双流化床钙基吸收剂吸收CO2能量平衡研究

Ｒｅ ｅ ｒ ｈ ｏ ｈ ｒ ａ ａ ａ ｃ ｆ Ｃａ ｂａ ｅ ｏ ｂ ｎ ｏ ｓ ａ ｃ ｎ ｔ ｅ ｍ ｌｂ ｌ ｎ ｅ ｏ － ｓ ｄ ｓ ｒ ｅ ｔ ｆ ｒ ＣＯ２ ａ ｔ ｒ ｎ ｃ ｐ ｕ ｅ ｉ
ｄ ａ ｕ ｄ ｚ ｄ ｂ ｄｓ ｕ ｌｆ ｉ ｉｅ ｅ ｌ
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华 北 电 力 大 学 学 报
平 衡及 钙碳 摩 尔 比 、碳 化 炉 飞 灰 份 额 、分 离 器 效
率等可变参量对能量变化影响 ，为碳化炉和煅烧 炉 的结构设计与运行优化提供参考。
２ 双流化床质 能平衡关 系式
双 流 化 床 物 质 与 能 量 平 衡 计 算 应 用 某 电 厂 ３０Ｍ 锅 炉 的设 计 煤 种 ，设 计 煤 种 的元 素 分 析 ０ Ｗ
Ｃ Ｎ Ｈ ｎ － ｅ，ＬＡ Ｇ Ｚ ａ — ｅ，Ｑ ｉ ｏ ＨＥ ｏ ｇｗ ｉ Ｉ Ｎ ｈ ｎｗ ｉ Ｉ ・ ，ＨＡ ｉ ｇ Ｈａ ｂ Ｎ Ｌａ ｎ
（ ｅ ａｏａｏ ｆ ｏ ｄｔｎＭｏｉ ｒ ｇａｄＣ ｎｒｌｏ Ｐｗ ｒ ｌ ｔ ｑ ｉｍｅｔ ｆ Ｋ ｙＬ ｂｒｔｒ ｏ Ｃ ｎｉｏ ｎｔ ｉ ｎ ｏｔ ｒ ｏ ｅ ａ ｕｐ ｎ ｙ ｉ ｏｎ ｏｆ Ｐ ｎＥ ｏ Ｍｉ ｓ ｆ ｄｃｔ ｎ ｏｔ ｈ ａＥｅｔｃＰ ｗ ｒＵ ｉ ｒｉ ，Ｂ ｏｉｇ ７０ ３ ｈｎ ） ｎ ｔ ｏ Ｅ ｕａｉ ，Ｎ ｒ Ｃ ｉ ｌｃ ｉ ｏ ｅ ｎ ｅｓｙ ａｄｎ １０ ，Ｃ ｉａ ｉｒ ｙ ｏ ｈ ｎ ｒ ｖ ｔ ０
表 １ 燃 煤 元 素分 析 Ｔ ｂ １ Ａ ａｙｉｏ ｅｃａ ｅｅ ｅｔ ａ． ｎｌ ｓ ｆ ｈ ｏｌ ｌｍ ｎ 原 理
炉 内 Ｃ Ｏ吸收 Ｃ ２生成 ＣＣ ３ ａ Ｏ ａ Ｏ ，生 成 的 Ｃ Ｃ ３ ａ Ｏ 经
双流 化床 主 体 由碳 化 炉 和煅 烧 炉 组 成 ，碳 化 见 表 １ 。双 流化床 技术 参数 见表 ２ 。
后的烟气为无 Ｃ Ｏ 烟气 ；碳化炉下 面设置有排渣 口，排出老化物料。煅烧炉煅烧 Ｃ Ｃ ａ Ｏ 产生 的高 浓度 Ｃ ： Ｏ 烟气 ，经 Ｃ ： Ｏ 分离设备收集 Ｃ Ｏ ；煅烧 炉设 有 给 煤 口 、Ｃ ： Ｏ Ｏ／ ：进 口 和 石 灰 石 给 人 口；
再 循环 烟气 由加 热 器 引 出和 氧 气 进 人 混 合 式 加 热 器 后供 入煅 烧 炉 。加 热 器 内布 置 饱 和 水 加 热 器 和
第３ ８卷第 ４期
２１ ０ １年 ７月
华 北 电 力 大 学 学 报
Ｊｕ ｎ ｌ ｆＮｏｔ ｈｎ ｅ ｔｉ Ｐ ｗ ｒＵｎｖ ｒｉ ｏ ｒ ａ ｒ Ｃ ｉａＥｌｃｒｃ ｏ ｅ ｉｅｓ ｙ ｏ ｈ ｔ
