專利名稱：預(yù)燃室燃燒器系統(tǒng)脫硫方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種預(yù)燃室燃燒器(或稱預(yù)燃室)系統(tǒng)脫硫方法。該脫硫過程不同于爐內(nèi)噴鈣法。
SO2排放控制早已為各工業(yè)發(fā)達(dá)國(guó)家重視，并都制定了較為嚴(yán)格的排放標(biāo)準(zhǔn)，工業(yè)發(fā)達(dá)國(guó)家排放源企業(yè)都能遵守有關(guān)的法規(guī)。SO2排放控制技術(shù)歸納起來可分為三大類(1)燃燒前脫硫，這是預(yù)處理，如選、洗煤等；(2)燃燒過程中脫硫，如工業(yè)型煤固硫，爐內(nèi)噴鈣尾部增濕煙氣脫硫(以下簡(jiǎn)稱爐內(nèi)噴鈣法)，循環(huán)硫化床等，這是高溫脫硫；(3)燃燒后脫硫，即煙氣脫硫，是低溫脫硫，如石灰石-石膏煙氣濕法脫硫(以下簡(jiǎn)稱煙氣濕法脫硫)等等。目前國(guó)際上大規(guī)模商業(yè)應(yīng)用的脫硫方式是燃燒后煙氣脫硫，而石灰石-石膏煙氣濕法脫硫在當(dāng)今世界煙氣脫硫技術(shù)中占主導(dǎo)地位。
在脫硫方面，我國(guó)已經(jīng)中試、示范和引進(jìn)幾種有代表性的脫硫技術(shù)，如石灰石石膏法煙氣脫硫工藝，磷氨復(fù)肥煙氣脫硫法，旋轉(zhuǎn)噴霧干燥煙氣脫硫，爐內(nèi)噴鈣尾部增濕煙氣脫硫，簡(jiǎn)易濕法煙氣脫硫，簡(jiǎn)易除塵脫硫一體化技術(shù)等。上述其它的脫硫技術(shù)尚處于中試和示范階段，尚未形成規(guī)模(都是小型發(fā)電鍋爐)，且尚未見到有什么突破性的報(bào)導(dǎo)。石灰石-石膏煙氣濕法脫硫是當(dāng)今世界主流的、成熟的脫硫技術(shù)，脫硫率可達(dá)90-95％左右，然而其投資約占電廠總投資的15-20％。我國(guó)鍋爐數(shù)量巨大，SO2排放控制形勢(shì)嚴(yán)峻，而且中、小型鍋爐難于單獨(dú)配置一套脫硫裝置，迫切需要投資及運(yùn)行費(fèi)用低，脫硫率適中，最簡(jiǎn)單、最便宜的新技術(shù)。
早期的脫硫試驗(yàn)是把石灰石與煤混合或與煤同時(shí)加料進(jìn)入爐內(nèi)，這是最簡(jiǎn)單、最便宜的方法。但是爐內(nèi)的高溫(約1500℃左右)使石灰石燒僵，以后放棄了這種作法。我們知道，鈣基吸附劑，如石灰石(CaCO3)固硫的基本固體形態(tài)是硫酸鈣(CaSO4)和硫化鈣(CaS)。在富氧貧燃料(空氣燃料比＞1)和溫度低于1127℃的條件形成捕硫的主要產(chǎn)物是硫酸鈣，反應(yīng)主要為石灰石煅燒；硫酸鹽化反應(yīng)。而當(dāng)溫度在1200℃以上時(shí)，硫酸鈣幾乎完全分解成氧化鈣和二氧化硫，即，此時(shí)的石灰石幾乎無固硫作用。因此，爐內(nèi)噴鈣技術(shù)只能在富氧的燃燒區(qū)上部1150℃以下溫區(qū)的爐壁上有限幾個(gè)部位噴入石灰石，導(dǎo)致石灰石粉不可能在爐膛全截面上均勻鋪開，且在有效溫區(qū)停留時(shí)間較短，脫硫率一般在30-40％，脫硫率有限，不易提高。
