CN106925106A - 一种cfb锅炉炉内湿法脱硫方法 - Google Patents

一种cfb锅炉炉内湿法脱硫方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种CFB锅炉炉内湿法脱硫方法，特别涉及一种适用于350MW发电厂1000t/h级及以下CFB锅炉炉内湿法脱硫方法，属于环境保护技术领域。本发明的CFB锅炉炉内湿法脱硫方法以工业废弃的电石泥和/或电石除尘灰中作为脱硫剂，加水，配制成膏状脱硫剂；再通过输送设备将膏状脱硫剂注入CFB锅炉炉内；通过对CFB锅炉的燃烧调控，完成脱硫过程。本发明具有设备投资少、操作运行简单、脱硫效率高、运行可靠等特点，可减少脱硫剂或脱硫污水对环境的二次污染，是一种全新的循环流化床锅炉烟气脱硫方法，为1000t/h级及以下循环流化床锅炉的脱硫开辟了一条全新的途径，具有良好的社会和经济效益。

Description

一种CFB锅炉炉内湿法脱硫方法
技术领域
本发明涉及一种火力发电厂生产过程中CFB锅炉炉内湿法脱硫的方法，特别涉及一种适用于350MW发电厂1000t/h级及以下CFB锅炉炉内湿法脱硫方法，属于环境保护技术领域。
背景技术
烟气脱硫指的是除去烟气中的硫及化合物的过程，根据烟气脱硫过程中工艺水的应用特点，目前使用的脱硫方法分为湿法、干法和半干法三大类：
石灰石炉内干法脱硫方法是用高压布料风将不同粒径、干散状态的石灰石颗粒吹入锅炉炉膛内，石灰石中的(CaCO3)为脱硫用的吸收剂，与烟气中的SO2混合并发生吸收反应，以去除烟气中的SO2，减少烟气中SO2的排放浓度，达到脱硫的目的。整个脱硫过程没有工艺水加入。
石灰石-石膏湿法脱硫方法是指在脱硫过程中有大量的工艺水加入，以石灰石中的(CaCO3)为吸收剂，通过石灰石浆液在吸收塔内对烟气进行洗涤并发生吸收反应，以去除烟气中的SO2，反应产生的亚硫酸钙(CaSO3)通过强制氧化结晶生成石膏(CaSO4·2H2O)。
半干法脱硫方法是指在脱硫过程中有工艺水投入，但脱硫产物最终是以干态的形式出现。半干法脱硫主要由脱硫除尘一体化脱硫工艺、烟气循环流化床法(CFB)组成。来自锅炉的烟气通过一级除尘器从底部进入吸收塔，在此处高温烟气与加入的吸收剂充分预混合，进行初步的脱硫反应。然后通过吸收塔底部的文丘里管的加速，吸收剂、循环脱硫灰受到气流的冲击作用而悬浮起来，形成流化床，在文丘里出口扩管段设一套喷水装置，吸收剂在此与SO2反应，进行第二步充分的脱硫反应。经除尘器捕集下来的固体颗粒，通过再循环***，返回吸收塔，继续循环、反应、脱硫。
综上所述，炉内石灰石干法脱硫方法适用于SO2排放值大于200mg/Nm3和容量小于260t/h的CFB锅炉；炉外石灰石湿法脱硫方法适用于容量大于260t/h各种型式的锅炉，该方法具有脱硫效率高、运行可靠的优点，但存在着建设投资大、***复杂、耗水量大、石灰石价格高且用量大，脱硫运行成本高、设备运行和维修人员多的问题；炉外石灰石烟气半干法脱硫方法适用于容量在260t/h及以下各种型式的锅炉，脱硫效率较高，但存在着建设投资大、***复杂、耗水量大、石灰石价格高且用量大，运行成本高、运行可靠性差、运行和维修人员多、对投产机组加装困难、费用高的问题。
