1、工業(yè)鍋爐和工業(yè)爐內(nèi)凈化技術(shù)主講人主講人 龔金科龔金科 工業(yè)鍋爐和工業(yè)爐概述 工業(yè)鍋爐和工業(yè)爐主要污染物及其生成機(jī)理 工業(yè)鍋爐內(nèi)凈化技術(shù) 工業(yè)爐內(nèi)凈化技術(shù)第1章 緒論 目錄目錄工業(yè)鍋爐和工業(yè)爐概述工業(yè)鍋爐工業(yè)鍋爐工業(yè)鍋爐是重要的熱能動(dòng)力設(shè)備，我國(guó)是當(dāng)今世界鍋爐生產(chǎn)和使用最多的國(guó)家。工業(yè)鍋爐以燃煤占大多數(shù)，燃?xì)獾囊话闶怯酂徨仩t用于回收廢熱。工業(yè)爐工業(yè)爐定義：工業(yè)爐是在工業(yè)生產(chǎn)中，利用燃料燃燒或電能轉(zhuǎn)化的熱量，將物料或工件加熱的熱工設(shè)備。一般由工業(yè)爐砌體、工業(yè)爐排煙系統(tǒng)、工業(yè)爐預(yù)熱器和工業(yè)爐燃燒裝置等組成。第1章 緒論 壓鑄機(jī)工業(yè)爐工業(yè)鍋爐和工業(yè)爐主要污工業(yè)鍋爐和工業(yè)爐主要污染物及其生成機(jī)理染物及其

2、生成機(jī)理主要污染物：主要污染物：煙塵、硫氧化物、氮氧化物主要污染物的生成機(jī)理主要污染物的生成機(jī)理 （1）煙塵 在燃燒條件不理想的條件下，煤不能夠完全燃燒，而且在高溫下發(fā)生熱解作用。煤熱解極易形成多環(huán)化合物，即形成黑煙，其中主要含有笨、芘、蒽、苯并芘等。 （2）硫氧化物和氮氧化物 燃料中所含的硫、氮在燃燒過(guò)程中與氧化合而生成硫氧化物和氮氧化物。工業(yè)鍋爐內(nèi)凈化技術(shù)工業(yè)鍋爐內(nèi)凈化技術(shù)工業(yè)鍋爐內(nèi)凈化技術(shù)工業(yè)鍋爐內(nèi)凈化技術(shù)就是從有害排放污染物的生成機(jī)理及影響因素出發(fā)，以改進(jìn)工業(yè)鍋爐燃燒過(guò)程為核心，達(dá)到減少和抑制污染物生成的各種技術(shù)。工業(yè)鍋爐內(nèi)凈化技術(shù)的主要包括：工業(yè)鍋爐內(nèi)凈化技術(shù)的主要包括：（1）工業(yè)鍋

3、爐燃煤高溫固硫技術(shù)（2）火力發(fā)電潔凈煤燃燒技術(shù)（3）循環(huán)流化床鍋爐燃燒集散控制系統(tǒng)控制技術(shù)（1 1）工業(yè)鍋爐燃煤高溫固硫技術(shù)工業(yè)鍋爐燃煤高溫固硫技術(shù) 根據(jù)控制二氧化硫排放的工藝在煤炭燃燒過(guò)程中的位置，可將脫（固）硫技術(shù)分為燃燒前、燃燒中和燃燒后3種。燃燒前脫硫主要是指選煤、煤氣化和水煤漿等技術(shù)；燃燒中脫硫指的是低污染燃燒（如工業(yè)型煤固硫、動(dòng)力配煤加固硫劑固硫、爐內(nèi)噴鈣）、型煤和循環(huán)流化床鍋爐燃燒技術(shù)；燃燒后脫硫即煙氣脫硫技術(shù)。 1 1）燃燒前脫硫）燃燒前脫硫 煤炭洗選技術(shù) 選煤是除去或減少原煤中所含的硫分、灰分等雜質(zhì)，并按不同用戶對(duì)煤質(zhì)的不同要求，實(shí)行對(duì)路供應(yīng)發(fā)展煤炭洗選，是從源頭上減少污染的

