循環流化床鍋爐爐內脫硫原理與因素探討

任興健

摘 要：近年來，隨著科技的不斷發展，新型、高效的清潔燃燒技術越來越受到人們的青睞，循環流化床燃燒技術便是其中之一。循環流化床鍋爐在燃燒時，能夠適用比較廣的煤炭種類，并且能夠提高燃燒的效率。主要就循環流化床鍋爐爐內脫硫原理以及影響因素進行詳細的探討。

關鍵詞：循環流化床；脫硫；氧化鈣；固硫

中圖分類號：TK229.6+6 文獻標識碼：A 文章編號：2095-6835（2014）12-0038-02

隨著工業技術的不斷進步，環境污染越來越嚴重。在工業生產中，鍋爐的燃燒會產生大量的有害氣體，在這些有害氣體中，二氧化硫是最常見的一種。二氧化硫會對人體造成嚴重的危害，因此在鍋爐燃燒時，對燃燒產生的氣體進行脫硫處理是十分必要的。以下主要介紹脫硫原理及其影響因素。

1 循環流化床鍋爐技術概述

近幾年來，隨著科技的不斷進步，循環流化床鍋爐技術作為一種新型、高效的清潔能源，有著非常廣闊的發展空間。由于循環流化床鍋爐在燃燒時，與其他的燃燒方式相比，它能夠適用比較廣的煤炭種類，在進行燃燒處理時，能夠提高煤炭的燃燒效率，負荷調節的性能以及低負荷的穩燃性能都比較高，并且燃燒后產生的灰渣能夠得到良好的運用。在進行循環流化床鍋爐爐內脫硫時，所采用的技術是目前國際上共同認可的脫硫效果最好的一種脫硫技術。

現階段，利用循環流化床鍋爐脫硫主要有兩種說法：①在爐內利用石灰石干來進行脫硫處理。利用這種方法進行脫硫處理時，脫硫效率低于90%，并且就目前來說，利用這種方法處理后，排放的氣體根本達不到國家要求，必須對廢氣進行二次脫硫處理，這樣就會增加其運行成本。②在循環流化床鍋爐運行時，只要對其運行溫度進行合理的控制，就能夠真正提高脫硫效率，不需要進行二次脫硫處理。

2 脫硫原理及影響因素分析

2.1 脫硫原理分析

要想實現循環流化床鍋爐爐內脫硫，就需要采用石灰石干進行脫硫處理，也就是在進行脫硫時，在鍋爐內利用高溫對CaCO3進行鍛造分解，使其分解為CaO，并將其與廢氣中的SO2結合，利用化學反應生成CaSO4，隨著爐內的爐渣排到爐外，這樣就能夠達到脫硫的目的。

在進行脫硫處理時，主要分為以下三個步驟：①對石灰石進行煅燒。由于石灰石主要成分是CaCO3，這種物質遇到高溫會分解為CaO，在進行鍛造的過程中，還會產生CO2，并且將CaO的空隙生成并且擴大，從而使其表面積擴大，為固硫打下良好的基礎。②硫的氧化和析出。煤炭中硫主要以黃鐵礦、硫酸鹽和有機鹽的形式存在。相關數據表明，煤炭在燃燒時，二氧化硫的析出具有明顯的階段性特征。③固硫反應。硫的固化反應主要就是CaO與燃燒中析出的二氧化硫化學反應生成硫酸鹽。

2.2 影響因素分析

在循環流化床鍋爐爐內進行脫硫處理時，主要存在以下幾種因素影響脫硫效率。下面對脫硫效率的影響因素進行詳細的分析。

2.2.1 床溫的影響

相關數據表明，二氧化硫析出時，床溫對其析出具有很大的影響，具體表現為：隨著床溫的不斷提高，二氧化硫濃度不斷增大，但是脫硫效率卻隨著床溫的升高而下降。當床溫低于800 ℃時，對于脫硫劑來說，它的孔隙數量以及孔直徑都比較小，脫硫時的反應速度相應較慢，造成二氧化硫的析出速度變慢，從而使脫硫的效果變差。但是當床溫高于950 ℃時，CaO內部的孔隙結構會因燒結而造成部分減少，導致CaO與二氧化硫的反應速率降低，從而使脫硫效率降低。

