仇念國

（國能寧東第一發(fā)電有限公司，寧夏靈武 750001）

煤炭在我國能源消費(fèi)中占據(jù)重要地位，占比達(dá)到62%。然而，我國主要煤炭資源的灰分含量高、含硫量高、熱值低，因此開發(fā)利用低品位煤已經(jīng)成為能源與環(huán)保領(lǐng)域的一個重要問題。

循環(huán)流化床鍋爐的脫硫效率一般在90%左右，而新的燃煤爐的排放標(biāo)準(zhǔn)則要求煙塵含量應(yīng)低于100 mg/m3，脫硫效率要求在97.7%以上。

1 循環(huán)流化床鍋爐燃燒脫硫機(jī)理

循環(huán)流化床鍋爐的燃燒過程包括燃燒和循環(huán)燃燒。燃燒過程中使用床下點(diǎn)火分級燃燒，通過干法排出中溫分層灰渣?；以ㄟ^水冷螺旋出渣器、灰冷器和灰斗等設(shè)備順序排出，飛灰率較低。鍋爐高溫分離器采用耐久性較好的新型氮化硅材料。循環(huán)灰輸送系統(tǒng)由回料管、溢流管和灰渣冷卻器等組成，實(shí)現(xiàn)循環(huán)利用床層中的灰渣。鍋爐的溫度控制主要通過自動控制系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)，當(dāng)該系統(tǒng)失效時，可以通過人工控制溫度來保持穩(wěn)定。

循環(huán)流化床鍋爐由燃料系統(tǒng)、汽水系統(tǒng)、風(fēng)煙系統(tǒng)、飛灰再循環(huán)系統(tǒng)和煙氣脫硫系統(tǒng)組成，這些系統(tǒng)相互獨(dú)立但相互關(guān)聯(lián)，任何一個系統(tǒng)出現(xiàn)問題都會導(dǎo)致整個鍋爐的運(yùn)行受阻。因此，在實(shí)際生產(chǎn)中，需要時刻關(guān)注各個系統(tǒng)設(shè)備的運(yùn)行狀況，以確保整個系統(tǒng)正常運(yùn)轉(zhuǎn)。

以下是石灰粉進(jìn)入循環(huán)流化床鍋爐的關(guān)鍵流程和技術(shù)特點(diǎn)。

1）石灰粉通過供電逆變器控制的緩沖區(qū)域進(jìn)入連續(xù)傳感器和加速度室，并與石灰石和蓮蓬風(fēng)扇一起進(jìn)入鍋爐。

2）由于石灰粉的干燥性和顆粒特性，一些管道會通過彎曲部分進(jìn)行密封。這些管道安裝了自動流量控制閥，并在化油器粉末處理器下方安裝了葉片，以防止水分進(jìn)入并提供25~50℃的熱空氣，確保系統(tǒng)的安全性。

3）在循環(huán)流化床鍋爐中，噴管位置對廢氣產(chǎn)生影響。循環(huán)流化床燃煤鍋爐采用兩根可移動鉆頭，從前方的水冷燃燒室向下噴入煤粉，這種技術(shù)稱為半干法外層循環(huán)技術(shù)。

4）半干法外層循環(huán)技術(shù)的工作原理是通過吸積柱底部的通風(fēng)孔，加速進(jìn)入塔中的氣體，引起紊流和混合作用。上升過程中物質(zhì)分離和向上流動，產(chǎn)生一種循環(huán)效應(yīng)，使氣流速度降低為原來的1/10以下，并提高了床層中谷類回收率和鈣濃度。

5）這種方式使得煙氣與CO2充分接觸，利用爐內(nèi)氣體進(jìn)行轉(zhuǎn)化，保持固體濃度穩(wěn)定。循環(huán)流化床鍋爐內(nèi)部固體循環(huán)穩(wěn)定，氣體混合良好，有利于固氣傳輸。

2 影響脫硫效率的因素

2.1 石灰石特性

石灰石的活性和含量對脫硫效率有重要影響?；钚愿叩氖沂軌蚋玫匚账嵝詺怏w，提高脫硫效率。

活性高的石灰石指的是其具有更多的活性成分，例如氧化鈣（CaO）。這些活性成分與煙氣中的酸性氣體（如二氧化硫）發(fā)生反應(yīng)，形成相對穩(wěn)定的化合物，從而實(shí)現(xiàn)脫硫。

