循環流化床脫硫劑利用率分析

張偉 邱琬鈞

重慶卡貝樂化工有限責任公司，中國·重慶 401220

1 引言

論文研究的公司燃煤鍋爐煙氣脫硫工藝，采用半干法循環流化床。它具有干法工藝的許多優點，如流程簡單、占地少，投資小以及副產品可綜合利用等，由于設備故障、人員操作不當等原因，經常出現脫硫劑利用率低[1]，脫硫劑消耗異常等情況，論文從脫硫產物的成分分析入手，采用反推手段對脫硫劑利用率問題進行較深入研究。

2 脫硫劑利用率定義

煙氣脫硫劑利用率是指煙氣中與硫反應消耗的脫硫劑量與加入系統的脫硫劑總量之比。計算公式為：

由于脫硫劑投入后，其反應不是100%反應完全，總有一部分是沒有參與反應，所以脫硫劑利用率是反映脫硫劑消耗的一個重要指標。

3 脫硫劑利用率計算

3.1 煙氣中與硫反應消耗掉的脫硫劑量

首先用酸溶法測定脫硫灰中粉煤灰百分含量，后用雙氧水將CaSO3氧化成CaSO4，再用硫酸鋇質量法分析出脫硫灰中硫的物質的量（mol）[2]。只要測定出脫硫灰中硫酸根物質的量（mol），就可推算出和硫參與反應的脫硫劑鈣的物質的量（硫酸根物質的量和參與反應的脫硫劑鈣的物質的量等量），見表1。

3.2 加入脫硫系統有效鈣總量測定

生石灰脫硫劑投入循環流化床脫硫系統中進行脫硫，起作用的是有效鈣基，其測定方法：先用酸溶法測定脫硫灰中粉煤灰百分含量，再用奧氏氣體法測定脫硫灰中CaCO3含量，然后用EDTA 滴定法測定溶液中總鈣含量。最后根據溶液中總鈣含量和脫硫灰中CaCO3含量及粉煤灰含量，計算出投入脫硫系統中脫硫有效鈣含量，見表1。

3.3 脫硫劑利用率

公司原始設計脫硫劑是消石灰，鈣流比控制為1.3，脫硫劑利用率可達到73.08%，而在半干法循環流化床實際運行中鈣流比一般控制在1.8～2.2 之間運行，有的還將鈣硫比控制到了2.5 運行。如果公司將鈣硫比控制到2.5（實際大于4.6）運行，那么公司脫硫工藝可控生石灰脫硫劑利用率在38%左右運行。但從脫硫劑利用率測量結果表1來看，目前公司脫硫劑利用率很低，最高還不到24%。

表1 參與反應的鈣量和加入系統的脫硫劑有效鈣量及脫硫劑利用率情況

4 提高脫硫劑利用率措施

4.1 優化操作

4.1.1 降低脫硫塔中降低鈣硫比

實際運行過程中，受負荷、煤種以及脫硫劑品質的影響而波動，鈣硫比高出設計值較多，鈣硫比與脫硫劑利用率成反比，鈣硫比高則脫硫劑利用率就低。高鈣硫比運行是導致脫硫劑利用率低，消耗偏高重要原因之一，所以要提高脫硫劑利用率，降低脫硫劑消耗，就必須優化操作，降低鈣硫比。

4.1.2 增加脫硫系統加水量

公司脫硫工藝脫硫劑使用的是生石灰，為使脫硫劑進入脫硫塔后有較高的活性，加快脫硫劑與煙氣中硫反應，提高脫硫劑利用率，降低脫硫劑消耗，在實際運行過程中，脫硫劑在進脫硫塔前，應用適量水在干消化器中對其進行預消化。

另外，根據公司脫硫工藝，設計滿負荷（50T/h 蒸汽）煤中流2.78%時，每小時脫硫塔中消石灰應消耗3.5m3工業水。為使脫硫劑有較高的活性，加快脫硫劑與煙氣中硫反應，提高脫硫劑利用率，降低脫硫劑消耗，脫硫系統中總加水量應該控制在2.5m3/h 左右為宜。

4.1.3 調整煙氣和脫硫劑接觸時間

煙氣和脫硫劑充分接觸有利于脫硫，CFB-FGD 脫硫工藝中設計了再循環系統，使脫硫劑在流化床內多次循環，增長脫硫劑反應停留時間，大大提高了脫硫劑的利用率和脫硫效率。而目前公司再循環系統操作有待優化，為提高脫硫劑利用率和脫硫效率，需充分發揮脫硫工藝中再循環系統作用，盡量延長煙氣和脫硫劑接觸時間。

4.2 維護好脫硫系統設備

從公司脫硫流程來看，燃煤鍋爐煙氣經空氣預熱器出來后，將進入一預靜電除塵器除塵，設計此除塵器能脫除85%以上的煙塵，可有效收集灰1.39t/h，只有不到20%的煙塵進入脫硫塔中的脫硫劑中[3]。如果靜電除塵器出現故障或停運，將造成脫硫塔中脫硫劑含煤灰量大幅上升（見表1），在一定程度上加大了煙氣中含硫化合物與脫硫劑接觸反應的阻力，降低了脫硫劑脫硫效率（為提高脫硫劑脫硫效率，只有加大脫硫劑投加量），脫硫劑得不到有效利用，導致脫硫劑利用率下降。

為提高脫硫劑利用率，必須保證脫硫系統的設備正常運行，特別是要充分發揮預電場靜電除塵器除塵作用，減少脫硫劑中含煤灰量。

4.3 保證脫硫劑質量穩定性

公司使用的生石灰鈣基脫硫劑，其生石灰CaCO3含量一般在10%左右，有效鈣在80%（以CaO 計）左右。從脫硫系統運行情況來分析，只要脫硫效率達到86%以上，Ca/S 比在2.5 左右，脫硫劑利用率達到40%左右。公司目前使用的生石灰質量，完全可以保證含2.5%左右硫的煤燃燒后SO2達標排放。

5 結語

通過強化脫硫設備管理，確保設備運行比較正常，同時確保脫硫劑質量相對穩定，可為提高脫硫劑利用率提供“硬件”保證。通過對脫硫系統優化操作，根據運行實際，合理系統地調整，適當降低鈣硫比，可為提高脫硫劑利用率提供“軟件”保障。通過以上“硬”“軟”改善，提高脫硫劑利用率。