CN104807002B - 一种循环流化床锅炉富氧燃烧干法脱硫系统及方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种循环流化床锅炉富氧燃烧干法脱硫系统及方法，其脱硫系统包括炉膛、给煤口、一次风室、布风装置、高温旋风分离器、尾部烟道、省煤器、回料器，在给煤口或/和回料器的回料腿上设有脱硫剂加料口，在省煤器后方的尾部烟道上连有中温旋风分离器，中温旋风分离器的回料仓通过管路与炉膛相连，中温旋风分离器的中心筒通过风管及一次风管与一次风室相连、通过风管及二次风管与炉膛相连，在风管上设有引风机，在风管、一次风管和二次风管至少其中之一上设有注氧器；本发明能有效解决锅炉SOx达标排放问题，并提高石灰石的利用率，降低石灰石耗量，提高脱硫效率，实现炉内高效、经济脱硫，同时实现CO2的富集，便于CO2的压缩纯化利用及封存，满足环保需要。

Description

一种循环流化床锅炉富氧燃烧干法脱硫系统及方法
技术领域
本发明涉及一种用于循环流化床锅炉的富氧燃烧干法脱硫系统及方法。
背景技术
火力发电是我国一次能源消耗及污染物排放大户，也是大气污染物的重要来源之一，其中CO2、SO2、NOx排放量分别占排放总量的40%以上。“十二五”规划纲要中提出：至2015年底，单位国内生产总值能源消耗相比2010年降低16%，SO2、NOx排放分别减少8%、10%。在2009年哥本哈根气候变化大会上，中国政府宣布了控制温室气体排放的清晰量化目标，决定到2020年单位国内生产总值二氧化碳排放比2005年下降40％~45％，这意味着我国将要实现CO2的大规模减排。我国以煤为主的能源结构决定了CO2、SO2、NOx减排工作的长期性、独特性以及所面临的严峻形势。这就需要找到一种针对化石燃料发电的污染物减排行之有效的解决方案。
循环流化床锅炉对煤种的适应性较煤粉炉好，污染物排放控制成本较低，在国内得到了较为广泛的应用。目前，常规的CFB锅炉通常采用炉内喷钙的方式进行脱硫，该系统简单，设备投资和运行维护成本低，脱硫效率通常能达到90%，在满足国家排放标准的前提下是CFB锅炉脱硫的首选技术。
但是最新的《火电厂大气污染物排放标准》（GB13223-2011）规定：自2012年1月1日起，新建火力发电锅炉SO2排放浓度不得超过100mg/Nm3，重点地区则不得超过50mg/Nm3。这一标准的实施，难以决策CFB锅炉脱硫技术路线。CFB锅炉所燃烧的煤种品质通常较差，若煤中S含量较高，在不采取脱硫措施时，CFB锅炉烟气中SO2含量很高，往往能够达到3000-5000mg/Nm3，甚至能够达到10000mg/Nm3。这时，仅仅采取常规的炉内喷钙脱硫的方法，即使是通过采用技术优化、提高Ca/S等措施将脱硫效率提高到95%，也难以保证CFB锅炉烟气SO2排放浓度达标，同时该方法难以实现炉内CO2富集，CO2后续难以集中处理，CO2排放难以控制，易超标。如果为CFB锅炉单独建立一套石灰石-石膏湿法脱硫系统，或者其他高效脱硫系统，使得脱硫效率达到95%以上，则需要增加巨大的投资、运行成本，使得CFB锅炉丧失与煤粉锅炉相比所具有的污染物控制成本低的优势。另一方面，湿法脱硫工艺不仅系统复杂，耗水量高，脱硫成本较高，在我国广大的经济欠发达和缺水地区受到一定的应用限制；同时，随着雾霾天气越来越受到关注与重视，PM2.5的控制势必成为一大趋势，而湿法脱硫所面临的另一大问题是SO3脱除效率较低、脱硫后SO3酸雾浓度难以控制，SO3酸雾则会增加排烟的PM2.5浓度，难以满足环境保护的需要。
发明内容
针对上述存在的技术问题，本发明提供一种循环流化床锅炉富氧燃烧干法脱硫系统及方法，它能有效解决锅炉SOx达标排放问题，并提高石灰石的利用率，降低石灰石耗量，提高脱硫效率，实现炉内高效、经济脱硫，同时易于控制CO2的排放，满足环保需要。
为了达到上述目的，本发明的一种循环流化床锅炉富氧燃烧干法脱硫系统，包括炉膛、给煤口、一次风室、布风装置、高温旋风分离器、尾部烟道、设于尾部烟道中的省煤器、连接高温旋风分离器与炉膛的回料器，在给煤口或/和回料器的回料腿上设有脱硫剂加料口，其特征在于在省煤器后方的尾部烟道上连有中温旋风分离器，中温旋风分离器的回料仓通过管路与炉膛相连，中温旋风分离器的中心筒通过风管及一次风管与一次风室相连、通过风管及二次风管与炉膛相连，在风管上设有引风机，在风管、一次风管和二次风管至少其中之一上设有注氧器；
