[科普中国]-流化床燃烧脱硫

我国大气污染以煤烟型大气污染为主，其主要污染物为烟尘和SO2，大气中SO2的87%来自于煤的燃烧。流化床燃烧脱硫技术是一种经济有效的清洁的燃烧技术，石灰石、白云石和消石灰等钙基脱硫剂来源广、原料易得、价格低廉，是国内外最常用的燃烧脱硫剂。贝壳的主要成分是碳酸钙，与石灰石有相似的化学成分。1

工艺特点流化床燃烧脱硫工艺的特点是反应在气、固、液三相中进行，利用烟气显热蒸发水分，最终产物为干粉态，一般与布袋除尘器结合使用。该技术具有系统简单、初投资和运行费用低、占地面积小、脱硫产物为干态、易于处理等优点，得到了一定的应用，主要的缺点是脱硫率低，吸收剂利用率低。2

锅炉分类流化床锅炉按流态的不同可分为鼓泡流化床锅炉和循环流化床锅炉两类。鼓泡流化床锅炉流化速度一般取临界流态化速度的2~4倍，循环比通常不高于4:1。循环流化床的流化速度介于鼓泡流化床和气力输送之间，物料循环比约为20:1，甚至更高。

根据锅炉运行压力不同，又可将流化床锅炉分为常压流化床锅炉和增压硫化床锅炉。我国从20世纪80年代开始研制循环流化床（CFB）锅炉，已有22家生产厂家，一般为常压循环流化床锅炉，可燃用各种不同的燃料，包括煤矸石、煤泥等劣质燃料。3

影响因素循环流化床锅炉燃烧脱硫效率受到许多因素影响，如脱硫剂的种类粒径、床深气流速度、床温（燃烧温度)、Ca/S等，其中在选定脱硫剂的条件下主要的影响因素有床温、Ca/S。

钙硫比脱硫剂所含钙与煤中硫之摩尔比称为钙硫比（Ca/S）。在影响脱硫效率的所有参数中，Ca/S影响最大。各种流化床炉Ca/S（c）对脱硫率（R）的影响不同,但可用一经验式近似表达：

其中m是其他主要性能参：床深、流化速度、脱硫剂颗粒尺寸脱硫剂种类床温和运行压力等的函数，但对固定型号的常CFB锅炉来讲，m更多地受床温和脱硫剂性能的影响。

国内有关石灰石脱硫特性的研究试验结果，表明在给定的炉型和石灰石粒度运行床温等条件下，随钙硫化的增加其脱硫效率不断提高，且呈现负指数规律增长。

床温CFB锅炉的燃烧温度一般控制在800℃~950℃之间。燃烧温度对脱硫效率的影响也比较大，对于CFB锅炉来说存在一个最佳脱硫温度区，大约在800℃~900℃。出现这种现象的原因与脱硫剂的孔隙状态有关。温度较低时.脱硫剂孔隙数量较少,孔径小,反应几乎全被限制在外表面。随着温度增加,燃烧反应速度增大，相应的与SO2反应的脱硫剂表面也增大，由此导致脱硫效率增大，但当床温超过CaCO3煅烧平衡温度约50℃以上,孔隙被生成的硫酸钙堵塞加重，而当床温高于1000℃时，硫酸盐将开始分解，脱硫效率迅速降低。

脱硫剂粒径脱硫剂的硫酸盐化程度与其颗粒尺寸有关。小颗粒脱硫剂硫酸盐化后,剩下的未反应核较小，因此，硫酸盐化程度与颗粒直径成反比。增大颗粒尺寸在一定程度上降低了脱硫效率。由于脱硫剂颗粒形状、孔径分布不一，又存在床内颗粒互磨、爆裂和扬析等，脱硫效率与颗粒尺寸的关系要复杂得多。从大多机构的试验测试结果看，脱硫率随颗粒尺寸的减小稍有改善，直到由于扬析的增加，脱硫剂停留时间缩短时，脱硫反应受损。当颗粒尺寸小于200μm时，所有脱硫剂均被扬析，由于单位表面积大大增加，其脱硫效率增加，但此时脱硫剂利用率大大降低。由此可见，在实用范围内脱硫剂粒径并非越小越好。CFB锅炉多采用石灰石作脱硫剂。3

本词条内容贡献者为:

杨刚 - 教授 - 西南大学