CN1257981A - 预燃室燃烧器系统脱硫方法 - Google Patents

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Abstract

一种预燃室燃烧器系统脱硫方法,该方法中按钙/硫摩尔比为1—3.5,将钙基吸附剂与煤预先混合经磨煤机后加料或将高钙基煤粉加料或将吸附剂粉与煤粉同时加料,使料先进入处于贫氧富燃料的预燃室燃烧器,其中预燃室燃烧器内的空气燃料比在0.25—0.75,燃烧温度控制在1300℃以下,其中钙基吸附剂是选自石灰石、消石灰和白云石中的一种或几种的混合物,然后供完全燃烧用的空气与预燃室燃烧器出口的烟气一起进入高温锅炉炉膛完全燃烧。

Description

预燃室燃烧器系统脱硫方法
本发明涉及一种预燃室燃烧器(或称预燃室)系统脱硫方法。该脱硫过程不同于炉内喷钙法。
SO2排放控制早已为各工业发达国家重视，并都制定了较为严格的排放标准，工业发达国家排放源企业都能遵守有关的法规。SO2排放控制技术归纳起来可分为三大类：(1)燃烧前脱硫，这是预处理，如选、洗煤等；(2)燃烧过程中脱硫，如工业型煤固硫，炉内喷钙尾部增湿烟气脱硫(以下简称炉内喷钙法)，循环硫化床等，这是高温脱硫；(3)燃烧后脱硫，即烟气脱硫，是低温脱硫，如石灰石-石膏烟气湿法脱硫(以下简称烟气湿法脱硫)等等。目前国际上大规模商业应用的脱硫方式是燃烧后烟气脱硫，而石灰石-石膏烟气湿法脱硫在当今世界烟气脱硫技术中占主导地位。
在脱硫方面，我国已经中试、示范和引进几种有代表性的脱硫技术，如石灰石石膏法烟气脱硫工艺，磷氨复肥烟气脱硫法，旋转喷雾干燥烟气脱硫，炉内喷钙尾部增湿烟气脱硫，简易湿法烟气脱硫，简易除尘脱硫一体化技术等。上述其它的脱硫技术尚处于中试和示范阶段，尚未形成规模(都是小型发电锅炉)，且尚未见到有什么突破性的报导。石灰石-石膏烟气湿法脱硫是当今世界主流的、成熟的脱硫技术，脱硫率可达90-95％左右，然而其投资约占电厂总投资的15-20％。我国锅炉数量巨大，SO2排放控制形势严峻，而且中、小型锅炉难于单独配置一套脱硫装置，迫切需要投资及运行费用低，脱硫率适中，最简单、最便宜的新技术。
早期的脱硫试验是把石灰石与煤混合或与煤同时加料进入炉内，这是最简单、最便宜的方法。但是炉内的高温(约1500℃左右)使石灰石烧僵，以后放弃了这种作法。我们知道，钙基吸附剂，如石灰石(CaCO3)固硫的基本固体形态是硫酸钙(CaSO4)和硫化钙(CaS)。在富氧贫燃料(空气燃料比＞1)和温度低于1127℃的条件形成捕硫的主要产物是硫酸钙，反应主要为石灰石煅烧： ；硫酸盐化反应： 。而当温度在1200℃以上时，硫酸钙几乎完全分解成氧化钙和二氧化硫，即 ，此时的石灰石几乎无固硫作用。因此，炉内喷钙技术只能在富氧的燃烧区上部1150℃以下温区的炉壁上有限几个部位喷入石灰石，导致石灰石粉不可能在炉膛全截面上均匀铺开，且在有效温区停留时间较短，脱硫率一般在30-40％，脱硫率有限，不易提高。
本发明的目的是提供一种预燃室燃烧器系统脱硫方法。该方法是将钙基吸附剂(或称脱硫剂)与煤预先混合经磨煤机后加料或将高钙基煤粉加料或将钙基吸附剂粉与煤粉同时加料，使料进入处于贫氧富燃料的预燃室燃烧器进行脱硫，该钙基吸附剂选自石灰石(CaCO3)、消石灰(Ca(OH)2)和白云石(CaMg(CO3)2)中的一种或几种的混合物，或煤自身含有的钙基，然后供完全燃烧用的空气伴随预燃室出口的烟气进入高温锅炉炉膛完全燃烧。
