燃煤炉预混—喷钙二段脱硫技术探讨

张淑源 白俊礼

摘要：当前对燃煤炉进行脱硫处理所采取的技术方案多以燃煤炉尾部烟气脱硫技术为主。该技术方案虽然具有一定的脱硫效果，但投资成本较高。文章从燃煤炉脱硫的角度入手，研究了一种基于预混-喷钙二段脱硫技术，并就该技术在脱硫方面的主要机制进行了研究探讨，配合实验分析的方式，论证了燃煤炉预混-喷钙二段脱硫技术的实施效果，希望能够引起各方关注与重视。

关键词：燃煤炉；预混-喷钙二段脱硫技术；烟气脱硫；燃煤排放量

中图分类号：TK229 文献标识码：A 文章编号：1009-2374（2014）29-0054-02

從当前发展形势来看，我国具有相当大的燃煤产量以及燃煤消耗量。在这一客观形势下，燃煤产生的二氧化硫以及酸雨对大气环境产生了较为严重的污染以及不良影响。结合我国现阶段环境保护总量控制规划的要求来看，截至2010年，我国燃煤排放量已经下降至1000.0×104t/年标准，但仍然具有相当大的进步空间。需要特别注意的一点是，由于在煤炭燃烧反应过程当中，所产生的二氧化硫是污染大气的最主要因素，故而就有必要通过对燃煤炉进行脱硫处理的方式，达到合理控制煤炭燃烧期间二氧化硫排放量的目的。针对现阶段常见的燃煤炉尾部烟气脱硫技术在运行成本方面存在的局限性，认为有必要通过创新脱硫技术，推广预混-喷钙二段脱硫技术的方式，达到满意的燃煤炉脱硫效果。具体分析如下：

1 预混-喷钙二段脱硫机制分析

脱硫添加剂在燃煤炉炉外与煤炭混合后在进入锅炉反应装置当中，充分燃烧以达到脱硫效果。从工程实践的角度上来说，直接在煤场配煤环节中引入添加剂，形成洁净煤，统一面向用户供应。期间所使用的添加剂主要为钙基废弃物（常见钙基废弃物主要为白泥、钛酸钙渣、以及电石渣），在此基础之上混合一定比例的催化剂，以确保整个脱硫期间化学反应彻底，形成具有耐高温优势的脱硫产物。

从燃料层的角度上来说，在预混脱硫过程当中主要涉及到了碳酸钙的分解反应以及硫化反应：其中，碳酸钙分解形成二氧化碳以及氧化钙；而进一步的硫化反应中，氧化钙在于氧气以及二氧化硫成分相互结合的条件下，生成一定比例的硫酸钙。需要注意的一点是，由于在链条炉燃料层当中存在还原性气氛区域，故而碳酸钙还会与硫化氢气体发生化学反应，形成一定比例的二氧化氮、水以及硫化钙。

需要注意的一点是，尽管对于硫化钙而言，其所对应的分解温度较高，但并非主要反应，且对硫化钙的生成还需要炉体内部的还原性气氛加以配合。为了能够在燃煤炉运行过程当中形成结构更加稳定的络合复合物，除需要确保燃煤炉保持高温燃烧状态以外，还应当配合加入一定的催化添加剂（例如氧化铝）。在加入氧化铝后，与氧化钙发生化合反应，所形成的复合硫酸盐成分具有较高的分解温度。

2 预混-喷钙二段脱硫系统分析

以10.0t/h规模链炉为例，在预混-喷钙二段脱硫技术支持下，所对应的脱硫处理系统如图1所示。结合图1来看，脱离系统当中，储粉仓采取密封设计，搅拌装置结合实际工况，不定期投入使用，以避免仓内搭桥问题。在冷态标定的基础之上，给粉量通过给粉机转动速度指标加以显示。同时，通过引入混合器的方式，在负压条件下实现连续性、均匀性的给料工作。与此同时，图1中分叉路上通过设置均分器的方式来确保分路管道所分配粉量的均匀性。在此基础之上，系统密封防潮可通过对风门以及密封闸门进行停用、关闭的方式实现。

图1 预混-喷钙二段脱硫系统示意图

还需要注意的一点是：在将整个预混-喷钙二段脱硫系统投入热态运行以前，需要在冷态环境下进行调试运行，重点关注对预混-喷钙二段脱硫系统正常运行期间，炉内流场分布情况、喷射速度以及喷射点的测量工作。在冷态调试后，确保系统热态运行的稳定可靠。

3 预混-喷钙二段脱硫实验分析

本次实验过程当中所使用煤种为XX烟煤与XX烟煤的混合煤，同时加入有一定比例的洁净添加剂，构成预混洁净煤。由于整个试验期间所消耗煤量较小，故而实验过程当中在旋转灰料搅拌机的作用之下将两种烟煤与添加剂充分混合，搅拌时间控制在10.0min以上，确保搅拌均匀、充分。实验室实验结果如下表所示（见表1）。结合表1中相关数据来看，在燃煤炉炉体内火焰温度达到1443.0℃的情况下，可以确保混合煤中的脱硫率达到70%以上标准。同时，脱硫率水平高低会受到多个方面因素的影响，其中最主要的影响因素为Ca/S摩

尔比。

4 结语

相关研究显示：在燃煤炉正常运行状态下，进行高温脱硫处理最大的技术性难点在于钙基脱硫剂分解时间较为缓慢，且较煤炭中硫分的析出时间明显更低。主要的固硫产物（以硫酸钙）为例，在1200.0℃状态下会重新产生分解反应。与此同时，从燃煤炉燃烧的角度上来说，期间的燃烧温度越高，对于脱硫剂而言其所出现的烧结情况也越严重，由此可能导致脱硫反应的活性水平大打折扣。针对此问题，本文提出了一种可应用于燃煤炉脱硫处理的技术方案，即预混-喷钙二段脱硫方案。就该技术方案的主要机制以及系统运行构成进行了分析探讨，进而通过实验研究的方式，论证了预混-喷钙二段脱硫技术方案作用于燃煤炉脱硫处理的确切价值与效果，证实了该技术路线的可行性，建议在实践工作中进一步推广应用。

参考文献

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作者简介：张淑源（1985-），女，甘肃会宁人，青海盐湖工业股份有限公司助理工程师，研究方向：化工设计；白俊礼（1987-），男，甘肃会宁人，青海中浩天然气化工有限公司助理工程师，研究方向：化工生产。