燃煤鍋爐爐內(nèi)脫硫技術(shù)
1 型煤
型煤 ,特別是添加固硫劑的型煤 ,是工業(yè)鍋爐實現(xiàn)爐內(nèi)脫硫的主要方法之一。型煤又稱人造塊煤 ,它是向煤粉中加入粘結(jié)劑和固硫劑 ,然后加壓成具有一定形狀的塊狀燃料。按用途分民用型煤和工業(yè)型煤兩大類 ,工業(yè)型煤又分工業(yè)燃料型煤和工業(yè)氣化型煤。隨著采煤機(jī)械化程度的提高 ,塊煤產(chǎn)量逐年下降 ,平均僅占煤炭總量 20 %～30 % ,而實際商品塊煤則不足 20 % ,遠(yuǎn)不能滿足工業(yè)鍋爐和窯爐燃燒的需要 ,采用添加固硫劑的型煤后 ,脫硫率可達(dá)40 %～60 % ,并可減少煙塵排放量 60 % ,節(jié)約煤炭15 %～27 % ,因此 ,是潔凈煤技術(shù)的重要組成部分和優(yōu)先發(fā)展領(lǐng)域 ,特別在工業(yè)鍋爐脫硫技術(shù)和方法中 ,具有廣闊的發(fā)展前景。
型煤技術(shù)的攻關(guān)和研究方向一直集中在新的粘結(jié)劑和大型高壓成型設(shè)備兩方面。粘結(jié)劑可分為兩大類 ,一類是有機(jī)粘結(jié)劑 ,疏水性有機(jī)粘結(jié)劑 ,如焦油瀝青、石油瀝青、焦油渣、親水性有機(jī)粘結(jié)劑則有淀粉類、紙漿廢液、腐植酸鹽堿液、糖醛渣液等。有機(jī)粘結(jié)劑粘結(jié)能力強 ,但疏水性有機(jī)粘結(jié)劑價格高 ,來源有限;親水性有機(jī)粘結(jié)劑加入量大 ,不防水 ,熱強度較差。另一類是無機(jī)粘結(jié)劑 ,常用的有石灰、不溶性水泥、粘土、水溶性水玻璃等 ,此類粘結(jié)劑來源廣、價格便宜 ,有的粘結(jié)劑粘結(jié)能力強 ,還有固硫作用;缺點是加入量大 ,型煤灰分增加量多 ,后處理工藝復(fù)雜 ,多數(shù)產(chǎn)品不防水。為此 ,使用以上兩類粘結(jié)劑的復(fù)合粘結(jié)劑就可取長補短、發(fā)揮兩者的優(yōu)勢。這種熱性能好、高強度、防水、免烘干并有一定固硫效果的復(fù)合粘結(jié)劑正在研制中并已取得基本成果。型煤的成型工藝則使用 20～40MPa冷壓成型(加粘結(jié)劑) 。目前 ,我國民用型煤技術(shù)居世界先進(jìn)水平 ,工業(yè)燃料型煤年產(chǎn)能力為 55 萬 t ,化工造氣型煤已有 600 條生產(chǎn)線在運行 ,年產(chǎn) 20Mt。
2 爐內(nèi)噴吸收劑脫硫(LIFAC ,LIMB)
這種方法是爐內(nèi)噴入脫硫劑(石灰石、白云石、消石灰或碳酸氫鈉等) ,在煙溫為 900～1250 ℃區(qū)域 ,脫硫劑分解為 CaO 或 MgO ,再和 SO2 作用生成硫酸鈣而達(dá)到脫硫目的。由于爐溫較高 ,單純的爐內(nèi)噴鈣系統(tǒng)脫硫率較低 ,為此在爐后增加第二級脫硫裝置 ——增濕活化器 ,這就組成了爐內(nèi)噴鈣和活化氧化法脫硫(LIFAC) 。增加增濕活化器后 ,就可使煙氣中未反應(yīng)的 CaO、MgO和水反應(yīng)生成高活性的Ca(OH)2、Mg(OH)2 并與剩余的 SO2 化合成亞硫酸鈣或亞硫酸鎂 ,部分 CaSO3、MgSO3 還能氧化為硫酸鈣和硫酸鎂 ,最后在電氣除塵器中被收集下來。LIFAC 脫硫技術(shù) ,在 Ca/ S = 1. 5 時 ,脫硫率ηSO2可達(dá) 70 %～80 %。
爐內(nèi)噴鈣排煙增濕活化脫硫技術(shù)有投資少、占地少、運行費用低、無廢水、操作維護(hù)方便等優(yōu)點。對中、小容量燃用中、低硫煤的鍋爐特別適用。對現(xiàn)有機(jī)組進(jìn)行環(huán)保改造時也可應(yīng)用。此法在國外 ,以芬蘭的 Tempella Power 公司的技術(shù)最典型。國內(nèi)撫順電廠、南京下關(guān)電廠應(yīng)用后效果較好。圖1 是下關(guān)電廠LIFAC工藝流程和物料平衡圖 ,這種方法中的增濕活化反應(yīng)塔和霧化噴嘴示于圖 2 中。與LIFAC基本相似的是美國 Babcock & Wilcox 公司開發(fā)的LIMB 脫硫技術(shù) ,它是屬于爐內(nèi)噴鈣并進(jìn)行分段燃燒的方法 ,此法同時可降低 NOX ,由于分段燃燒 ,空氣分段供給 ,因此爐溫較L IFAC法低 ,其余和L IFAC相同 ,這種方法在噴鈣 Ca/ S = 2 時 ,脫硫率ηSO2可達(dá) 50 %或更高。
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3 循環(huán)流化床(CFBC)
循環(huán)流化床(CFBC) 、增壓流化床聯(lián)合循環(huán)(PFBC-CC)、煤氣化聯(lián)合循環(huán)(IGCC)以上幾種爐內(nèi)脫硫技術(shù) ,在專門的書籍和論文
中已有很多介紹。把煤破碎為 0～5mm 或 0～10mm ,石灰石 0. 1～1mm 送入循環(huán)流化床 ,爐內(nèi)布風(fēng)板處風(fēng)速 20m/ s ,屏區(qū)5～6m/ s ,爐溫為 880～900 ℃,對脫硫特別有利。另外 ,煤粒和脫硫劑可經(jīng)分離器分離后返回爐內(nèi) ,因此 ,燃燒效率和脫硫率都
較高 ,當(dāng) Ca/ S = 1. 5 時 ,脫硫率ηSO2可達(dá) 90 %～95 %。我國 35t / h、75t / hCFBC已生產(chǎn) 300 余臺 ,運行情況(包括脫 SO2 效果)良好。220、410t / h 正作示范試驗中。引進(jìn)芬蘭 410t / h已鑒定 ,近期擬引進(jìn)300MWCFBC機(jī)組。CFBC - CC15MW已建成中試廠 , 100MW 正示范試驗中; IGCC 擬建 300 ～400MW示范廠。
CFBC脫硫 ,除了ηSO2高外 ,其工藝特點沒有噴漿系統(tǒng) ,沒有廢水產(chǎn)生 ,占地面積小 ,投資小 ,脫硫副產(chǎn)品可作混凝土摻和料、礦井回填、路基等。因此 ,CFBC脫硫技術(shù)將有很好發(fā)展和應(yīng)用前景。
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