17个问答 快速搞清CFB锅炉脱硫脱硝除尘知识点！

1、二氧化硫和氮氧化物的危害有哪些？

二氧化硫的危害：

1）硫酸蒸汽在微尘表面凝结形成酸性尘，遇雨形成酸雨；

2）二氧化硫在紫外线照射和粉尘的催化作用下形成三氧化硫，遇到空气中的水蒸气形成硫酸。

3）二氧化硫能造成鼻炎、支气管炎、哮喘、肺气肿和肺癌等疾病；

4）二氧化硫浓度达到（1~2）×10-6浓度会引起植物组织破坏。

氮氧化合物的危害：

1）NOx进入大气后在紫外线照射和粉尘催化下，光化学作用形成NO2，遇水变成硝酸；

2）高浓度NOx刺激眼睛和呼吸器官会出现致命的水肿；

3）形成光化学烟雾。

2、循环流化床锅炉二氧化硫的生成过程是什么？

燃煤进入循环流化床锅炉后，其中的硫分（黄铁矿和有机硫）被氧化成二氧化硫的反应可以表示为：

S＋O2＝SO2＋296kJ/mol

3、火力发电厂常用的脱硫方式主要有哪几种？

石灰石（石灰）-石膏湿法烟气脱硫；烟气循环流化床脱硫；喷雾干燥法脱硫；炉内喷钙尾部烟气增湿活化脱硫；海水脱硫；电子束脱硫；活性焦脱硫等。

4、什么是循环流化床锅炉炉内脱硫工艺？

循环流化床锅炉通过向炉内添加石灰石进行燃烧中脱硫。石灰石中的碳酸钙在高温下发生分解反应，所生成的固体氧化钙再与二氧化硫及氧气反应，生成的固体硫酸钙随炉渣、飞灰一起排出炉膛，从而实现脱硫的目的。石灰石加入炉膛内，首先发生煅烧反应，即：

CaCO3＝CaO＋CO2-183kJ/mol

随后生成的CaO进一步与烟气中的SO2反应生成CaSO4，即：

CaO＋SO2＝CaSO3

2CaSO3＋O2＝2CaSO4

或

2SO2＋O2＝2SO3

CaO＋SO3＝CaSO4

循环流化床锅炉由于在炉膛出口处安装了高效分离器，能把被气流带出的固体颗粒分离出来再返回床层，大大增加了石灰石在炉膛中的停留时间，减少了石灰石颗粒的损失量。此外，流化床锅炉炉膛内存有大量的循环物料，物料颗粒之间相互碰撞，使得石灰石颗粒表面CaSO4层会被磨掉，露出颗粒的新表面，从而提高了石灰石的利用率。

5、炉内脱硫过程分为哪几个步骤？

1）克服颗粒外部的扩散阻力，到达CaO颗粒的表面；

2）从CaO颗粒的表面扩散进入颗粒中的微孔中；

3）在微孔中被吸附在CaO的表面；

4）扩散通过产物层CaSO4到达还没反应的CaO的表面（对于初始反应的CaO则不存在此过程）；

5）SO2和O2与CaO反应，生成CaSO4。

一般认为，碳酸钙的分解速率大于氧化钙脱硫反应的速率，所以石灰石脱硫反应实际上是属于固体氧化钙与二氧化硫及氧气的非催化气-固反应。由于此反应须经过上述五个步骤才能完成，因此，它不是一个单纯的表面化学反应，而是一个复杂的，涉及到反应气体在多孔氧化钙内的扩散及产物层硫酸钙内的扩散的复杂反应。

6、炉内脱硫工艺的优缺点是什么？

与其它脱硫工艺相比，循环流化床锅炉干法脱硫具有结构简单、不耗水、占地小、无腐蚀磨损和结垢问题、无废水、干态副产品、投资少费用低、煤种适应性好和可接受的脱硫率等优点。但存在石灰石系统故障率高、石灰石纯度和活性要求高、脱硫产物综合利用受限等缺点。由于炉内脱硫效率比传统的湿法脱硫低，单纯使用炉内脱硫技术很难满足超低排放要求，对于新建机组目前一般作为初步脱除工艺。

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7、影响石灰石有效利用的因素是什么？

石灰石在循环流化床燃烧室与SO2进行的是气固反应，为此，严格控制石灰石颗粒的粒径尺寸是保证循环流化床锅炉脱硫效果的关键。除此之外，石灰石活性、床温范围、钙硫摩尔比以及循环返料系统的细颗粒捕捉能力都是保证石灰石有效利用的重要因素。

在煅烧反应发生时，随着CO2的放出，吸收剂内部形成许多孔隙。SO2会通过这些孔隙进到吸收剂内部与CaO反应。在吸收剂内部有机会与SO2完全反应之前，吸收剂的孔隙及孔隙入口已经由于产物体积的增大而被堵塞，使吸收剂表面形成一层CaSO4壳，阻止SO2继续与CaO反应，吸收剂只有一部分得到利用。