Ｖｏ＿ Ｉ３８． ． Ｎｏ ４
Ｊ１ ｕ．，２ １ ０ １
双 流 化床 钙 基 吸收 剂 吸收 Ｃ ２能量 平衡 研 究 Ｏ
．ｒ ，
收到基碳 Ｃ ／ ％） （ 收到基氢 Ｈ。 （ ） ％ ／ 收到基氧 ０ ／ ％） （ 收 到基氮 Ｎ ／ ％） （
收 到 基 硫 Ｓｒ（ ） ％ ／
６ ．６ ００
２． ０ ８ ３． ５ ５ ０． ９３ １ ０８ ． ５． ８３ ２５ ７ ．５
收到基水分 Ｍ （ ／ ％） 收 到基灰分 Ａ ／ ％） （ 表 ２ 双流化床技术参数
过热器 ，加热器产 生的过热 蒸汽用 于发 电设备 。
双 流化 床 系统示 意 图如 图 １ 所示 。
Ｔ ｂ ２ Ｔ ｃ ｎｃ ｌｐ ｒ ｍｅｅ ｓ ｏ ｕ ｌ ｕ ｄ ｚ ｄ ｂ ｄ ａ ． ｅ ｈ ｉａ ａ ａ ｔｒ ｆｄ ａ ｉ ｉ ｅ ｓ ｌ ｆ ｅ
化炉水冷壁吸热量在 ３ ．９ 】＝０９ 、％ ＝ ． ５ １ ０ ９ ＝０９ ， ０ ． ５ ０ ９ ， ０＝ ．９及 ＝ ．９ １＝０９ ０ ９ ， ０ ． ９三种工 况下随钙碳
摩 尔比的增加 而增加 ，相 同的钙碳摩 尔比时三种 工况下其相 差很 小；煅烧 炉燃煤放 热量随着钙碳 摩 尔比的增 加而增加 ，相 同钙碳摩 尔比时 ，其随 着碳 化 炉飞灰份 额和 分 离器效率 增加 而减 小，在工 况 ＝０ ９ ， ｏ＝ ．９
控制技术的研究成为热 门话题 。双流化床钙基吸 收率及影响 因素的成熟研究 Ｊ ，为双流化床能 收剂吸收 Ｃ Ｏ 综合双流化 床通过物料 内外循环使 量 平衡 及各 可 变 参量 对 能量 平 衡 影 响研 究 奠 定 基
收 稿 日期 ：２ １ 一Ｏ ０ １ ２—１ ４
础。本文针对双流化 床建立并耦合计算碳化炉与 煅 烧 炉 的物质 与能 量 平 衡 关 系 式 ，分 析 了其 能 量
Ａｂ ｔ ａ ｔ Ｍａ ｓａ ｄ ｔ ｅ ｍａ ａ ａ ｃ ｑ ａ ｉｎ ｆｔ ｅ ｃ ｒ ｏ ａｏ ｎ ａｃｎ ｒ ｒ ｓａ ｌ ｈ ｄ ａ ｄ ｃ ｍｐ ｔｄ ｂ ｓ ｄ ｏ ｓｒ ｃ ： ｓ ｎ ｈ ｒ ｌｂ ｌ ｎ ｅ ｅ ｕ ｔ ｓｏ ａｂ ｎ ｔｒａ ｄ ｃ ｌｉ ｅ ｅ ｅ ｔｂ ｉ ｅ ｎ ｏ ｕ ｅ ａ ｅ ｎ ｏ ｈ ｗｅ ｓ ｍａ ｓａ ｄ ｔ ｅｍａ ａ ａ ｃ ｑ ａｉｎ ｆｄ ａ ｌ ｉｉｅ ｅ ｓ ｈ ｅ ｍａ ａａ ｃ ｆ ｕ ｌ ｕ ｄ ｚ ｄ ｂ ｄ ｎ ｈ ｆ ｃ ｆ ｓ ｎ ｈ ｒ ｌ ｌ ｎ ｅ ｅ ｕ ｔ ｓｏ ｕ ｌ ｕ ｄ ｚ ｄ ｂ ｄ ．