鈣基復合催化法對石灰石固硫影響的試驗

龍慎偉，籍文武

（山東豐源通達電力有限公司，山東 棗莊 277300）

鈣基復合催化法對石灰石固硫影響的試驗

龍慎偉，籍文武

（山東豐源通達電力有限公司，山東 棗莊 277300）

利用石灰石作為脫硫劑脫硫存在的最主要問題是脫硫劑的有效利用率低，為了解決這個問題通過改變脫硫劑的組分，使參與脫硫的原料不局限于CaCO3，通過CaCl2、Ca(OH)2等鈣基原料及鈉鹽提高了CaCO3的分解產物CaO的活性，縮短CaCO3的分解時間，從而使石灰石脫硫劑的有效利用率大幅提高。

鈣基復合催化；石灰石；脫硫

解決燃煤過程中釋放的SO2所引起的大氣污染和酸雨污染近幾年來一直是世界各國科研人員的研究熱點。目前典型的循環(huán)流化床鍋爐主要脫硫工藝仍然是爐內噴鈣，石灰石粉是主要脫硫劑原料，但是在石灰石固硫過程中吸收劑的利用率較低。想要達標排放必須提高Ca/S，加大脫硫劑用量，這種方法在以煤矸石或高硫煤為燃料時，不但增加成本，而且會造成嚴重的熱能損失。因此，改善石灰石的脫硫性能，增強其脫硫活性，提高利用率一直受到研究人員的關注。

1 試驗

1.1 試驗工藝

傳統(tǒng)的爐內噴鈣脫硫劑主要是石灰石磨制而成的，脫硫劑有效利用率低。其原因是受到循環(huán)流化床鍋爐運行時的客觀因素的制約，如脫硫劑的粒度、接觸面積及反應時間等。

爐內噴鈣干法煙氣脫硫本質上屬于酸性氣體與多孔堿性氧化物固體之間的反應。SO2氣體擴散到脫硫劑(CaO)顆粒表面和內部進行反應，生成的固體產物覆蓋在脫硫劑顆粒和孔隙表面，由外及里形成產物層。此后，SO2氣體必須通過產物層才能與脫硫劑繼續(xù)反應，也有研究認為是固體反應物離子從產物層內部遷移出來與SO2反應。無論如何，產物層的形成阻礙了反應的繼續(xù)進行。

將廢鹽酸、工業(yè)鹽(主要成分為NaCl)和石灰石按比例加入耐酸反應池反應，然后與石灰石、鐵紅(主要成分為Fe2O3)、石灰按比例加入混合攪拌設備，攪拌均勻后提入磨前原料倉。由雷蒙磨制成80目的鈣基復合脫硫劑粉，提入成品倉，應用于火電廠等工業(yè)用戶脫硫。

1.2 試驗結果分析

通過試驗研究發(fā)現，采用鈣基復合及催化技術制成的脫硫劑具有以下特點：

(1) 在鈣基脫硫劑中加入助劑NaCl提高了CaO的空隙率，使其變得膨松、有利于SO2擴散到CaO內部；NaCl中的鈉離子能阻止固硫生成物CaSO4的高溫段分解，使CaSO4表面覆蓋一層極薄的復合鹽化物，從而提高了固硫率。

(2) 在鈣基脫硫劑中加入微量催化劑Fe2O3，對脫硫反應起到一定的催化作用。

(3) CaCO3、CaCl2、Ca(OH)2分散到不同反應溫區(qū)，脫硫劑轉化成CaO的效率大幅提高，降低了生成CaO的時間，進而提高了爐內CaO參加固硫反應的時間。

將制成的鈣基復合脫硫劑與常規(guī)石灰石脫硫劑等量產品加熱到700℃20min，在蘭州大學實驗室進行電子顯微鏡觀察(見圖1、圖2)。

由圖1、圖2可見，常規(guī)石灰石脫硫劑顆粒幾乎沒發(fā)生什么變化，鈣基復合催化后的石灰石脫硫劑顆粒變化明顯，大部分已熱解成多孔棉絮狀，說明通過復合催化后的脫硫劑在700℃左右已經開始發(fā)生反應能夠起到固硫作用，反應迅速且吸收熱量少。由于多孔使其變得膨松，有利于SO2擴散到CaO內部，增加了接觸反應面積，從而提高了固硫率。

1.3 循環(huán)流化床鍋爐實際運行試驗

通過對常規(guī)脫硫劑石灰石粉和鈣基復合催化后的石灰石粉在同等條件下進行脫硫對比試驗，鈣基復合催化后的石灰石脫硫劑利用率提高了30%以上(見圖3)。

2 結論

科研人員對各種添加劑對石灰石固硫效率的影響進行了大量試驗研究，但多數是在實驗室完成。真正將研究結果進行商業(yè)應用及產業(yè)化生產目前國內很少。本試驗研究結果表明：鈣基復合催化法生產的產品滿足市場要求，能夠進行工業(yè)應用推廣。

圖3 Ca/S摩爾比與脫硫劑利用率的關系

[1]鄭英.幾種添加劑對石灰石固硫影響的研究[J].煤炭轉化,2003,26(2):68-71.

[2]張力,屈紫懿,唐強,等.3種添加劑對石灰石固硫效率的影響[J].重慶大學學報(自然科學版),2007,30(8):26-29.

[3]龍慎偉,秦玲.煙氣脫硫技術的應用[J].中國設備工程,2006,(5):47.

X701.3;P578.61

A

1007-9386(2010)06-0017-01

2010-11-03