CN1302683A - 高温燃烧两段脱硫方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种高温燃烧两段脱硫方法。高温燃烧两段脱硫方法是利用风力将部分添加剂粉末吹入炉膛空间,将层燃炉煤层中的燃烧脱硫反应部分转移到燃烧空间及整个烟气流程,以及时有效地捕捉从煤层释放到烟气中的SO2,实现床层和空间两段脱硫;并通过配风增强高温燃烧段的还原性气氛和后期燃烬段的氧化性气氛,在保证燃烧效率的前提下实现同时脱硫脱硝的效果。本发明能使层燃炉燃烧脱硫效率提高到70—80%。

Description

高温燃烧两段脱硫的方法
本发明涉及燃烧生成物的清除，尤其涉及一种高温燃烧两段脱硫的方法。
炉内燃烧脱硫技术，成本低廉，工艺简单，是解决我国量大面广的工业锅炉严重的污染排放问题的较为有效的途径之一。但钙基脱硫剂在层燃炉内的燃烧脱硫效率低是一个世界性难题，在Ca/S=2时，采用链条炉内直接喷钙的方式，燃烧脱硫率一般为30～50％；而采用与入炉散煤预混的方式，燃烧脱硫率一般在20～40％，长期以来一直没有重大突破。研究表明：造成层燃炉内钙基添加剂高温燃烧脱硫率低的主要原因是层燃炉燃烧过程中床层的高温环境(1200℃左右)和固硫剂在床层中漫长的停留时间(1小时左右)使得固硫反应产物CaSO4难以大量生成或重新分解所致。因此，我们不仅应该考虑化学热力学和反应动力学的因素，重视脱硫剂配方及其微观物化特性的研究，更重要的是应在链条炉热工环境这个根本原因上寻找突破点，以大幅度改善钙基脱硫剂在层燃炉内燃烧脱硫率低的状况。
本发明的目的是提供一种使层燃炉脱硫效率提高到70～80％的高温燃烧两段脱硫的方法。
为了达到上述目的本发明采取下列措施：
高温燃烧两段脱硫方法是利用风力将部分添加剂粉末吹入炉膛空间，将层燃炉煤层中的燃烧脱硫反应部分转移到燃烧空间及整个烟气流程，以及时有效地捕捉从煤层释放到烟气中的SO2，实现床层和空间两段脱硫；并通过配风增强高温燃烧段的还原性气氛和后期燃烬段的氧化性气氛，在保证燃烧效率的前提下实现同时脱硫脱硝的效果。
本发明的优点：采用半预混半喷粉、预混鼓风分层和覆盖鼓风分层三种脱硫剂添加方法，实现层燃炉床层和空间两段脱硫，从时间和空间两个方面克服了简单与入炉散煤预混或炉内直接喷钙脱硫方式的根本缺陷，使层燃炉燃烧脱硫效率提高到70-80％；并且通过合理配风将高温燃烧段的部分风量后移到尾部燃烬段，在保证燃烧效率的前提下实现同时脱硫脱硝的效果。
下面结合实施例对本发明作详细说明：
所说的两段脱硫方法为半预混半喷粉、预混鼓风分层和覆盖鼓风分层三种脱硫剂添加方法；并通过配风将高温燃烧段的部分风量后移到尾部燃烬段。
所说的脱硫添加剂的添加方法为：1)半预混半喷粉方法是将部分脱硫添加剂在燃料入炉前与原煤掺混均匀，而将另一部分脱硫添加剂直接喷入炉内燃烧空间，以实现层燃炉床层和空间两段脱硫；2)预混鼓风分层方法是将脱硫添加剂在燃料入炉前与原煤掺混均匀，并且在层燃炉预热及燃烧段利用风力将煤层中的部分添加剂吹散到烟气空间，以实现层燃炉床层和空间两段脱硫。3)覆盖鼓风分层方法是将脱硫添加剂与原煤分层给料，将薄薄一层添加剂粉末均匀覆盖在煤层表面送入炉内，并且在层燃炉预热及燃烧段利用风力将煤层中的部分添加剂吹散到烟气空间，将平铺在煤层表面的添加剂吹散到烟气空间，以实现层燃炉床层和空间两段脱硫。
所说的配风方法为：在保证总风量基本不变的情况下，通过配风使层燃炉在高温燃烧段配风量适当减少，而尾部燃烬段配风量相应增加。
本发明的原理：钙基添加剂在层燃炉内高温燃烧脱硫率低的主要原因是：①煤中有机硫在400℃左右即开始分解生成SO2，而石灰石作为最具有工业价值且应用也最为广泛的脱硫剂要在800℃左右才开始大量分解，故在层燃炉预热段煤中有机硫的析出速率远远大于CaCO3的分解速率，大量的SO2从煤层中逸出弥散到燃烧空间；②在层燃炉高温燃烧段，虽然已有大量CaCO3分解成CaO，但由于一次风速的影响，SO2在煤层中的停留时间仅为1秒左右，且SO2与混在煤层中的添加剂存在严重的接触不良问题，故大量SO2来不及与CaO反应即逸散到燃烧空间中，在燃烧烟气中停留3～4秒后离开炉膛出口；③层燃炉燃烧过程中床层的高温环境(1200℃左右)和固硫剂在床层中漫长的停留时间(1小时左右)使得固硫反应产物CaSO4难以大量生成或生成后又重新分解。如果仅仅采用添加剂与散煤预混或炉内直接喷钙脱硫的方法，脱硫率仅能达到20～50％。而采用高温燃烧两段脱硫技术，将脱硫添加剂以半预混半喷粉、预混鼓风分层或覆盖鼓风分层等方法加入炉内，利用风力将部分添加剂粉末吹入炉膛空间，将层燃炉煤层中的燃烧脱硫反应部分转移到燃烧空间及整个烟气流程，以及时有效地捕捉从煤层释放到烟气中的SO2，实现床层和空间两段脱硫，从时间和空间两个方面克服了钙基添加剂在层燃炉内燃烧脱硫率低的困难，使脱硫率大幅度提高到70～80％；并且通过配风，使层燃炉在高温燃烧段配风量适当减少，而尾部燃烬段配风量相应增加，以增强高温燃烧段的还原性气氛和尾部燃烬段的氧化性气氛，使得煤中析出的硫分在燃烧段高温还原区生成更多热稳定性好的CaS，继而在燃烬段低温氧化段转化成更多的CaSO4，克服了CaSO4在高温氧化区热稳定性差的困难，从而大大提高燃烧脱硫率；再则通过配风将高温燃烧段的部分风量后移到尾部燃烬段，使得层燃炉燃烧段的高温分布曲线趋于均匀平缓，同时增强了燃烧段的还原性气氛，使得热力型NOx和燃料型NOx的生成量大为减少，在保证燃烧效率的前提下较好地实现了同时脱硫脱硝的效果。
实施例：杭州煤苑宾馆4T/H链条炉，由浙江省节能技术检测中心和浙江省环境检测中心站于1999年1月进行了热工测试和脱硫效果测试，在水膜除尘器前，用SYC系列烟气采样仪采样、吸收法捕集、碘量法分析烟气中SO2浓度；在水膜除尘器后用武汉天虹智能仪表厂HT-900型智能烟气分析仪测定烟气中SO2浓度，两段燃烧脱硫技术在4T/H链条炉上的应用效果如表1所示。
表1  两段燃烧脱硫技术在4T/H链条炉上的应用效果
试验工况     1     2     3     4
试验煤种     原煤(Qb,ad=28637 kJ/kg，St,ad=0.81％)
添加剂     /  ZD-P型 ZD-H型 ZD-P型+ZD-H型
Ca/S     /     1.4     1.4     2
添加方式   空白   单喷粉   单预混     两段脱硫(半预混半喷粉)
锅炉负荷(t/h)   2.74   2.30   2.50     2.21
蒸汽压力(Mpa)   0.71   0.80   0.77     0.77
烟气中O2浓度(％)   14.8   15.7   14.3     15.7
烟气中SO2浓度(mg/m3.N)   1050   524   633     194
烟气中SO2排放量(kg/h)   6.31   4.25   3.81     1.57
除尘器前燃烧脱硫率(％)     /   32.6   39.6     75.1
水膜除尘器后总脱硫效率(％)   13.0   63.6    -     83.4
注：工况2、3、4以工况1燃烧烟气中的SO2浓度为基准，计算除尘器前的燃烧脱硫率。空白工况1在除尘器前的自身固硫率约为10％左右。

