CN202315695U - 燃煤锅炉炉内脱硫设备 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了燃煤锅炉炉内脱硫设备，其包括储料仓、输送系统、炉前仓、喷吹系统，所述的储料仓经输送系统与炉前仓连接，炉前仓经喷吹系统与燃煤锅炉的炉内连接；所述的储料仓内部储存脱硫剂，储料仓下部设有流化装置和电加热板，储料仓顶部设有脉冲布袋除尘器和压力真空释放阀；所述的炉前仓内部暂存脱硫剂，炉前仓下部设有流化装置和电加热板，炉前仓顶部设有脉冲布袋除尘器和压力真空释放阀；所述的输送系统发送器、进出料阀、补气阀和管路，输送系统以空压机为动力；所述的喷吹系统包括罗茨风机、电加热器、管路、弯头、喷射器、混合器、叶轮式旋转给料阀、插板门以及电磁阀。该设备能够使石灰石粉在炉内锻烧分解，利用生成的CaO与炉内烟气中的SO₂进行反应实现炉内脱硫。

Description

燃煤锅炉炉内脱硫设备

技术领域

 本实用新型涉及一种清洁燃烧设备，尤其涉及燃煤锅炉炉内脱硫设备。

背景技术

燃煤产生的二氧化硫又称亚硫酸酐，化学式为SO₂。有刺激味的无色气体。用于生产硫以及作为杀虫剂、杀菌剂、漂白剂和还原剂。在大气中，SO₂会氧化而成硫酸雾或硫酸盐气溶胶，是环境酸化的重要前驱物。大气中SO₂浓度在0.5ppm以上对人体已有潜在影响；在1～3ppm时多数人开始感到刺激；在400～500ppm时人会出现溃疡和肺水肿直至窒息死亡。SO₂与大气中的烟尘有协同作用。当大气中SO₂浓度为0.21ppm，烟尘浓度大于0.3mg/m³时，可使呼吸道疾病发病率增高，慢性病患者的病情迅速恶化。如伦敦烟雾事件、马斯河谷事件和多诺拉等烟雾事件，都是这种协同作用造成的危害。

当今世界环境全球化及国家环保政策实行“节能减排、总量控制”，而国家“十二五”规划中环境保护、节能减排又上一个新台阶。为此燃煤锅炉烟气脱硫技术设备的工艺设计也应上一个新台阶。

发明内容

本实用新型的目的是提供一种能够有效地提高脱硫效率，减少污染物排放的燃煤锅炉炉内脱硫设备。

为实现上述目的，本实用新型的燃煤锅炉炉内脱硫设备包括储料仓、输送系统、炉前仓、喷吹系统，所述的储料仓经输送系统与炉前仓连接，炉前仓经喷吹系统与燃煤锅炉的炉内连接；所述的储料仓内部储存脱硫剂，储料仓下部设有流化装置和电加热板，储料仓顶部设有脉冲布袋除尘器和压力真空释放阀；所述的炉前仓内部暂存脱硫剂，炉前仓下部设有流化装置和电加热板，炉前仓顶部设有脉冲布袋除尘器和压力真空释放阀；所述的输送系统发送器、进出料阀、补气阀和管路，输送系统以空压机为动力；所述的喷吹系统包括罗茨风机、电加热器、管路、弯头、喷射器、混合器、叶轮式旋转给料阀、插板门以及电磁阀。

本实用新型的炉前仓内部侧壁上设有高低料位检测器。

本实用新型的喷吹系统还包括变频调速器，其与叶轮式旋转给料阀连接，叶轮式旋转给料阀与罗茨风机联锁。

燃煤锅炉炉内脱硫设备还包括电气控制系统，其包括床温控制器、给煤量控制器、床高控制器和补充床料量控制器、脱硫剂控制器。

本实用新型燃煤锅炉炉内脱硫设备的工作原理如下：

将石灰石粉磨至150目左右，用压缩空气喷射到炉内最佳温度区，并使脱硫剂石灰石与烟气有良好的接触和反应时间，石灰石受热分解成氧化钙和二氧化碳，再与烟气中二氧化硫，反应生成亚硫酸钙和硫酸钙，最终被氧化成硫酸钙。