4、有效措施。 選煤技術(shù)分物理法、化學(xué)法和微生物法3種： .物理選煤法：除去原煤中的部分灰分和黃鐵礦硫，是目前我國(guó)廣泛采用的一種選煤方法。 .化學(xué)選煤是借助化學(xué)反應(yīng)使煤中有用成分富集或除去雜質(zhì)和有害成分的工藝過(guò)程。 .微生物脫硫是把煤粉懸浮在含細(xì)菌的氣泡液中細(xì)菌產(chǎn)生的酶促使硫氧化為硫酸鹽，從而達(dá)到脫硫的目的。 煤氣化技術(shù) 煤氣化是把經(jīng)過(guò)適當(dāng)處理的煤送入反應(yīng)器，在一定的溫度和壓力下，通過(guò)氣化劑（空氣或氧和蒸汽）以一定的流動(dòng)方式（移動(dòng)床、流化床或攜帶床）轉(zhuǎn)化成氣體。 水煤漿技術(shù) 水煤漿是一種低污染、高效率、流動(dòng)性強(qiáng)的代油煤基型流體燃料。它是把灰分很低而揮發(fā)分很高的煤，研磨成微細(xì)煤粉，按煤水合理的比例，

5、加入分散劑和穩(wěn)定劑配制而成，可以像燃料油一樣運(yùn)輸貯存和燃燒。 水煤漿可分為高濃度水煤漿、普通濃度水煤漿、煤泥漿、精細(xì)水煤漿等。我國(guó)目前生產(chǎn)的主要品種為高濃度水煤漿，它是由65%70%的煤粉、30%35%的水和1%2%的添加劑通過(guò)物理加工而成的漿體狀燃料。 2 2）燃燒中脫（固）硫）燃燒中脫（固）硫 燃燒中脫（固）硫技術(shù)是在煤中添加一定的固硫劑使煤在燃燒或氣化時(shí)生成的氣態(tài)硫化物在爐內(nèi)吸收，氣相中殘存的硫化物，與剛進(jìn)入爐內(nèi)的脫硫劑接觸而被吸收，這樣排出的氣體中二氧化硫含量就大大降低了。 3 3）燃燒后脫硫（煙氣脫硫）燃燒后脫硫（煙氣脫硫） 目前國(guó)外控制二氧化硫排放的最有效的手段仍是煙氣脫硫技術(shù)，但

6、其基建投資和日常運(yùn)行費(fèi)用較高。 4 4）固硫劑）固硫劑 凡能與煤在燃燒過(guò)程中生成的二氧化硫或三氧化硫起化學(xué)或物理吸附反應(yīng)，形成固態(tài)殘?jiān)粼诿夯抑械奈镔|(zhì)均可作為固硫劑，如石灰石、白云石、方解石、氧化鈣、氧化鎂、碳酸鈉、氫氧化鈉等均可作為固硫劑。煙氣脫硫工藝流程圖（2 2）火力發(fā)電潔凈煤燃燒技術(shù)）火力發(fā)電潔凈煤燃燒技術(shù) 1 1）常規(guī)火電機(jī)組爐內(nèi)凈化技術(shù)）常規(guī)火電機(jī)組爐內(nèi)凈化技術(shù) 常規(guī)火電機(jī)組爐內(nèi)脫硫 對(duì)300MW及以上的新裝機(jī)組，以采用濕法（石灰石石膏法）FGD為主。對(duì)300MW以下的中型機(jī)組，可采用價(jià)格比較便宜的爐內(nèi)脫硫方式，如爐內(nèi)噴鈣脫硫等。對(duì)中小型老機(jī)組實(shí)施簡(jiǎn)易的脫硫改造。 低NOx燃燒技

