微粉石灰石在高固氣比低濕條件下的煙氣脫硫行為研究

蘇琦 蕭禮標，， 楊康 劉一軍 張松竹 鄧愛忠 戴志洋

（1 西安建筑科技大學，陜西 西安 710055；2 廣東清遠蒙娜麗莎建陶有限公司，廣東 清遠 5115331；3 蒙娜麗莎集團股份有限公司，廣東 佛山 528200）

0 引言

目前，國內以石灰石石膏法脫硫為主要工藝的濕法脫硫技術以其脫硫效率高，適應煤種含硫量和機組負荷變化范圍大，運行可靠等優點，在大型電站的煙氣脫硫領域有著無可替代的地位[1][2]。但濕法脫硫初期投資大，運行費用高、系統復雜、依賴進口，其中循環泵、除霧器和GGH等設備國內加工還要假以時日，這些問題妨礙了濕法技術在中小電站和熱電站煙氣脫硫領域的推廣[3][4]。

半干法煙氣脫硫技術投資省，占地少，適用于老電廠煙氣脫硫改造；較寬的脫硫效率范圍使其具有較強的適應性，能滿足不同電站對煙氣脫硫的需要。半干法煙氣脫硫技術易于國產化，運行可靠，便于國內電廠的應用和維護管理[5]?？傮w而言，半干法煙氣脫硫技術具有較好的性價比，適合我國國情。但目前半干法脫硫采用石灰、石灰石作為脫硫劑，脫硫劑成本高，且脫硫劑在生產過程中除浪費大量能源外，還會排放出大量的污染物。對此，本文作者致力于研究一種新型的脫硫劑-微粉石灰石，并對其在高固氣比下的煙氣脫硫行為進行的研究。

1 實驗材料與步驟

1.1 實驗材料

表1 不同規格石灰石粉對應的平均粒徑

本實驗使用的微粉石灰石采購自商品石灰石粉，分別為400目、800目、1200目、1600目、2000目的級別，其粒度分析見表1，化學成分分析見表2。

表2 微粉石灰石化學成分表

圖1 系統流程圖

1.2 實驗系統

本實驗系統由課題組自己搭建，系統通風量300Nm3/h。實驗流程為由熱風機產生熱空氣（溫度范圍室溫～260℃），儲存在鋼瓶中的SO2通過出口減壓閥和氣體流量計控制流量，然后通過軟管和熱風一起進入反應器內。脫硫劑預先增濕后儲存在脫硫劑倉內，通過下部給料機喂入反應器，給料機設變頻以調節給料量。在反應器內完成脫硫反應后，脫硫劑通過旋風收塵器和布袋收塵器進行收集，完成脫硫過程。

在反應器上安裝測溫熱電偶，以監測脫硫過程中的溫度變化。在收塵器后端安裝氣體分析儀以檢測脫硫效果。

2 結果與討論

2.1 不同細度微粉石灰石的脫硫效果分析

固定進口煙氣SO2濃度為1000mg/Nm3，風量260m3/h，控制喂料量，使鈣硫比控制在150，并通過調節喂料量水分使得出口濕度保持在45%，通過調節入口風溫使出口風溫保持在70℃。

從圖2可以看出隨著微粉石灰石細度由400目增加到2000目，煙氣出口SO2濃度由352mg/Nm3降低到了8mg/Nm3，脫硫效率由65%提高到了97.9%。說明石灰石細度對脫硫煙氣脫硫效率有很大的影響，當細度增加到2000目時，煙氣的脫硫效率已接近濕法脫硫的效果，具備工業化應用的基礎。

圖2 煙氣SO2排放濃度及脫硫效率隨石灰石細的變化曲線

2.2 不同鈣硫比固硫效果分析

圖3 煙氣SO2排放濃度及脫硫效率隨該硫比的變化曲線

固定進口煙氣SO2濃度為1000mg/Nm3，風量260m3/h，石灰石細度1600目，計算出不同鈣硫比下的喂料量，并通過調節喂料量水分使得出口濕度保持在45%，通過調節入口風溫使出口風溫保持在70℃。

從圖3可以看出，隨著鈣硫比由50增加到250，煙氣出口濃度由72mg/Nm3降低到了5mg/Nm3，脫硫效率由93%提高到了99.5%，說明提高鈣硫比對煙氣達到超靜排放指標是可行性。

2.3 不同煙氣濕度固硫效果分析

固定進口煙氣SO2濃度為1000mg/Nm3，風量260m3/h，固定鈣硫比為200，石灰石細度1600目，通過調節喂料量水分，控制煙氣中含濕量的不同，通過調節入口溫度使得出口溫度保持在70℃。

從圖4中可以，看出隨著含水率的增加煙氣濕度呈線性增加，含水率由2%～增加到8%時，煙氣濕度由16%增加到62%。

從圖5中可以，看出煙氣中SO2排放濃度隨濕度的增加而降低，在鈣硫比相同的情況下，煙氣濕度由16%增加到39%，煙氣排放濃度由150mg/Nm3降低到40mg/Nm3，脫硫效率由85%增加到96%，變化趨勢比較明顯。濕度繼續增加煙氣排放濃度趨勢變緩。若考慮超凈排放可將濕度繼續加大，不宜超過50%，因為若煙氣濕度過高會引起后續袋收塵結露。

圖4 煙氣濕度隨含水率的變化曲線

圖5 煙氣SO2排放濃度隨濕度的變化曲線

圖6 不同SO2入口濃度對脫硫效果的影響

2.4 不同SO2入口濃度固硫效果分析

固定風量260m3/h，通過調節喂料量水分及喂料量，控制煙氣中含濕量的為45%，鈣硫比250，石灰石細度2000目，通過調節入口溫度使得出口溫度保持在70℃。

從圖6可以看出隨著入口SO2濃度的增加，出口SO2濃度并未發生過大改變，都維持在10mg/Nm3附近，說明入口濃度的改變不會對脫硫效果造成較大的影響，也進一步說明微粉石灰石脫硫的可靠性。

3 結語

在高固氣比半干法循環固硫中試平臺上經過多因素實驗并對結果分析得出以下結論。

1）微粉石灰石細度對脫硫效果有很大影響，當細度增加到1600目時，微粉石灰石能表現出較好的脫硫效果。

2）隨著鈣硫比的增加，煙氣脫硫效率不斷增加，鈣硫比達到250，脫硫效率達到99.5%，接近濕法脫硫效率，滿足超凈排放的要求。

3）脫硫煙氣濕度控制在45～50%，具有較好的脫硫效果，能夠兼顧脫硫效率及后續收塵系統。

4）SO2入口濃度（300～1100mg/Nm3），對最終排放結果不會造成太大影響，排放均能控制在10mg/Nm3以下。