任興健

摘 要：近年來，隨著科技的不斷發(fā)展，新型、高效的清潔燃燒技術(shù)越來越受到人們的青睞，循環(huán)流化床燃燒技術(shù)便是其中之一。循環(huán)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(huán)流化床鍋爐爐內(nèi)脫硫原理以及影響因素進(jìn)行詳細(xì)的探討。

關(guān)鍵詞：循環(huán)流化床；脫硫；氧化鈣；固硫

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

隨著工業(yè)技術(shù)的不斷進(jìn)步，環(huán)境污染越來越嚴(yán)重。在工業(yè)生產(chǎn)中，鍋爐的燃燒會產(chǎn)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(yán)重的危害，因此在鍋爐燃燒時，對燃燒產(chǎn)生的氣體進(jìn)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(huán)流化床鍋爐技術(shù)概述

近幾年來，隨著科技的不斷進(jìn)步，循環(huán)流化床鍋爐技術(shù)作為一種新型、高效的清潔能源，有著非常廣闊的發(fā)展空間。由于循環(huán)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(jìn)行燃燒處理時，能夠提高煤炭的燃燒效率，負(fù)荷調(diào)節(jié)的性能以及低負(fù)荷的穩(wěn)燃性能都比較高，并且燃燒后產(chǎn)生的灰渣能夠得到良好的運用。在進(jìn)行循環(huán)流化床鍋爐爐內(nèi)脫硫時，所采用的技術(shù)是目前國際上共同認(rèn)可的脫硫效果最好的一種脫硫技術(shù)。

現(xiàn)階段，利用循環(huán)流化床鍋爐脫硫主要有兩種說法：①在爐內(nèi)利用石灰石干來進(jìn)行脫硫處理。利用這種方法進(jìn)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(dá)不到國家要求，必須對廢氣進(jìn)行二次脫硫處理，這樣就會增加其運行成本。②在循環(huán)流化床鍋爐運行時，只要對其運行溫度進(jìn)行合理的控制，就能夠真正提高脫硫效率，不需要進(jìn)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(xiàn)循環(huán)流化床鍋爐爐內(nèi)脫硫，就需要采用石灰石干進(jìn)行脫硫處理，也就是在進(jìn)行脫硫時，在鍋爐內(nèi)利用高溫對CaCO3進(jìn)行鍛造分解，使其分解為CaO，并將其與廢氣中的SO2結(jié)合，利用化學(xué)反應(yīng)生成CaSO4，隨著爐內(nèi)的爐渣排到爐外，這樣就能夠達(dá)到脫硫的目的。

在進(jìn)行脫硫處理時，主要分為以下三個步驟：①對石灰石進(jìn)行煅燒。由于石灰石主要成分是CaCO3，這種物質(zhì)遇到高溫會分解為CaO，在進(jìn)行鍛造的過程中，還會產(chǎn)生CO2，并且將CaO的空隙生成并且擴(kuò)大，從而使其表面積擴(kuò)大，為固硫打下良好的基礎(chǔ)。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(guān)數(shù)據(jù)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(yīng)。硫的固化反應(yīng)主要就是CaO與燃燒中析出的二氧化硫化學(xué)反應(yīng)生成硫酸鹽。

2.2 影響因素分析

在循環(huán)流化床鍋爐爐內(nèi)進(jìn)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(jìn)行詳細(xì)的分析。

2.2.1 床溫的影響

相關(guān)數(shù)據(jù)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(xiàn)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(dāng)床溫低于800 ℃時，對于脫硫劑來說，它的孔隙數(shù)量以及孔直徑都比較小，脫硫時的反應(yīng)速度相應(yīng)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(dāng)床溫高于950 ℃時，CaO內(nèi)部的孔隙結(jié)構(gòu)會因燒結(jié)而造成部分減少，導(dǎo)致CaO與二氧化硫的反應(yīng)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(dāng)循環(huán)流化床鍋爐運行時，脫硫速率會隨著往爐內(nèi)添加的石灰石數(shù)量的增長而提高。當(dāng)Ca/S摩爾比小于2.5時，循環(huán)流化床鍋爐爐內(nèi)的脫硫效率會隨著摩爾比的增加而提高，但是當(dāng)繼續(xù)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(huán)流化床鍋爐運行時，根據(jù)相關(guān)的數(shù)據(jù)可以看出，在進(jìn)行爐內(nèi)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(nèi)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(jìn)反應(yīng)面積的增大。但是從科學(xué)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(shù)量不斷增加，加大了除塵器的負(fù)擔(dān)。對于脫硫劑來說，通常最佳的脫硫劑粒徑分布與循環(huán)流化床鍋爐的各項設(shè)計參數(shù)有著密切的關(guān)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(zhì)量的影響

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

2.2.5 煤炭種類的影響

在進(jìn)行煤炭脫硫時，循環(huán)流化床鍋爐爐內(nèi)脫硫效率的高低與煤炭的含硫量有著直接的關(guān)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?qū)⑵涿摿蛐侍岣叩?0%以上，但是相關(guān)數(shù)據(jù)表明，這樣做并不能使二氧化硫的排放標(biāo)準(zhǔn)達(dá)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(nèi)。利用這種方法進(jìn)行投放，操作比較簡單，但是卻存在很大的問題。當(dāng)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(jié)成塊狀，這就使其在爐內(nèi)進(jìn)行煅燒時，達(dá)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(fēng)口的位置進(jìn)行設(shè)置——將石灰石的粉末通過特定的管道利用風(fēng)力作用送到二次風(fēng)管內(nèi)部，使其跟隨二次風(fēng)一起進(jìn)入鍋爐的爐膛內(nèi)部。這樣做的優(yōu)點是，能夠使投放點更加均勻，加快其反應(yīng)速度，從而提高脫硫效率，但是這種投放方法比較復(fù)雜，還需要進(jìn)行的研究。

3 結(jié)束語

根據(jù)本文的研究，在循環(huán)流化床鍋爐爐內(nèi)進(jìn)行脫硫時，應(yīng)該對爐內(nèi)的脫硫原理以及影響脫硫的因素進(jìn)行詳細(xì)的分析和探討，這樣才能夠提高脫硫效率，并在進(jìn)行廢氣排放時，使二氧化硫的排放標(biāo)準(zhǔn)達(dá)到相關(guān)要求。

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〔編輯：劉曉芳〕