7、術(shù) .分級(jí)燃燒方式。300MW、600MW機(jī)組的燃燒器具有分級(jí)燃燒功能，可降低NOX的排放量約2030%。.新型燃燒器的設(shè)計(jì)。如多功能船形體煤粉燃燒器、鈍體燃燒器、濃淡型燃燒器等。 2 2）清潔發(fā)電技術(shù)煤燃燒技術(shù)）清潔發(fā)電技術(shù)煤燃燒技術(shù) 循環(huán)流化床燃燒技術(shù) 循環(huán)流化床鍋爐燃燒效率高，燃料品種廣，可以用高灰分、高含硫、低揮發(fā)性的劣質(zhì)燃料，如褐煤、煤矸石、石油瀝青焦、甚至木屑和工業(yè)可燃廢物等，燃料適應(yīng)性強(qiáng)。 我國(guó)自主研發(fā)的首臺(tái)國(guó)產(chǎn)100MW循環(huán)流化床鍋爐整體結(jié)構(gòu)如右圖所示。 循環(huán)流化床鍋爐整體布置可采用H型結(jié)構(gòu)，即4個(gè)旋風(fēng)分離器分置于爐膛兩側(cè)。下圖為H型國(guó)產(chǎn)200MW循環(huán)流化床鍋爐布置圖（俯視圖）

8、，右圖為其前視圖。 固體顆粒在自下而上的氣流作用下具有流體性質(zhì)的過(guò)程稱為流化流化。 顆粒尺度較小、操作氣速甚高，加以使用分離器使逸出物料不斷返回時(shí)，形成另一流化形態(tài)，稱快速流化床快速流化床。增壓循環(huán)流化床鍋爐聯(lián)合循環(huán)發(fā)電系統(tǒng)圖 增壓流化床燃燒聯(lián)合循環(huán)技術(shù) 增壓流化床鍋爐采用了一種新的增壓燃燒技術(shù)，并同時(shí)控制燃燒溫度，使燃料在增壓與低溫環(huán)境下燃燒，從而最大限度地降低 NOx排放，以滿足愈加苛刻的環(huán)保要求。同時(shí)可采用燃?xì)廨啓C(jī)以實(shí)現(xiàn)發(fā)電與集中供熱，而且設(shè)計(jì)緊湊，能大幅度地減少占地面積。 整體煤氣化聯(lián)合循環(huán)技術(shù) 整體煤氣化聯(lián)合循環(huán)(IGCC)，其主要流程為：在氣化爐中噴入煤粉(或水煤漿)、水蒸汽和經(jīng)空

9、氣分離而得到的壓縮純氧氣，產(chǎn)生中低熱值的合成粗煤氣(CO+H2)；經(jīng)凈化系統(tǒng)將粗煤氣除塵、脫硫、去除雜質(zhì)而凈化成精煤氣；再送入燃?xì)?蒸汽聯(lián)合循環(huán)裝置發(fā)電。IGCC較好地實(shí)現(xiàn)了煤中化學(xué)能的潔凈轉(zhuǎn)化，通過(guò)聯(lián)合聯(lián)合循環(huán)實(shí)現(xiàn)了能量的高效梯級(jí)利用。整體煤氣化聯(lián)合循環(huán)典型流程圖（3 3）循環(huán)流化床鍋爐燃燒集循環(huán)流化床鍋爐燃燒集散控制技術(shù)散控制技術(shù) 集散控制系統(tǒng)(DCS)目前在全國(guó)300MW及以上的火力發(fā)電機(jī)組獲得普遍采用，其功能已經(jīng)覆蓋了數(shù)據(jù)采集(DAS)、模擬量控制(MAC)、順序控制(SCS)等部分。DCS系統(tǒng)是一個(gè)分布計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)，從功能上分成現(xiàn)場(chǎng)控制站、操作員站和工程師站三種類型。這些節(jié)點(diǎn)通過(guò)系

10、統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)連接在一起，所有節(jié)點(diǎn)之間數(shù)據(jù)和信息傳遞都由系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)完成。典型應(yīng)用的控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)工業(yè)爐內(nèi)凈化技術(shù)工業(yè)爐內(nèi)凈化技術(shù)工業(yè)爐內(nèi)凈化技術(shù)工業(yè)爐內(nèi)凈化技術(shù)就是從有害排放物的生成機(jī)理及影響因素出發(fā)，以改進(jìn)工業(yè)爐燃燒過(guò)程為核心，達(dá)到減少和抑制污染物生成的各種技術(shù)。工業(yè)爐內(nèi)凈化技術(shù)主要包括：工業(yè)爐內(nèi)凈化技術(shù)主要包括： （1）煤粉低塵燃燒技術(shù) （2）高溫空氣燃燒技術(shù) （3）重油乳化燃燒技術(shù)第1章 緒論 第1章 緒論 （1 1）煤粉低塵燃燒技術(shù)）煤粉低塵燃燒技術(shù) 目前在工業(yè)窯爐上使用的燃煤技術(shù)大約有下面幾種： 層燃方式：常用的燃煤工業(yè)窯爐。但不能長(zhǎng)時(shí)間連續(xù)穩(wěn)定燃燒。 煤粉燃燒方式：燃燒穩(wěn)定連續(xù)，易于調(diào)節(jié)。但火