活性高的石灰石能夠更充分地吸收酸性氣體，因?yàn)樗哂懈蟮谋缺砻娣e，提供更多的接觸點(diǎn)。較高的活性表明石灰石顆粒內(nèi)部化學(xué)反應(yīng)速率更高，從而加快了脫硫過程。

此外，石灰石的含量也會影響脫硫效率。較高的石灰石含量意味著更多的有效脫硫劑參與反應(yīng)，增加了脫硫反應(yīng)的潛力。較低的石灰石含量可能導(dǎo)致脫硫效率下降，因?yàn)椴蛔愕拿摿騽o法將所有的酸性氣體吸收和中和。

2.2 煙氣溫度

脫硫反應(yīng)的速率與溫度密切相關(guān)，通常在較低的煙氣溫度下脫硫效率較高。過高或過低的煙氣溫度均會降低脫硫效率。

較低的煙氣溫度有助于提高脫硫效率的主要原因是減慢了脫硫反應(yīng)的速率。在低溫下，脫硫劑（如石灰石）與酸性氣體（如二氧化硫）的反應(yīng)速度更慢，從而使反應(yīng)更充分。此外，較低的溫度還有利于保持固體物料的濕度，提供更好的條件和接觸面積來促進(jìn)脫硫過程中的化學(xué)反應(yīng)。然而，過高或過低的煙氣溫度都可能導(dǎo)致脫硫效率的降低。過高的溫度會加速反應(yīng)速率，但也可能導(dǎo)致脫硫劑的流失和顆粒熔化，降低了脫硫劑的可用性。過低的溫度則會減緩反應(yīng)速率，導(dǎo)致反應(yīng)不完全或延遲。

2.3 煙氣濕度

適當(dāng)?shù)臒煔鉂穸扔欣诿摿蚍磻?yīng)的進(jìn)行，但過高的濕度可能導(dǎo)致石灰石流失和堵塞問題。

適當(dāng)?shù)臒煔鉂穸扔欣诿摿蚍磻?yīng)的進(jìn)行，主要是因?yàn)闈穸瓤梢蕴峁└玫臈l件和接觸面積，促進(jìn)脫硫劑（如石灰石）與酸性氣體（如二氧化硫）的反應(yīng)。適度的濕度可以提供充足的水分用于催化反應(yīng)，增加了反應(yīng)速率和脫硫效率。然而，過高的濕度可能導(dǎo)致一些問題。首先，過高的濕度會增加石灰石流失的風(fēng)險(xiǎn)。濕潤的石灰石顆粒容易黏附在管道壁或設(shè)備表面上，導(dǎo)致石灰石的流失，并降低脫硫效率。其次，過高的濕度可能導(dǎo)致石灰石在輸送和噴射過程中發(fā)生堵塞，影響脫硫劑的均勻分布和接觸效果。

2.4 煙氣中的其他成分

煙氣中存在的其他污染物如氧化物、其他酸性氣體等也會影響脫硫效率。

首先，氧化物（如氮氧化物）可能與脫硫過程中的石灰石反應(yīng)，形成新的化合物，消耗了活性石灰石，從而降低了脫硫效率。因此，在脫硫過程中需要考慮氧化物的存在對脫硫劑的消耗情況，并進(jìn)行相應(yīng)的控制和調(diào)整。其次，其他酸性氣體（如鹽酸、氫氟酸等）如果存在于煙氣中，也會干擾脫硫反應(yīng)的進(jìn)行，并降低脫硫效率。這些酸性氣體可能與脫硫劑發(fā)生競爭反應(yīng)，減少了與二氧化硫的反應(yīng)機(jī)會，從而抑制了脫硫過程。另外，煙氣中其他成分的存在，如顆粒物、重金屬等，也可能對脫硫效率產(chǎn)生影響。顆粒物的存在可能會影響脫硫劑與酸性氣體的接觸，降低脫硫反應(yīng)的速率和效果。重金屬等雜質(zhì)可能與石灰石反應(yīng)，形成難溶的產(chǎn)物，降低脫硫效率并對設(shè)備產(chǎn)生不利影響。

