循环流化床综合脱硫工艺方案2.docx
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循环流化床综合脱硫工艺方案2
循环流化床综合脱硫工艺方案
1、关于循环流化床 循环流化床是八十年代发展起来的新一代燃煤流化床锅炉，具有高效和低污染的特点：
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* 床内具有很大的热容量，床内混合好，燃料适应性强，包括劣质燃料的良好适应性； * 循环流化床的运行温度为830℃∽875℃，适应燃料燃烧过程脱硫，可降低so2的排放； _
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* 循环流化床采用低温分段送风燃烧，使燃烧在低的过量空气系数下运行，由炉底到炉顶的燃烧气氛从还原性气氛过度到氧化性气氛，有效降低了nox的生成与排放； "XM€）@_b8s_7v_"V`%广东省企业环保咨询服务中心版权所有
* 循环流化床内高的循环物料，强化传热锅炉负荷适应范围广，能40%负荷下保持额定蒸汽参数。
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影响脱硫效果的显著因素有：
流化床温度、脱硫剂的数量。
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流化床温度对脱硫效果的影响，主要体现在反应的温度特性上。
当温度低于750℃时，石灰石不再进行煅烧分解反应，脱硫反应几乎不在进行。
而当温度高于1000℃时，硫酸盐将开始分解，不能达到固硫的效果。
所以，根据反应的温度特性及实际运行实践，流化床床层温度以825℃∽875℃为宜。
当流化床温度超出该温度范围时，脱硫效果将大幅度降低。
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脱硫剂的数量用钙硫摩尔比表示：
。
随着ca/s比的增加，脱硫效果增加。
对于循环流化床锅炉，ca/s = 2.0时，一般可达到90%的脱硫效率。
煤中含硫量低时，脱硫效率相对下降。
使用石灰石或石灰脱硫，每脱出一个摩尔的硫，相应释放出一个摩尔的二氧化碳。
因此，应追求低钙硫比下的高脱硫效率，避免消除二氧化硫污染的同时，加剧二氧化碳的污染。
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循环流化床达到∽90%脱硫效率适宜的条件[1]为：
钙硫比：
不小于2； 床层温度：
830℃∽875℃ ； 石灰石粒径：
0∽2.0mm。
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2、问题的提出 当钙硫比大于2时，除尘灰中含有大量的氧化钙，并随除尘灰一起排放，造成脱硫剂的浪费；过多的使用脱硫剂，会增加二氧化碳的排放，增加大气额外的污染。
因此，建议：
采用低于2.0的钙硫比（如1.2），炉内燃烧脱除部分二氧化硫，炉后通过烟气脱硫工艺再进一步利用脱硫剂脱出部分二氧化硫，达到所期望的脱硫效果。
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为降低so2的排放，循环流化床的运行温度为830℃∽875℃以适应燃料燃烧过程脱硫。
由于燃烧温度较低，锅炉燃烧效率受影响，致使飞灰含碳量增加。
若将燃烧温度提高到950℃，锅炉飞灰含碳量降低、燃烧效率提高。
由于高的燃烧温度，影响脱硫效率，此时炉内燃烧脱硫效率降低、但石灰石的煅烧效果较好，炉内未脱硫反应的石灰，随飞灰进入炉后烟道，为炉后烟气脱硫提供脱硫剂。
在炉后考虑烟气脱硫，可充分利用炉内煅烧未反应的脱硫剂，并可进一步提高脱硫效果。
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该问题的提出，是兼顾提高燃烧效率、降低脱硫剂运行费用的廉价脱硫工艺。
期望炉内燃烧脱硫效率控制在∽40%，炉后烟气脱硫效率控制在∽50%，总体脱硫效率90%。
根据锅炉除尘系统的情况，可采用“燃烧脱硫+尾部增湿活化”“ 燃烧脱硫+烟气流化床脱硫除尘一体净化”两种方案。
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3、燃烧脱硫 + 尾部增湿活化（半干法） 5Ql6]5@}g__[{_ZA~广东省企业环保咨询服务中心版权所有
燃烧脱硫+尾部增湿活化系指循环流化床炉内加入石灰石进行燃烧脱硫，然后利用炉内未完全反应的脱硫剂（石灰），在锅炉尾部烟道喷入水或水蒸汽，适当降低烟气温度（高于烟气绝热饱和温度），尾部进一步进行烟气脱硫。
脱硫产物呈现干态固体物，易于处理，没有污水处理及腐蚀等问题。
该脱硫工艺适合与静电除尘器或布袋除尘器配套。
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该工艺雷同炉内喷钙尾部增湿活化法（lifac法），但比lifac经济。
循环流化床锅炉燃烧脱硫+尾部增湿活化脱硫，炉内加入的石灰石粒径粗，比lifac的制粉耗电少，因而经济。
若采用烟气循环流化床脱硫（cfb法），脱硫灰循环利用可进一步提高脱硫效率和脱硫剂的利用率。