反应式如下：

    CaCO₃→CaO+CO₂

    CaO+SO₂+1/2/SO₂→CaSO₄

下面对本实用新型的各部分进行进一步说明：

本实用新型燃煤锅炉炉内脱硫设备主要是由储料仓、正压栓流式气力输送系统、炉前仓、喷吹系统、电气控制系统等组成。物料采用罐车压送到储料仓，再由正压栓流式气力输送系统输送至炉前仓，最后经喷吹系统吹送入炉膛。整个系统采用PLC程序控制。

    储料仓一般布置在零米层，可储存一台炉三天的用量，下部设有流化装置及电加热板以防止石灰石粉结块，顶部设有脉冲布袋除尘器及压力真空释放阀。

    炉前仓布置在锅炉附近，实际为一缓冲仓，它接受储料仓的来粉，依靠重力自流卸粉。炉前仓顶部设有脉冲布袋除尘器、压力真空释放阀及库顶管箱，还设有高低料位，其下部还设有流化装置及电加热板以防止石灰石粉结块。

    输送系统是以空压机作为动力源，采用高密度的低压栓流式输送，将物料从发送器以灰栓形式由管道输送至炉前仓。输送系统由发送器、进出料阀、补气阀、管路等组成。

喷吹系统是以罗茨风机作为动力源，由罗茨风机、电加热器、管路、弯头、喷射器、混合器、叶轮式旋转给料阀、插板门及控制电磁阀等组成。石灰石粉给料量由叶轮式旋转给料阀通过变频调速器根据锅炉燃烧需用量进行调整。叶轮式旋转给料阀与罗茨风机采用联锁控制，即先启动罗茨风机，再投运炉前仓下的叶轮式旋转给料阀。当系统停运时，操作顺序相反。

    循环流化床锅炉的运行控制系统主要包括床温控制、给煤量控制、床高控制、补充床料量控制、脱硫剂控制等。许多因素的变化不是孤立的，它们所带来的影响直接或间接地改变了锅炉的运行状况，影响脱硫效率。     Ca/S与脱硫效率的关系：工程运行实践表明，Ca/S摩尔比是影响脱硫效率和SO₂排放的首要因素。燃用低硫煤时，烟气中SO₂的浓度低，石灰石与SO₂反应速度慢，消耗石灰石量相对较大，需要Ca/S摩尔比的浓度就高。随着Ca/S增加，脱硫效率增加。燃煤含硫量为1%时，床温控制在850℃左右时，当Ca/S=2.5时，脱硫效率大于85％，SO₂低于国家规定的排放标准。     床温与脱硫效率的关系：锅炉床温将直接影响到锅炉的着火、稳燃、燃尽程度。床温主要改变了脱硫剂的反应速度、固体产物分布及孔隙堵塞特性，从而改变脱硫效率和脱硫剂的使用，在运行时床温控制应考虑：在该温度下灰不会软化；保证锅炉的燃烧效率较高、脱硫剂使用较少、脱硫效果较高：NOx排放较低．当床温低于800℃时，石灰石煅烧生成CaO的速度减慢，减少了可供反应的表面积,脱硫率下降。床温低于750℃时，脱硫反应几乎不再进行。当床温大于870℃，CaO内部分布均匀的小晶粒会逐渐融合为大晶粒。温度越高，晶粒越大。单位质量内晶粒数量减少，CaO的比表面积下降,直接影响脱硫率。床温低于850℃时，N₂0排放很高。锅炉床温控制在850℃～900℃能够确实保证锅炉的燃烧效率较高、经济工况下运行及有效地提高锅炉的脱硫效率且NOx排放较低。     粒度与脱硫效率的关系：煤粒送入循环流化床内迅速受到高温物料及烟气的加热。首先是水份蒸发，接着是煤中的挥发份析出并燃烧以及焦炭的燃烧。其间还伴随着发生煤粒的破碎、磨损等现象。大量实验表明了挥发份的析出燃烧过程与焦炭燃烧过程有一定的重叠。由于循环流化床内煤粒燃烧是一个错综复杂的过程。要十分精确地定量描述整个燃烧过程还很困难。给煤粒径大不仅不利于燃烧，也不利于脱硫；粒径过小或煤中细粒份额太大也会使脱硫效率下降。石灰石颗粒在送入循环流化床内燃烧初期时，比表面积增加很快。燃烧后期，比表面积增加较少小颗粒石灰石在床中的反应速度通常大于大颗粒的反应速度。在炉内的停留时间短。石灰石粒径控制在0～2mm平均100～500um内，对NOx的刺激作用也越小，脱硫效率越高。太细的石灰石粒径易以飞灰的形式逃逸，反之，脱硫效率降低。     其它因素：其他如氧浓度、分段燃烧、床内风速、SO₂在炉膛内停留时间长短、负荷变化、炉膛压力等对脱硫效率均有影响。另外．还有如循环倍率的影响，循环倍率越大，脱硫效率越高。因为飞灰的再循环延长了石灰石在床内的停留时间．提高了脱硫剂的利用率。

