白坤舉

（河南省鶴壁市淇濱區(qū)鶴壁職業(yè)技術(shù)學(xué)院，河南 鶴壁 458030）

隨著社會經(jīng)濟的不斷發(fā)展，如今社會對于電力的需要性也在不斷的提升。但迫于如今的資源情況限制，為能夠?qū)崿F(xiàn)資源的可持續(xù)利于的同時，提高發(fā)電效率，如今越來越多的相關(guān)業(yè)內(nèi)人士開始利用工業(yè)廢渣，尤其是硅熱法煉鎂還原渣（鎂渣）進行煤炭的脫硫工作。但鎂渣在運輸和生產(chǎn)過程中極易產(chǎn)生粉塵污染，進而對人類和動物的呼吸習(xí)慣造成極為嚴(yán)重的負面影響。另外鎂渣作為工作廢棄物，其還將會環(huán)境和水資源造成污染。因此對鎂渣應(yīng)用于循環(huán)流化床鍋爐脫硫的試驗進行相關(guān)研究，將可以為鎂渣脫硫技術(shù)提供更多的理論參考，進而實現(xiàn)鎂渣的回收再利用的同時，降低環(huán)境污染問題，實現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展。

1 鎂渣的脫硫性能

在實驗室條件下，為能夠充分的研究鎂渣的實際脫硫效果，本次試驗將會通過熱重分析儀為試驗中的脫硫反應(yīng)裝置，并以此為基礎(chǔ)來對鎂渣在不同溫度下的實際脫硫效果進行試驗。而在實際試驗中，鎂渣脫硫反應(yīng)系統(tǒng)大體上可以劃分為配氣、硫化反應(yīng)、數(shù)據(jù)記錄三個流程。其中樣品的硫化反應(yīng)全過程都將會位于熱重分析儀中完成。在進行實際試驗過程中，脫硫反應(yīng)樣品將會放入到熱重分析儀中的坩堝中，然后其頂部將會通入適當(dāng)量的模擬氣體，模擬氣體為SO2、N2以及O2三種氣體的混合氣體；而底部則會通入適當(dāng)量的保護氣體，保護氣體為N2氣體，而在熱重分析儀的側(cè)邊處，將會在試驗中排除脫硫反應(yīng)的廢棄，并且該廢氣還會通過堿液進行洗滌，待全部洗滌完成后，排放到儲存氣體的玻璃罐中，待后期進行試驗驗證反應(yīng)所產(chǎn)生的廢氣，在經(jīng)過堿液洗滌后是否會到處空氣污染問題。

2 反應(yīng)溫度對鎂渣脫硫性能所造成的影響

在實際脫硫反應(yīng)過程中，床溫的變化不僅會對脫硫反應(yīng)劑的實際脫硫性能造成影響，還會導(dǎo)致脫硫反應(yīng)過程中反應(yīng)不完全，產(chǎn)生固體物質(zhì)或者造成孔結(jié)構(gòu)阻塞等問題，從而多方面結(jié)合下對脫硫反應(yīng)劑的實際脫硫性能造成影響。然而找鍋爐實際工作過程中，其床溫將會伴隨著鍋爐機組的負荷情況變化而在一定范圍內(nèi)進行不斷變化，因此在鍋爐的實際工作過程中，對脫硫反應(yīng)劑的脫硫性能造成影響是難以避免的問題，因此為能夠最大限度的保障鎂渣的實際脫硫效果，還需要確定反應(yīng)溫度對鎂渣脫硫性能所造成的影響[1]。

通過研究發(fā)現(xiàn)，無論在任何反應(yīng)時間段內(nèi)，812℃情況下的鎂渣脫硫性能都無法同925℃和1131℃下的鎂渣脫硫性能所相比較。哪怕隨著時間的推移，812℃下的鎂渣鈣轉(zhuǎn)化率一直呈現(xiàn)為持續(xù)增長的態(tài)勢。之所以會出現(xiàn)該種現(xiàn)象，主要還是因為隨著溫度的不斷增加，氣體分子的平均動能將會隨著脫硫反應(yīng)溫度的增加而不斷提升，致使能夠加入到脫硫反應(yīng)中的活性分子量也在持續(xù)增加，進而直接對鎂渣表面的化學(xué)反應(yīng)速度造成影響，最終造成鈣轉(zhuǎn)化率隨著脫硫反應(yīng)的反應(yīng)溫度不斷增加而持續(xù)上升現(xiàn)象。