目前，国内已投产或在建350MW及以下循环流化床锅炉的发电厂，大多是资源综合利用发电厂或热电厂，1000t/h超临界循环流化床锅炉是国家重点推行的机组，在建设投资、脱硫运行成本、运行可靠性、设备维修方面有着较高的要求，因为上述三种脱硫方法在不同形式的循环流化床锅炉中使用时都存在着一定的局限性。
发明内容
针对现有CFB锅炉炉内湿法脱硫技术中存在着建设投资大、***复杂、耗水量大、石灰石价格高且用量大，脱硫运行成本高、运行可靠性差、设备运行和维修人员多的技术问题，本发明的目的是提供一种新的CFB锅炉炉内湿法脱硫方法，该方法具有设备投资少、运行操作简单、脱硫效果显著、可减少脱硫剂或脱硫污水对环境的二次污染等优点。
为了实现上述目的，本发明所采用的技术方案是：
一种CFB锅炉炉内湿法脱硫方法，包括以下步骤：
(1)采用工业废弃的电石泥、电石除尘灰中的一种或两种的混合物，作为脱硫剂，再加水，配制成膏状脱硫剂；
(2)通过输送设备将膏状脱硫剂注入CFB锅炉炉内；
(3)通过对CFB锅炉的燃烧调控，完成脱硫过程。
所述的脱硫剂中氧化钙含量为45～60％。
所述的膏状脱硫剂的含水率为30～40％。
所述的输送设备是根据国家批准的烟气SO2排放指标、锅炉热负荷、燃煤热值、燃煤含硫量和脱硫剂含钙量指标，选择合适的膏浆输送泵和耐磨输送管道及其与之匹配的DCS控制***。
步骤(1)的具体方法为：将工业废弃的电石泥和/或电石除尘灰加入配料机中，再输送至搅拌机中，搅拌并加入工业废水，配制成膏状脱硫剂。
对CFB锅炉的燃烧调控包括：根据燃煤热值，实时调整锅炉的一次风风量和风压、二次风风量和风压、流化风风量和风压，控制锅炉床面温度890～940℃、锅炉炉膛出***氧量在3.5～4.0％、炉膛负压在+50～-50kPa、炉膛出口烟气流速在5.0±0.1m/s；根据烟气SO2排放控制指标、锅炉结构和锅炉负荷，实时调整锅炉的给煤量、排渣量，保持锅炉料层厚度在700～900mm；根据脱硫剂含钙量和燃煤含硫量的钙硫比，实时调整脱硫剂给入量以满足脱硫所需，控制烟气SO2排放值低于国家批准的排放指标。
本发明的有益效果：
1、本发明脱硫剂以膏浆状态进入锅炉床料中，通过调整锅炉负压、烟气流速和排渣量，控制脱硫剂不随烟气和炉渣排出炉外，使脱硫剂在炉膛内的停留时间延长，大大提高了脱硫剂的使用效率。
2、本发明调整锅炉的给煤量、排渣量，与锅炉热负荷相匹配，控制锅炉料层厚度在700～900mm，床面温度在890～940℃，使脱硫剂中的CaO在炉内缓慢释放，提高了脱硫剂的作用效率。
3、本发明通过调整一次风风量和风压、二次风风量和风压、流化风风量和风压，控制锅炉炉膛出***氧量在3.5～4.0％、炉膛负压在+50～-50kPa、炉膛出口烟气流速在5.0±0.1m/s，使脱硫剂中的CaO与烟气中的SO2充分混合并发生吸收反应，有效去除烟气中的SO2，减少烟气中SO2的排放浓度，从而达到脱硫的目的。
4、本发明具有设备投资少、操作运行简单、脱硫效率高、运行可靠等特点，可减少脱硫剂或脱硫污水对环境的二次污染，是一种全新的循环流化床锅炉烟气脱硫方法，为1000t/h级及以下循环流化床锅炉的脱硫开辟了一条全新的途径，具有良好的社会和经济效益。
附图说明
图1为CFB锅炉炉内湿法脱硫工艺流程图。
具体实施方式
以下结合实施例对本发明的具体实施方式作进一步详细说明。