采用本设备的具体工艺工艺流程：对于循环流化床锅炉进行脱硫处理，采用的方法是将脱硫剂(石灰石粉：粒径0～2mm，比重约1.4t/m³)通过送粉管道从炉前二次风口送入锅炉炉膛中与煤一起燃烧，通过化学反应生成CaSO₄，达到脱硫目的。系统工艺流程路线如下：     石灰石粉→粉仓→粉仓插板阀→耐磨耗星形给料机→加速器→送粉管路→炉前检修隔断门→炉膛；     空气→罗茨风机→加速器→送粉管路→炉前检修隔断门→炉膛；     空气压缩机→空气过滤器→油水过滤器→减压阀→电磁阀→气化风环管→气化板→石灰石粉仓→布袋除尘器；

送粉量由PLC根据每台炉SO₂监测装置所提供的信号对该炉的星型给料机实行手动变频联动调节；

本实用新型燃煤锅炉炉内脱硫设备主要适用于燃煤锅炉发电厂中小型锅炉脱硫用。该系统主要任务是完成物料输送、计量、送粉量调节、炉内喷射，从而使石灰石粉在炉内锻烧分解，利用生成的CaO与炉内烟气中的SO₂进行反应实现炉内脱硫。

本实用新型燃煤锅炉炉内脱硫设备具有如下优点：

1、该设备具有配置简洁、能耗低、无污染、自动化程度高、操作简单、占用空间小、投资省、脱硫效率高；

2、适用于燃中低硫煤，也可用于燃高硫煤。能以合理的钙硫比(Ca/S≤2)，得到较高的脱硫率n≥80％；

3、吸着剂为石灰石(CaC3)等钙基物料，资源广，价格便宜，脱硫渣为中性固态渣，无二次污染。

本实用新型的燃煤锅炉炉内脱硫设备符合《国家重点支持的高新技术领域目录》中：七、资源与环境技术——（二）大气污染控制技术——1、煤燃烧污染防治技术，其可显著减低电能消耗，提高除尘过滤效果，属于国家重点支持的高新技术领域，应该得到支持和推广。

附图说明    下面结合附图和具体实施方式对本实用新型作进一步详细的说明：

图1为本实用新型的燃煤锅炉炉内脱硫设备的结构示意图；

图中，1——储料仓，      

 2——输送系统，

3——炉前仓，

4——喷吹系统，

5——高低料位检测器。

具体实施方式    如图1所示，本实用新型的燃煤锅炉炉内脱硫设备包括储料仓1、输送系统2、炉前仓3、喷吹系统4，所述的储料仓1经输送系统2与炉前仓3连接，炉前仓3经喷吹系统4与燃煤锅炉的炉内连接；所述的储料仓1内部储存脱硫剂，储料仓1下部设有流化装置和电加热板，储料仓1顶部设有脉冲布袋除尘器和压力真空释放阀；所述的炉前仓3内部暂存脱硫剂，炉前仓3下部设有流化装置和电加热板，炉前仓3顶部设有脉冲布袋除尘器和压力真空释放阀；所述的输送系统2发送器、进出料阀、补气阀和管路，输送系统2以空压机为动力；所述的喷吹系统4包括罗茨风机、电加热器、管路、弯头、喷射器、混合器、叶轮式旋转给料阀、插板门以及电磁阀。

