循环流化床锅炉脱硫率主要影响因素的探究

张永涛

（陕西新元洁能有限公司，陕西 府谷 719400）

我国电力产业发展迅速，但是电厂发电过程中产生的SO2对环境的影响很大。然而，循环流化床锅炉的出现解决了环境污染、燃烧率低以及脱硫的问题。循环流化床锅炉在国外是近几年才发展起来的，但事实证实循环流化床锅炉的出现确实解决了限制工业发展的因素。我国在目前也引进了循环流化床锅炉，但是并没有推广开来，在技术的应用方面也不成熟，还存在一定的问题，本文将针对影响循环流化床锅炉脱硫率的主要因素展开论述。

1 二氧化硫污染的危害

二氧化硫是一种非常常见的硫氧化物，它是一种具有刺激性气味，在工业生产中非常容易产生二氧化硫气体，它是大气污染物的重要组成。二氧化硫对人体的伤害比较大，特别是对人的呼吸道的伤害是非常大的，大量吸入是可以导致肺水肿、声带痉挛而窒息；轻度中毒时会导致咳嗽、流泪、咽喉灼痛，如果是长期少量呼入会导致乏力、头痛、咽喉炎、支气管炎以及慢性鼻炎等。另外，二氧化硫污染对环境和建筑物也会产生不同程度的影响[1]。

2 循环硫化床锅炉使用的必要性

伴随着社会和经济的快速发展，我国工业和电力发展也非常迅速，但是工业和电力产业发展的同时也引发了很多问题，其中二氧化硫污染就是一个非常严重的问题。特别是发电厂燃煤过程中，当燃烧不充分时就会产生大量的二氧化硫，然而电厂的燃煤基本不会达到充分燃烧，所以二氧化硫是不可避免的。循环硫化床锅炉技术近些年出现的一种新型的、高效的低污染清洁燃烧枝术，它在降低燃烧污染方面发挥出良好的效果，并且已经被广泛地应用到电厂锅炉、工业锅炉以及废弃物处理方面[1]。

3 我国循环硫化床锅炉脱硫技术发展的现状

循环硫化床锅炉脱硫技术是一种新型的、高效的清洁燃烧技术，它在国内外均得到了快速地发展，我国的循环硫化床锅炉脱硫技术主要分为自主研发和国外引进两种。目前，我国在循环硫化床锅炉的一些核心技术上有了很大的突破，特别是我国自主开发的CFB锅炉有了很大的进步。我国很多研究机构都在加快循环硫化床锅炉的研究步伐，目前我国制造的1000t/h等级的锅炉已经取代了国外同等级的锅炉，而且随着人力、物力的不断投入，更多高等级的循环硫化床锅炉在逐渐地迈向市场，同时也出现了一些大型的锅炉制造企业，这些企业对促进我国循环硫化床锅炉发展有着至关重要的作用。总之，我国循环硫化床锅炉及其技术得到了很好的发展，正与世界先进水平拉小距离，相信在不远的将来一定会赶上甚至超越世界最先进水平[2]。

4 影响循环流化床锅炉脱硫效率的因素

影响循环流化床锅炉脱硫效率的因素有很多，例如钙硫摩尔比、床温、脱硫剂质量、炉膛含氧量、负荷的变化、给料方式以及床内风速等。这些因素对循环流化床锅炉脱硫效率都产生着不同程度的影响，而且通过不一样的影响方式。具体来说，钙硫摩尔比是影响循环流化床锅炉脱硫效率的首要因素，从钙硫摩尔比中可以看出炉内脱硫剂石灰石的含量，而石灰石的含量对脱硫效率有着直接的影响，但是也并不是说石灰石越多越好，因为在脱硫剂石灰石不断增加的过程中，其它一些因素也在发生着变化。有人做过研究，在某电厂300MWCFB机组做过试验，发现随着脱硫剂的增加，脱硫效率确实得到了提高，但是随着脱硫剂的继续增加，发现脱硫效率反而逐渐降低；脱硫反应是一个化学反应过程，而每一个化学反应都跟温度有着密切的联系，因此，床温是影响循环流化床锅炉脱硫效率的另一个关键因素。当床温较低时，脱硫效率受到很大的影响，所以通过适当地提升床温可以在一定程度上提高脱硫效率，但是也不是说床温越高越好；脱硫剂的质量自然是影响循环流化床锅炉脱硫效率的重要因素，脱硫剂质量主要表现为石灰石的反应活性上，脱硫剂反应活性是指捕捉SO2气体的能力。总之，想要提高循环硫化床锅炉的脱硫效率就需要注意这些影响因素[2]。

