钙基复合催化法对石灰石固硫影响的试验

2010-01-06龙慎伟籍文武

中国非金属矿工业导刊 2010年6期

关键词：脱硫剂石灰石流化床

龙慎伟，籍文武

（山东丰源通达电力有限公司，山东枣庄 277300）

钙基复合催化法对石灰石固硫影响的试验

龙慎伟，籍文武

（山东丰源通达电力有限公司，山东枣庄 277300）

利用石灰石作为脱硫剂脱硫存在的最主要问题是脱硫剂的有效利用率低，为了解决这个问题通过改变脱硫剂的组分，使参与脱硫的原料不局限于CaCO3，通过CaCl2、Ca(OH)2等钙基原料及钠盐提高了CaCO3的分解产物CaO的活性，缩短CaCO3的分解时间，从而使石灰石脱硫剂的有效利用率大幅提高。

钙基复合催化；石灰石；脱硫

解决燃煤过程中释放的SO2所引起的大气污染和酸雨污染近几年来一直是世界各国科研人员的研究热点。目前典型的循环流化床锅炉主要脱硫工艺仍然是炉内喷钙，石灰石粉是主要脱硫剂原料，但是在石灰石固硫过程中吸收剂的利用率较低。想要达标排放必须提高Ca/S，加大脱硫剂用量，这种方法在以煤矸石或高硫煤为燃料时，不但增加成本，而且会造成严重的热能损失。因此，改善石灰石的脱硫性能，增强其脱硫活性，提高利用率一直受到研究人员的关注。

1 试验

1.1 试验工艺

传统的炉内喷钙脱硫剂主要是石灰石磨制而成的，脱硫剂有效利用率低。其原因是受到循环流化床锅炉运行时的客观因素的制约，如脱硫剂的粒度、接触面积及反应时间等。

炉内喷钙干法烟气脱硫本质上属于酸性气体与多孔碱性氧化物固体之间的反应。SO2气体扩散到脱硫剂(CaO)颗粒表面和内部进行反应，生成的固体产物覆盖在脱硫剂颗粒和孔隙表面，由外及里形成产物层。此后，SO2气体必须通过产物层才能与脱硫剂继续反应，也有研究认为是固体反应物离子从产物层内部迁移出来与SO2反应。无论如何，产物层的形成阻碍了反应的继续进行。

将废盐酸、工业盐(主要成分为NaCl)和石灰石按比例加入耐酸反应池反应，然后与石灰石、铁红(主要成分为Fe2O3)、石灰按比例加入混合搅拌设备，搅拌均匀后提入磨前原料仓。由雷蒙磨制成80目的钙基复合脱硫剂粉，提入成品仓，应用于火电厂等工业用户脱硫。

1.2 试验结果分析

通过试验研究发现，采用钙基复合及催化技术制成的脱硫剂具有以下特点：

(1) 在钙基脱硫剂中加入助剂NaCl提高了CaO的空隙率，使其变得膨松、有利于SO2扩散到CaO内部；NaCl中的钠离子能阻止固硫生成物CaSO4的高温段分解，使CaSO4表面覆盖一层极薄的复合盐化物，从而提高了固硫率。

(2) 在钙基脱硫剂中加入微量催化剂Fe2O3，对脱硫反应起到一定的催化作用。

(3) CaCO3、CaCl2、Ca(OH)2分散到不同反应温区，脱硫剂转化成CaO的效率大幅提高，降低了生成CaO的时间，进而提高了炉内CaO参加固硫反应的时间。

将制成的钙基复合脱硫剂与常规石灰石脱硫剂等量产品加热到700℃20min，在兰州大学实验室进行电子显微镜观察(见图1、图2)。

由图1、图2可见，常规石灰石脱硫剂颗粒几乎没发生什么变化，钙基复合催化后的石灰石脱硫剂颗粒变化明显，大部分已热解成多孔棉絮状，说明通过复合催化后的脱硫剂在700℃左右已经开始发生反应能够起到固硫作用，反应迅速且吸收热量少。由于多孔使其变得膨松，有利于SO2扩散到CaO内部，增加了接触反应面积，从而提高了固硫率。