循環流化床脫硫效率影響因素淺談
摘要：回流式循環流化床脫硫屬半干法脫硫技術，由于其初期投資小，脫硫劑價格低廉等因素被廣泛應用于中小型機組的煙氣脫硫中(煙氣量小于1200Nm3/h)。但是，如何提高脫硫效率成為人們關注的問題。本文結合漳山發電公司的應用實例從溫度、 濕度、 循環倍率以及鈣硫比幾個方面作了簡要分析。
1、引言
我國已經成為世界三大酸雨區之一，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峻的環境問題和實現電力行業的持續發展意義重大。我國目前火電廠燃煤中，優質低硫煤少，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。
循環流化床煙氣脫硫屬于半干法脫硫，以消石灰（Ca(OH)2）為脫硫劑。山西長治漳山發電公司2×300MW機組采用此法，效果良好。
2、循環流化床煙氣脫硫系統的基本流程及脫硫原理
漳山發電公司循環流化床脫硫與電除塵器相結合，其基本工藝流程如圖2-1所示。
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煙氣先進入預除塵器，預除塵器的作用是除去煙氣中的大顆粒粉煤灰，收塵效率設計為85%左右。經預除塵的煙氣進入脫硫塔，在位置2處噴入脫硫劑即消石灰，在位置1處進行噴水降溫、增濕。煙氣中的硫氧化物在脫硫塔內上升過程中與消石灰反應生成CaSO3和CaSO4，從而達到脫硫的目的。漳山發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。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，通過回料斜槽的氣動調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以維持脫硫塔內的差壓。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計為99.9%，后除塵器出來的煙氣經過煙囪排入大氣。
半干法脫硫的基本原理是SO2和SO3與Ca(OH)2的化學反應，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，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、循環倍率、鈣硫比等。下面我們結合漳山發電公司的實際應用作以簡要分析。
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的反應是放熱反應，溫度高不利于反應的正向進行。如圖3-1為漳山發電公司脫硫投運后的脫硫塔內的溫度與脫硫率的關系曲線。
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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該盡可能降低溫度。漳山發電公司根據本公司的實際情況，考慮到亞硫酸的露點溫度在50~55℃之間，為了盡可能避免酸腐蝕保證設備的安全運行，將溫度設定在70~75℃之間。這樣既可以保證設備的安全，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。濕度與脫硫率的關系如圖3-2所示。
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之所以會出現如圖所示的曲線，那是因為，當脫硫塔內濕度增大，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，原來的氣固間反應變成了液相離子間反應。這樣反應速率會很快，同時消石灰在一定時間內吸收SO2的能力也會增加。但是，當濕度到一定值再增大時，脫硫率卻不再增大。那是因為，消石灰表面水膜厚度太大時SO2進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，由于漳山發電公司用電除塵，灰太濕容易粘結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系基本如圖3-3所示。
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鈣硫比實際上是參與控制噴入消石灰量的一個參數。簡單來說，即煙氣中有1mol的硫，則噴入1.3mol的消石灰（假設鈣硫比為1.3）。﹥鈣硫比的確定還與消石灰的品質有關，當消石灰的純度90%時，漳山發電公司將鈣硫比控制在1.3左右。
3.4 循環倍率對脫硫效率的影響
噴入脫硫塔內的消石灰不可能一次充分利用，這就需要將沒有反應的消石灰回收回來再循環以提高消石灰利用率。但并不是循環倍率越高越好，實際上當循環倍率達到一定值時再循環是沒有意義的。循環倍率根據實際情況的不同而有所不同，通常在100~150倍之間。
當回收回來的煙氣與未反應的消石灰混合物回流到吸收塔內時，使得脫硫塔內混合物濃度達到800~1000g/Nm3。高濃度煙氣與消石灰的混合物在脫硫塔內上升過程中形成湍流，使得小顆粒物質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與二氧化硫反應的部分脫落。新露出來的消石灰表面又可以繼續與二氧化硫反應，這樣就既可以提高消石灰的利用率又可以提高脫硫率。
4、 結論
對于循環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、循環倍率、鈣硫比四個方面作了簡要分析。只要能協調好這幾方面因素的影響，就能在節省脫硫劑的基礎上提高脫硫率。
參考文獻：
[1]趙毅 馬雙忱 黃建軍等. 煙氣循環流化床同時脫硫脫氮實驗研究. 中國電機, 2005(1)
[2]吳穎海 馮斌 黃震等. 循環流化床煙氣脫硫的實驗研究及其數學模型. 熱能與動力工程, 1999(4)
[3]李朝杰. 燃煤電廠脫硫工藝的比較及選擇. 貴州電力技術, 2004(12)
[4]李曉敏. 回流式循環流化床煙氣脫硫技術及其運行實例. 電力環境保護, 2004(9)
[5]馬雙忱 趙毅 李偉. 煙氣循環流化床數學模型及應用. 中國電機, 2004(10)
[6]李永華 馮兆興 董建勛等. 排煙循環流化床脫硫試驗研究. 中國電力, 2004(12)
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