本发明对应于上述循环流化床锅炉富氧燃烧干法脱硫系统的方法，包括：将燃煤从给煤口送入炉膛燃烧，将作为脱硫剂的石灰石粒度破碎为0－2mm范围，通过给煤口或/和回料器的回料腿上的脱硫剂加料口向炉内添加，石灰石在炉内分解成CaO和CO2，CaO与烟气中的SO2生成CaSO4，脱除烟气中的SOx ；通过高温旋风分离器将经烟气携带出来的含有大量未反应的石灰石或石灰分离下来，通过回料器送回炉膛继续参与脱硫，提高石灰石的利用率和提高脱硫效率；通过中温旋风分离器，分离下来的飞灰中含有未反应的石灰石或石灰，将其收集下来送回炉膛继续参与脱硫，提高石灰石的利用率和提高脱硫效率；同时经省煤器换热后的中温烟气含有较高的水蒸气，部分湿烟气经引风机、风管、一次风管及二次风管与注氧器通入的富氧风混合，形成富氧风，将大量的水蒸气带入炉内，相当于向炉内增湿，提高脱硫效率，中温烟气循环又在炉内形成大规模化CO2富集；
本发明通过高温旋风分离器和中温旋风分离器将烟气中未反应的石灰石或石灰分两次送回炉膛继续参与脱硫，脱硫剂通过在炉内流化以及在炉膛－分离器－炉膛之间的内循环，可使包裹CaO 的CaSO4 颗粒破裂，内部的CaO 裸露在烟气中并与烟气中的SO2或SO3反应生成CaSO4，提高石灰石的利用率；中温烟气含有较多的水蒸气，与注氧器通入的富氧风混合，将大量的水蒸气带入炉内，相当于向炉内增湿，进一步提高脱硫效率，又可保证燃烧效率，中温烟气循环又在炉内形成大规模化CO2富集，便于后续集中处理，易于控制CO2的排放，有效解决锅炉的达标排放问题；脱硫均在炉内完成，投资小、无耗水，脱硫成本低，且无酸雾排放，满足环保需要；
作为本发明一种循环流化床锅炉富氧燃烧干法脱硫系统的一种优选，还包括破碎机和螺旋式输送机，破碎机的出料口与螺旋式输送机的进料口通过连接管相连，螺旋式输送机的排料口通过连接管与各脱硫剂加料口相连；通过破碎机和螺旋式输送机，可将石灰石粒度破碎为0－2mm范围内，并自动送入各脱硫剂加料口；
作为本发明用于一种循环流化床锅炉富氧燃烧干法脱硫系统的方法的一种优选，引风机抽取的再循环湿烟气的循环比率控制在60%~75%，防止烟气中的SOx随烟气循环而出现富集的问题，防止烟道及受热面酸腐蚀；通过调整省煤器内布置的受热面数量，将再循环湿烟气中水蒸气的含量控制在15~30%，温度控制在250℃~450℃范围内，达到较佳的脱硫效果；
综上所述，本发明能有效解决锅炉SOx达标排放问题，并提高石灰石的利用率，降低石灰石耗量，提高脱硫效率，实现炉内高效、经济脱硫，同时易于控制CO2的排放，满足环保需要。
附图说明
图1为本发明循环流化床锅炉富氧燃烧干法脱硫系统实施例的结构示意图。
具体实施方式
下面结合附图，对本发明作进一步详细的说明。
如图1所示，本发明的一种循环流化床锅炉富氧燃烧干法脱硫系统，包括炉膛1、给煤口2、一次风室3、布风装置4、高温旋风分离器5、尾部烟道6、设于尾部烟道6中的省煤器7、连接高温旋风分离器5与炉膛1的回料器8，在给煤口2和回料器8的回料腿9上均设有脱硫剂加料口，在给煤口2上方设有破碎机10和螺旋式输送机11，破碎机10的出料口与螺旋式输送机11的进料口通过连接管相连，螺旋式输送机11的排料口通过连接管与各脱硫剂加料口相连；在省煤器7后方的尾部烟道6上连有中温旋风分离器12，中温旋风分离器12的回料仓13通过管路与炉膛1相连，中温旋风分离器12的中心筒16通过风管及一次风管18与一次风室3相连、通过风管及二次风管19与炉膛1相连，在风管上设有引风机17，在一次风管18和二次风管19上均设有注氧器20或21；