2.5 石灰石的投加量和質(zhì)量

適當(dāng)?shù)氖沂都恿亢唾|(zhì)量可以保證充分的反應(yīng)和吸收，并提高脫硫效率。

首先，石灰石投加量的確定應(yīng)考慮煙氣中二氧化硫（SO2）的含量以及脫硫效率的要求。投加量過低可能導(dǎo)致不能充分吸收SO2，從而降低脫硫效率；投加量過高則可能造成過量使用石灰石，增加了成本和處理后的廢棄物。因此，需要根據(jù)具體情況進(jìn)行合理的控制和調(diào)整。其次，石灰石的質(zhì)量也對脫硫效率至關(guān)重要?；钚院图兌雀叩氖沂ǔＤ軌蚋玫嘏c酸性氣體發(fā)生反應(yīng)，并提供更大的表面積和反應(yīng)活性，從而增強(qiáng)脫硫效果。選擇高質(zhì)量的石灰石有助于提高脫硫效率，并降低其他不必要的雜質(zhì)對脫硫過程的影響。此外，還需要考慮石灰石顆粒的大小和形狀，以及投加方式和位置。適當(dāng)?shù)念w粒大小和形狀可以提供更好的接觸和混合效果，促進(jìn)反應(yīng)的進(jìn)行；正確的投加方式和位置能夠保證石灰石均勻分布，并與煙氣充分接觸。

2.6 循環(huán)流化床的操作參數(shù)

循環(huán)流化床鍋爐的氣速、床層高度、壓力等操作參數(shù)的選擇和調(diào)整也會對脫硫效率產(chǎn)生影響。

氣速是指通過床層的氣體速度。適當(dāng)?shù)臍馑倏梢栽黾邮沂c煙氣的接觸機(jī)會，提高脫硫效率。然而，過高的氣速可能導(dǎo)致石灰石顆粒從床層中帶走，降低脫硫效果。因此，需要根據(jù)具體情況選擇合適的氣速。

床層高度指床層上部固體顆粒的高度。增加床層高度可以增加石灰石與煙氣的接觸時間和接觸面積，有利于提高脫硫效率。但是，過高的床層高度會增加壓力損失和運(yùn)行成本，因此需要綜合考慮床層高度與經(jīng)濟(jì)性之間的關(guān)系。

壓力是指流化床鍋爐內(nèi)部的壓力值。適當(dāng)?shù)膲毫梢跃S持流化狀態(tài)穩(wěn)定，有利于石灰石與煙氣的充分接觸和反應(yīng)，提高脫硫效率。不過，過高的壓力可能會增加系統(tǒng)的能耗和運(yùn)行成本，需要進(jìn)行合理的優(yōu)化。

2.7 溫度和壓力變化

溫度和壓力的波動可能導(dǎo)致脫硫效率的變化，因此要進(jìn)行合理的控制和調(diào)整。

溫度變化：溫度對脫硫過程中石灰石的活性和反應(yīng)速率有影響。較高的煙氣溫度可以增加石灰石與酸性氣體的接觸效果，提高脫硫效率。然而，過高或過低的溫度都可能導(dǎo)致脫硫效率下降。因此，需要通過合理的燃燒控制、煙氣余熱回收等方法，穩(wěn)定煙氣溫度，以達(dá)到最佳的脫硫效果。

壓力變化：壓力的波動會影響流化床鍋爐內(nèi)的氣體分布和床層狀態(tài)，進(jìn)而影響石灰石與煙氣的接觸效果。過高的壓力可能導(dǎo)致床層塌陷，減少石灰石表面積，影響脫硫效果。因此，需要通過合理的風(fēng)量控制、排污系統(tǒng)設(shè)計(jì)等措施來維持適當(dāng)?shù)膲毫Ψ秶?，確保脫硫系統(tǒng)的穩(wěn)定運(yùn)行。

2.8 反應(yīng)時間

足夠的反應(yīng)時間可以使得脫硫反應(yīng)充分進(jìn)行，并提高脫硫效率。

為了提高反應(yīng)時間和脫硫效率，可以采取以下措施。

增加床層高度：增加床層高度可以增加石灰石與煙氣的接觸時間和接觸面積，從而延長反應(yīng)時間。

調(diào)整氣速：適當(dāng)調(diào)整氣速可以改變床層內(nèi)的顆粒運(yùn)動狀態(tài)，延長石灰石與煙氣的接觸時間。較低的氣速有助于延長反應(yīng)時間，但需要確保床層內(nèi)的顆粒仍能保持流態(tài)化狀態(tài)。