本发明脱硫剂所用的电石泥、电石除尘灰主要化学成分如下表(单位：wt％)：
名称 CaO SiO2 MgO Al2O3 烧失量
电石泥 50-60 2-4 0～0.1 1-2 27.32
电石除尘灰 45-55 14-16 4-5.5 3-4 7.81
实施例1、一种CFB锅炉炉内湿法脱硫方法
以某公司150MW发电机组配520t/h的CFB锅炉为例。锅炉负荷148～158MW，燃煤热值4800～5200kcal/kg，燃煤含硫量0.3～0.45mg/kg，脱硫前烟气SO2原始排放值900/Nm3。
湿法脱硫方法包括以下步骤：
1、脱硫剂采用100％的电石泥，脱硫剂氧化钙含量55～60％；在脱硫剂中加入水(工业废水)，配制成膏状脱硫剂，膏状脱硫剂含水率为30～40％。
2、根据脱硫剂含钙量和燃煤含硫量，设定钙硫比，在DCS***的控制下，调整往复式膏浆输送泵频率(20～30Hz)，由往复式膏浆输送泵将膏状脱硫剂经耐磨输送管道送入锅炉底部的高温料层中。
3、根据燃煤热值(4800～5200kcal/kg)，实时调整锅炉给煤量(60～65t/h)、排渣量(根据料层厚度调整)、一次风压(15～15.5kPa)、一次风量(19～20万m3/h)、二次风压(10～10.2kPa)、二次风量(29～30万m3/h)、流化风压(50～52kPa)、流化风量(1～1.2万m3/h)，控制锅炉料层厚度(700～800mm)、锅炉炉膛负压(+50～-50kPa)、炉膛出口烟气流速(5.0±0.1m/s)，使膏状脱硫剂均匀混入锅炉底部的高温料层中。
4、调整锅炉给煤机的给煤量和冷渣机的排渣量，与锅炉热负荷相匹配，控制锅炉料层厚度(700～800mm)，锅炉床面平均温度在(890～910℃)，使脱硫剂在高温料层中由大到小逐步分解，脱硫剂中的CaO在炉内高温料层中缓慢释放出来，阻止含钙脱硫剂随着烟气或炉渣排出，延长脱硫剂在炉膛内的停留时间。
5、调整一次风风量和风压、二次风风量和风压、流化风风量和风压(技术参数同步骤2)，严格控制锅炉炉膛出***氧量(3.5～4.0％)、锅炉炉膛负压(+50～-50kPa)、炉膛出口烟气流速(5.0±0.1m/s)，使脱硫剂中的CaO与烟气中的SO2在炉内充分混合并发生吸收反应，以去除烟气中的SO2，减少烟气中SO2的排放浓度，达到脱硫的目的。
本发明在520t/h循环流化床锅炉脱硫实施效果：
连续使用脱硫剂炉内脱硫30天，脱硫剂平均使用量为32g/kwh，烟气中SO2排放值降到80mg/Nm3以下，完全达到国家环保指标控制值小于100mg/Nm3的要求。
实施例2、一种CFB锅炉炉内湿法脱硫方法
以某公司150MW发电机组配520t/h的CFB锅炉为例。锅炉负荷148～158MW，燃煤热值4800～5200kcal/kg，燃煤含硫量0.35～0.5mg/kg，脱硫前烟气SO2原始排放值1000/Nm3。
湿法脱硫方法包括以下步骤：
1、脱硫剂由50％的电石泥和50％的电石除尘灰组成，氧化钙含量47～57％；在脱硫剂中加入水，配制膏状脱硫剂，膏状脱硫剂含水率为30～40％。
2、根据脱硫剂含钙量和燃煤含硫量，设定钙硫比，在DCS***的控制下，调整往复式膏浆输送泵频率(20～30Hz)，由往复式膏浆输送泵将膏状脱硫剂经耐磨输送管道送入锅炉底部的高温料层中。
