中，其锅炉几乎都是以煤为燃料。由于煤中含有灰份和矿物硫，燃烧过程会产生烟尘、SO₂和NO_X等污染物质。对于煤粉锅炉目前是采用炉外烟气喷石灰粉或石灰乳的工艺进行脱硫。该种工艺存在着投资大、运行费用高及副产石膏二次污染的严重问题。

研究表明，CaO和SO₂的化合生成CaSO₄反应的临界温度为850℃，当超过850℃时反应将向逆方向进行，即朝CaSO₄→CaO+SO₂的方向进行。为将脱硫反应移至低于850℃反应区域，就要设法将脱硫剂〔CaO、Ca(OH)₂〕送入上述区域才能实现脱硫的目的，由此产生了以下发明。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种煤粉锅炉炉内烟气喷钙脱硫工艺，在保证锅炉正常运行的情况下，提高脱硫效率，降低运行成本，并且装置简单、投资少。

本发明煤粉锅炉炉内烟气喷钙脱硫工艺，其特征在于是将粒度为100～800目的脱硫剂粉末从锅炉第一级蒸汽过热器后的水平烟道(温度≤1100℃)喷入炉内，在除尘器之前的锅炉烟道内发生脱硫反应进行脱硫，所述脱硫剂为石灰石粉、生石灰粉或熟石灰粉。

本发明脱硫剂入口设在水平烟道上，在第一级蒸汽过热器后或温度≤1100℃的区域。

本发明的钙硫摩尔比为1.1～1.8∶1，可以达到脱硫指标要求。

所述脱硫剂的粒度优选为200～600目。

一般锅炉炉膛内的烟气流速为5～8m/s，一次风配风量不超过70％。

本发明不影响公知结构的煤粉锅炉的运行方式。

本发明不再建设公知的炉外烟气脱硫装置。

本发明的主要依据如下：

1、煤粉锅炉的运行特点：

一是煤的粒度比较细(小于0.5mm)，二是炉膛内温度高(≥1350℃)。如果将石灰石粉直接喷入炉膛，分解后生成具有助熔作用的CaO会与粉煤灰一起熔化成液体粘附在水冷壁或过热器管子上形成结渣，从而严重影响锅炉的安全运行。因此，石灰石(或生石灰粉、熟石灰粉)不能直接喷入煤粉锅炉的炉膛，而只能喷入温度≤1100℃的区域，例如第一级蒸汽过热器后的水平烟道和尾部烟道内。

2、炉内加钙脱硫机理：

煤中含有的硫成份，在燃烧过程中与氧气发生化学反应生成SO₂气体，随烟气排入大气后，对空气造成污染。从所周知，CaO与SO₂可发生所谓的固硫反应。当石灰石进入炉膛后也可先分解为CaO和CO₂后发生固硫反应。具体的反应为：

CaCO₃+热量→CaO+CO₂       (1)

CaO+O₂+SO₂→CaSO₄+热量    (2)(≤850℃时)

CaSO₄+热量→CaO+SO₂       (3)(＞850℃时)

从(2)和(3)式可直观地看出，脱硫反应是可逆的，只有满足温度条件(即≤850℃)，脱硫反应才可正常的进行下去。

本发明所要解决的技术问题是将CaO+SO₂→CaSO₄的反应置于温度低于850℃的条件下完成，也就是把常规炉外烟气脱硫工艺要求的在炉外烟道中进行的CaO+SO₂反应转移至炉内后部烟道中进行，从而降低投资和运行费用，也大大降低了脱硫的成本。而要实现CaO+SO₂→CaSO₄反应区域的转移这一目标就必须降低脱硫剂的粒度，至少要小于100目，最好小于200目。同时也是加快反应速度、降低脱硫剂用量和成本的需要。

本发明的要点就是脱硫剂要细，喷入位置要正确。

本发明在煤粉炉内，由于喷入脱硫剂的区域温度在1100℃以下，石灰石粉分解成CaO后很容易随烟气继续向后运动，当温度降到850℃以下时，开始与SO₂产生化合反应，吸热和放热也是基本平衡的。采用熟石灰的原理与石灰石相似。