cfb法的显著技术特点是脱硫剂的高倍率循环流化、循环重复参与反应，脱硫剂与烟气的总接触时间长，因而反应充分、脱硫剂利用率高。
脱硫工艺见图1。
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4、燃烧脱硫 + 烟气流化床脱硫除尘一体净化（湿法） UQh[R_|~nX（e9P）@）_"广东省企业环保咨询服务中心版权所有
燃烧脱硫+烟气流化床脱硫除尘一体净化系指首先在循环流化床炉内加入石灰石进行燃烧脱硫，然后利用炉内未完全反应的石灰，进行烟气流化床脱硫除尘一体净化，如图2 所示。
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烟气流化床脱硫除尘一体净化技术是山东工业大学热能与环保工程研究中心开发的烟气脱硫技术[2-4]，该技术已在全国范围得到推广。
该技术具有良好的除尘、脱硫效果，且除尘、脱硫同时一体完成。
技术通过了山东省科委的鉴定，获得山东省科技进步一等奖、教育部科技进步一等奖。
并由国家科委定为国家级重点推广技术、国家环保局环保最佳实用技术。
同时取得国家专利两项。
该技术的核心是把气－液－固流化技术应用于烟气净化，将脱硫、消烟、除尘同时在一体（流化床）内完成。
优化结构设计，保障成本与净化效率比达到最佳水平。
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烟气流化床脱硫除尘一体净化技术的工艺特点：
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⑴采用流化床技术、气膜传质系数大 流化床烟气净化设备的关键部件是布风板，烟气经布风板后，烟气被细分为细小气柱，气柱冲击洗涤液，又被破碎成细小的气泡，气泡与液滴相互作用，反复合并，破碎，促使气液接触面积大，气膜薄，湍流度大，从而减小气膜传质阻力，使烟气中的so2气体，更容易扩散到洗涤液中，这是高脱硫率的关键所在。
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⑵烟气流化鼓泡、除尘效率高 烟气经布风板，成为细小的气柱和气泡，烟尘在气柱或气泡内活动空间小，在各种力的作用下，更易碰撞在液膜上而被截留。
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⑶采用旋流脱水除雾，进一步提高除尘和脱硫效率，并有效地防止风机带水。
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⑷采用流化床结构形式，脱硫除尘一体完成，设备结构简单，占地面积小，投资少。
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⑸洗涤液循环利用，没有二次污染。
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（6）其他特性：
占地面积同水膜除尘器。
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设置惯性脱水（或湿式静电脱水）+辅助热风，防止风机带水。
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及内部件，根据所处位置采用相应的材料和防腐措施，主体寿命20年；易损部件采用可更换的插接结构。
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投资约1万元/蒸吨，系统投资根据现场确定。
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阻力1200～1500 pa，适应于现有风机动力配套。
剂自动或半自动机械添加。
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费用：
以煤的含硫量为２％计算，脱硫效率９０％，脱硫剂的费用为～３元／吨煤，耗电2元/吨煤。
现环保收费为～８元／吨煤。
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该综合脱硫工艺，其尾部脱硫为湿法，特点是脱硫除尘一体化，除尘效率高，投资低。
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5、循环流化床锅炉综合脱硫工艺特点 ?
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循环流化床锅炉综合脱硫工艺具有以下特点：
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流化床炉内脱硫与炉后烟气脱硫结合，充分利用流化床炉内脱硫与烟气脱硫的优势； @D:
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炉前加石灰石作为脱硫剂，炉内燃烧脱硫后，利用飞灰中的未反应氧化钙，进行炉后烟气脱硫，充分利用脱硫剂，降低钙硫比（小于1.2），减少脱硫剂费用（降低40%以上）； +U-|[1!