優(yōu)化石灰石的投加量和粒徑：適量的石灰石投加量能夠提供足夠的反應(yīng)劑，而合適的石灰石粒徑有助于增加反應(yīng)表面積，促進(jìn)脫硫反應(yīng)進(jìn)行。

控制溫度和壓力波動：穩(wěn)定的溫度和壓力條件有助于維持床層的穩(wěn)定性，并確保石灰石與煙氣的充分接觸時間。

3 脫硫效率技術(shù)

脫硫技術(shù)是用于去除燃燒過程中產(chǎn)生的二氧化硫（SO2）的方法和技術(shù)。

1）石灰石-石膏法（石膏濕法脫硫）：這是一種常用的濕法脫硫技術(shù)，通過將石灰石噴射到煙氣中進(jìn)行吸收，形成石膏并排出。該技術(shù)具有高效、成熟和成本相對較低的特點(diǎn)。

2）乳化劑噴射脫硫（海德洗滌法）：該技術(shù)是通過在煙道中噴射一種乳化劑，使得SO2與乳化液中的活性氧和氧化劑反應(yīng)生成硫酸鹽，并形成可排除的固體顆粒。

3）堿液噴射脫硫（氨水/氨堿法）：該技術(shù)利用氨水或氨堿溶液進(jìn)行脫硫，SO2與氨水中的氨發(fā)生反應(yīng)，生成硫酸銨，并通過除渣系統(tǒng)達(dá)到脫硫目的。這種方法對高硫煤和燃燒廢棄物的脫硫效果較好。

4）干法脫硫技術(shù)：干法脫硫技術(shù)主要包括選擇性非催化還原（SNCR）和選擇性催化還原（SCR）。這些技術(shù)通過在燃燒過程中噴射特定的氨或尿素溶液，通過催化反應(yīng)將NOx轉(zhuǎn)化為N2，同時也能一定程度上去除SO2。

5）燃料改造：通過改變?nèi)剂系慕M成和性質(zhì)，例如利用低硫煤或使用其他低硫燃料替代高硫煤，可以降低燃燒過程中產(chǎn)生的SO2的量，從而提高脫硫效率。

6）其他技術(shù)：如濕式電除塵技術(shù)、濕式靜電除塵技術(shù)等也可以在一定程度上去除煙氣中的SO2。

4 結(jié)束語

對循環(huán)流化床鍋爐爐內(nèi)脫硫效率進(jìn)行了深入的分析和探討。通過了解燃燒脫硫的機(jī)理和影響脫硫效率的因素，可以更好地理解和優(yōu)化循環(huán)流化床鍋爐中的脫硫過程。同時，介紹了多種脫硫效率技術(shù)，這些技術(shù)在實(shí)踐中可以根據(jù)具體情況選擇和應(yīng)用，為循環(huán)流化床鍋爐的脫硫效果提供有效解決方案。

提高循環(huán)流化床鍋爐爐內(nèi)脫硫效率是實(shí)現(xiàn)清潔能源利用、減少污染物排放的關(guān)鍵步驟之一。通過優(yōu)化石灰石投加量和質(zhì)量、控制煙氣濕度和溫度、合理選擇脫硫技術(shù)等手段，可以提高循環(huán)流化床鍋爐的脫硫效率，減少二氧化硫的排放，對環(huán)境保護(hù)和健康有著重要意義。

然而，每種脫硫技術(shù)都有其適用的范圍和限制，針對不同的工程和燃料特性，應(yīng)結(jié)合實(shí)際情況進(jìn)行技術(shù)選擇和優(yōu)化。未來的研究和實(shí)踐工作還需繼續(xù)深入，以不斷提高循環(huán)流化床鍋爐爐內(nèi)脫硫效率，保護(hù)環(huán)境，實(shí)現(xiàn)能源的可持續(xù)利用。

通過對循環(huán)流化床鍋爐爐內(nèi)脫硫效率的研究和改進(jìn)，可以為環(huán)境保護(hù)和能源清潔利用作出貢獻(xiàn)，推動工業(yè)領(lǐng)域向更加環(huán)保和可持續(xù)的方向發(fā)展。希望所探討的內(nèi)容能夠引起更多關(guān)注和研究，促進(jìn)脫硫技術(shù)的創(chuàng)新和進(jìn)步，為構(gòu)建清潔、可持續(xù)的未來能源體系作出積極貢獻(xiàn)。