循環流化床鍋爐脫硫率主要影響因素的探究

張永濤

（陜西新元潔能有限公司，陜西 府谷 719400）

我國電力產業發展迅速，但是電廠發電過程中產生的SO2對環境的影響很大。然而，循環流化床鍋爐的出現解決了環境污染、燃燒率低以及脫硫的問題。循環流化床鍋爐在國外是近幾年才發展起來的，但事實證實循環流化床鍋爐的出現確實解決了限制工業發展的因素。我國在目前也引進了循環流化床鍋爐，但是并沒有推廣開來，在技術的應用方面也不成熟，還存在一定的問題，本文將針對影響循環流化床鍋爐脫硫率的主要因素展開論述。

1 二氧化硫污染的危害

二氧化硫是一種非常常見的硫氧化物，它是一種具有刺激性氣味，在工業生產中非常容易產生二氧化硫氣體，它是大氣污染物的重要組成。二氧化硫對人體的傷害比較大，特別是對人的呼吸道的傷害是非常大的，大量吸入是可以導致肺水腫、聲帶痙攣而窒息；輕度中毒時會導致咳嗽、流淚、咽喉灼痛，如果是長期少量呼入會導致乏力、頭痛、咽喉炎、支氣管炎以及慢性鼻炎等。另外，二氧化硫污染對環境和建筑物也會產生不同程度的影響[1]。

2 循環硫化床鍋爐使用的必要性

伴隨著社會和經濟的快速發展，我國工業和電力發展也非常迅速，但是工業和電力產業發展的同時也引發了很多問題，其中二氧化硫污染就是一個非常嚴重的問題。特別是發電廠燃煤過程中，當燃燒不充分時就會產生大量的二氧化硫，然而電廠的燃煤基本不會達到充分燃燒，所以二氧化硫是不可避免的。循環硫化床鍋爐技術近些年出現的一種新型的、高效的低污染清潔燃燒枝術，它在降低燃燒污染方面發揮出良好的效果，并且已經被廣泛地應用到電廠鍋爐、工業鍋爐以及廢棄物處理方面[1]。

3 我國循環硫化床鍋爐脫硫技術發展的現狀

循環硫化床鍋爐脫硫技術是一種新型的、高效的清潔燃燒技術，它在國內外均得到了快速地發展，我國的循環硫化床鍋爐脫硫技術主要分為自主研發和國外引進兩種。目前，我國在循環硫化床鍋爐的一些核心技術上有了很大的突破，特別是我國自主開發的CFB鍋爐有了很大的進步。我國很多研究機構都在加快循環硫化床鍋爐的研究步伐，目前我國制造的1000t/h等級的鍋爐已經取代了國外同等級的鍋爐，而且隨著人力、物力的不斷投入，更多高等級的循環硫化床鍋爐在逐漸地邁向市場，同時也出現了一些大型的鍋爐制造企業，這些企業對促進我國循環硫化床鍋爐發展有著至關重要的作用。總之，我國循環硫化床鍋爐及其技術得到了很好的發展，正與世界先進水平拉小距離，相信在不遠的將來一定會趕上甚至超越世界最先進水平[2]。

4 影響循環流化床鍋爐脫硫效率的因素

影響循環流化床鍋爐脫硫效率的因素有很多，例如鈣硫摩爾比、床溫、脫硫劑質量、爐膛含氧量、負荷的變化、給料方式以及床內風速等。這些因素對循環流化床鍋爐脫硫效率都產生著不同程度的影響，而且通過不一樣的影響方式。具體來說，鈣硫摩爾比是影響循環流化床鍋爐脫硫效率的首要因素，從鈣硫摩爾比中可以看出爐內脫硫劑石灰石的含量，而石灰石的含量對脫硫效率有著直接的影響，但是也并不是說石灰石越多越好，因為在脫硫劑石灰石不斷增加的過程中，其它一些因素也在發生著變化。有人做過研究，在某電廠300MWCFB機組做過試驗，發現隨著脫硫劑的增加，脫硫效率確實得到了提高，但是隨著脫硫劑的繼續增加，發現脫硫效率反而逐漸降低；脫硫反應是一個化學反應過程，而每一個化學反應都跟溫度有著密切的聯系，因此，床溫是影響循環流化床鍋爐脫硫效率的另一個關鍵因素。當床溫較低時，脫硫效率受到很大的影響，所以通過適當地提升床溫可以在一定程度上提高脫硫效率，但是也不是說床溫越高越好；脫硫劑的質量自然是影響循環流化床鍋爐脫硫效率的重要因素，脫硫劑質量主要表現為石灰石的反應活性上，脫硫劑反應活性是指捕捉SO2氣體的能力。總之，想要提高循環硫化床鍋爐的脫硫效率就需要注意這些影響因素[2]。