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循环流化床锅炉内加石灰石，粒径较粗，石灰石制备耗电省，经济。
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综合脱硫工艺中，所选用的烟气脱硫装置投资小，脱硫成本低，符合国情。
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技术指标：
脱硫效率：
90%；钙硫比：
~1.5；
基于PLC的循环流化床锅炉喷钙脱硫控制系统
附图
循环流化床锅炉是一种环保型锅炉，但随着环境治理要求的进一步加深，其SO2排放量仍无法达标。
，为了减少SO2对大气的污染，决定对（75t/h）、（135t/h）循环流化床锅炉建设炉内喷钙脱硫系统，采用三菱FX2N型PLC作为操作控制系统。
一 系统工艺流程
对于循环流化床锅炉进行脱硫处理，目前一种普遍采用的方法是将脱硫剂（石灰石粉：
粒径0～2mm，比重约1.4t/m3）通过送粉管道从炉前二次风口送入锅炉炉膛中与煤一起燃烧，通过化学反应生成CaSO4，达到脱硫目的。
系统工艺流程路线如下：
（1）石灰石粉→粉仓→粉仓插板阀→粉仓旋转给料阀→缓冲罐→缓冲罐插板阀→缓冲罐旋转给料阀→喷料泵→送粉管路→炉前检修隔断门→炉膛；
（2）空气→罗茨风机→电动蝶阀→喷射泵→送粉管路（另一路送气化风）→炉前检修隔断门→炉膛；
（3）气化风→空气加热器（有旁路阀）→气化风环管→气化板→粉仓→布袋除尘器。
该系统设计采用双路联调送粉方式，每台炉由两路送粉设备装置及管路将石灰石粉送入炉膛。
送粉量由PLC根据每台炉SO2监测装置所提供的信号对该炉的旋转给料阀实行变频联动调节。
二 控制系统设计实施
整个控制系统由一台中控室内的监控计算机（操作员/工程师站）、一台现场控制站 FX2N型PLC-128MR、并配以4个 FX2N-4A/D数据采集模块、一个 FX2N-4D/A模拟数据输出模块和4台变频给粉装置组成。
监控计算机主要负责实时监控烟气监测系统检测的SO2参数值和对系统进行操作和故障监测，现场控制站根据SO2含量对送粉量进行自动或手动操作，并与上位机采用RS-485进行实时通信。
现场控制站配置见附图。
1. FX2N-128MR现场控制站
FX2N-128MR现场控制站是整个控制系统的核心，其运算处理速度：
基本指令0.08µs/指令，应用指令1.52～100µs/指令，输入输出总点数256点，最大存储容量16k步，内置存储器容量8k步，顺控指令27条，步进梯形图指令2条，应用指令128种，298个。
FX2N-4A/D数据采集模块：
接受4～20mA电流信号转换成数字信号输送给PLC。
FX2N-4D/A模拟数据输出模块：
将PLC发出的控制量数值转化为4～20mA电流信号输入到变频器控制旋转给料阀。
2. 喷钙脱硫系统的启动和控制
喷钙脱硫系统可采用三种方式进行启动。
（1）方式一：
自动启动
将各就地设备的控制箱切换至“远方”位置，在显示器屏上点击“全自动启动”按钮，系统将按下列顺序启动设备。
（a）启动罗茨风机延时12s，开始下一步，否则报警；
（b）自动打开风机后电动蝶阀开到预定位置时，开始下一步，否则12s后报警；
（c）此时空气母管压力下降至运行I值（调试确定）。
启动缓冲罐下旋转给料阀缓慢升速至第一设定转速（调试确定）运行l 2s；
（d）启动缓冲罐上粉仓旋转给料阀，并接通缓冲罐料位控制回路；
（e）接通SO2监测控制系统回路，通过PLC控制缓冲罐下旋转给料阀转速，使SO2测量值达设定标准值（<1200mg／m3），此时空气母管的压力要上升至运行II值；
（f）启动电加热器，并将温度调至设定值。
（2）方式二：
远方操作启动
