閻志強

摘 要： 循環(huán)流化床作為燃燒劣質(zhì)燃燒材料的最佳設(shè)備，不僅非常的節(jié)能環(huán)保，同時還可以用石灰石進行爐內(nèi)脫硫。和普通的脫硫方式相比，爐內(nèi)石灰石脫硫不僅可以節(jié)約大量的成本，同時操作起來也非常簡單。鑒于此，本文主要對循環(huán)流化床鍋爐內(nèi)石灰石脫硫技術(shù)進行分析和研究。

關(guān)鍵詞： 循環(huán)流化床;石灰石;二氧化硫;煅燒;流化;動力學(xué);脫硫

【中圖分類號】TU758? ? ?【文獻標識碼】A? ? ?【文章編號】1674-3733（2020）19-0232-01

引言：雖然爐內(nèi)石灰石脫硫工作具有操作簡單，價格低廉的優(yōu)勢，但是也存在脫硫效率和脫硫質(zhì)量較差等問題，鑒于此，本文先對循環(huán)流化床鍋爐內(nèi)石灰石的脫硫現(xiàn)狀進行分析，然后再針對實際情況對提高CFB鍋爐爐內(nèi)脫硫效率的方法進行分析。

1 循環(huán)流化床鍋爐內(nèi)石灰石脫硫現(xiàn)狀分析

循環(huán)流化床，簡稱CFB鍋爐。和普通的鍋爐相比，該鍋爐不僅擁有很強的燃燒效能，同時也可以燃燒大量的劣質(zhì)燃燒材料，并借此來實現(xiàn)對劣質(zhì)燃燒材料的充分利用。當(dāng)前正處于我國經(jīng)濟飛速發(fā)展的關(guān)鍵時期，在該階段內(nèi)，不僅提倡節(jié)能環(huán)保，同時也號召各大生產(chǎn)企業(yè)多使用清潔能源。在此背景下，CFB鍋爐技術(shù)得到了迅速發(fā)展和大范圍應(yīng)用。

在實際的脫硫工作中，工作人員僅僅需要直接向鍋爐內(nèi)添加石灰石即可。和傳統(tǒng)的脫硫方式相比，雖然這一方式操作簡便，但是也存在脫硫效率低下、脫硫質(zhì)量不足等問題。據(jù)不完全統(tǒng)計，在實際的CFB鍋爐爐內(nèi)脫硫工作中，當(dāng)Ca/S 摩爾比的數(shù)值超過2.0時，此時的脫硫效率可達到90%左右。但是90%的脫硫效率也難以滿足現(xiàn)行的環(huán)保要求。根據(jù)GB13223-2011規(guī)定，要求燃煤發(fā)電爐的二氧化硫排放濃度不得超過100mg/m3。通過計算得知，如果要實現(xiàn)該標準，則要求爐內(nèi)脫硫效率至少要達到99.8%以上。然而就目前的CFB脫硫來說，很難突破這一指標。在實際的爐內(nèi)脫硫中，很多因素都會對硫化反應(yīng)的速度和效果產(chǎn)生影響，諸如爐內(nèi)的溫度因素、石灰石的粒徑因素、孔結(jié)構(gòu)因素以及細化程度等等。此外，最佳的CFB鍋爐脫硫溫度數(shù)值在850攝氏度左右。由此可見，可以通過降低石灰石的粒徑來有效提高硫化反應(yīng)和鈣轉(zhuǎn)化率。一般認為硫化反應(yīng)包含兩個步驟：快速硫化反應(yīng)階段受化學(xué)反應(yīng)或顆粒內(nèi)的氣體擴散控制，慢速硫化反應(yīng)階段受CaSO4 產(chǎn)物層擴散控制。

2 提高CFB 爐內(nèi)脫硫效率的方法

為了迎合當(dāng)前的環(huán)保趨勢，在實際的CFB鍋爐脫硫工作中，往往采用兩級脫硫的方式來有效降低爐內(nèi)的二氧化硫氣體含量。如當(dāng)前很多企業(yè)都是采用爐內(nèi)脫硫和煙氣濕法脫硫相結(jié)合的方式進行脫硫，但是這類脫硫方式需要技術(shù)人員架設(shè)專門的爐外煙氣脫硫設(shè)施，這在某種程度上增加了企業(yè)的污染治理成本。鑒于此，有必要從優(yōu)化石灰石的質(zhì)量、溫度控制以及風(fēng)量控制這幾個層面入手來提高CFB鍋爐的爐內(nèi)脫硫質(zhì)量。

2.1 可以利用小粒徑石灰石提高脫硫質(zhì)量

經(jīng)過大量的實驗得出，對石灰石的粒徑進行優(yōu)化可以有效提高CFB鍋爐的爐內(nèi)脫硫質(zhì)量。經(jīng)過粒徑優(yōu)化后的石灰石一方面可以有效提高硫化反應(yīng)的速度以及鈣化速度，同時也可以減弱石灰石對鍋爐內(nèi)的腐蝕。

