循环流化床锅炉内石灰石脱硫的研究进展

阎志强

摘 要： 循环流化床作为燃烧劣质燃烧材料的最佳设备，不仅非常的节能环保，同时还可以用石灰石进行炉内脱硫。和普通的脱硫方式相比，炉内石灰石脱硫不仅可以节约大量的成本，同时操作起来也非常简单。鉴于此，本文主要对循环流化床锅炉内石灰石脱硫技术进行分析和研究。

关键词： 循环流化床;石灰石;二氧化硫;煅烧;流化;动力学;脱硫

【中圖分类号】TU758     【文献标识码】A     【文章编号】1674-3733（2020）19-0232-01

引言：虽然炉内石灰石脱硫工作具有操作简单，价格低廉的优势，但是也存在脱硫效率和脱硫质量较差等问题，鉴于此，本文先对循环流化床锅炉内石灰石的脱硫现状进行分析，然后再针对实际情况对提高CFB锅炉炉内脱硫效率的方法进行分析。

1 循环流化床锅炉内石灰石脱硫现状分析

循环流化床，简称CFB锅炉。和普通的锅炉相比，该锅炉不仅拥有很强的燃烧效能，同时也可以燃烧大量的劣质燃烧材料，并借此来实现对劣质燃烧材料的充分利用。当前正处于我国经济飞速发展的关键时期，在该阶段内，不仅提倡节能环保，同时也号召各大生产企业多使用清洁能源。在此背景下，CFB锅炉技术得到了迅速发展和大范围应用。

在实际的脱硫工作中，工作人员仅仅需要直接向锅炉内添加石灰石即可。和传统的脱硫方式相比，虽然这一方式操作简便，但是也存在脱硫效率低下、脱硫质量不足等问题。据不完全统计，在实际的CFB锅炉炉内脱硫工作中，当Ca/S 摩尔比的数值超过2.0时，此时的脱硫效率可达到90%左右。但是90%的脱硫效率也难以满足现行的环保要求。根据GB13223-2011规定，要求燃煤发电炉的二氧化硫排放浓度不得超过100mg/m3。通过计算得知，如果要实现该标准，则要求炉内脱硫效率至少要达到99.8%以上。然而就目前的CFB脱硫来说，很难突破这一指标。在实际的炉内脱硫中，很多因素都会对硫化反应的速度和效果产生影响，诸如炉内的温度因素、石灰石的粒径因素、孔结构因素以及细化程度等等。此外，最佳的CFB锅炉脱硫温度数值在850摄氏度左右。由此可见，可以通过降低石灰石的粒径来有效提高硫化反应和钙转化率。一般认为硫化反应包含两个步骤：快速硫化反应阶段受化学反应或颗粒内的气体扩散控制，慢速硫化反应阶段受CaSO4 产物层扩散控制。

2 提高CFB 炉内脱硫效率的方法

为了迎合当前的环保趋势，在实际的CFB锅炉脱硫工作中，往往采用两级脱硫的方式来有效降低炉内的二氧化硫气体含量。如当前很多企业都是采用炉内脱硫和烟气湿法脱硫相结合的方式进行脱硫，但是这类脱硫方式需要技术人员架设专门的炉外烟气脱硫设施，这在某种程度上增加了企业的污染治理成本。鉴于此，有必要从优化石灰石的质量、温度控制以及风量控制这几个层面入手来提高CFB锅炉的炉内脱硫质量。

2.1 可以利用小粒径石灰石提高脱硫质量

经过大量的实验得出，对石灰石的粒径进行优化可以有效提高CFB锅炉的炉内脱硫质量。经过粒径优化后的石灰石一方面可以有效提高硫化反应的速度以及钙化速度，同时也可以减弱石灰石对锅炉内的腐蚀。

例如在实际的脱硫过程中，技术人员应该根据实际情况对石灰石的颗粒粒径进行优化，然后将其投入锅炉内进行脱硫。但是值得注意的是，石灰石的颗粒粒径不能过细，如果颗粒粒径过细，反而会降低实际的脱硫效果。

2.2 借助吸收剂活化技术提高脱硫质量

为了进一步提高石灰石的脱硫效率，技术人员还可以通过对石灰石进行化学或者物理活化来进行脱硫。所谓物理活化，即以某种物理方式对硫酸钙的覆盖层加以打破，此时石灰石颗粒中还没有充分反应的氧化钙就会暴露出来。在氧化钙的帮助下，可以对石灰石的化学成分进行改变，从而有效改变硫化反应的活性。

例如在实际的物理活化过程中，技术人员首先要做好失活吸收剂的研磨和颗粒再生工作。但是就这项工作的操作难度和操作成本而言都比较高，所以目前很多企业都是用蒸汽活化的方式来进行脱硫。有学者曾经对蒸汽活化技术进行了详细的论证和分析，并指出了该项技术的关键点。在进行蒸汽活化的过程中，一定要对煤灰、水蒸气以及氧化钙之间的反应进行研究。如有必要，还可以对蒸汽活化技术进行优化。即将温度值恒定在150摄氏度的蒸汽以匀速的方式注入到回料管道内，此时的炉内脱硫效率可以从起初的80%上升到90%。和物理活化技术不同，化学活化技术主要利用石灰石的化学调质来实现有效脱硫。

例如技术人员在进行化学调质的过程中，可以根据实际情况选择不同的调质方式。一般情况下，石灰石的化学调质方式为固体掺混和溶液掺混这两种。但是需要注意的是，不能将氯化盐直接用于石灰石的调质，其中的氯离子会加速金属的腐蚀。此外，技术人员还可以配比合适的调质添加剂来提高氧化钙晶体中的浓度，从而有效提高硫化钙离子的扩散速度，进而有效提高脱硫速率和质量。同时，技术人员还可以通过添加Na2CO3的方式来提高脱硫效率。

2.3 湿式烟气循环

结合前文可知，H2O可以大幅提高石灰石的硫化反应转换率，且H2O的浓度和石灰石的硫化转化率呈正比态势。鉴于此，技术人员可以在此基础上对该技术进行优化，通过提高CFB炉内的水蒸气浓度来大幅提高炉内脱硫质量和脱硫效率。

例如在实际的湿法烟气再循环中，高浓度的水蒸气可以将烟气再循环入炉内，从而有效提高锅炉内的水蒸气浓度，同时，在高浓度水蒸气的作用下，可以加速硫化速率。

由此可见，为了有效降低脱硫成本，技术人员可以通过优化石灰石的颗粒粒径，对吸收剂的性质进行改良以及蒸汽活化的方式来有效提高CFB锅炉内的脱硫质量和脱硫效率。虽然活化技术的应用还不够成熟，但是随着技术的不断发展，相信在不久的将来，可以对活化技术进行进一步的优化和调整。

总结：综上所述，目前，我国学术界对CFB锅炉的炉内脱硫技术已经有将近半个世纪的研究。但是就目前的研究情况来看，仍然存在很多的问题需要解决。为了有效提高CFB锅炉的炉内脱硫质量和效果，专家和学者专门就烟气中的水蒸气以及各类活化技术进行了细致深入的研究，并期望借助上述技术来有效提高炉内脱硫效率。此外，技术人员在对CFB锅炉内石灰石的脱硫特性进行研究时，应该考虑到实际的环境因素，避免过度简化。

参考文献

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