CFB锅炉炉内脱硫技术讲义

TPRI
SO2排放量的计算实例
理论SO2排放浓度计算
标准烟气状态：烟气含氧量6%、干烟气 标态烟气需要空气量=21/(21-6)=1.4 其中烟气中的过量空气量为0.4的理论空气量 含氧量为X的SO2浓度转化为标态烟气SO2的浓度为 SO2[标]=SO2[实测]×（21-6）/（21-X）
9/23/2008 35
反应活性等级 反应能力系数k1 CaO利用率
9/23/2008
17
TPRI 石灰石脱硫活性的测定及其选型
客观评价石灰石活性 反应能力系数 CaO利用率
100 75 50 0
9/23/2008
失重（mg/min） 10
5
0 500 600 700 800 温度（℃） 石灰石连续升温DTG曲线
9
% CaO利用率
炉前进石灰石
SO2超标
9/23/2008
40
TPRI 脱硫系统改造前运行数据
锅炉设计及改造前数据
Item 负荷 load Unit Design MW 3×135 硫 Sar ％ 0.8 2.11 石灰石 lime t/h 4.1 5 钙硫比 Ca/S 2.2 1.19 mg/Nm3 191 2730 SO2
120 Boiler number 90 60 35 30 4 0 50
9/23/2008
132
Total 38510MW
101
13
18
60
100
135
200
300
7
Unit Capacity (MW)
TPRI 中国CFB锅炉脱硫技术
1、炉内添加石灰石脱硫 炉内添加石灰石粉脱除SO2 世界普遍采用、但我国大部分不达标 2、炉外脱硫 在尾部烟道设置脱硫塔脱除SO2
9/23/2008
=92.3%
37
TPRI
135MWCFB锅炉计算
Ca/S=12.5×85/100/100/(62.3*1.75/100/32) =3.1 年SO2排放量(6000小时) =6000×62.3×1.75/100×2×（100-92.3）/100 =1007吨 年石灰石耗量 =12.5×6000 =75000吨
9/23/2008 38
TPRI CFB锅炉炉内脱硫改造实例
CFB锅炉SO2排放现状－很多电厂不达标 • 燃煤含硫量大幅度增加 • 石灰石输送系统出力低、故障率高 • 石灰石脱硫特性差 • 排放要求提高
9/23/2008 39
TPRI
3×460t/hCFB锅炉改造前脱硫系统
二级输送
3炉2石灰石库
9/23/2008 2
TPRI 中国SO2排放及CFB锅炉发展
中国原煤产量：25.4亿吨（2007年） 其中电煤：12.8亿吨，占50% 中国总发电量：32.6亿kWh（2007年） 其中火电：27亿kWh，占83% SO2排放总量：2589万吨（2006年） 其中燃煤：大于2300万吨
9/23/2008 3
9/23/2008
23
TPRI
落料管堵塞
通过锤击松动排堵
9/23/2008
24
TPRI
落料管堵塞解决办法
气 化 板
压缩空气吹堵
电 动 震 打
9/23/2008 25
TPRI
旋转给料机漏粉
旋转给料机漏粉，更换盘根
9/23/2008
26
TPRI
密封圈破损
密封圈卸压开阀门进料
密封圈冲压密封
9/23/2008
43
TPRI
炉内脱硫改造措施
二级输送改为一级输送： 1、系统简单 2、输送距离120米降为40米 3、输送高度35米降为16米 4、压缩空气输送
P rim ary storage R ear F urnace
S u rg e b in
9/23/2008
P-2 1
44
TPRI
炉内脱硫改造措施
石灰石投入口
理论SO2排放
浓度：1500～12000，平均值5557mg/Nm3
脱硫效率 De-SO2 % 90 508
TPRI
炉内脱硫改造措施
一炉配两套脱硫系统 一用一备 两套投运
1、Sar<2.5%
2、Sar>2.5%
系统的投运率和SO2 的排放达标率高
9/23/2008 42
TPRI
改造后系统
炉内脱硫改造措施
9/23/2008
9/23/2008 13
TPRI CFB锅炉炉内脱硫主要问题
