lin第二章 洁净燃烧技术(2)

合集下载
  1. 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性,平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
  2. 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
  3. 3、如文档侵犯您的权益,请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间:9:00-18:30)。
标态下密度为:

PnTsρ s ρn PsTn

应指出,美国、日本和国际全球监测系统网的标准态是298K、 1atm在作数据比较时应注意。
22


3.实际烟气体积
因为实际燃烧过程是有过剩空气的,所以燃烧 过程中的实际烟气体积应为理论烟气体积与过 剩空气量之和。 用奥氏烟气分析仪测定烟气中的CO2 、O2 和 CO的含量,可以确定燃烧设备在运行中烟气 成分和空气过剩系数。 空气过剩系数为 α= 实际空气量 1 a
CO2:73.58 SOX:0.5 H2O:47.5+0.0278 NX:97.83*3.76

理论烟气量:
73.58+0.5+(47.5+0.0278)+( 97.83*3.76 )=489.45mol/kg 重油


即 489.45=10.96m3/kg重油 空气过剩系数a=1.2时,实际烟气量为:13.05 m3/kg重 油 其中10.43为理论空气量,即1Kg重油完全燃烧所需 理论空气量。

5
(8)型煤固硫技术 将不同原料经过筛分按照一定比例配煤, 粉碎后同经过预处理的粘结剂和固硫剂混 合,经过机械设备成型与干燥,得到具有 一定形状和成品的工业固硫型煤。固硫剂 按照化学形态分为钙系、钠系及其他。
6


石灰石、大理石粉、电石渣是工业上较好的固 硫剂,应用废液做粘结剂,如碱性纸浆黑液, 也有一定的固硫作用。盐泥、糖泥、钙渣、烟 道灰等可以作为粘结剂和脱硫剂。 型煤燃烧烟气中粉尘、二氧化硫、CO浓度及 烟气黑度明显下降,但由于型煤增加了原煤成 本,可能使某些炉型的锅炉出力受到一些影响, 目前还处于工业示范阶段。


理论空气量


a-----过剩空气中O2的过剩数 设燃烧是完全燃烧,过剩空气中的氧只以O2形 式存在,燃烧产物用下标P表示,
23
若燃烧是完全的,过剩空气中的O仅能够以的o2形式存在,假定 燃烧产物以下标p表示:
ห้องสมุดไป่ตู้
C 1 a O2 1 a 3.76N 2 CO2 P O2 P N2 P
25
二.污染物排放量计算

方法:
根据实测的污染物浓度和排烟量
根据燃烧设备的排污系数、燃料组成和燃烧状况预测烟 气量和污染物浓度

排放因子(Emission Factor)
26
二.污染物排放量计算

排放因子举例(烟煤、次烟煤-SOx、NOx、CO)
27
二.污染物排放量计算

排放因子举例(烟煤、次烟煤- PM)
31
二.污染物排放量的计算

烟气中SO2的体积为
0.5 0.97 22.4
1000
0.0109m 3 N / Kg

烟气中SO3的体积为 0.5 0.03 22.4
1000
3.36104 m 3 N / Kg

所以,烟气中SO2、、SO3的浓度分别为:
CSO2 CSO3
8
LIFAC :炉内喷钙增湿活化脱硫



在锅炉尾部烟道上安装活化反应器,将烟气增 湿,延长滞留时间,使剩余的吸收剂和SO2发生 反应。 石灰石中的CaCO3含量应超过90%,石灰石的 颗粒度应是80%以上的颗粒尺寸小于40μ m。 此时炉内脱硫反应所能达到的脱硫效率为20~ 30% 活化反应器的烟气进口温度一般在110~140℃, 当将活化反应器出口处烟温控制在比露点温度 高5~10℃、Ca/S=2时,有可能使活化反应器 的脱硫效率达到60%,从而使总脱硫效率达到 80%。
Vfg = Vfg0 + (α-1)Va0

各组分的量均为奥氏分析仪所测得的百分数。
实际烟气体积 Vfg
24
例如,奥萨特仪分析结果为:CO2=10%, O2=4%,CO=1%, 那么N2=85%
O2 P 0.5COP α 1 0.264N 2 P O2 P 0.5COP 4 0.5 *1 1 1.18 0.264* 85 4 0.5 *1 ( )
29
二.污染物排放量的计算

例2-4 对例2--3给定的重油,若燃料中 硫转化为SOX(其中SO2占97%),试计 算空气过剩系数a=1.20时烟气中SO2及 SO3的浓度(体积比),以ppm表示,并计 算此时干烟气中CO2的含量,以体积百分比 表示。
30
二.污染物排放量的计算