例如在實際的脫硫過程中，技術(shù)人員應(yīng)該根據(jù)實際情況對石灰石的顆粒粒徑進行優(yōu)化，然后將其投入鍋爐內(nèi)進行脫硫。但是值得注意的是，石灰石的顆粒粒徑不能過細，如果顆粒粒徑過細，反而會降低實際的脫硫效果。

2.2 借助吸收劑活化技術(shù)提高脫硫質(zhì)量

為了進一步提高石灰石的脫硫效率，技術(shù)人員還可以通過對石灰石進行化學(xué)或者物理活化來進行脫硫。所謂物理活化，即以某種物理方式對硫酸鈣的覆蓋層加以打破，此時石灰石顆粒中還沒有充分反應(yīng)的氧化鈣就會暴露出來。在氧化鈣的幫助下，可以對石灰石的化學(xué)成分進行改變，從而有效改變硫化反應(yīng)的活性。

例如在實際的物理活化過程中，技術(shù)人員首先要做好失活吸收劑的研磨和顆粒再生工作。但是就這項工作的操作難度和操作成本而言都比較高，所以目前很多企業(yè)都是用蒸汽活化的方式來進行脫硫。有學(xué)者曾經(jīng)對蒸汽活化技術(shù)進行了詳細的論證和分析，并指出了該項技術(shù)的關(guān)鍵點。在進行蒸汽活化的過程中，一定要對煤灰、水蒸氣以及氧化鈣之間的反應(yīng)進行研究。如有必要，還可以對蒸汽活化技術(shù)進行優(yōu)化。即將溫度值恒定在150攝氏度的蒸汽以勻速的方式注入到回料管道內(nèi)，此時的爐內(nèi)脫硫效率可以從起初的80%上升到90%。和物理活化技術(shù)不同，化學(xué)活化技術(shù)主要利用石灰石的化學(xué)調(diào)質(zhì)來實現(xiàn)有效脫硫。

例如技術(shù)人員在進行化學(xué)調(diào)質(zhì)的過程中，可以根據(jù)實際情況選擇不同的調(diào)質(zhì)方式。一般情況下，石灰石的化學(xué)調(diào)質(zhì)方式為固體摻混和溶液摻混這兩種。但是需要注意的是，不能將氯化鹽直接用于石灰石的調(diào)質(zhì)，其中的氯離子會加速金屬的腐蝕。此外，技術(shù)人員還可以配比合適的調(diào)質(zhì)添加劑來提高氧化鈣晶體中的濃度，從而有效提高硫化鈣離子的擴散速度，進而有效提高脫硫速率和質(zhì)量。同時，技術(shù)人員還可以通過添加Na2CO3的方式來提高脫硫效率。

2.3 濕式煙氣循環(huán)

結(jié)合前文可知，H2O可以大幅提高石灰石的硫化反應(yīng)轉(zhuǎn)換率，且H2O的濃度和石灰石的硫化轉(zhuǎn)化率呈正比態(tài)勢。鑒于此，技術(shù)人員可以在此基礎(chǔ)上對該技術(shù)進行優(yōu)化，通過提高CFB爐內(nèi)的水蒸氣濃度來大幅提高爐內(nèi)脫硫質(zhì)量和脫硫效率。

例如在實際的濕法煙氣再循環(huán)中，高濃度的水蒸氣可以將煙氣再循環(huán)入爐內(nèi)，從而有效提高鍋爐內(nèi)的水蒸氣濃度，同時，在高濃度水蒸氣的作用下，可以加速硫化速率。

由此可見，為了有效降低脫硫成本，技術(shù)人員可以通過優(yōu)化石灰石的顆粒粒徑，對吸收劑的性質(zhì)進行改良以及蒸汽活化的方式來有效提高CFB鍋爐內(nèi)的脫硫質(zhì)量和脫硫效率。雖然活化技術(shù)的應(yīng)用還不夠成熟，但是隨著技術(shù)的不斷發(fā)展，相信在不久的將來，可以對活化技術(shù)進行進一步的優(yōu)化和調(diào)整。

總結(jié)：綜上所述，目前，我國學(xué)術(shù)界對CFB鍋爐的爐內(nèi)脫硫技術(shù)已經(jīng)有將近半個世紀的研究。但是就目前的研究情況來看，仍然存在很多的問題需要解決。為了有效提高CFB鍋爐的爐內(nèi)脫硫質(zhì)量和效果，專家和學(xué)者專門就煙氣中的水蒸氣以及各類活化技術(shù)進行了細致深入的研究，并期望借助上述技術(shù)來有效提高爐內(nèi)脫硫效率。此外，技術(shù)人員在對CFB鍋爐內(nèi)石灰石的脫硫特性進行研究時，應(yīng)該考慮到實際的環(huán)境因素，避免過度簡化。

參考文獻

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