11、焰中含有大量飛灰。 煤氣化技術(shù)：燃煤工業(yè)窯爐現(xiàn)代化改造常用的方法。但投資大，成本高，效率低。 水煤漿燃燒技術(shù)：水煤漿燃燒方式接近于燃油。但灰份較高，火焰潔凈度不夠，且價(jià)格高。 煤粉液排渣旋風(fēng)燃燒技術(shù)：和煤粉燃燒相似，但可在燃燒過(guò)程中實(shí)現(xiàn)灰渣捕集，可降低火焰含塵濃度。煤粉低塵燃燒技術(shù)是使煤粉在一個(gè)圓柱形的燃燒室中進(jìn)行半氣化旋風(fēng)燃燒，煤中的灰渣被燃燒室的壁面捕集并除去。在爐膛中再引入二次風(fēng)進(jìn)行補(bǔ)充燃燒提高效率。 這項(xiàng)技術(shù)具有煤粉燃燒方式的優(yōu)點(diǎn)，如燃燒連續(xù)穩(wěn)定、易于調(diào)節(jié)、燃燒氣氛可控等，克服了煤粉火焰含灰量高的缺點(diǎn)。第1章 緒論 （2 2）高溫空氣燃燒技術(shù)）高溫空氣燃燒技術(shù) 高溫空氣燃燒技術(shù)是近10

12、年來(lái)高速發(fā)展的一種新型燃燒技術(shù)，具有高效、節(jié)能和低污染等特性，目前正得到越來(lái)越廣泛的應(yīng)用。HTAC技術(shù)的工作原理 HTAC的技術(shù)關(guān)鍵是采用高效蓄熱式燃燒系統(tǒng)。如圖所示。當(dāng)燒嘴A工作時(shí)，廢氣經(jīng)燒嘴B排出，將熱量傳給蓄熱體。經(jīng)過(guò)一定時(shí)間間隔后，切換閥使助燃空氣流經(jīng)蓄熱體B，蓄熱體將熱量傳給空氣，空氣通過(guò)燒嘴B完成燃燒過(guò)程。并交替運(yùn)行，可實(shí)現(xiàn)煙氣余熱極限回收和助燃空氣預(yù)熱。第1章 緒論 高效蓄熱式燃燒系統(tǒng)簡(jiǎn)圖為降低NOx生成量，采用兩段燃燒法和煙氣自身再循環(huán)法。右圖是蓄熱式燃燒器燒嘴的原理圖。一次燃料（比二次燃料少得多）的燃燒屬富氧燃燒，很快完成。大量燃料通過(guò)二次燃?xì)馔ǖ绹娙霠t內(nèi)，與爐內(nèi)含氧濃度較低的煙氣混合并燃燒。爐內(nèi)形成溫度分布較均勻的火焰。NOx排放量大大降低。 第1章 緒論 蓄熱式燃燒器燒嘴的原理圖第1章 緒論 （3 3）重油乳化燃燒技術(shù)）重油乳化燃燒技術(shù) 霧化是提高燃燒效率的先決條件。重油霧化得越細(xì)，顆粒分布越均勻，便越可以加快蒸發(fā)、混合和燃燒的速度。 從工藝投資、經(jīng)濟(jì)效益、燃燒效率以及環(huán)境保護(hù)等方面綜合考慮，重油摻水乳化具有十分重大的應(yīng)用價(jià)值。重油乳化燃燒特點(diǎn) 重油的燃燒速度取決于重油的霧化粒徑。重油的乳化燃燒就是乳化燃料燃燒時(shí)，包裹在油相中的水滴的微爆作