明晟環(huán)保氨法脫硫：循環(huán)流化床鍋爐富氧燃燒特性研究

明晟環(huán)保專家以某電廠490t/h循環(huán)流化床(CFB)鍋爐為介紹對象,分別在空氣燃燒氣氛和富氧燃燒氣氛下進行爐膛熱力計算,通過分析比較計算結(jié)果得出循環(huán)流化床在富氧燃燒條件下的燃燒特性?

1燃燒計算過程分析

空氣氣氛燃燒時,O2:N2的比例是固定不變的,當過量空氣系數(shù)確定后,燃燒產(chǎn)物的量也相應(yīng)確定?采用富氧燃燒方式時,燃燒中CO2再循環(huán)的比例及送入爐膛的O2濃度在一定范圍內(nèi)是可變的,燃燒產(chǎn)物的量與爐膛的燃燒溫度隨O2/CO2比例改變,通過提高助燃空氣中的O2比例強化燃燒,達到高效節(jié)能的目的?

該技術(shù)以O(shè)2/CO2代替空氣組織燃燒，與常規(guī)燃燒相比，煙氣成分將發(fā)生很大變化，傳熱特性也將改變?富氧燃燒相對于常規(guī)燃燒,稀相區(qū)的傳熱系數(shù)沒有明顯變化,數(shù)量級相差不大?因此,對于爐內(nèi)各受熱面的傳熱系數(shù),只需按照常規(guī)工況進行計算,涉及到一些熱力參數(shù)及關(guān)聯(lián)式的改變?

根據(jù)CFB鍋爐相關(guān)文獻,在過量空氣系數(shù)1.22,排煙溫度為136℃,且zui大連續(xù)工況下進行計算?

2計算結(jié)果分析

(1)當O2/CO2的比值為21/79時的床溫低于空氣氣氛下的床溫20℃,這是因為CO2的比熱容較空氣中N2的比熱容要大,致使富氧燃燒時煙氣的比熱容大于空氣氣氛下燃燒時煙氣的比熱容?而且2種情況下煙氣的體積相差不大,所以爐內(nèi)的溫度水平較低?當O2/CO2的比值為30/70時,雖然CO2的份額較大,但是煙氣體積卻較前2種情況下小,所以床溫也較前兩者的高;

(2)富氧氣氛下的脫硫效率高于空氣氣氛下的脫硫效率?原因是煙氣再循環(huán)延長了SO2在爐內(nèi)的停留時間,使SO2的富集濃度增加,而且高濃度的SO2對CaSO4的分解起抑制作用?O2/CO2的比值為30/70時的脫硫效率高于比值為21/79時的脫硫效率,原因在于前者氣氛下的煙氣量小于后者,故煙氣中SO2的濃度高,脫硫效率也相應(yīng)提高?隨著脫硫效率的提高,所需的鈣硫摩爾比也相應(yīng)增加?3種情況下SO2的排放濃度沒有太大變化,但排放量隨煙氣量的減小而減小;

(3)大量未燃盡顆粒的循環(huán)燃燒提高了燃料顆粒的燃盡度,使循環(huán)流化床的燃燒效率提高?當提高送氧量使O2/CO2=30/70時,雖然循環(huán)倍率較其他2種情況下小,但固體未全燃燒熱碳燃盡率?同時床溫提高,氣體擴散速度增加,有利于燃燒的進行?循環(huán)倍率的減小是因為入爐石灰石的增加以及石灰石的高溫燒結(jié)致使鍋爐底灰份額增加;

(4)O2/CO2=30/70時排煙熱損失及燃料消耗量較其他2種情況要小,鍋爐熱效率較高?因為O2濃度的增加有利于燃燒的進行,且煙氣焓較O2/CO2=21/79時小,故排煙損失小;

(5)CFB鍋爐的燃燒份額反映了燃煤在燃燒區(qū)域的燃燒程度和燃料燃燒熱量的釋放規(guī)律,即能量平衡?熱量不平衡的原因可能是鍋爐燃用的校核煤種比設(shè)計煤種發(fā)熱量低,密相區(qū)燃料的放熱和吸熱失去平衡?雖然O2/CO2=21/79時熱量趨于平衡,但由于煙氣比熱容太大而使爐膛的放熱量過低;

(6)富氧氣氛下煙氣中的CO2濃度分別為92.03%?88.92%,高濃度的CO2有利于煙氣中CO2的回收;大部分的煙氣再循環(huán),使煙氣排放量減少?

3結(jié)語

(1)與空氣燃燒方式相比,O2/CO2=30/70時CFB鍋爐的排煙損失?固體未全燃燒熱損失較小,鍋爐熱效率較高,同時燃料消耗量較小,床溫以及爐內(nèi)傳熱與空氣氣氛下相差不大;

(2)富氧燃燒方式下CFB鍋爐的脫硫效率大于空氣氣氛下的脫硫效率,入爐的石灰石量也需要相應(yīng)增加,因而石灰石輸送管道也需要加粗;

(3)富氧燃燒方式下,煙氣中CO2的濃度高,在85%以上,有利于CO2的回收?同時煙氣中飛灰顆粒濃度增加,需要增加除塵設(shè)備;

(4)循環(huán)流化床鍋爐對燃料的適應(yīng)性廣,但由于其發(fā)熱量低且灰分高,使爐內(nèi)熱量平衡遭到破壞,將會影響鍋爐的安全經(jīng)濟運行?

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