在贫氧富燃料(空气燃料比＜1)和高温(1200-1727℃)的条件形成捕硫的主要产物是硫化钙(CaS)。由于预燃室燃烧器的温度控制在1300℃以下，避免了钙基吸附剂烧结，并且煤粉和石灰石粉事先预混，保证了均匀性，从而提高了钙基吸附剂的利用率。由于CaS本身的特性，在工业煤粉粒径范围内从预燃室进入富氧高温炉膛内，CaS反应可继续进行，并有共晶体存在。由于在进煤时就投入钙基吸附剂如石灰石，大大地增加了石灰石在炉内的停留时间，提高了固硫率。预燃室反应过程主要为石灰石煅烧： ；硫化反应： 。
本发明的实施方案是按钙/硫(Ca/S)摩尔比为1-3.5，将钙基吸附剂与煤预先混合经磨煤机后加料或将高钙基煤粉加料或将钙基吸附剂粉与煤粉同时加料，使料进入处于贫氧富燃料的预燃室燃烧器，其中预燃室燃烧器内的空气燃料比在0.25-0.75，燃烧温度控制在1300℃以下，然后供完全燃烧用的空气与预燃室燃烧器出口的烟气一起进入高温锅炉炉膛完全燃烧。如图1所示，其中1表示钙基吸附剂与煤预先混合经磨煤机后加料或将高钙基煤粉加料或将吸附剂粉(如石灰石粉)与煤粉同时加料的装置，2是预燃室燃烧器，3是锅炉。
由于用预燃室燃烧器替代了原有的燃烧器，锅炉改动少，系统简单，投资运行费低。
实施例1
通过加料装置，向逆向复式射流预燃室燃烧器(见中国专利：CN861072510A和论文“逆向复式射流预燃室燃烧器”工程热物理学报，第15卷、第2期、第214-218页、1994年5月)中同时加入含硫2％的煤1吨和125公斤碳酸钙(将石灰石以碳酸钙计)，使料进入处于贫氧富燃料的预燃室燃烧器，然后供完全燃烧用的空气与预燃室燃烧器出口的烟气一起进入高温锅炉炉膛完全燃烧。
在该实施例中所使用的预燃室燃烧器的参数如下：(1)一次风速：锅炉额定工况风速一般为18-28米/秒，(2)二次风速：可为直流或旋流。直流风速可在30-40米/秒，旋流切向速度为15-25米/秒，(3)吹灰风：大于25米/秒，(4)三次风速：可为直流或旋流。直流风速大于25米/秒，旋流强度要和锅炉匹配，(5)逆向射流速度：逆向射流和一次风速的比要大于6，(6)逆向射流火焰稳定器到一次风出口距离：大于燃烧器锥形头部长度的1.5倍，(7)射流火焰稳定器环数、环径、射流孔数和直径：环数多少取决于燃烧室直径大小。环的直径依次为60毫米、115毫米、170毫米、225毫米等。射流孔数依次为8，16，24，40等。最大的环径可选择为约1/4燃烧室直径。如果选择压缩空气为逆向射流源，射流中心孔径为3毫米。其它环上射流孔径为2.2毫米，如果选择蒸气为逆向射流源，射流中心孔径分别为3.5毫米和2.5毫米，(8)燃烧器锥形头部锥度：可在50-60°之间。

Claims (6)

1.一种预燃室燃烧器系统脱硫方法，该方法将钙基吸附剂与煤预先混合经磨煤机后加料或将高钙基煤粉加料或将钙基吸附剂粉与煤粉同时加料，使料进入处于贫氧富燃料的预燃室燃烧器，然后供完全燃烧用的空气与预燃室燃烧器出口的烟气一起进入高温锅炉炉膛完全燃烧。
2.权利要求1的方法，其中钙基吸附剂是选自石灰石、消石灰和白云石中的一种或几种的混合物，或是煤本身含有的钙基。
3.权利要求1的方法，其中钙基吸附剂与煤的钙/硫摩尔比为1-3.5。
4.权利要求1的方法，其中预燃室燃烧器内的空气燃料比在0.25-0.75。
5.权利要求1的方法，其中燃烧温度控制在1300℃以下。
6.权利要求1-5的任一方法，其中预燃室燃烧器是逆向复式射流预燃室燃烧器。
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