Ｔ ｅ ｔ ｒ ｌ ｌ ｎ ｅ ｏ ｅ ｉ ｉｅ ｅ ｓａ ｄ ｔ ｅｅｆ ｔ ｂ ｏ ｆ ｈ ｂ ｄ ｌ ｆ ｅ ｏ ｌ ａ ｈ ｃ ｎ ｅ ｔ ａ ｂ ｎ ｔｒ ａ Ｃ ｍｏ ａ ａ ｉ ｆ ｓ ｏ ｔ ｎ ｆｃ ｒ ｏ ａｏ ，Ｃ ／ ｌｒｒ ｔ ，ｓ ｐ ｒ ｔｒｅ ｃ ｅ ｃ ｎ ｔ ｅｔ ｅ ｍａ ａａ ｃ ｒ ｎ ｌｚ ｄ ｈ ｅ ｕ ｔ ｙ ｏ ｏ ｅ ａ ａｏ ｆ ｉｎ ｙ ｏ ｈ ｈ ｒ ｌｂ ｌ ｎ ｅ ｗｅｅ ａ ａ ｙ ｅ ．Ｔ ｅ ｒｓ ｌ ｉ ｓ ｓ ｏ ｈ ｔａ ｓ ｒ ｅ ｅ ｔｏ ａｂ ｎ ｔｒｗａｅ ｌ ｉｃ ｅ ｓ ｓ ｗ ｔ ｈ ｎ ｒ ａ ｉ ｇ ｏ ａ Ｃ ｍｏａ ａｉ ｎ ｔ ｅ ｔ ｒｅ ｗｏｋ ｎ ｈ ｗ ｔ ａ ｂ ｏｂ ｄ ｈ ａ ｆｃ ｒ ｏ ａｏ ｔｒＷａｌ ｎ ｒ ａ ｅ ｉ ｔ ｅ ｉ ｃ ｅ ｓｎ ｆＣ ／ ｌｒｒ ｔ ｉ ｈ ｈ ｅ ｒ ｉ ｇ ｈ ｏ ｃ ｎ ｉｏ ｆ ｏ ｄ ｔ ｎ ｏ ３＝０ ９ １ ｉ ． ９， ０＝０ ９ ３＝０ ９ １ ． ５、 ． ５， ０＝０ ９ ｎ ３＝０ ９ １ ．９ａ ｄ ． ９， ０：０ ９ ，ａ ｄ ｉ ｉ ａｍｏ ｔ ｑ ａ ｎ ｔ ｅ ．９ ｎ ｔ ｓ ｌ ｓ ｕ ｌｉ ｈ ｅ ｔ ｒ ｅ ｗ ｒ ｉｇ ｃ ｎ ｉ ｏ ｎ ｅ ｈ ａ ａ Ｃ ｍｏａ ａｉ ．Ｃ ａ ｅ ｔｒ ｌａ ｅｏ ａｃ ｎ ｒｉｃ ｅ ｓ ｓｗｉ ｈ ｃ ｅ ｓｎ ｆ ｈ ｅ ｏ ｋ ｎ ｏ ｄ ｔ ｎ ｕ ｄ ｒｔｅ ｓ ｍｅ Ｃ ／ ｌ ｒｒｔ ｉ ｏ ｏ ｈ ａ ｅｅ ｓ ｆｃ ｌｉ ｅ ｒ ａ ｅ ｔ ｔ ｅ ｉ ｒ ａ ｉｇ ｏ ｌ ｎ ｈ ｎ Ｃａ Ｃ ｍｏ ａ ａｉ ／ ｌｒｒ ｔ ， ｏ．ｂ ｔ ｅ ｒ ａ ｅ ｔ ｈ ｎ ｒ ａ ｉ ｇ ｏ ｙ ａ ｈ ｃ ｎ ｅ ｔｏ ａ ｂ ｎ ｔ ｒａ ｄ ｓ ｐ ｒ ｔ ｒｅ ｃｅ ｃ ｎ ｅ ｅ ｕ ｃｅ ｓ ｓｗｉ ｔ ｅ ｉ ｃ ｅ ｓｎ ｆｆ ｓ ｏ ｔ ｎ ｆ ｒ ｏ ａｏ ｎ ｅ ａａ ｏ ｆ ｉｎ ｙ ｕ ｄ ｒｔ ｄ ｈ ｌ ｃ ｉ ｈ ｓ ｍｅ Ｃ ／Ｃ ｍｏ ａ ａ ｉ ａ ａ ｌｒ ｔ ｒ ｏ，ａ ｄ ｔ ｅ ｉ ｃｅ ｓ ｎ ｎ ｈ ｒ ａ ｅ ｉ ３＝０ ９ １ ｎ ． ９， ０＝０ ９ ｎ ３＝０ ９ １ ． ５ａ ｄ ． ５， ０＝０ ９ ｒ ｉ ｇｃ ｎ ｉ ｏ ｓｄ ｅ ． ９ ｗｏ ｋｎ ｏ ｄｔ ｎ ｉ ｕ ｉ ｔ ｈ ｎ ｒ ａ ｉ ｇ ｏ ｂ ｏ ｂ ｄ ｈ ａ ｆｃ ｌｉ ｅ ａ ｃｕ ｃ ｒ ｏ ａｅ ｏ ｔ ｅ ｉ ｃ ｅ ｓｎ ｆ ｓ ｒ ｅ ｅ ｔｏ ａｃ ｎ ｄ ｃ ｉ ｍ ａ ｂ ｎ ｔ ． ａ ｌ