除此之外，通過研究發(fā)現(xiàn)，隨著溫度的不斷增加，當(dāng)達到一定溫度限度內(nèi)后，脫硫反應(yīng)的反應(yīng)溫度所能夠造成的轉(zhuǎn)化率增幅將會持續(xù)降低。之所以會出現(xiàn)該種情況，主要是因為在1131℃時，鎂渣固體表面所產(chǎn)生的燒結(jié)作用將會快速加劇，進而造成鎂渣固體表面的孔隙率在持續(xù)降低，同樣也會降低鎂渣固體表面同混合氣體間的接觸面積，進而對鎂渣的脫硫反應(yīng)效率造次實質(zhì)性的影響。因此，在經(jīng)過多方面測試總結(jié)后發(fā)現(xiàn)，當(dāng)鎂渣脫硫反應(yīng)的反應(yīng)溫度在925℃時，其實際脫硫性能最佳，并且該溫度也與鍋爐政策運轉(zhuǎn)過程中的床溫相對一致，因此將將鎂渣應(yīng)用與實際煤炭脫硫，對于如今的電廠發(fā)電來說有著極為重要的現(xiàn)實意義。

3 鎂渣應(yīng)用于循環(huán)流化床鍋爐脫硫的試驗

3.1 試驗研究對象

在實際試驗過程中，需要先將鎂渣與鎂渣盡可能的進行均勻混合，然后將混合物一同送入到鍋爐內(nèi)部。為能最大限度的保障研究效果，本次試驗研究所使用的煤種將不會發(fā)生變化，并且對于煤種的元素分析情況也要盡可能保證一致性，之后利用煙氣分析儀對鍋爐出口出的SO2含量進行實時監(jiān)測，然后以此為基礎(chǔ)分析出以鎂渣作為脫硫反應(yīng)劑時，煤炭的實際脫硫反應(yīng)效果。另外，在試驗過程中，為能夠模擬在不同燃燒情況下的爐內(nèi)溫度，本次試驗將會采用812℃、925℃以及1131℃三種溫度來對爐內(nèi)溫度進行模擬。而在工業(yè)化生產(chǎn)狀態(tài)下，鍋爐所產(chǎn)生的氣體中CO2和NOx將會在300℃～600℃之間同鎂渣發(fā)生較為明顯的化學(xué)反應(yīng)，并在反應(yīng)過程中發(fā)生脫硫反應(yīng)。不過由于本次試驗所選擇的溫度都在812℃以上，因此兩者與鎂渣之間所發(fā)生的硫化反應(yīng)并不是太明顯。并且在低溫度下，爐內(nèi)的水蒸氣的存在也將會在一定程度上促進硫化反應(yīng)的進程，但在812℃以上，該進程卻被極大的削弱。因此為能夠?qū)υ囼炦^程進行有效的簡化，本次試驗過程中并未加入CO、NOx、水蒸氣等在812℃以上反應(yīng)并不是很明顯的氣體[2]。