本發(fā)明的目的是提供一種預(yù)燃室燃燒器系統(tǒng)脫硫方法。該方法是將鈣基吸附劑(或稱脫硫劑)與煤預(yù)先混合經(jīng)磨煤機(jī)后加料或?qū)⒏哜}基煤粉加料或?qū)⑩}基吸附劑粉與煤粉同時(shí)加料，使料進(jìn)入處于貧氧富燃料的預(yù)燃室燃燒器進(jìn)行脫硫，該鈣基吸附劑選自石灰石(CaCO3)、消石灰(Ca(OH)2)和白云石(CaMg(CO3)2)中的一種或幾種的混合物，或煤自身含有的鈣基，然后供完全燃燒用的空氣伴隨預(yù)燃室出口的煙氣進(jìn)入高溫鍋爐爐膛完全燃燒。
在貧氧富燃料(空氣燃料比＜1)和高溫(1200-1727℃)的條件形成捕硫的主要產(chǎn)物是硫化鈣(CaS)。由于預(yù)燃室燃燒器的溫度控制在1300℃以下，避免了鈣基吸附劑燒結(jié)，并且煤粉和石灰石粉事先預(yù)混，保證了均勻性，從而提高了鈣基吸附劑的利用率。由于CaS本身的特性，在工業(yè)煤粉粒徑范圍內(nèi)從預(yù)燃室進(jìn)入富氧高溫爐膛內(nèi)，CaS反應(yīng)可繼續(xù)進(jìn)行，并有共晶體存在。由于在進(jìn)煤時(shí)就投入鈣基吸附劑如石灰石，大大地增加了石灰石在爐內(nèi)的停留時(shí)間，提高了固硫率。預(yù)燃室反應(yīng)過程主要為石灰石煅燒；硫化反應(yīng)。
本發(fā)明的實(shí)施方案是按鈣/硫(Ca/S)摩爾比為1-3.5，將鈣基吸附劑與煤預(yù)先混合經(jīng)磨煤機(jī)后加料或?qū)⒏哜}基煤粉加料或?qū)⑩}基吸附劑粉與煤粉同時(shí)加料，使料進(jìn)入處于貧氧富燃料的預(yù)燃室燃燒器，其中預(yù)燃室燃燒器內(nèi)的空氣燃料比在0.25-0.75，燃燒溫度控制在1300℃以下，然后供完全燃燒用的空氣與預(yù)燃室燃燒器出口的煙氣一起進(jìn)入高溫鍋爐爐膛完全燃燒。如

圖1所示，其中1表示鈣基吸附劑與煤預(yù)先混合經(jīng)磨煤機(jī)后加料或?qū)⒏哜}基煤粉加料或?qū)⑽絼┓?如石灰石粉)與煤粉同時(shí)加料的裝置，2是預(yù)燃室燃燒器，3是鍋爐。
由于用預(yù)燃室燃燒器替代了原有的燃燒器，鍋爐改動(dòng)少，系統(tǒng)簡(jiǎn)單，投資運(yùn)行費(fèi)低。
實(shí)施例1通過加料裝置，向逆向復(fù)式射流預(yù)燃室燃燒器(見中國(guó)專利CN861072510A和論文“逆向復(fù)式射流預(yù)燃室燃燒器”工程熱物理學(xué)報(bào)，第15卷、第2期、第214-218頁(yè)、1994年5月)中同時(shí)加入含硫2％的煤1噸和125公斤碳酸鈣(將石灰石以碳酸鈣計(jì))，使料進(jìn)入處于貧氧富燃料的預(yù)燃室燃燒器，然后供完全燃燒用的空氣與預(yù)燃室燃燒器出口的煙氣一起進(jìn)入高溫鍋爐爐膛完全燃燒。