3、根据燃煤热值(4800～5200kcal/kg)，实时调整锅炉给煤量(60～65t/h)、排渣量(根据料层厚度调整)、一次风压(15～15.5kPa)、一次风量(19～20万m3/h)、二次风压(10～10.2kPa)、二次风量(29～30万m3/h)、流化风压(50～52kPa)、流化风量(1～1.2万m3/h)，控制锅炉料层厚度(750～850mm)、锅炉炉膛负压(+50～-20kPa)、炉膛出口烟气流速(5.0±0.1m/s)，使膏状脱硫剂均匀混入锅炉底部的高温料层中。
4、调整锅炉给煤机的给煤量和冷渣机的排渣量，与锅炉热负荷相匹配，控制锅炉料层厚度(750～850mm)，锅炉床面平均温度在(890℃～910℃)，使脱硫剂在高温料层中由大到小逐步分解，脱硫剂中的CaO在炉内高温料层中缓慢释放出来，阻止含钙脱硫剂随着烟气或炉渣排出，延长脱硫剂在炉膛内的停留时间。
5、调整一次风风量和风压、二次风风量和风压、流化风风量和风压(技术参数同步骤2)，严格控制锅炉炉膛出***氧量(3.5～4.0％)、锅炉炉膛负压(+50～-20kPa)、炉膛出口烟气流速(5.0±0.1m/s)，使脱硫剂中的CaO与烟气中的SO2在炉内充分混合并发生吸收反应，以去除烟气中的SO2，减少烟气中SO2的排放浓度，达到脱硫的目的。
本发明在520t/h循环流化床锅炉脱硫实施效果：
连续使用脱硫剂炉内脱硫30天，脱硫剂平均使用量为33g/kwh，烟气中SO2排放值降到80mg/Nm3以下，完全达到国家环保指标控制值小于100mg/Nm3的要求。
实施例3、一种CFB锅炉炉内湿法脱硫方法
以某公司150MW发电机组配520t/h的CFB锅炉为例。锅炉负荷148～158MW，燃煤热值4800～5200kcal/kg，燃煤含硫量0.4～0.55mg/kg，脱硫前烟气SO2原始排放值1200/Nm3。
湿法脱硫方法包括以下步骤：
1、脱硫剂由65％的电石泥和35％的电石除尘灰组成，脱硫剂氧化钙含量48～58％；在脱硫剂中加入水，配制成膏状脱硫剂，膏状脱硫剂含水率为35～40％。
2、根据脱硫剂含钙量和燃煤含硫量，设定钙硫比，在DCS***的控制下，调整往复式膏浆输送泵频率(20～30Hz)，由往复式膏浆输送泵将膏状脱硫剂经耐磨输送管道送入锅炉底部的高温料层中。
3、根据燃煤热值(4800～5200kcal/kg)，实时调整锅炉给煤量(60～65t/h)、排渣量(根据料层厚度调整)、一次风压(15～15.5kPa)、一次风量(19～20万m3/h)、二次风压(10～10.2kPa)、二次风量(29～30万m3/h)、流化风压(50～52kPa)、流化风量(1～1.2万m3/h)，控制锅炉料层厚度(800～900mm)、锅炉炉膛负压(+50～-20kPa)、炉膛出口烟气流速(5.0±0.1m/s)，使膏状脱硫剂均匀混入锅炉底部的高温料层中。
4、调整锅炉给煤机的给煤量和冷渣机的排渣量，与锅炉热负荷相匹配，控制锅炉料层厚度(800～900mm)，锅炉床面平均温度在(890℃～910℃)，使脱硫剂在高温料层中由大到小逐步分解，脱硫剂中的CaO在炉内高温料层中缓慢释放出来，阻止含钙脱硫剂随着烟气或炉渣排出，延长脱硫剂在炉膛内的停留时间。
