[发明专利]一种用于煤粉锅炉脱硫燃烧方法

说明书

本发明涉及一种用于煤粉锅炉设备进行脱硫燃烧的方法，特别是涉及一种燃用高硫煤粉的锅炉设备进行脱硫燃烧的方法。

目前，鉴于SO₂气体污染所造成的严重性，世界各国都严格控制SO₂气体的排放量。现有技术中，控制煤燃烧排放SO₂的方法主要有以下两种：一是烟气脱硫，即在尾部烟道设置一烟气净化装置，该方法脱硫率较高，是目前最有效的方法，但设备投资太大，同时运行成本高，不适合已建锅炉的改造。二是炉内燃烧中脱硫，包括流化床燃烧技术和炉内喷钙技术。流化床燃烧技术脱硫率高，对小型锅炉已取得很大的成功，但对大型化发展还存在许多问题，同时投资和运行成本也较高，难于用于已建锅炉的改造。炉内喷钙技术，投资费用低，非常适合于已建锅炉的改造，但脱硫率和钙利用率很低。

本发明的目的是针对现有技术存在的不足和缺陷，提出一种用于煤粉锅炉设备脱硫燃烧的新方法。该方法在投资和运行成本都较低的情况下，不仅具有较高的脱硫效率和脱硫剂的钙利用率，且能有效地降低NOx的生成，能适合于已建锅炉的改造。

本发明的目的是这样实现的：煤粉首先在一前置燃烧装置内进行贫氧燃烧，燃烧后生成的燃气与未燃烬的剩余炭粒一起进入装有脱硫剂的气固反应器内进行脱硫反应，然后直接送入锅炉炉膛进行完全燃烧。

采用以上这种煤粉锅炉脱硫燃烧的工艺方法，是利用了煤中的硫在高温下优先氧化分解释放出来的原理。这是因为大部分煤种中，黄铁矿是主要含硫成份，这种硫份称为无机硫，它是一种非常不稳定的物质，极易分解氧化，可在350℃～400℃条件下就开始氧化燃烧，释放出硫份。还有一种硫份为有机硫，这种硫份可在高温环境下随煤中的挥发份大量地热解释放出来。因此，前置燃烧装置的作用是用尽可能少的空气量与时间，最大程度地使煤粉中的硫释放出来，燃烧生成的燃气携带着未燃烬的剩余炭粒进入装有脱硫剂的气固反应器，脱除燃气中的含硫组份，然后再送入锅炉炉膛，补加充分的空气进行完全燃烧。

本发明与现有技术相比，由于设置了前置燃烧装置，使它能用较少的空气量和极短的时间，使煤中的硫最大程度地释放出来，然后在气固反应器内进行脱硫反应，因此具有脱硫效率高，脱硫剂利用率高的特点;同时由于前置燃烧器与气固反应器的尺寸可以设计的很小，仅为整个锅炉尺寸的4%左右，因此投资费用较低，特别适合于已建锅炉的改造。本发明的另一优点是：由于前置燃烧装置是高温贫氧燃烧，煤粉中的氮组份也可大量释放出来，转化成氮气，因而控制了NOx的生成，使其具有低NOx生成的优点。

附图1为本发明的流程示意图。

煤粉首先在一前置燃烧装置[1]内，用一定量的空气进行贫氧燃烧。由于煤中的有机硫在800℃以上开始大量热解释放出来，因而前置燃烧装置[1]内的最高温度必须大于800℃。试验结果表明，硫在前置燃烧装置内的释放率与煤种和所送空气量有关，但对于一般煤种，例如烟煤和无烟煤，用40%的理论空气量，最高温度达1300℃，在前置燃烧装置内停留0.5秒，煤粉中的硫份就有约80%被释放出来。这些燃烧后生成的气体携带未燃烬的炭粒一起进入气固反应器[2]，与里面的脱硫剂进行脱硫反应，脱硫后的燃气与煤粉直接送入锅炉炉膛[3]，再加充分的空气进行完全燃烧。在气固反应器[2]内，其脱硫气固反应方式采用流化床气固反应方式。脱硫剂是以钙为基础的物质，也可直接用石灰石矿破碎而成。由于钙基脱硫剂的最佳脱硫反应温度为800℃～900℃，因此要求进入气固反应器[2]内的燃气与未燃烬的剩余炭粒的温度应控制在700℃至1000℃之间。脱硫剂颗粒的平均直径应大于煤粉颗粒的直径，这样可以增加脱硫剂在反应器[2]内的停留时间。另外由于前置燃烧装置内的燃烧是贫氧燃烧，因而燃烧生成的燃气中含有大量的还原性组份，在高温还原性气份下生成的CaS物质也不会堵塞脱硫剂颗粒的孔隙，因此脱硫剂的利用率可大大提高。一般脱硫效率可达90%，脱硫剂的利用率可达70%以上。