在該實(shí)施例中所使用的預(yù)燃室燃燒器的參數(shù)如下(1)一次風(fēng)速鍋爐額定工況風(fēng)速一般為18-28米/秒，(2)二次風(fēng)速可為直流或旋流。直流風(fēng)速可在30-40米/秒，旋流切向速度為15-25米/秒，(3)吹灰風(fēng)大于25米/秒，(4)三次風(fēng)速可為直流或旋流。直流風(fēng)速大于25米/秒，旋流強(qiáng)度要和鍋爐匹配，(5)逆向射流速度逆向射流和一次風(fēng)速的比要大于6，(6)逆向射流火焰穩(wěn)定器到一次風(fēng)出口距離大于燃燒器錐形頭部長(zhǎng)度的1.5倍，(7)射流火焰穩(wěn)定器環(huán)數(shù)、環(huán)徑、射流孔數(shù)和直徑環(huán)數(shù)多少取決于燃燒室直徑大小。環(huán)的直徑依次為60毫米、115毫米、170毫米、225毫米等。射流孔數(shù)依次為8，16，24，40等。最大的環(huán)徑可選擇為約1/4燃燒室直徑。如果選擇壓縮空氣為逆向射流源，射流中心孔徑為3毫米。其它環(huán)上射流孔徑為2.2毫米，如果選擇蒸氣為逆向射流源，射流中心孔徑分別為3.5毫米和2.5毫米，(8)燃燒器錐形頭部錐度可在50-60°之間。
權(quán)利要求
1.一種預(yù)燃室燃燒器系統(tǒng)脫硫方法，該方法將鈣基吸附劑與煤預(yù)先混合經(jīng)磨煤機(jī)后加料或?qū)⒏哜}基煤粉加料或?qū)⑩}基吸附劑粉與煤粉同時(shí)加料，使料進(jìn)入處于貧氧富燃料的預(yù)燃室燃燒器，然后供完全燃燒用的空氣與預(yù)燃室燃燒器出口的煙氣一起進(jìn)入高溫鍋爐爐膛完全燃燒。
2.權(quán)利要求1的方法，其中鈣基吸附劑是選自石灰石、消石灰和白云石中的一種或幾種的混合物，或是煤本身含有的鈣基。
3.權(quán)利要求1的方法，其中鈣基吸附劑與煤的鈣/硫摩爾比為1-3.5。
4.權(quán)利要求1的方法，其中預(yù)燃室燃燒器內(nèi)的空氣燃料比在0.25-0.75。
5.權(quán)利要求1的方法，其中燃燒溫度控制在1300℃以下。
6.權(quán)利要求1-5的任一方法，其中預(yù)燃室燃燒器是逆向復(fù)式射流預(yù)燃室燃燒器。
全文摘要
一種預(yù)燃室燃燒器系統(tǒng)脫硫方法,該方法中按鈣/硫摩爾比為1—3.5,將鈣基吸附劑與煤預(yù)先混合經(jīng)磨煤機(jī)后加料或?qū)⒏哜}基煤粉加料或?qū)⑽絼┓叟c煤粉同時(shí)加料,使料先進(jìn)入處于貧氧富燃料的預(yù)燃室燃燒器,其中預(yù)燃室燃燒器內(nèi)的空氣燃料比在0.25—0.75,燃燒溫度控制在1300℃以下,其中鈣基吸附劑是選自石灰石、消石灰和白云石中的一種或幾種的混合物,然后供完全燃燒用的空氣與預(yù)燃室燃燒器出口的煙氣一起進(jìn)入高溫鍋爐爐膛完全燃燒。
文檔編號(hào)F23C6/04GK1257981SQ00100740
公開日2000年6月28日 申請(qǐng)日期2000年2月2日 優(yōu)先權(quán)日2000年2月2日
發(fā)明者趙惠富 申請(qǐng)人:中國(guó)科學(xué)院工程熱物理研究所