8、什么是钙硫摩尔比？

对于脱硫反应而言，理论上1mol硫分反应生成稳定的硫酸钙需要1mol的Ca。而在实际反应过程中，由于反应速率、质交换速率、逆反应等因素的影响，石灰石中1mol的Ca并不能够将燃料中的1mol硫分S完全反应掉。需要通过增加Ca摩尔数以提高脱硫效率。加入的脱硫剂中Ca元素摩尔数与煤中需要脱除的硫分S摩尔数之比，称为钙硫摩尔比，用Ca/S表示，对于设计良好的循环流化床锅炉而言，一般钙硫摩尔比为1.6~2.8。钙硫（摩尔）比越高，脱硫过程石灰石的利用率越低。

9、影响炉内喷钙脱硫效率的主要因素有哪些？

1）石灰石在炉内的分布。

由于烟气中SO2是在燃烧过程中产生的，因此通常认为SO2在烟气中分布基本均匀，若希望石灰石在炉膛内达到最佳的脱硫效果，则石灰石也必须在热循环回路中均匀分布，这样才能达到最佳的石灰石利用率；

2）石灰石反应活性。

不同类型的石灰石对二氧化硫的吸收作用是不同的。试验表明，反应活性的差别主要在于微孔结构的不同。一般说来，晶体型的石灰石主要由大块的碳酸钙晶体组成，结构致密，煅烧后生成的微孔的结构很不理想，反应面积较小，因此反应活性比较差。对非晶体型石灰石来说，由于它是由小块的碳酸钙晶体粘结在一起而形成的非晶体结构，因此煅烧后形成的微孔比较理想，可以参与反应的面积大，所以其活性比较好；

3）炉内燃烧温度。

炉膛温度对脱硫效率，或者说钙硫比都有重要的影响。研究发现，循环流化床锅炉中的脱硫反应的最佳温度在850~920C之间。炉膛在这个温度范围运行时，在钙硫比较低的情况下就可以得到较高的脱硫效率。如果炉膛温度低于或高于，在保证一定的脱硫效率的情况下，钙硫比须增高许多。炉膛温度低则不利于石灰石的煅烧反应的进行；相反，若炉膛温度过高，氧化钙内的微孔会被迅速堵塞而阻止了石灰石的进一步的利用；

4）石灰石在炉内的停留时间。

一般来讲，石灰石在热循环回路内停留的时间越长，则石灰石的利用率越高，脱硫效率则越高，影响石灰石在炉内的停留时间主要与石灰石的粒度、炉内流化速度有关，还与炉膛高度、分离器的分离效率有关；

5）石灰石粒度。

石灰石粒度过细，分离器对其的捕捉能力将大大降低，这样会导致石灰石在热循环回路内停留时间不足，从而导致石灰石耗量增加。石灰石粒度越粗，则比表面积越小，在颗粒内部石灰石无法与SO2反应，表面结成的CaSO4硬壳会堵塞石灰石在煅烧过程中形成的微孔，从而使石灰石利用率降低；

6）燃料挥发分含量。

由于燃料中挥发分的析出和燃烧速度要比煤粒的扩散速度快许多，因此挥发分中的硫份会迅速析出，在给煤点附近会形成一个高二氧化硫浓度和低氧浓度的区域，而且在烟气的带动下较快地向炉膛上部扩散。在循环流化床锅炉中，特别是在稀相区中，气体和固体的横向混合比较差，使脱硫效率降低。通常在燃烧挥发分高的燃料时，石灰石颗粒捕捉二氧化硫的能力较差，只有在较高的钙硫比的情况下才能获得较高的脱硫效率；

7）钙硫摩尔比。

运行正常的循环流化床锅炉，如果石灰石粒度分布合理，脱硫效率一般为90%~95%。适当提高钙硫比可以提高脱硫效率，但是，过度地提高钙硫比对循环流化床锅炉的运行是不利的，因为煅烧反应的吸热，降低锅炉效率。此外，氧化钙对氮氧化物的形成有催化作用，高钙硫摩尔比会增加氮氧化物的排放。

10、炉内脱硫效率对循环流化床锅炉其他系统选型有何影响？

1）脱硫效率影响石灰石耗量。

以某300MW循环流化床锅炉为例，当脱硫效率为45%时，石灰石的耗量为9.3t/h，当炉内脱硫效率90%时，石灰石耗量为37.4t/h。因石灰石耗量相差较大，因此石灰石系统的设计必须考虑一定的余量，以满足当脱硫效率较高时对系统出力的要求；

2）灰渣量不同，主要影响除尘器的选型和冷渣器的选型。

同样以上述锅炉为例，当脱硫效率为45%时，锅炉飞灰量为61.8t/h，空预器出口烟气含尘浓度为/Nm3，当脱硫效率为90%时，锅炉飞灰量为74t/h，空预器出口烟气含尘浓度为/Nm3。由上述数据可以看出，空预器出口烟气含尘浓度相差较大，90%炉内脱硫效率时的含尘量较大，因此在对尾部除尘器选型时，需要考虑足够的余量以满足排放标准的要求。当脱硫效率为45%时，底渣量为50.5t/h；当脱硫效率为90%时，底渣量增加至60.5t/h。

