循环流化床锅炉炉内脱硫原理与因素探讨

任兴健

摘 要：近年来，随着科技的不断发展，新型、高效的清洁燃烧技术越来越受到人们的青睐，循环流化床燃烧技术便是其中之一。循环流化床锅炉在燃烧时，能够适用比较广的煤炭种类，并且能够提高燃烧的效率。主要就循环流化床锅炉炉内脱硫原理以及影响因素进行详细的探讨。

关键词：循环流化床；脱硫；氧化钙；固硫

中图分类号：TK229.6+6 文献标识码：A 文章编号：2095-6835（2014）12-0038-02

随着工业技术的不断进步，环境污染越来越严重。在工业生产中，锅炉的燃烧会产生大量的有害气体，在这些有害气体中，二氧化硫是最常见的一种。二氧化硫会对人体造成严重的危害，因此在锅炉燃烧时，对燃烧产生的气体进行脱硫处理是十分必要的。以下主要介绍脱硫原理及其影响因素。

1 循环流化床锅炉技术概述

近几年来，随着科技的不断进步，循环流化床锅炉技术作为一种新型、高效的清洁能源，有着非常广阔的发展空间。由于循环流化床锅炉在燃烧时，与其他的燃烧方式相比，它能够适用比较广的煤炭种类，在进行燃烧处理时，能够提高煤炭的燃烧效率，负荷调节的性能以及低负荷的稳燃性能都比较高，并且燃烧后产生的灰渣能够得到良好的运用。在进行循环流化床锅炉炉内脱硫时，所采用的技术是目前国际上共同认可的脱硫效果最好的一种脱硫技术。

现阶段，利用循环流化床锅炉脱硫主要有两种说法：①在炉内利用石灰石干来进行脱硫处理。利用这种方法进行脱硫处理时，脱硫效率低于90%，并且就目前来说，利用这种方法处理后，排放的气体根本达不到国家要求，必须对废气进行二次脱硫处理，这样就会增加其运行成本。②在循环流化床锅炉运行时，只要对其运行温度进行合理的控制，就能够真正提高脱硫效率，不需要进行二次脱硫处理。

2 脱硫原理及影响因素分析

2.1 脱硫原理分析

要想实现循环流化床锅炉炉内脱硫，就需要采用石灰石干进行脱硫处理，也就是在进行脱硫时，在锅炉内利用高温对CaCO3进行锻造分解，使其分解为CaO，并将其与废气中的SO2结合，利用化学反应生成CaSO4，随着炉内的炉渣排到炉外，这样就能够达到脱硫的目的。

在进行脱硫处理时，主要分为以下三个步骤：①对石灰石进行煅烧。由于石灰石主要成分是CaCO3，这种物质遇到高温会分解为CaO，在进行锻造的过程中，还会产生CO2，并且将CaO的空隙生成并且扩大，从而使其表面积扩大，为固硫打下良好的基础。②硫的氧化和析出。煤炭中硫主要以黄铁矿、硫酸盐和有机盐的形式存在。相关数据表明，煤炭在燃烧时，二氧化硫的析出具有明显的阶段性特征。③固硫反应。硫的固化反应主要就是CaO与燃烧中析出的二氧化硫化学反应生成硫酸盐。

2.2 影响因素分析

在循环流化床锅炉炉内进行脱硫处理时，主要存在以下几种因素影响脱硫效率。下面对脱硫效率的影响因素进行详细的分析。

2.2.1 床温的影响

相关数据表明，二氧化硫析出时，床温对其析出具有很大的影响，具体表现为：随着床温的不断提高，二氧化硫浓度不断增大，但是脱硫效率却随着床温的升高而下降。当床温低于800 ℃时，对于脱硫剂来说，它的孔隙数量以及孔直径都比较小，脱硫时的反应速度相应较慢，造成二氧化硫的析出速度变慢，从而使脱硫的效果变差。但是当床温高于950 ℃时，CaO内部的孔隙结构会因烧结而造成部分减少，导致CaO与二氧化硫的反应速率降低，从而使脱硫效率降低。

2.2.2 Ca/S摩尔比的影响

当循环流化床锅炉运行时，脱硫速率会随着往炉内添加的石灰石数量的增长而提高。当Ca/S摩尔比小于2.5时，循环流化床锅炉炉内的脱硫效率会随着摩尔比的增加而提高，但是当继续增加摩尔比时，脱硫效率会随着摩尔比的增加而降低。

2.2.3 入炉时石灰石颗粒大小的影响

在循环流化床锅炉运行时，根据相关的数据可以看出，在进行炉内脱硫时，脱硫效率会受到脱硫剂直径分布的影响。一般来说，在脱硫时，脱硫剂的颗粒越小，锅炉内的脱硫效率就会越高，这主要是因为一旦降低石灰石的颗粒直径，就能够在很大程度上将其表面积增加，从而促进反应面积的增大。但是从科学的角度来说，脱硫剂并不是越小越好，如果脱硫剂粒径太小，就会有很大一部分脱硫剂随着烟气消失。这样不但没有起到脱硫的效果，而且使烟道的飞灰数量不断增加，加大了除尘器的负担。对于脱硫剂来说，通常最佳的脱硫剂粒径分布与循环流化床锅炉的各项设计参数有着密切的关系。通过实践表明，脱硫剂合理粒径范围为0～2 mm。

2.2.4 石灰石质量的影响

在进行脱硫处理时，石灰石的质量会对脱硫效率产生比较严重的影响。一般来说，不同质量的石灰石在脱硫时，其反应性能会有很大的差异，这就使其在各种孔隙结构的特征以及各项指标的含量上有着较大的差异，并对脱硫效率产生一定的影响。一般来说，可以通过对石灰石进行热重力分析，来测定反应效率指标，从而获得所需要的Ca/S摩尔比指数。

2.2.5 煤炭种类的影响

在进行煤炭脱硫时，循环流化床锅炉炉内脱硫效率的高低与煤炭的含硫量有着直接的关系。通常来说，供热使用的煤炭中，硫的含量越高，脱硫效率就会越高，但是这并不表示二氧化硫在排放时，具有较低的浓度。对于一些含硫量比较高的煤来说，在燃烧时，能够将其脱硫效率提高到90%以上，但是相关数据表明，这样做并不能使二氧化硫的排放标准达到国家要求。

2.2.6 石灰石投放方式的影响

在石灰石投放时，通常将石灰石与煤炭混合以后一起投入到锅炉内。利用这种方法进行投放，操作比较简单，但是却存在很大的问题。当煤炭自身所带的一些外部水分与石灰石接触以后，石灰石的粉末就会凝结成块状，这就使其在炉内进行煅烧时，达不到原有的效果，使石灰石孔隙的面积整体减少，并且限制了石灰石的固硫能力。另外，在投放石灰石时，可以在二次通风口的位置进行设置——将石灰石的粉末通过特定的管道利用风力作用送到二次风管内部，使其跟随二次风一起进入锅炉的炉膛内部。这样做的优点是，能够使投放点更加均匀，加快其反应速度，从而提高脱硫效率，但是这种投放方法比较复杂，还需要进行的研究。

3 结束语

根据本文的研究，在循环流化床锅炉炉内进行脱硫时，应该对炉内的脱硫原理以及影响脱硫的因素进行详细的分析和探讨，这样才能够提高脱硫效率，并在进行废气排放时，使二氧化硫的排放标准达到相关要求。

参考文献

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〔编辑：刘晓芳〕