表1 試驗所使用煤種元素分析以及工業(yè)分析

3.2 試驗結(jié)果及其分析論述

3.2.1 SO2濃度對鎂渣脫硫性能的影響

在實際反應(yīng)過程中，鎂渣的脫硫反應(yīng)主要是與氣體中的SO2氣體進行反應(yīng)，該反應(yīng)也是典型的氣固反應(yīng)。在反應(yīng)中，與SO2氣體發(fā)生化學(xué)反應(yīng)的的是鎂渣中的CaO成分，并在反應(yīng)過程中，CaO將會與SO2氣體將會發(fā)生表面化學(xué)反應(yīng)控制過程與產(chǎn)物層擴散兩大過程?，F(xiàn)如今，眾多專家學(xué)者都認(rèn)為這兩個反應(yīng)過程都極為快速，并在反應(yīng)過程中產(chǎn)生CaSO4。然而因為CaSO4的摩爾體積比CaO大，所以在反應(yīng)過程中，CaO表面和孔隙將逐漸會被覆蓋堵塞，從而對脫硫反應(yīng)的反應(yīng)性能進行控制。而隨著SO2氣體濃度的不斷增大，兩者間的脫硫反應(yīng)速率也將會隨之上升，但反應(yīng)速率提升的同時CaSO4的生產(chǎn)效率也將會增加，從而CaO表面的覆蓋堵塞現(xiàn)象也將會更加明顯，這對于脫硫反應(yīng)來說是極為不利的，最終導(dǎo)致隨著SO2氣體的增加，鎂渣的脫硫反應(yīng)的性能上升的同時，反應(yīng)速率卻呈現(xiàn)為下降的情況。

3.2.2 O2濃度對鎂渣脫硫性能的影響

在脫硫反應(yīng)的前10min，O2的濃度對于脫硫反應(yīng)并不會造成太大的影響，但隨著時間的推移，不同O2濃度下的脫硫反應(yīng)效果卻出現(xiàn)了較大的差異性，具體體現(xiàn)為隨著O2濃度的不斷提升，鎂渣的實際脫硫性能也將會隨之上升。并且通過試驗發(fā)現(xiàn)，隨著O2濃度的不斷上升，SO2與鎂渣反應(yīng)將會更加徹底，使得反應(yīng)過程中所產(chǎn)生的反應(yīng)物CaSO4的量也更少，鈣轉(zhuǎn)化率也就更高，這是導(dǎo)致鎂渣反應(yīng)性能得到提升的根本原因所在[3]。

3.2.3 鎂渣量對于脫硫反應(yīng)性能的影響

通過試驗發(fā)現(xiàn)，隨著鍋爐內(nèi)所加入的鎂渣量的不斷增加，鎂渣的實際脫硫性能也將會隨之上升。當(dāng)然，無論是任何脫硫劑的使用都是有著一定限度的，若是鎂渣應(yīng)用于循環(huán)流化床鍋爐脫硫中的鎂渣量過大，那么將將會造成大量的不完善反應(yīng)情況，從而使得鎂渣產(chǎn)生大量的附加灰渣，這種情況在實際鍋爐運轉(zhuǎn)過程中，不僅會造成發(fā)電過程中的熱損失，增加發(fā)電成本，還會加劇鍋爐爐膛內(nèi)部的實際磨損問題，從而為鍋爐留下安全隱患，對于后期的運行與管理都有著不利影響[4]。因此在鎂渣應(yīng)用于循環(huán)流化床鍋爐脫硫的時候，相關(guān)人員需要結(jié)合煤炭的實際元素狀況來進行鎂渣的使用量計算，進而讓所有鎂渣都能夠充分進行反應(yīng)的同時，還能夠達到最大化的脫硫效果，最終降低發(fā)電成本。

4 結(jié)論

（1）但鎂渣作為脫硫劑進行使用的時候，鍋爐中最適宜的脫硫反應(yīng)溫度為925℃，該溫度與鍋爐正常運行穩(wěn)定保持一致。

（2）在脫硫反應(yīng)過程中，O2氣體和SO2氣體對于鎂渣脫硫性能所造成的影響最為明顯，并且隨著O2和SO2濃度的不斷增加，鎂渣的實際脫硫性能也將會隨之上升。

（3）鎂渣應(yīng)用于循環(huán)流化床鍋爐脫硫以后，有著成本低，效率高、還能夠?qū)崿F(xiàn)廢物利用、保護環(huán)境等優(yōu)點，因此在如今的煤炭脫硫中應(yīng)對該方面內(nèi)容進行進一步的研究發(fā)展，從而促進該技術(shù)的工業(yè)化發(fā)展，提高脫硫效率，促進發(fā)電企業(yè)的發(fā)展。