本实用新型的炉前仓3内部侧壁上设有高低料位检测器5。

本实用新型的喷吹系统4还包括变频调速器，其与叶轮式旋转给料阀连接，叶轮式旋转给料阀与罗茨风机联锁。

燃煤锅炉炉内脱硫设备还包括电气控制系统，其包括床温控制器、给煤量控制器、床高控制器和补充床料量控制器、脱硫剂控制器。

本实用新型燃煤锅炉炉内脱硫设备的工作原理如下：

将石灰石粉磨至150目左右，用压缩空气喷射到炉内最佳温度区，并使脱硫剂石灰石与烟气有良好的接触和反应时间，石灰石受热分解成氧化钙和二氧化碳，再与烟气中二氧化硫，反应生成亚硫酸钙和硫酸钙，最终被氧化成硫酸钙。

反应式如下：

    CaCO₃→CaO+CO₂

    CaO+SO₂+1/2/SO₂→CaSO₄

下面对本实用新型的各部分进行进一步说明：

本实用新型燃煤锅炉炉内脱硫设备主要是由储料仓、正压栓流式气力输送系统、炉前仓、喷吹系统、电气控制系统等组成。物料采用罐车压送到储料仓，再由正压栓流式气力输送系统输送至炉前仓，最后经喷吹系统吹送入炉膛。整个系统采用PLC程序控制。

    储料仓一般布置在零米层，可储存一台炉三天的用量，下部设有流化装置及电加热板以防止石灰石粉结块，顶部设有脉冲布袋除尘器及压力真空释放阀。

    炉前仓布置在锅炉附近，实际为一缓冲仓，它接受储料仓的来粉，依靠重力自流卸粉。炉前仓顶部设有脉冲布袋除尘器、压力真空释放阀及库顶管箱，还设有高低料位，其下部还设有流化装置及电加热板以防止石灰石粉结块。

    输送系统是以空压机作为动力源，采用高密度的低压栓流式输送，将物料从发送器以灰栓形式由管道输送至炉前仓。输送系统由发送器、进出料阀、补气阀、管路等组成。

喷吹系统是以罗茨风机作为动力源，由罗茨风机、电加热器、管路、弯头、喷射器、混合器、叶轮式旋转给料阀、插板门及控制电磁阀等组成。石灰石粉给料量由叶轮式旋转给料阀通过变频调速器根据锅炉燃烧需用量进行调整。叶轮式旋转给料阀与罗茨风机采用联锁控制，即先启动罗茨风机，再投运炉前仓下的叶轮式旋转给料阀。当系统停运时，操作顺序相反。

    循环流化床锅炉的运行控制系统主要包括床温控制、给煤量控制、床高控制、补充床料量控制、脱硫剂控制等。许多因素的变化不是孤立的，它们所带来的影响直接或间接地改变了锅炉的运行状况，影响脱硫效率。     Ca/S与脱硫效率的关系：工程运行实践表明，Ca/S摩尔比是影响脱硫效率和SO₂排放的首要因素。燃用低硫煤时，烟气中SO₂的浓度低，石灰石与SO₂反应速度慢，消耗石灰石量相对较大，需要Ca/S摩尔比的浓度就高。随着Ca/S增加，脱硫效率增加。燃煤含硫量为1%时，床温控制在850℃左右时，当Ca/S=2.5时，脱硫效率大于85％，SO₂低于国家规定的排放标准。     床温与脱硫效率的关系：锅炉床温将直接影响到锅炉的着火、稳燃、燃尽程度。床温主要改变了脱硫剂的反应速度、固体产物分布及孔隙堵塞特性，从而改变脱硫效率和脱硫剂的使用，在运行时床温控制应考虑：在该温度下灰不会软化；保证锅炉的燃烧效率较高、脱硫剂使用较少、脱硫效果较高：NOx排放较低．当床温低于800℃时，石灰石煅烧生成CaO的速度减慢，减少了可供反应的表面积,脱硫率下降。床温低于750℃时，脱硫反应几乎不再进行。当床温大于870℃，CaO内部分布均匀的小晶粒会逐渐融合为大晶粒。温度越高，晶粒越大。单位质量内晶粒数量减少，CaO的比表面积下降,直接影响脱硫率。床温低于850℃时，N₂0排放很高。锅炉床温控制在850℃～900℃能够确实保证锅炉的燃烧效率较高、经济工况下运行及有效地提高锅炉的脱硫效率且NOx排放较低。     粒度与脱硫效率的关系：煤粒送入循环流化床内迅速受到高温物料及烟气的加热。首先是水份蒸发，接着是煤中的挥发份析出并燃烧以及焦炭的燃烧。其间还伴随着发生煤粒的破碎、磨损等现象。大量实验表明了挥发份的析出燃烧过程与焦炭燃烧过程有一定的重叠。由于循环流化床内煤粒燃烧是一个错综复杂的过程。要十分精确地定量描述整个燃烧过程还很困难。给煤粒径大不仅不利于燃烧，也不利于脱硫；粒径过小或煤中细粒份额太大也会使脱硫效率下降。石灰石颗粒在送入循环流化床内燃烧初期时，比表面积增加很快。燃烧后期，比表面积增加较少小颗粒石灰石在床中的反应速度通常大于大颗粒的反应速度。在炉内的停留时间短。石灰石粒径控制在0～2mm平均100～500um内，对NOx的刺激作用也越小，脱硫效率越高。太细的石灰石粒径易以飞灰的形式逃逸，反之，脱硫效率降低。     其它因素：其他如氧浓度、分段燃烧、床内风速、SO₂在炉膛内停留时间长短、负荷变化、炉膛压力等对脱硫效率均有影响。另外．还有如循环倍率的影响，循环倍率越大，脱硫效率越高。因为飞灰的再循环延长了石灰石在床内的停留时间．提高了脱硫剂的利用率。