解:由例1可知,理论空气量条件下烟气组成(mol)为:
20
§4 烟气体积及污染物排放量计算



一.烟气体积计算
1. 理论烟气体积
在理论空气量下,燃料完全燃烧所生成的烟气体积称 为理论烟气体积。以Vfg0表示,烟气成分主要是CO2、 SO2、N2和水蒸气。 干烟气:除水蒸气以外的成分称为干烟气; 湿烟气:包括水蒸气在内的烟气。



Vfg0=V干烟气+V水蒸气 V理论水蒸气=V燃料中氢燃烧后的水蒸气+V燃料中所含的水蒸气 +V由供给理论空气量带入的水蒸气
探讨生成规律可以知道,NO的生成及破坏与以下 因素有关: (a).燃烧温度 (b).烟气在高温区的停留时间 (c) 烟气中各种组分的浓度以及混合程度.
16

一.传统低NOx燃烧技术
• 1. 低氧燃烧

降低NOx的同时提高锅炉热效率 CO、HC、碳黑产生量增加
17
传统低NOx燃烧技术
3






3. 煤燃烧二氧化硫的控制
分为燃前脱硫、燃烧中脱硫、燃烧后脱硫和煤转化 过程中脱硫,其中烟气脱硫被认为是最有效的脱硫方 式。


燃前脱硫:
1)逃汰选煤 是各种密度、粒度和形状的物料 在不断变化的流体中运动过程。属于物理选煤, 主要利用煤中各种成分比例不同,而去处部分灰 份和黄铁矿,不能去有机硫。 ( 2)重介质选煤 采用悬浮液作为选煤的介质, 利用不同浮力进行选煤,属于物理方法。 ( 3)浮选选煤 是气、液固三相界面的分选过程, 包括水中矿物颗粒粘附在气泡,然后上浮到煤浆 液体表面。因为煤的湿润性较好而矿物的湿润性 较差。 ( 4)高梯度强磁分离煤脱硫技术 煤中有机硫为 逆磁性而大部分无机硫为顺磁性,利用磁性不同 4 分离。
9
未反应的 CaO 遇水反应生成 Ca(OH)2 并在活化反应器中发生了如下的反应:
SO2(气)+H2O H2SO3 H2SO3 H++HSO3CaO+H2O Ca(OH)2 Ca(OH)2 Ca2++2OH Ca2++HSO 3 +1/2H2O CaCO3· 2O+H+ 1/2H 2H++2OH- H2O 总反应式:CaO+H2O Ca(OH)2 Ca(OH)2+SO2 CaSO3· 2O+1/2H2O 1/2H

5)微波辐射法 煤中黄铁矿的硫最容易吸收微 波,有机硫次之,煤基质基本不吸收微波。微波 吸收后削弱化学键,采用浸取液洗涤煤中硫,可 以去无机硫,也可以去有机硫,目前在实验室状 态。 ( 6)化学处理法,如在煤中加入碱溶液,在一定 反应条件下,脱去无机和有机硫,但该工艺成本 高,对煤质有一定影响,在工程上应用少。 ( 7)生物脱硫 利用微生物破坏煤中无机硫和有 机硫,可以达到经济、有效的脱硫,但目前的难 点是找到能破坏煤中硫而不影响碳结构的高效菌 种。国外准备进行半工业实验,国内目前处于起 步阶段。
重油脱硫的困难: (1)要彻底加工燃料,破坏了原来的组织。 (2)产生新的产物:固、液、气态物。
2



(2) 煤炭的转化
煤炭的转化主要是气化、液化。即对煤进行脱硫或加氢改变 其原有的碳氢比、使煤转变为清洁的二次燃料。 A.煤的气化 煤的气化技术发展很快:“第一代”干式排灰的鲁奈加压 气化(已商业化)和科柏斯-托切克气化;“第二代”液态 排渣气化、Hygas气化、Cogas气化等未商业化;“第三 代”处于实验阶段的煤催化气化。 以煤炭为原料,采用空气、氧气、二氧化碳和水蒸气为氧化 剂,在气化炉内进行煤的汽化反应。 煤气主要是H2、CO、CH4 等,煤中硫的H2S形式存在。 生产出煤气中H2S含量几百到几千mg/m3。 去除方法有干法、湿式法。 B. 煤的液化 直接液化 对煤进行高温高压加氢,直接得 到液体产品的技术。 间接液化 先把煤汽化转化为合成气(CO+H2),然后在 催化剂的作用下合成液体燃料。