11、循环流化床锅炉中NOx是如何产生的？

循环流化床锅炉NOx一般包括NO（占90%以上）、NO2和N2O。NOx的生成机理分为温度型NOx和燃料型NOx。温度型NOx主要来源于燃烧空气中的氮气，在高温下与氧气反应。在燃烧温度低于1300℃时，温度型NOx的生成量极其稀少。随温度的升高，NOx生成量按指数关系迅速增加，并随着高温区的停留时间延长和氧浓度的增加而增加。

在循环流化床锅炉中，基本不存在温度型NOx生成量。燃料型NOx来源于燃料中含氮化合物。在燃烧过程中，氮化合物发生分解并被进一步氧化成NOx；另一方面，生成的NOx又会被煤燃烧的中间气体产物和焦炭还原。燃料氮的氧化和还原过程是同时进行的可逆反应，因此只有一部分氮能转变为燃料型NOx，而且燃料型NOx的生成量随燃烧过程中的床温和氧量的降低而减少。

12、哪些措施可以降低循环流化床锅炉的氮氧化物排放？

1）选择合理的床温并使床温充分均匀。

根据燃用煤种的不同，在保证燃烧效率的前提下，可以将炉膛床温控制在~之间，避免热力型NOx的产生、减少燃料型NOx的生成量。并且在锅炉设计上采取针对性措施，使床温保持均匀分布，降低NOx的排放；

2）低氧量燃烧。

根据所燃用煤种的不同，在保证锅炉燃烧效率的前提下，尽可能采用较低的氧量（过量空气系数），抑制NOx的生成；

3）分级送风。

在床温可控的基础上采用较低的一次风率，此时密相区燃烧是在燃料过量的条件下进行的，由于空气不足，在还原气分中，氮燃烧的中间产物不能进一步氧化成NO，而被还原成中性的N2，能有效地控制NOx生成；二次空气送入稀相区完成燃烧过程，既保证燃烧效率又有效的实现低NOx燃烧；

4）控制石灰石添加量。

随着石灰石添加量的增加NOx排放浓度随之增加，应避免石灰石的过量添加；

5）增加SNCR脱硝系统。

虽然流化床锅炉采用了低NOx燃烧技术，单位了满足超低排放要求，新建的循环流化床锅炉应增设SNCR脱硝系统以满足最新的环保要求。

13、循环流化床锅炉为什么不会发生高温硫腐蚀？

炉内高温硫腐蚀一般发生在水冷壁结焦部位和还原性气氛中。循环流化床锅炉炉膛内还原性气氛区域出现在炉膛下部密相区，密相区内有大量的耐磨浇注料，可有效防止水冷壁管的高温硫腐蚀。此外，循环流化床锅炉采用低温燃烧技术，炉膛内有大量的内循环物料对水冷壁进行冲刷，可有效防止水冷壁结焦。因此，在循环流化床锅炉内一般不会发生高温硫腐蚀。由于循环流化床锅炉采用炉内脱硫方式，SO2的一次排放浓度大大降低，这也降低了炉内高温硫腐蚀的可能性。

14、什么是重点地区和大气污染物特别排放限值？

重点地区指根据环境保护工作的要求，在国土开发密度较高，环境承载能力开始减弱，或大气环境容量较小、生态环境脆弱，容易发生严重大气环境污染问题而需要严格控制大气污染物排放的地区。大气污染物特别排放限值指为防治区域性大气污染、改善环境质量、进一步降低大气污染源的排放强度、更加严格地控制排污行为而制定并实施的大气污染物排放限值，该限值的排放控制水平达到国际先进或领先程度，适用于重点地区。

15、循环流化床锅炉需要执行怎样的污染物排放限值？

根据《火电厂大污染物排放标准》（GB13223）

根据《煤炭清洁高效利用行动计划（2015-2020年）》

16、循环流化床锅炉烟气排放标准中为什么要折算至6%的氧浓度？

为了便于能够在统一标准下对污染物的排放浓度进行比较，不因过量空气数值的变化或是人为稀释等原因改变测量结果，循环流化床锅炉测量烟气排放会将最终结果折算至6%氧浓度。6%氧浓度对应过量空气系数1.4。

污染物排放浓度（6%，O2）=实测污染物排放浓度×（21%-6%）/（21-实测O2浓度）

17、SO2排放浓度由ppm转为mg/m3时的修正系数为什么是2.86？

ppm是partpermillion的缩写，意为“百万分之…”，如1ppm即百万分之一，150ppm即百万分之一百五十。在标准状况下，1摩尔任何理想气体所占的体积都约为22.4升，而SO2的分子量约为64，因此SO2排放浓度从ppm转换为mg/m3时，其转换系数为64÷22.4≈2.86。