5、调整一次风风量和风压、二次风风量和风压、流化风风量和风压(技术参数同步骤2)，严格控制锅炉炉膛出***氧量(3.5～4.0％)、锅炉炉膛负压(+50～-20kPa)、炉膛出口烟气流速(5.0±0.1m/s)，使脱硫剂中的CaO与烟气中的SO2在炉内充分混合并发生吸收反应，以去除烟气中的SO2，减少烟气中SO2的排放浓度，达到脱硫的目的。
本发明在520t/h循环流化床锅炉脱硫实施效果：
连续使用脱硫剂炉内脱硫30天，脱硫剂平均使用量为35g/kwh，烟气中SO2排放值80mg/Nm3以下，完全达到了国家环保指标控制值小于100mg/Nm3的要求。
本发明以化工企业废弃的电石泥、电石除尘灰为原料，制成膏状的脱硫剂，注入锅炉内，通过调整一次风风量和风压、二次风风量和风压、流化风风量和风压、给煤量和排渣量，控制锅炉炉膛出***氧量、锅炉炉膛负压、炉膛出口烟气流速、锅炉料层厚度及床面平均温度，保证了脱硫剂均匀混入锅炉底部的高温料层的情况，使脱硫剂在高温料层中由大到小逐步分解，脱硫剂中的CaO在炉内高温料层中缓慢释放出来，阻止了含钙脱硫剂随着烟气或炉渣排出，延长脱硫剂在炉膛内的停留时间，从而确保了脱硫剂中的CaO与烟气中的SO2在炉内充分混合并发生吸收反应，达到了有效脱硫的目的。工艺流程参见图1。
表1：炉内湿法脱硫方法与其他三种脱硫方法比较
以上所述仅为本发明最佳的实施例，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (6)

1.一种CFB锅炉炉内湿法脱硫方法，其特征在于，包括以下步骤：
(1)采用工业废弃的电石泥、电石除尘灰中的一种或两种的混合物，作为脱硫剂，再加水，配制成膏状脱硫剂；
(2)通过输送设备将膏状脱硫剂注入CFB锅炉炉内；
(3)通过对CFB锅炉的燃烧调控，完成脱硫过程。
2.根据权利要求1所述的CFB锅炉炉内湿法脱硫方法，其特征在于，所述的脱硫剂中氧化钙含量为45～60％。
3.根据权利要求1所述的CFB锅炉炉内湿法脱硫方法，其特征在于，所述的膏状脱硫剂的含水率为30～40％。
4.根据权利要求1所述的CFB锅炉炉内湿法脱硫方法，其特征在于，所述的输送设备是根据国家批准的烟气SO2排放指标、锅炉热负荷、燃煤热值、燃煤含硫量和脱硫剂含钙量指标，选择合适的膏浆输送泵和耐磨输送管道及其与之匹配的DCS控制***。
5.根据权利要求1所述的CFB锅炉炉内湿法脱硫方法，其特征在于，步骤(1)的具体方法为：将工业废弃的电石泥和/或电石除尘灰加入配料机中，再输送至搅拌机中，搅拌并加入工业废水，配制成膏状脱硫剂。
6.根据权利要求1-5任一项所述的CFB锅炉炉内湿法脱硫方法，其特征在于，对CFB锅炉的燃烧调控包括：根据燃煤热值，实时调整锅炉的一次风风量和风压、二次风风量和风压、流化风风量和风压，控制锅炉床面温度890～940℃、锅炉炉膛出***氧量在3.5～4.0％、炉膛负压在+50～-50kPa、炉膛出口烟气流速在5.0±0.1m/s；根据烟气SO2排放控制指标、锅炉结构和锅炉负荷，实时调整锅炉的给煤量、排渣量，保持锅炉料层厚度在700～900mm；根据脱硫剂含钙量和燃煤含硫量的钙硫比，实时调整脱硫剂给入量以满足脱硫所需，控制烟气SO2排放值低于国家批准的排放指标。
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