石灰石受热 CO2 CaO SO2 硫酸盐

(CaO为多孔) 达固硫目的。
12

影响脱硫效率的因素有:沸腾床温
度(约800~850)、脱硫剂的颗粒尺寸 和空隙结构、流化速度、脱硫剂用量等。 脱硫剂用量以Ca/S比表示。

Ca 脱硫剂消耗量 Ca的含量 / 40.1 摩尔比 S 燃料消耗量 S的含量/32

2. 降低助燃空气预热温度
• 燃烧空气由27oC预热到315oC,NO排放量 增加3倍
18
传统低NOx燃烧技术

3. 烟气循环燃烧
• 降低氧浓度和燃烧区温度-主要减少热力型 NOx
19
传统低NOx燃烧技术

4. 两段燃烧技 术
• 第一段:氧气 不足,烟气温 度低,NOx生成 量很小 • 第二段:二次 空气,CO、HC 完全燃烧,烟 气温度低
0.0109 6 10 835.25 ppm 13.05 4 3.3610 6 10 25.75 ppm 13.05
28
二.污染物排放量计算

排放因子举例(机动车)
单位:g/mi
EF
车型
车速:15km/h LDGV LDGT1 LDGT2 HDGV LDDV LDDT HDDV MC
污染物
THC CO NOx
18.61 27.67 42.88 44.92 3.25 3.46 11.24 12.07 123.45 106.4 202.45 293.1 7.63 7.68 18.96 59.57 3.57 5.55 9.57 18.6 5.03 5.38 53.5 0.21
10
炉内喷钙增湿活化脱硫流程示意图
11
流化床燃烧脱硫
流化床燃烧脱硫具有炉内脱硝脱硫的优点,故普遍受到 重视。 原理:流化床燃烧是一低温燃烧过程。炉内存在局部还原 气氛,热型Nox基本上不产生,因而NOx的气成量减少。 流化床燃烧脱硫常用的脱硫剂是石灰石或白云石。石灰 石粉碎至与煤同样的粒度(dp2mm左右)与煤同时加入 炉内。在1073—1173K下燃烧:
13
循环流化床燃烧脱硫 气流速度使煤达到流化状态 (1)处于沸腾状态的煤粒和灰渣子相互 碰撞使煤粒不断更新表面 (2)燃煤颗粒在料层内上下翻滚,延长 了它在炉内的停留时间

14
15
二、低NOx燃烧技术
凡通过改变燃烧条件来控制燃烧关键参数,以抑制 生成或破坏已生成的达到减少排放的技术称为低燃 烧技术。
21


2.烟气体积和密度的校正
燃烧产生的烟气其T、P总高于标态(273K、1atm)故需换算成 标态。 大多数烟气可视为理气,故可应用理气方程。 设观测状态下(Ts、Ps下):烟气的体积为Vs,密度为ρ s。 标态下(Tn、Pn下): 烟气的体积为Vn,密度为ρ n。


PsVsTn 标态下体积为: Vn Ts Pn
7
(2)燃烧中脱硫
燃烧中脱硫 在燃烧过程中加入石灰石或白云石粉做脱硫 剂,CaCO3和MgCO3在高温下分解形成氧 化钙和氧化镁,与烟气中二氧化硫反应生成 硫酸盐,随灰排出。在我国采用的主要技术 有两种,一是炉内喷钙技术,二是循环流化 床燃烧脱硫技术。 CaCO3 CaO+CO2 CaO+SO2+1/2O2 CaSO4

假设空气只有O2、N2,分别为21%、79%,则空气中总氧量为 理论需氧量: 0.264N2P-O2P O2 P 1 所以(燃烧完全时)
0.264N 2 P O2 P
若燃烧不完全会产生CO,须校正。即从测得的过剩氧中减去 CO氧化为CO2所需的O2

此时
O2 P 0.5COP a 1 0.264N 2 P O2 P 0.5COP
§3 燃煤脱硫技术和低NOx生成技术

洁净燃烧技术主要是通过洁净煤技术减少 二氧化硫的排放和通过改变燃烧方式降低
NOx生成量。 每年大气中90%以上的SO2,67% NOx, 82% 酸雨,70%的粉尘来源于煤的燃烧。

1


一、脱硫技术
(1)重油脱硫
重油脱硫常用的方法:在钼、钴和镍等的 金属氧化物催化剂作用下,通过高压加氢反应, 加断碳与硫的化合键,以氢置换出碳,同时氢 与硫作用形成H2S,从重油中分离出来。
相关文档
最新文档