Ｋｅ ｏｄ ：ｄ ａ ｆ ｉｉ ｄｂｄ ；Ｃ —ａｅ ｏｂｎ ；ｔｅ ａ ｂｌ ｃ ；ｃｕｌ ｇａ ｏ ｔｍ；ａｊｓ ｂｅｖｒ ｂｅ ｙｗ ｒｓ ｕ ｌｌ ｄｚ ｅ ｓ ａ ｓｄｓｒｅ ｔ ｈｒ ｌ ａａ ｅ ｏｐｉ ｌ ｒｈ ｕ ｅ ｂ ｍ ｎ ｎ ｇｉ ｄｕｔ ｌ ａｉ ｌ ａ ａ
，
该 技 术 仅 使 电厂 效 率 降低 ４ ～６ ＿ ， ％ ％ ３ Ｊ
个集 中排 放 源 ，因 此 富 氧 燃 烧 、氨 基 吸 收 剂 吸 收 被认为是高效经济 的 Ｃ Ｏ 排放控制技术。双流化 Ｃ 双 流化床 钙 基 吸 收剂 吸收 Ｃ 等 Ｃ 排放 床 钙基 吸 收剂 吸收 Ｃ ： Ｏ 及 Ｏ Ｏ Ｏ 相关 文 献 中 ＣＯ对 Ｃ ： ａ Ｏ 吸
名称 碳化 炉温度 ／Ｃ ｃ
双流化床的碳化吸收 Ｃ ： Ｏ 和煅烧放 出 Ｃ Ｏ 反
应 方程式 为
Ｃ Ｏ（ ）＋Ｃ ２ ｇ ￣￣ａ Ｏ （ ）＋ ａ ｓ Ｏ （ ）＝ Ｃ ３ ｓ Ｃ １８ １ Ｊ ｍ ｌａ Ｏ （ ） ７ ． ５ｋ／ ｏＣ Ｃ ３ ｓ （） １
０ 引 言
受 到越来 越 多 的关 注 ，化 石燃 料 电厂 是 Ｃ 的一 Ｏ
物质 与能 量传 输 及 碳 化 与煅 烧 反 应 率最 大化 和钙 基 吸收 Ｃ 经 济性 的特 点 … ，相 对 于 富 氧燃 烧 和 Ｏ
１ ２％ Ｅ］ ２
Ｃ， Ｏ 排放 带 来 的 温 室 效 应 等 全 球 性 环 境 问题 氨基 吸 收 剂 吸 收 Ｃ 技 术 降 低 电 厂 效 率 ８ ～ Ｏ ％
０９ ． ５和 ＝ ． ５ ． ０ ９ ０ ９ ， ＝ ．９时 增 加 的 煅 烧 炉燃 煤 放 热 量 主要 是 由 于煅 烧 碳 酸 钙 吸 热 量增 加 引起 的 。
关键词 ：双流化床 ；钙基吸收剂 ；能量平衡 ；耦合计 算 ；可 变参量
中图分类 号 ：Ｔ ２ ２ １ Ｋ １． 文献标识码 ：Ａ 文章编 号 ：１０ ２ ９ （０ １ ４— ０ ７— ５ ０ ７— ６ １ ２ １ ）０ ０ ５ ０
陈鸿伟 ，梁 占伟 ，祁 海波 ，韩 亮
（ 华北 电力大学 电站设备状态监测 与控制教育部重点实验室 ，河北 保定 ０ １０ ） ７ ０ ３ 摘 要 ：基 于双流化床物质 与能量平衡 建立并耦合计算碳化 炉与煅烧炉的物质与能量平衡 关系式 ，分析 了双 流
化床能量平衡及碳化 炉飞灰份 额、钙碳摩 尔比、分 离器效率等可变参量对其能量平衡的 影响。结果表 明 ：碳
其分离器分离后进入煅 烧炉 ；在煅烧炉 内 Ｃ Ｃ ａＯ 煅烧放出 Ｃ Ｏ 生成 ＣＯ经其分离器分离后返 回碳 ａ 化炉。电厂排烟由烟气进 口进人碳化炉与碳化炉
返 料 口进入 的 Ｃ Ｏ反应 脱 去 Ｃ ： ａ Ｏ ，经 旋 风 分 离 器
名称
设 计煤种
２ ３．１ ０ ６
收到基低位发热量 Ｑｅ ／ ＭＪ・ ｇ ） ． （ ｔ ｋ