各就地设备控制箱的切换开关切至“远方”位置。
设备启动顺序与方式与上述完全相同，只不过是由设备操作人员在主控室CRT前利用鼠标按程序提示框逐一进行启动操作。
（3）方式三：
就地操作启动
各就地设备控制箱的切换开关切至“就地”位置，此时设备的启动顺序不受限制，由操作人员任意启动，但若不是特殊情况，不采用此工作方式，因为该方式即使启动设备也不会实现PLC联调，达不到系统的使用目的。
3. 喷钙脱硫控制系统的运行
（1）系统运行时显示的状态参数有：
粉仓料位、罗茨风机运行状态、电动蝶阀状态、下旋转给料阀转速、上旋转给料阀运行状态（停止、运行交替显示）、缓冲罐料位、烟气SO2值、空气加热后温度、PLC运行状态指示、喷钙量。
（2）系统运行时可将各设备的运行状态及SO2值实现采集、存储、通信打印、图形显示等功能，各项功能可在CRT人机界面上利用菜单命令来实现。
（a）数据采集：
通过画面中的按钮设定数据，通过PLC的A/D模块进行数据采集；
（b）结果显示：
将通过PLC的A/D模块采集到的数据显示到画面中；
（c）状态显示：
通过PLC与组态的通信将结果状态在画面中显示；
（d）故障报警：
当出现故障时，报警画面自动弹出，查看出现故障的地方；
（e）数据存储：
通过设定后，设定的数据将自动存储到系统中去；
（f）生成报表：
可用工具栏中的按钮查看报表；
（g）图形显示：
加上运行狗（watch-dog）之后，启动系统就可显示图形画画，从而从画面中监视整个系统；
（h）打印：
选择需要打印的内容点击工具栏上的打印按钮就可打印；
（i）内部通信：
通过SC09通信电缆完成PLC与电脑的组态通信。
（3）系统运行时的联锁保护逻辑关系
La当运行罗茨风机因故停运时，自动投入备用风机，否则3s后自动执行事故停机程序；
Lb当某套送粉装置的下旋转给料阀停运时，自动解列联调方式变为单调方式，并停止该套送粉装置；
Lc当送粉装置的下旋转给料阀转速超设定值，但SO2的值不能满足排放标准时，报警；
Ld当某套送粉装置的上旋给料阀停运时，直至下料位报警延时12s后停止下旋给料阀并自动解列联调方式变为单调方式；
Le当风机电动蝶阀误关时，3s内应启动设备用罗茨风机并打开备用罗茨风机后的电动蝶阀，并停止本风机运行，否则进入事故停机程序；
Lf空气电加热器的启动、停止，只需实现远方就地操作和温度显示以及故障停运报警即可，不必加入联锁；
Lg当空气分支管压力值超过高值（调试时定）报警并延时3s停下旋转给料阀，然后进入逻辑Lb程序；
Lh当空气分支管压力值低于低压值（调试时定）时，执行逻辑La程序；
Li当下旋转给料机转速升至第二设定转速（调试时确定）时报警。
4. 喷钙脱硫控制系统的停止
（1）正常停止
当锅炉机组按计划停机时要先将脱硫系统停止运行。
若需#4、#5炉都停的话，后停的脱硫系统要将粉仓内的石灰粉用完，然后再停止运行，可采用微机自动停止和人工控制停止两种办法，其顺序是一致的。
其步骤如下：
（a）停止某台炉两套送粉装置缓冲罐的上旋转给料阀运行，不再向缓冲罐送料；
（b）缓冲罐内料位降至低料位报警值后，让其依靠联锁自动动作停止下旋转给料阀的运行；
（c）关闭运行罗茨风机出口管路的电动蝶阀；
（d）切断运行罗茨风机与备用罗茨风机的联锁回路，将运行的罗茨风机停止运行；
（e）就地关闭该炉系统装置的手动插板，手动检修隔断门。
（2）事故停止
当系统设备在运行当中出现前面 La、Le所提及的故障情况时，系统要转入事故停机程序，各台设备顺序停机之间需要延时，停机步骤如下：
（a）停止该炉两套送粉装置的下旋转给料阀运行。
（b）停止该炉两套送粉装置的上旋转给料阀运行。
（c）解列运行及备用风机间的联锁，停止运行的罗茨风机。
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