循環(huán)流化床煙氣脫硫技術(shù)應(yīng)用及進(jìn)展

鄧林俐

（四川大學(xué)建筑與環(huán)境學(xué)院 四川成都 610065）

1 當(dāng)今脫硫技術(shù)概況

煙氣脫硫是采用化學(xué)或物理措施把存在于煙氣中的SO2固定和去除[1]。作為控制SO2氣體排放最有效的技術(shù)，煙氣脫硫可分為濕法、干法及半干法[2]。濕法工藝存在著煙氣含濕量增加[3]的問題。半干法工藝以水溶液為脫硫劑生成的脫硫產(chǎn)物為干態(tài)。干法工藝的脫硫劑為干態(tài)，處理后的煙氣溫度較高，但其脫硫效率低下[4]，脫硫產(chǎn)物仍為干態(tài)。在這三類技術(shù)中，目前技術(shù)成熟的脫硫工藝有石灰石/石膏法、循環(huán)流化床煙氣脫硫工藝、噴霧干燥脫硫法與爐內(nèi)噴鈣尾部增濕[5]幾種，占實施脫硫的83%以上。循環(huán)流化床煙氣脫硫工藝，因其脫硫效率高、運營投資較省、占地面積較少，在能達(dá)到高品位石灰供給和妥善處理脫硫灰的條件下，具有較好的發(fā)展前景[6]。

2 循環(huán)流化床煙氣脫硫機理模型

Neathery等運用雙膜理論，考慮Ca(OH)2漿滴在反應(yīng)器里的蒸發(fā)時間和假設(shè)反應(yīng)器內(nèi)氣固兩相流動均為活塞得到了總脫硫效率方程。

式中，Φ0—增強因子；k1(ref)—標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下的液相傳質(zhì)系數(shù)；w—漿滴的重量百分比濃度；wref—標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下的漿滴的重量百分比濃度；H—亨利常數(shù)；ρM—溶液密度；kw—氣膜傳質(zhì)系數(shù)；Pw—水的蒸氣壓；Pv—水的飽和蒸氣壓。

Jiang等假設(shè)反應(yīng)器內(nèi)氣相主體為活塞流，固相主體為全混流，并且床內(nèi)不存在氣泡的情況下，根據(jù)穩(wěn)態(tài)下在氣相和固相中的物料平衡關(guān)系推導(dǎo)出了脫硫效率公式。

邊界條件：Z=0，CAg=CAg0；Z=H，CAg=CAg’

脫硫效率為：

式中，u—氣體通過反應(yīng)器的流速；CAg—SO2在氣相中的濃度；Z—床高變量；ε—床層孔隙率；R—吸收劑顆粒直徑；rso2(R)—對應(yīng)于顆粒直徑R的SO2反應(yīng)速度；Pb(R)—床層顆粒分布函數(shù)；H—床高；Ka—反應(yīng)速率常數(shù)；XB—床固體顆粒平均轉(zhuǎn)化率。

3 循環(huán)流化床煙氣脫硫技術(shù)應(yīng)用現(xiàn)狀

3.1 回流式循環(huán)流化床煙氣脫硫（RCFB）

回流式循環(huán)流化床煙氣脫硫法在吸收塔中流場的設(shè)計和塔頂結(jié)構(gòu)上作了較大革新。這一改進(jìn)使吸收塔內(nèi)煙氣和吸收劑顆粒向上運動過程中，部分顆粒從塔頂向下回流。這股很強的內(nèi)部湍流與煙氣運動方向相反，增加了煙氣與吸收劑的接觸時間，這使得脫硫塔內(nèi)同時存在了內(nèi)、外循環(huán)，脫硫效率大大提高。

3.2 氣體懸浮吸收煙氣脫硫（GSA）

氣體懸浮吸收工藝與RCFB不同，該脫硫劑工藝噴的是霧化的石灰漿液。干粉吸收劑經(jīng)一個簡單的雙流體噴嘴霧化后從吸收塔底部噴入煙氣中，并在吸收塔中保持懸浮湍動態(tài)，邊干燥邊反應(yīng)，干燥后的吸收劑顆粒經(jīng)除塵器除下后返回吸收塔循環(huán)利用。

結(jié)語

（1）深入研究循環(huán)流化床脫硫塔內(nèi)氣、液、固運動規(guī)律，了解塔內(nèi)氣體的流體模型，通過數(shù)學(xué)模型的改進(jìn)，使該工藝更具有工程應(yīng)用的價值。

（2）為使該工藝更具經(jīng)濟性，應(yīng)開發(fā)更為廉價而高效的脫硫劑及其制備系統(tǒng)，從環(huán)保角度出發(fā)，采用粉煤灰等工業(yè)廢棄物作為脫硫劑，以廢治廢，使該項工藝成為一綜合的廢物處理系統(tǒng)。