Claims (5)

1．一种高温燃烧两段脱硫方法，其特征在于利用风力将部分添加剂粉末吹入炉膛空间，将层燃炉煤层中的燃烧脱硫反应部分转移到燃烧空间及整个烟气流程，以及时有效地捕捉从煤层释放到烟气中的SO2，实现床层和空间两段脱硫；并通过配风增强高温燃烧段的还原性气氛和尾部燃烬段的氧化性气氛，在保证燃烧效率的前提下实现同时脱硫脱硝的效果。
2．根据权利要求1所述的一种高温燃烧两段脱硫方法，其特征在于所说的两段脱硫方法为半预混半喷粉、预混鼓风分层和覆盖鼓风分层三种脱硫剂添加方法；并通过配风将高温燃烧段的部分风量后移到尾部燃烬段。
3．根据权利要求1或2所述的一种高温燃烧两段脱硫方法，其特征在于所述的脱硫添加剂的添加方法为半预混半喷粉方法，它是将部分脱硫添加剂在燃料入炉前与原煤掺混均匀，而将另一部分脱硫添加剂直接喷入炉内燃烧空间，以实现层燃炉床层和空间两段脱硫。
4．根据权利要求1或2所述的一种高温燃烧两段脱硫方法，其特征在于所述的脱硫添加剂的添加方法为预混鼓风分层方法，它是将脱硫添加剂在燃料入炉前与原煤掺混均匀，并且在层燃炉预热及燃烧段利用风力将煤层中的部分添加剂吹散到烟气空间，以实现层燃炉床层和空间两段脱硫。
5．根据权利要求1或2所述的一种高温燃烧两段脱硫方法，其特征在于所述的脱硫添加剂的添加方法为覆盖鼓风分层方法，它是将脱硫添加剂与原煤分层给料，将薄薄一层添加剂粉末均匀覆盖在煤层表面送入炉内，并且在层燃炉预热及燃烧段利用风力将煤层中的部分添加剂吹散到烟气空间，将平铺在煤层表面的添加剂吹散到烟气空间，以实现层燃炉床层和空间两段脱硫。
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