根据设计，锅炉的烟气流速为5～8m/s，也就是自第一级蒸汽过热器后开始至除尘器入口处为止，CaO粉末与SO₂接触的时间一般为8～10秒，这大大长于常规的炉外烟道烟气脱硫的时间，再加上CaO粉的粒度极小，比表面积很大，反应极其彻底，脱硫效果极佳。经实测，烟气中的SO₂浓度可达200ppm以下(国标为400ppm)，而锅炉的出力没有受到影响。

由于石灰石粒度细，反应彻底，用量较常规的工艺大幅度降低，烟气的比电阻没有明显变化，对于静电除尘器的除尘效果无明显的影响。对于使用布袋除尘器的锅炉来讲，除尘效果更不受影响。

根据实测，选用200目的石灰石粉，钙硫摩尔比达到1.5∶1就可以达到脱硫指标要求。如果选用更细的石灰石粉(达到600目)，钙硫摩尔比1.3∶1就可以达到脱硫指标要求，这样就大大降低了石灰石粉的消耗，同时也减少了因分解CaCO₃带来的CO₂排放量。

本发明的优点：

装置简单，基本不改变锅炉的内部结构。不影响锅炉按正常指标运行，脱硫效率高，相对于炉外烟道脱硫，运行成本降低(不超过1/3)。实现了低成本脱硫的理想目标，达到了经济效益和环保减排社会效益的完美结合，极具推广价值。

附图说明

图1为本发明的结构示意图。

图中：1炉膛  2炉膛出口  3第一级蒸汽过热器  4水平烟道  5尾部烟道  6除尘器  7脱硫剂入口  8一次风  9二次风

具体实施方式

以下结合实施例附图说明。

图1为现有煤粉锅炉的大致结构示意图。

将石灰石粉(或其它脱硫剂)磨成100目～800目，优选200～600目的粒度。脱硫剂入口7设在锅炉第一级蒸汽过热器3后的区域或温度≤1100℃的区域(水平烟道4上)喷入炉内。由于石灰石的颗粒小，喷入的区域温度又低于1100℃以下，石灰石粉分解成CaO后不会将粉煤灰助熔形成液态灰渣粘附在钢管或耐火砖上，而且很容易随烟气继续向后运动。当温度降到850℃以下时，开始与SO₂产生化合反应，吸热和放热也是基本平衡的。从CaCO₃分解开始的反应路径为：第一级过热器3后的区域(或温度≤1100℃区域)→水平烟道4→尾部烟道5→除尘器6。

在正常情况下锅炉炉膛1内的烟气流速为5～8m/s，一次风8进气量不超过总风量的70％。钙硫摩尔比为1.1～1.8∶1。

整套装置简单、运行费用低、在同样脱硫效果的前提下，脱硫剂用量比常规的减少50％以上，脱硫成本低，经济效益和社会效益显著，具有极高的推广价值。

经试验，当脱硫剂(可以是石灰石粉、生石灰粉或熟石灰粉)的粒度为200目时，钙硫摩尔比为1.8∶1，锅炉排放的烟气中SO₂含量为300ppm。当脱硫剂的粒度为400目时，钙硫摩尔比为1.5∶1，锅炉排放的烟气中SO₂含量为260ppm。当脱硫剂的粒度为600目时，钙硫摩尔比为1.3∶1，锅炉排放的烟气中SO₂含量为200ppm。当脱硫剂的粒度为800目时，钙硫摩尔比为1.1∶1，锅炉排放的烟气中SO₂含量为150ppm以下。

Claims (3)

1、一种煤粉锅炉炉内烟气喷钙脱硫工艺，其特征在于是将粒度为100～800目的脱硫剂粉末从锅炉第一级蒸汽过热器后的水平烟道喷入炉内，在除尘器之前的锅炉烟道内发生脱硫反应进行脱硫，所述脱硫剂为石灰石粉、生石灰粉或熟石灰粉。

2、根据权利要求1所述的烟气喷钙脱硫工艺，其特征在于所述脱硫剂的粒度为200～600目。

3、根据权利要求1所述的烟气喷钙脱硫工艺，其特征在于钙硫摩尔比为1.1～1.8∶1。