循环流化床脱硫效率影响因素浅谈
摘要：回流式循环流化床脱硫属半干法脱硫技术，由于其初期投资小，脱硫剂价格低廉等因素被广泛应用于中小型机组的烟气脱硫中(烟气量小于1200Nm3/h)。但是，如何提高脱硫效率成为人们关注的问题。本文结合漳山发电公司的应用实例从温度、 湿度、 循环倍率以及钙硫比几个方面作了简要分析。
1、引言
我国已经成为世界三大酸雨区之一，且我国的酸雨主要为硫酸型的。分析其主要原因是煤的不洁净燃烧所造成。控制和减少火电厂SO2的排放对于改善我国目前严峻的环境问题和实现电力行业的持续发展意义重大。我国目前火电厂燃煤中，优质低硫煤少，而高硫煤所占比重较大。所以，必须对电厂燃煤烟气中的SO2排放严格控制。烟气脱硫就显得尤为重要，烟气脱硫常用的方法有干法、半干法、湿法等。
循环流化床烟气脱硫属于半干法脱硫，以消石灰（Ca(OH)2）为脱硫剂。山西长治漳山发电公司2×300MW机组采用此法，效果良好。
2、循环流化床烟气脱硫系统的基本流程及脱硫原理
漳山发电公司循环流化床脱硫与电除尘器相结合，其基本工艺流程如图2-1所示。
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烟气先进入预除尘器，预除尘器的作用是除去烟气中的大颗粒粉煤灰，收尘效率设计为85%左右。经预除尘的烟气进入脱硫塔，在位置2处喷入脱硫剂即消石灰，在位置1处进行喷水降温、增湿。烟气中的硫氧化物在脱硫塔内上升过程中与消石灰反应生成CaSO3和CaSO4，从而达到脱硫的目的。漳山发电公司的后除尘器共有四级即四个电场，其中一二电场共用一个灰斗，三电场和四电场各有一个灰斗。由于喷入脱硫塔的消石灰不可能完全反应。所以，一二电场将粉煤灰与消石灰的混合物回收参与再循环，通过回料斜槽的气动调阀控制回灰量的大小，三电场在一二电场灰量不足时也会参与循环以维持脱硫塔内的差压。四电场回收的灰中消石灰很少且活性低，所以将灰全部输走。后除尘器的收尘效率设计为99.9%，后除尘器出来的烟气经过烟囱排入大气。
半干法脱硫的基本原理是SO2和SO3与Ca(OH)2的化学反应，即：
Ca(OH)2 + SO2 → CaSO3+ H2O (2-1)
Ca(OH)2 + SO3 → CaSO4 + H2O (2-2)
其中，烟气中的硫氧化物以SO2为主，所以反应以2-1为主。
3、脱硫效率影响因素
如何让喷入的消石灰更加充分的与烟气中的硫氧化物反应，怎么样提高脱硫效率？这是我们要考虑的主要问题。一般情况下，其影响因素主要有温度、湿度、循环倍率、钙硫比等。下面我们结合漳山发电公司的实际应用作以简要分析。
3.1温度对脱硫效率的影响
温度是对脱硫效率影响最明显的一个因素，也最容易控制。
消石灰Ca(OH)2与二氧化硫SO2的反应是放热反应，温度高不利于反应的正向进行。如图3-1为漳山发电公司脱硫投运后的脱硫塔内的温度与脱硫率的关系曲线。
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由图3-1可以看出，在烟气量，烟气中的二氧化硫SO2以及喷入脱硫塔内的消石灰等基本恒定的前提下，温度越低，脱硫率越高。所以，为了提高脱硫率我们应该尽可能降低温度。漳山发电公司根据本公司的实际情况，考虑到亚硫酸的露点温度在50~55℃之间，为了尽可能避免酸腐蚀保证设备的安全运行，将温度设定在70~75℃之间。这样既可以保证设备的安全，又可以有较高的脱硫率。
3.2湿度对脱硫效率的影响
湿度是影响脱硫效率的另一个重要因素。在其他条件不变的情况下，脱硫效率随着湿度的增大而增大。但是，当湿度增大到一定值以后，脱硫率几乎不再随着湿度的增大而变化。湿度与脱硫率的关系如图3-2所示。
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之所以会出现如图所示的曲线，那是因为，当脱硫塔内湿度增大，消石灰表面会形成一层水膜，这样SO2气体更容易透过水膜与消石灰反应，原来的气固间反应变成了液相离子间反应。这样反应速率会很快，同时消石灰在一定时间内吸收SO2的能力也会增加。但是，当湿度到一定值再增大时，脱硫率却不再增大。那是因为，消石灰表面水膜厚度太大时SO2进入水膜的阻力会加大。
同时，湿度太大时，烟气中的灰太湿不利于灰的收集输送。并且，由于漳山发电公司用电除尘，灰太湿容易粘结在极板极线上造成电场短路。考虑到这些，通常将湿度控制在3.5%～5%之间。
3.3 钙硫比对脱硫效率的影响
钙硫比与脱硫率的关系基本如图3-3所示。
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钙硫比实际上是参与控制喷入消石灰量的一个参数。简单来说，即烟气中有1mol的硫，则喷入1.3mol的消石灰（假设钙硫比为1.3）。﹥钙硫比的确定还与消石灰的品质有关，当消石灰的纯度90%时，漳山发电公司将钙硫比控制在1.3左右。
3.4 循环倍率对脱硫效率的影响
喷入脱硫塔内的消石灰不可能一次充分利用，这就需要将没有反应的消石灰回收回来再循环以提高消石灰利用率。但并不是循环倍率越高越好，实际上当循环倍率达到一定值时再循环是没有意义的。循环倍率根据实际情况的不同而有所不同，通常在100~150倍之间。
当回收回来的烟气与未反应的消石灰混合物回流到吸收塔内时，使得脱硫塔内混合物浓度达到800~1000g/Nm3。高浓度烟气与消石灰的混合物在脱硫塔内上升过程中形成湍流，使得小颗粒物质相互碰撞的几率增大，它们之间的相互摩擦碰撞就使得消石灰颗粒表面已经与二氧化硫反应的部分脱落。新露出来的消石灰表面又可以继续与二氧化硫反应，这样就既可以提高消石灰的利用率又可以提高脱硫率。
4、 结论
对于循环流化床烟气脱硫效率的影响因素还有烟气流速和消石灰品质等，烟气流速快则SO2与Ca(OH)2接触时间短不利于脱硫。本文主要从温度、湿度、循环倍率、钙硫比四个方面作了简要分析。只要能协调好这几方面因素的影响，就能在节省脱硫剂的基础上提高脱硫率。
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