4.1 二氧化硫產生的過程分析

在電廠的燃煤中黃鐵礦硫和有機硫是主要的硫分，硫酸鹽硫也占其中一小部分。當燃煤中的硫分受熱就會析出，析出后會在有氧條件下生成二氧化硫，也會生成一部分三氧化硫。二氧化硫的生成機理為：當煤矸石燃燒時，爐內氧氣比較充足時就會生成二氧化硫，在氧氣更充足的情況下可能還會有三氧化硫生成。二氧化硫的反應動力為：有機硫中的硫元素在400℃開始分解，而后一些中間產物（其中包括硫化氫）將繼續被氧氣氧化成二氧化硫。而且二氧化硫的產生是分階段性的，不同階段硫的來源不一樣，而且生成的速度也存在很大的差別。二氧化硫的析出和生成也同樣受到一些因素影響，包括床溫、過量空氣系數、停留時間等[3]。

4.2 脫硫劑的應用

在電廠發電過程中，通常會導致二氧化硫及其它硫化物的排放超標，所以很多電廠對脫硫裝置進行了改造，脫硫裝置改造不僅耗費人力和財力，而且取得的效果也不是特別理想，所以研究人員將注意力轉移到脫硫劑的使用上來，他們開始研發脫硫劑，常見的脫硫劑就是石灰石。石灰石在脫硫過程中發揮了很明顯的效果，它顯著提高了脫硫效率，同時降低了脫硫成本。在脫硫過程中通常還會添加脫硫添加劑，它起到了防止垢產生、充當緩沖液、提高氧化空氣利用率等的作用。脫硫劑的主要成分包括活性劑、反應催化劑、助溶劑以及復合多元酸等，脫硫劑要結合電廠的實際情況而使用。

4.3 石灰石在爐內的過程。

由于石灰石本身結構問題，所以在使用前需要進行煅燒，使其生成多孔隙結構的氧化鈣，煅燒以后的石灰石可以使二氧化硫進入生石灰顆粒內部進行反應，而且可以通過反應生成硫酸鈣，但此反應過程不僅需要一定的溫度，而且需要滿足一定的平衡分壓。經過煅燒石灰石的孔隙不斷地擴大，而且比表面積也增大，當比表面積增大之再后與燃煤產生的SO2發生化學反應，即可將SO2轉化成固體的硫酸鈣，最終達到了降低SO2濃度的效果[3]。

5 如何提高石灰石在爐內的脫硫效率

要想提高石灰石在爐內的脫硫效率就需要提高石灰石的反應活性，石灰石反應活性是指其與二氧化硫進行表面化學反應的難易程度，它的反應活性會受到自身成分和結構影響，這其實說的是石灰石的品質，而石灰石煅燒在一定程度上提高了它的品質；另外，石灰石顆粒大小也是影響其脫硫效率的關鍵因素，當石灰石顆粒較小時，它的脫硫效率要高一些。因為顆粒小時表面積大，繼而增加了其與SO2的接觸機會。因此，提高石灰石在爐內的脫硫效率可以從這兩個方面入手[3]。

6 結語

總之，二氧化硫對環境及人體的危害是很大的，當前通過循環硫化床鍋爐脫硫技術改善了這種情況，但是還是需要繼續加強這種技術以及新技術的研究，爭取在保護環境和降低能源損耗方面做出更大的貢獻。

[1]荊有印,王保生,齊永霞.循環流化床鍋爐循環倍率的通用數學模型[J].動力工程，2013(03)：09-11.

[2]宋衛東.美國火電廠排放控制技術綜述[J].國際電力，2012(04)：11-15.

[3]常冰,任潔,劉建康,羅勇.CFB鍋爐降低SO2和NOx排放的機理與影響因素分析[J].能源研究與信息，2012(03):17-19.