本发明对应于上述循环流化床锅炉富氧燃烧干法脱硫系统的方法，包括：将燃煤从给煤口2送入炉膛1燃烧；将作为脱硫剂的石灰石经破碎机10破碎，其粒度为0－2mm范围，再经螺旋式输送机11自动送入给煤口和回料器8的回料腿9上的脱硫剂加料口，向炉内添加，石灰石在炉内分解成CaO和CO2，CaO与烟气中的SO2生成CaSO4，脱除烟气中的SOx ；通过高温旋风分离器5将经烟气携带出来的含有大量未反应的石灰石或石灰分离下来，通过回料器8送回炉膛1继续参与脱硫，提高石灰石的利用率和提高脱硫效率；通过中温旋风分离器12，从尾部烟气中分离下来的飞灰中含有未反应的石灰石或石灰，将其收集下来送回炉膛1继续参与脱硫，提高石灰石的利用率和提高脱硫效率；同时经省煤器7换热后的中温烟气含有较多的水蒸气，部分湿烟气经引风机17、风管、一次风管18及二次风管19与各自的注氧器20或21通入的富氧风混合，形成富氧的一次风和二次风，分别通入一次风室3和炉膛1，将大量的水蒸气带入炉内，相当于向炉内增湿，提高脱硫效率，中温烟气循环又在炉内形成大规模化CO2富集；通过控制引风机17的功率，使其抽取的再循环湿烟气的循环比率控制在60%~75%，防止烟气中的SOx随烟气循环而出现富集的问题，防止烟道及受热面酸腐蚀；通过调整省煤器7内布置的受热面数量，将再循环湿烟气中水蒸气的含量控制在15~30%，温度控制在250℃~450℃范围内，达到较佳的脱硫效果；
本发明通过高温旋风分离器5和中温旋风分离器12将烟气中未反应的石灰石或石灰分两次送回炉膛继续参与脱硫，脱硫剂通过在炉内流化以及在炉膛－分离器－炉膛之间的内循环，可使包裹CaO 的CaSO4 颗粒破裂，内部的CaO 裸露在烟气中并与烟气中的SO2或SO3 反应生成CaSO4，提高石灰石的利用率；中温烟气含有较多的水蒸气，经引风机17由一次风室3和风管送入炉膛1，将大量的水蒸气带入炉内，相当于向炉内增湿，可进一步提高脱硫效率，有效解决锅炉SOx达标排放问题，经检测脱硫效率可提高到98％以上，对于燃煤含硫量不超过5％的新建火力发电锅炉SO2排放浓度可控制在100 mg/Nm3以内，对于燃煤含硫量不超过3％的重点地区SO2排放浓度可控制在50mg/Nm3以内；中温烟气循环又在炉内形成大规模化CO2富集，便于后续集中处理，易于控制CO2的排放，有效解决锅炉的达标排放问题；本发明脱硫均在炉内完成，投资小、无耗水，脱硫成本低，且无酸雾排放，满足环保需要；
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (5)

1.一种循环流化床锅炉富氧燃烧干法脱硫系统，包括炉膛、给煤口、一次风室、布风装置、高温旋风分离器、尾部烟道、设于尾部烟道中的省煤器、连接高温旋风分离器与炉膛的回料器，在给煤口或/和回料器的回料腿上设有脱硫剂加料口，其特征在于在省煤器后方的尾部烟道上连有中温旋风分离器，中温旋风分离器的回料仓通过管路与炉膛相连，中温旋风分离器的中心筒通过风管及一次风管与一次风室相连、通过风管及二次风管与炉膛相连，在风管上设有引风机，在风管、一次风管和二次风管至少其中之一上设有注氧器。
2.根据权利要求1所述的一种循环流化床锅炉富氧燃烧干法脱硫系统，其特征在于：还包括破碎机和螺旋式输送机，破碎机的出料口与螺旋式输送机的进料口通过连接管相连，螺旋式输送机的排料口通过连接管与各脱硫剂加料口相连。
3.用于如权利要求1所述一种循环流化床锅炉富氧燃烧干法脱硫系统的方法，其特征在于：包括：将燃煤从给煤口送入炉膛燃烧，将作为脱硫剂的石灰石粒度破碎为0－2mm范围，通过给煤口或/和回料器的回料腿上的脱硫剂加料口向炉内添加，石灰石在炉内分解成CaO和CO2，CaO与烟气中的SO2生成CaSO4，脱除烟气中的SOx ；通过高温旋风分离器将经烟气携带出来的含有大量未反应的石灰石或石灰分离下来，通过回料器送回炉膛继续参与脱硫，提高石灰石的利用率和提高脱硫效率；通过中温旋风分离器，分离下来的飞灰中含有未反应的石灰石或石灰，将其收集下来送回炉膛继续参与脱硫，提高石灰石的利用率和提高脱硫效率；同时经省煤器换热后的中温烟气含有较高的水蒸气，部分湿烟气经引风机、风管、一次风管及二次风管与注氧器通入的氧气混合，形成富氧风，将大量的水蒸气带入炉内，相当于向炉内增湿，提高脱硫效率，中温烟气循环又在炉内形成大规模化CO2富集。
4.如权利要求3所述用于一种循环流化床锅炉富氧燃烧干法脱硫系统的方法，其特征在于：作为脱硫剂的石灰石经破碎机和螺旋式输送机送入各脱硫剂加料口。
5.如权利要求3或4所述用于一种循环流化床锅炉富氧燃烧干法脱硫系统的方法，其特征在于：引风机抽取的再循环湿烟气的循环比率控制在60%~75%，再循环湿烟气中水蒸气的含量控制在15~30%，温度控制在250℃~450℃范围内。
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