采用本设备的具体工艺工艺流程：对于循环流化床锅炉进行脱硫处理，采用的方法是将脱硫剂(石灰石粉：粒径0～2mm，比重约1.4t/m³)通过送粉管道从炉前二次风口送入锅炉炉膛中与煤一起燃烧，通过化学反应生成CaSO₄，达到脱硫目的。系统工艺流程路线如下：     石灰石粉→粉仓→粉仓插板阀→耐磨耗星形给料机→加速器→送粉管路→炉前检修隔断门→炉膛；     空气→罗茨风机→加速器→送粉管路→炉前检修隔断门→炉膛；     空气压缩机→空气过滤器→油水过滤器→减压阀→电磁阀→气化风环管→气化板→石灰石粉仓→布袋除尘器；

送粉量由PLC根据每台炉SO₂监测装置所提供的信号对该炉的星型给料机实行手动变频联动调节；

本实用新型的燃煤锅炉炉内脱硫设备符合《国家重点支持的高新技术领域目录》中：七、资源与环境技术——（二）大气污染控制技术——1、煤燃烧污染防治技术，其可显著减低电能消耗，提高除尘过滤效果，属于国家重点支持的高新技术领域，应该得到支持和推广。

Claims (4)

1.燃煤锅炉炉内脱硫设备，其特征在于：其包括储料仓、输送系统、炉前仓、喷吹系统，所述的储料仓经输送系统与炉前仓连接，炉前仓经喷吹系统与燃煤锅炉的炉内连接；所述的储料仓内部储存脱硫剂，储料仓下部设有流化装置和电加热板，储料仓顶部设有脉冲布袋除尘器和压力真空释放阀；所述的炉前仓内部暂存脱硫剂，炉前仓下部设有流化装置和电加热板，炉前仓顶部设有脉冲布袋除尘器和压力真空释放阀；所述的输送系统发送器、进出料阀、补气阀和管路，输送系统以空压机为动力；所述的喷吹系统包括罗茨风机、电加热器、管路、弯头、喷射器、混合器、叶轮式旋转给料阀、插板门以及电磁阀。

2.根据权利要求1所述的燃煤锅炉炉内脱硫设备，其特征在于：所述的炉前仓内部侧壁上设有高低料位检测器。

3.根据权利要求1或2所述的燃煤锅炉炉内脱硫设备，其特征在于：所述的喷吹系统还包括变频调速器，其与叶轮式旋转给料阀连接，叶轮式旋转给料阀与罗茨风机联锁。

4.根据权利要求1或2所述的燃煤锅炉炉内脱硫设备，其特征在于：该设备还包括电气控制系统，其包括床温控制器、给煤量控制器、床高控制器和补充床料量控制器、脱硫剂控制器。

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