1、石灰石品质差：纯度、粒度和活性 2、煤含硫量高、石灰石不足 3、炉膛温度过高 4、石灰石输送系统故障 5、运行技术低
9/23/2008 14
TPRI 石灰石品质对脱硫的影响
石灰石粒度对 脱硫的影响： • 0.15~0.5mm • 与分离器分离 效率有关
Curve A - fine limit Curve B - coarse limit
1.00%
10
100
祄
1000
100
定量分析石灰石粒度
9/23/2008 20
TPRI
煤含硫量高、石灰石不足
• 煤设计含硫量低、实际含硫量过高 • 石灰石投系统出力不足 最终表现为： CFB锅炉SO2排放不达标
9/23/2008
9/23/2008 15
TPRI 石灰石品质对脱硫的影响
石灰石脱硫：
1、CaCO3 煅烧CaO 体积减小，孔隙率增加 2、CaO转化CaSO4 体积增加，孔隙率降低
煅烧前 煅烧后 脱硫后
9/23/2008
16
TPRI 石灰石脱硫活性的测定及其选型
Ⅰ Ⅱ Ⅲ Ⅳ Ⅴ ＞53 41~53 23~41 14~23 ＜14 ＞21 19~21 16~19 13~16 ＜13
9/23/2008 8
TPRI CFB锅炉炉内脱硫技术
通过气力输送将石灰石粉输送到炉膛
9/23/2008
9
TPRI CFB锅炉炉内脱硫特点
1、系统简单、运行可靠 2、 脱硫成本低，初投资、运行维护成本低 3、脱硫产物在飞灰和底渣中，不产生带水石膏 等副产物，没有二次污染问题 4、我国炉内脱硫系统不被用户重视，不注重维 护，没有考核指标 5、我国大部分CFB锅炉的炉内脱硫SO2排放不
国内CFB锅炉炉外脱硫： 机组容量：130t/h，入炉煤含硫量小于0.8%
9/23/2008
12
TPRI CFB锅炉坚持炉内脱硫
JEA300MWCFB锅炉 Sar=6.7%, 炉内脱硫排放达标 我国3×460t/hCFB锅炉 Sar=0.8～5.0%,炉内脱硫排放达标 我国130t/h CFB锅炉（S<0.8%） 单台半干法炉外脱硫700万元 运行维护费用高昂
TPRI
含水率 颗粒度 长距离管道 大量弯头 管道分叉变径
管道堵塞
9/23/2008
31
TPRI
运行技术水平
石灰石输送系统要求： 1、监视是否正常进料（料位计和输送压力） 2、监视输送压缩空气（母管压力） 3、监视仪用压缩空气（母管压力） 4、给料机的密封
9/23/2008
32
TPRI SO 排放及钙硫摩尔比计算实例 2
20 40 60 时间 min 石灰石煅烧脱硫TG曲线 80
18 12 6 0 0 20 时间 40 min
18
60
TPRI 石灰石脱硫活性的测定及其选型
60 50 40 30 20 10 0 石灰石1石灰石2石灰石3石灰石4石灰石5石灰石6 反应能力系数 CaO利用率
石灰石样脱硫活性对比
9/23/2008 19
27
TPRI
片
旋转给料机卡塞
未投运的叶片 投运3个月后的叶
9/23/2008
28
TPRI
料位开关
料位开关故障
参与逻辑控制
料位高 停止进料
料位低 开始进料
9/23/2008 29
TPRI
阀门及到位开关故障
石灰石输送系统 2套平衡阀 1套进气阀 2套圆顶阀 一套排堵阀 动作周期： 小于60秒
9/23/2008 30
炉前改到回料腿
1、石灰石预热
2、炉内分布改善
3、脱硫时间增加
9/23/2008
45
TPRI
石灰石选型
炉内脱硫改造措施
反应能力 石灰石 系数 K 单位 改造前 改造后 23.3 59.7 CaO利 用率 % 15.4 21.5
46
脱硫活性好的石灰石
9/23/2008
TPRI
9/23/2008
煤的收到基含硫量 % 0.0 5月13日 5月15日 5月17日 5月19日 5月21日 5月23日 5月25日 5月27日 5月29日 5月31日 6月2日 6月4日 6月6日 6月8日 6月10日 6月12日 1.0 2.0 3.0 4.0 5.0
TPRI
循环流化床锅炉脱硫技术
李志伟 博士
循环流化床锅炉技术部 西安热工研究院
9/23/2008
2008/9/24
1
TPRI
主要内容