2.2.2 Ca/S摩爾比的影響

當循環流化床鍋爐運行時，脫硫速率會隨著往爐內添加的石灰石數量的增長而提高。當Ca/S摩爾比小于2.5時，循環流化床鍋爐爐內的脫硫效率會隨著摩爾比的增加而提高，但是當繼續增加摩爾比時，脫硫效率會隨著摩爾比的增加而降低。

2.2.3 入爐時石灰石顆粒大小的影響

在循環流化床鍋爐運行時，根據相關的數據可以看出，在進行爐內脫硫時，脫硫效率會受到脫硫劑直徑分布的影響。一般來說，在脫硫時，脫硫劑的顆粒越小，鍋爐內的脫硫效率就會越高，這主要是因為一旦降低石灰石的顆粒直徑，就能夠在很大程度上將其表面積增加，從而促進反應面積的增大。但是從科學的角度來說，脫硫劑并不是越小越好，如果脫硫劑粒徑太小，就會有很大一部分脫硫劑隨著煙氣消失。這樣不但沒有起到脫硫的效果，而且使煙道的飛灰數量不斷增加，加大了除塵器的負擔。對于脫硫劑來說，通常最佳的脫硫劑粒徑分布與循環流化床鍋爐的各項設計參數有著密切的關系。通過實踐表明，脫硫劑合理粒徑范圍為0～2 mm。

2.2.4 石灰石質量的影響

在進行脫硫處理時，石灰石的質量會對脫硫效率產生比較嚴重的影響。一般來說，不同質量的石灰石在脫硫時，其反應性能會有很大的差異，這就使其在各種孔隙結構的特征以及各項指標的含量上有著較大的差異，并對脫硫效率產生一定的影響。一般來說，可以通過對石灰石進行熱重力分析，來測定反應效率指標，從而獲得所需要的Ca/S摩爾比指數。

2.2.5 煤炭種類的影響

在進行煤炭脫硫時，循環流化床鍋爐爐內脫硫效率的高低與煤炭的含硫量有著直接的關系。通常來說，供熱使用的煤炭中，硫的含量越高，脫硫效率就會越高，但是這并不表示二氧化硫在排放時，具有較低的濃度。對于一些含硫量比較高的煤來說，在燃燒時，能夠將其脫硫效率提高到90%以上，但是相關數據表明，這樣做并不能使二氧化硫的排放標準達到國家要求。

2.2.6 石灰石投放方式的影響

在石灰石投放時，通常將石灰石與煤炭混合以后一起投入到鍋爐內。利用這種方法進行投放，操作比較簡單，但是卻存在很大的問題。當煤炭自身所帶的一些外部水分與石灰石接觸以后，石灰石的粉末就會凝結成塊狀，這就使其在爐內進行煅燒時，達不到原有的效果，使石灰石孔隙的面積整體減少，并且限制了石灰石的固硫能力。另外，在投放石灰石時，可以在二次通風口的位置進行設置——將石灰石的粉末通過特定的管道利用風力作用送到二次風管內部，使其跟隨二次風一起進入鍋爐的爐膛內部。這樣做的優點是，能夠使投放點更加均勻，加快其反應速度，從而提高脫硫效率，但是這種投放方法比較復雜，還需要進行的研究。

3 結束語

根據本文的研究，在循環流化床鍋爐爐內進行脫硫時，應該對爐內的脫硫原理以及影響脫硫的因素進行詳細的分析和探討，這樣才能夠提高脫硫效率，并在進行廢氣排放時，使二氧化硫的排放標準達到相關要求。

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〔編輯：劉曉芳〕