循環(huán)流化床脫硫效率影響因素淺談
摘要：回流式循環(huán)流化床脫硫?qū)侔敫煞摿蚣夹g(shù)，由于其初期投資小，脫硫劑價格低廉等因素被廣泛應(yīng)用于中小型機(jī)組的煙氣脫硫中(煙氣量小于1200Nm3/h)。但是，如何提高脫硫效率成為人們關(guān)注的問題。本文結(jié)合漳山發(fā)電公司的應(yīng)用實(shí)例從溫度、 濕度、 循環(huán)倍率以及鈣硫比幾個方面作了簡要分析。
1、引言
我國已經(jīng)成為世界三大酸雨區(qū)之一，且我國的酸雨主要為硫酸型的。分析其主要原因是煤的不潔凈燃燒所造成。控制和減少火電廠SO2的排放對于改善我國目前嚴(yán)峻的環(huán)境問題和實(shí)現(xiàn)電力行業(yè)的持續(xù)發(fā)展意義重大。我國目前火電廠燃煤中，優(yōu)質(zhì)低硫煤少，而高硫煤所占比重較大。所以，必須對電廠燃煤煙氣中的SO2排放嚴(yán)格控制。煙氣脫硫就顯得尤為重要，煙氣脫硫常用的方法有干法、半干法、濕法等。
循環(huán)流化床煙氣脫硫?qū)儆诎敫煞摿颍韵遥–a(OH)2）為脫硫劑。山西長治漳山發(fā)電公司2×300MW機(jī)組采用此法，效果良好。
2、循環(huán)流化床煙氣脫硫系統(tǒng)的基本流程及脫硫原理
漳山發(fā)電公司循環(huán)流化床脫硫與電除塵器相結(jié)合，其基本工藝流程如圖2-1所示。
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煙氣先進(jìn)入預(yù)除塵器，預(yù)除塵器的作用是除去煙氣中的大顆粒粉煤灰，收塵效率設(shè)計為85%左右。經(jīng)預(yù)除塵的煙氣進(jìn)入脫硫塔，在位置2處噴入脫硫劑即消石灰，在位置1處進(jìn)行噴水降溫、增濕。煙氣中的硫氧化物在脫硫塔內(nèi)上升過程中與消石灰反應(yīng)生成CaSO3和CaSO4，從而達(dá)到脫硫的目的。漳山發(fā)電公司的后除塵器共有四級即四個電場，其中一二電場共用一個灰斗，三電場和四電場各有一個灰斗。由于噴入脫硫塔的消石灰不可能完全反應(yīng)。所以，一二電場將粉煤灰與消石灰的混合物回收參與再循環(huán)，通過回料斜槽的氣動調(diào)閥控制回灰量的大小，三電場在一二電場灰量不足時也會參與循環(huán)以維持脫硫塔內(nèi)的差壓。四電場回收的灰中消石灰很少且活性低，所以將灰全部輸走。后除塵器的收塵效率設(shè)計為99.9%，后除塵器出來的煙氣經(jīng)過煙囪排入大氣。
半干法脫硫的基本原理是SO2和SO3與Ca(OH)2的化學(xué)反應(yīng)，即：
Ca(OH)2 + SO2 → CaSO3+ H2O (2-1)
Ca(OH)2 + SO3 → CaSO4 + H2O (2-2)
其中，煙氣中的硫氧化物以SO2為主，所以反應(yīng)以2-1為主。
3、脫硫效率影響因素
如何讓噴入的消石灰更加充分的與煙氣中的硫氧化物反應(yīng)，怎么樣提高脫硫效率？這是我們要考慮的主要問題。一般情況下，其影響因素主要有溫度、濕度、循環(huán)倍率、鈣硫比等。下面我們結(jié)合漳山發(fā)電公司的實(shí)際應(yīng)用作以簡要分析。
3.1溫度對脫硫效率的影響
溫度是對脫硫效率影響最明顯的一個因素，也最容易控制。
消石灰Ca(OH)2與二氧化硫SO2的反應(yīng)是放熱反應(yīng)，溫度高不利于反應(yīng)的正向進(jìn)行。如圖3-1為漳山發(fā)電公司脫硫投運(yùn)后的脫硫塔內(nèi)的溫度與脫硫率的關(guān)系曲線。