1. 中国SO2排放及CFB锅炉发展 2. CFB锅炉坚持炉内脱硫 3.影响CFB锅炉炉内脱硫的主要因素 4.CFB锅炉的排放计算 5. CFB锅炉炉内脱硫改造工程实例
TPRI
中国酸雨国土面积
酸雨问题严重，酸雨频率大 于5%的国土面积为33%
9/23/2008
4
TPRI
1、2010年
我国十一五规划
SO2排放总量比2005年少10%，2294.4万吨 其中，火电少于1000万吨 2、国家环保总局制订各地方的SO2排放总量 《二氧化硫总量分配指导意见》执行
9/23/2008 5
TPRI
SO2排放量的计算实例
理论SO2排放浓度计算
现有数据： 收到基含硫量Sar（%） 煤的低位发热量Qnet（MJ/kg） 计算理论SO2 SO2=6607×27.78/（Qnet）×Sar/3.3
9/23/2008 36
TPRI
135MWCFB锅炉计算
收到基含硫量Sar: 1.75% 煤的低位发热量 Qnet: 19.5MJ/kg 机组负荷 : 135MW 燃煤量 : 62.3t/h 石灰石耗量：12.5t/h, 纯度：85% SO2排放浓度：385mg/Nm3 理论SO2: 4991mg/Nm3 脱硫效率: De-so2=100-385/4991×100
TPRI
中国SO2减排形式
中国SO2减排任务非常严峻 1、煤价攀升，转向高硫煤发电 2、电煤量大幅度上升 3、脱硫成本造成运营压力100,000元/(MW.a) 4、十五回顾 目标 SO2－1800万吨
9/23/2008
实际SO2－2560万吨
6
TPRI 我国CFB锅炉发展现状
中国CFB锅炉统计 150
理论SO2排放浓度计算 项目 数值 项目 数值
9/23/2008
Car % 68.6 St,ar % 3.3
Har % 4.6 Aar % 12.5
Oar % 4.11 Mt % 5.2
Nar % 1.3 Qnet,ar MJ/kg 27.78 33
TPRI
SO2排放量的计算实例
理论SO2排放浓度计算（标准） 标准SO2排放浓度 mg/Nm3 6607
9/23/2008
达标，脱硫不被国家相关部门所认可
10
TPRI
CFB锅炉炉外脱硫
国外CFB锅炉炉外脱硫
美国JEA： CFB电站 2×300MW 石油焦+贫烟煤 含硫量：6.7% 炉内脱硫：设计85% 炉外脱硫：设计10% 炉内脱硫：实际97.5% 9/23/2008
11
TPRI
CFB锅炉炉外脱硫
21
TPRI
炉膛温度过高
• 最佳脱硫温度：850～900℃ • 煤质变化及设计不够成熟，炉膛温度980℃以上 石灰石脱硫效果差
9/23/2008
22
TPRI
石灰石输送系统故障
• 下料管不下料 • 阀门不正常 • 密封圈故障 • 旋转给料机漏粉 • 旋转给料机卡塞 • 料位开关故障 • 到位开关故障 • 管道堵塞
项目 数值
理论空气量 理论干烟气量 Nm3/kg Nm3/kg 7.29 7.07
理论空气量=0.0889×(Car+0.375×Sar)+0.265×Har-0.0333Oar
理论干烟气量=0.01866×(Car+0.375*Sar) +0.008×Nar+0.79×理论空气量
34
SO2=Sar×20000/(理论干烟气量+0.4×理论空气量) 9/23/2008 标准状态：烟气含氧量6%、干烟气
含硫量：0.7%～4.8%，平均值2.21%
47
改造后入炉煤含硫量
TPRI
9/23/2008
理论SO2排放浓度 mg/Nm3
12000
15000
3000
6000
9000
0 5月13日 5月15日 5月17日 5月19日 5月21日 5月23日 5月25日 5月27日 5月29日 5月31日 6月2日 6月4日 6月6日 6月8日 6月10日 6月12日
TPRI
马尔文激光粒度分析仪
Recommended Limestone Grain Size
99.90% 99.00% 90.00% 80.00% 70.00% 60.00%
passing thru (%w)
50.00% 40.00% 30.00% 20.00%
10.00%
Curve A
Curve B