循環流化床爐內噴鈣和石灰石石膏濕法脫硫的技術分析

廖亮

摘 要：循環流化床鍋爐具有燃燒效率高、適應范圍廣的特點，在現代工業中得到了普遍的應用，而且在實施的過程中又得到了不斷地改進和優化。本文主要對循環流化床鍋爐爐內的脫硫原理和影響因素進行了分析，并對提高流化床爐噴鈣和石灰石的脫硫效率提出了一些參考建議。

關鍵詞：循環流化床鍋爐；石灰石；脫硫；影響因素

中圖分類號：TK229 文獻標識碼：A

循環流化床燃燒技術是一種新型的燃燒技術，相對于過去傳統的燃燒方法來說，它具有燃燒效率高、使用范圍廣的特點，并且在脫硫方面具有成本低、配套設施簡單、脫硫效果良好的優勢，在近些年來經濟的發展推動下，在工業中有了較為成熟的運用。

1 石灰石/石膏濕法脫硫技術的應用分析

我國的工業發展中，能源供應大都是以煤炭為主，隨著我國經濟的快速發展，對于煤炭能源的需求量日益增加，煤炭資源帶給人們生活帶來便利的同時也產生一系列的消極的影響，其中最為主要的危害就是導致酸雨問題的加重，從我國的實際來看，造成我國酸雨危害的主要類型是硫酸型酸雨，有90%以上的SO2都是來源于煤炭資源的使用，因此，采取正確合理的煙氣脫硫技術是控制煤炭燃燒中SO2含量的重要舉措，也是抑制我國酸雨產生的關鍵措施。目前，對于煤炭燃燒中SO2的脫硫方法主要有石灰石/石膏濕法脫硫技術、荷電干吸收劑噴射技術、循環流化床鍋爐內部噴鈣加尾部增濕活化脫硫技術、循環流化床鍋爐脫硫技術、海水脫硫技術等等，在這些方法中，石灰石/石膏濕法脫硫的技術在我國的應用范圍最為廣泛。

2 脫硫的原理分析

石灰石/石膏濕法脫硫的技術是利用石灰石作為吸收劑，具有運行穩定較為可靠、工作效率高、使用范圍廣且價格低廉的特點。它的脫硫原理主要是：SO2在進入吸收塔煙氣中后被吸收變化為H2SO3，這時候的H2SO3經過反應后被分離為H+和HSO3離子，然后一部分的HSO3在煙氣中O2的作用下被氧化為H2SO4，然后又和漿液中的CaCO3產生化學反應生成CaSO4·2H2O；剩下的部分HSO3-在吸收塔貯槽中在空氣的氧化作用下生成H2SO4再和原料中的CaCO3發生中和作用，形成CaSO4·2H2O。從上述分析可看出，石灰石/石膏濕法脫硫技術在進行脫硫時主要由兩部分過程組成，即吸收和氧化。采用化學方程式表達反應就是如下算法：

CaCO3+2SO2+H2O→Ca（HSO3）2+CO2↑

Ca（HSO3）2+O2+H2O→CaSO4·2H2O+SO2

2CaSO3·H2O+O2+3H2O→2CaSO4·2H2O

Ca2++SO42-+2H2O→CaSO4·2H2O

3 石灰石/石膏濕法脫硫技術的工藝流程

循環流化床爐內石灰石/石膏濕法脫硫技術的工藝流程主要是由煙氣系統、吸收系統、吸收劑制備系統以及石膏的脫水系統組成的。

從實際的脫硫程序來看，其工藝流程主要是：煤炭的煙氣在經過除塵后，在熱交換和噴淋冷卻后進入到吸收塔內，與吸收劑漿液進行逆流接觸，把存在的SO2進行脫除，凈化過后的煙氣再從吸收塔排出，再經過除霧和再熱升壓后，經煙囪進入大氣中。在吸收塔內部生成的具有亞硫酸鈣的混合漿液用泵送入到PH調節槽中，把PH值調節至4.5左右，而后送入到氧化塔中，在進行強制的氧化，最后生成的石膏漿液經增稠濃縮、離心分離和皮帶脫水后形成石膏制品。

4 石灰石/石膏濕法脫硫技術存在的問題

4.1 結垢和沉積。循環流化床鍋爐噴鈣中石灰石/石膏濕法脫硫技術在脫硫時最常見的問題就是結垢和沉積現象。結垢包括灰垢、石膏垢、混合結晶垢。灰垢主要是由于高溫煙氣中的灰的成分在經過噴淋液的阻力后，會與噴淋的石膏漿液混合堆積在吸收塔的出入口處，并且越積越多；石膏垢的產生是當吸收塔的石膏漿液中CaSO4大于飽和度時，溶液中的CaSO4就會析出結晶形成石膏垢；混合結晶垢是漿液中CaSO3濃度過高，CaSO4同時結晶析出形成。這些問題的出現會造成管道出現質量問題，增加了系統的阻力，減少了煙氣流通的空間，影響到脫硫效率的大大降低。

4.2 設備的磨損。在脫硫的管道中，由于石灰石漿液和煙氣在長期的通過中其中的固體顆粒會因為流速的加大對設備的相關部位產生強烈的沖擊作用，造成設備的磨損，尤其是在流體中含有剝落的垢塊時，磨損程度會進一步加深，這給設備運行的穩定性帶來不利影響，也不利于脫硫效率的提高。

5 問題的解決措施

5.1 對結構和沉積現象的解決，首先要保證吸收塔的結構設計科學合理，從其型式、結構、液氣比的控制以及工藝的選擇方面都要按照嚴格的設計方法進行設計，保證石膏以及煙灰在排出上不會出現過多的結垢和沉積，另外對設備的運行操作也要規范化，減少不必要的垢物產生，對出現的垢物要及時處理。

5.2 對于設備的磨損解決，首先要采取具有很強耐磨性的材料作為設備輔助材料，對于容易出現磨損的部位采取特殊的防護措施，并加大日常的維護檢修力度；其次，在設備運行時要采取合理的流速，保證金屬磨損與流速的3～3.5次方成正比關系，對流體中含有的固體顆粒含量要實時的檢測控制，減少大的顆粒出現，因為大的顆粒對設備的磨損更為嚴重，對小的顆粒要及時的過濾，例如，在煙氣進入到吸收塔前采取靜電除塵的方式減少顆粒的產生。此外，還要加大對設備運行狀態的監控，對泵內空氣的進入量要控制在一定的范圍內，把吸入側護板和葉輪之間的縫隙控制在合理的范圍內，這樣做的目的主要是為了減少氣蝕磨損帶來的損害。

結語

從我國當前對脫硫技術研究應用現狀來看，循環流化床爐內噴鈣和石灰石脫硫技術的應用已經得到了廣泛的應用和發展，這種技術的脫硫效率與國家規定的標準是相符的。循環流化床爐內燃燒作為一種新型的燃燒技術，具有燃燒效率高、燃燒充分且有很好的環保性等的特點，對于企業來說具有較好經濟性，運用成本不高。在進行應用的過程中，要對影響到脫硫效果的各種因素做詳細的分析，有合理的控制，從而使這種技術得到不斷的優化改進，促進其經濟價值的提高。

參考文獻

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