4.1 二氧化硫产生的过程分析

在电厂的燃煤中黄铁矿硫和有机硫是主要的硫分，硫酸盐硫也占其中一小部分。当燃煤中的硫分受热就会析出，析出后会在有氧条件下生成二氧化硫，也会生成一部分三氧化硫。二氧化硫的生成机理为：当煤矸石燃烧时，炉内氧气比较充足时就会生成二氧化硫，在氧气更充足的情况下可能还会有三氧化硫生成。二氧化硫的反应动力为：有机硫中的硫元素在400℃开始分解，而后一些中间产物（其中包括硫化氢）将继续被氧气氧化成二氧化硫。而且二氧化硫的产生是分阶段性的，不同阶段硫的来源不一样，而且生成的速度也存在很大的差别。二氧化硫的析出和生成也同样受到一些因素影响，包括床温、过量空气系数、停留时间等[3]。

4.2 脱硫剂的应用

在电厂发电过程中，通常会导致二氧化硫及其它硫化物的排放超标，所以很多电厂对脱硫装置进行了改造，脱硫装置改造不仅耗费人力和财力，而且取得的效果也不是特别理想，所以研究人员将注意力转移到脱硫剂的使用上来，他们开始研发脱硫剂，常见的脱硫剂就是石灰石。石灰石在脱硫过程中发挥了很明显的效果，它显著提高了脱硫效率，同时降低了脱硫成本。在脱硫过程中通常还会添加脱硫添加剂，它起到了防止垢产生、充当缓冲液、提高氧化空气利用率等的作用。脱硫剂的主要成分包括活性剂、反应催化剂、助溶剂以及复合多元酸等，脱硫剂要结合电厂的实际情况而使用。

4.3 石灰石在炉内的过程。

由于石灰石本身结构问题，所以在使用前需要进行煅烧，使其生成多孔隙结构的氧化钙，煅烧以后的石灰石可以使二氧化硫进入生石灰颗粒内部进行反应，而且可以通过反应生成硫酸钙，但此反应过程不仅需要一定的温度，而且需要满足一定的平衡分压。经过煅烧石灰石的孔隙不断地扩大，而且比表面积也增大，当比表面积增大之再后与燃煤产生的SO2发生化学反应，即可将SO2转化成固体的硫酸钙，最终达到了降低SO2浓度的效果[3]。

5 如何提高石灰石在炉内的脱硫效率

要想提高石灰石在炉内的脱硫效率就需要提高石灰石的反应活性，石灰石反应活性是指其与二氧化硫进行表面化学反应的难易程度，它的反应活性会受到自身成分和结构影响，这其实说的是石灰石的品质，而石灰石煅烧在一定程度上提高了它的品质；另外，石灰石颗粒大小也是影响其脱硫效率的关键因素，当石灰石颗粒较小时，它的脱硫效率要高一些。因为颗粒小时表面积大，继而增加了其与SO2的接触机会。因此，提高石灰石在炉内的脱硫效率可以从这两个方面入手[3]。

6 结语

总之，二氧化硫对环境及人体的危害是很大的，当前通过循环硫化床锅炉脱硫技术改善了这种情况，但是还是需要继续加强这种技术以及新技术的研究，争取在保护环境和降低能源损耗方面做出更大的贡献。

[1]荆有印,王保生,齐永霞.循环流化床锅炉循环倍率的通用数学模型[J].动力工程，2013(03)：09-11.

[2]宋卫东.美国火电厂排放控制技术综述[J].国际电力，2012(04)：11-15.

[3]常冰,任洁,刘建康,罗勇.CFB锅炉降低SO2和NOx排放的机理与影响因素分析[J].能源研究与信息，2012(03):17-19.