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由圖3-1可以看出，在煙氣量，煙氣中的二氧化硫SO2以及噴入脫硫塔內(nèi)的消石灰等基本恒定的前提下，溫度越低，脫硫率越高。所以，為了提高脫硫率我們應(yīng)該盡可能降低溫度。漳山發(fā)電公司根據(jù)本公司的實(shí)際情況，考慮到亞硫酸的露點(diǎn)溫度在50~55℃之間，為了盡可能避免酸腐蝕保證設(shè)備的安全運(yùn)行，將溫度設(shè)定在70~75℃之間。這樣既可以保證設(shè)備的安全，又可以有較高的脫硫率。
3.2濕度對脫硫效率的影響
濕度是影響脫硫效率的另一個重要因素。在其他條件不變的情況下，脫硫效率隨著濕度的增大而增大。但是，當(dāng)濕度增大到一定值以后，脫硫率幾乎不再隨著濕度的增大而變化。濕度與脫硫率的關(guān)系如圖3-2所示。
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之所以會出現(xiàn)如圖所示的曲線，那是因?yàn)椋?dāng)脫硫塔內(nèi)濕度增大，消石灰表面會形成一層水膜，這樣SO2氣體更容易透過水膜與消石灰反應(yīng)，原來的氣固間反應(yīng)變成了液相離子間反應(yīng)。這樣反應(yīng)速率會很快，同時消石灰在一定時間內(nèi)吸收SO2的能力也會增加。但是，當(dāng)濕度到一定值再增大時，脫硫率卻不再增大。那是因?yàn)椋冶砻嫠ず穸忍髸rSO2進(jìn)入水膜的阻力會加大。
同時，濕度太大時，煙氣中的灰太濕不利于灰的收集輸送。并且，由于漳山發(fā)電公司用電除塵，灰太濕容易粘結(jié)在極板極線上造成電場短路。考慮到這些，通常將濕度控制在3.5%～5%之間。
3.3 鈣硫比對脫硫效率的影響
鈣硫比與脫硫率的關(guān)系基本如圖3-3所示。
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鈣硫比實(shí)際上是參與控制噴入消石灰量的一個參數(shù)。簡單來說，即煙氣中有1mol的硫，則噴入1.3mol的消石灰（假設(shè)鈣硫比為1.3）。﹥鈣硫比的確定還與消石灰的品質(zhì)有關(guān)，當(dāng)消石灰的純度90%時，漳山發(fā)電公司將鈣硫比控制在1.3左右。
3.4 循環(huán)倍率對脫硫效率的影響
噴入脫硫塔內(nèi)的消石灰不可能一次充分利用，這就需要將沒有反應(yīng)的消石灰回收回來再循環(huán)以提高消石灰利用率。但并不是循環(huán)倍率越高越好，實(shí)際上當(dāng)循環(huán)倍率達(dá)到一定值時再循環(huán)是沒有意義的。循環(huán)倍率根據(jù)實(shí)際情況的不同而有所不同，通常在100~150倍之間。
當(dāng)回收回來的煙氣與未反應(yīng)的消石灰混合物回流到吸收塔內(nèi)時，使得脫硫塔內(nèi)混合物濃度達(dá)到800~1000g/Nm3。高濃度煙氣與消石灰的混合物在脫硫塔內(nèi)上升過程中形成湍流，使得小顆粒物質(zhì)相互碰撞的幾率增大，它們之間的相互摩擦碰撞就使得消石灰顆粒表面已經(jīng)與二氧化硫反應(yīng)的部分脫落。新露出來的消石灰表面又可以繼續(xù)與二氧化硫反應(yīng)，這樣就既可以提高消石灰的利用率又可以提高脫硫率。
4、 結(jié)論
對于循環(huán)流化床煙氣脫硫效率的影響因素還有煙氣流速和消石灰品質(zhì)等，煙氣流速快則SO2與Ca(OH)2接觸時間短不利于脫硫。本文主要從溫度、濕度、循環(huán)倍率、鈣硫比四個方面作了簡要分析。只要能協(xié)調(diào)好這幾方面因素的影響，就能在節(jié)省脫硫劑的基礎(chǔ)上提高脫硫率。
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