燃煤爐預(yù)混—噴鈣二段脫硫技術(shù)探討

張淑源 白俊禮

摘要：當(dāng)前對(duì)燃煤爐進(jìn)行脫硫處理所采取的技術(shù)方案多以燃煤爐尾部煙氣脫硫技術(shù)為主。該技術(shù)方案雖然具有一定的脫硫效果，但投資成本較高。文章從燃煤爐脫硫的角度入手，研究了一種基于預(yù)混-噴鈣二段脫硫技術(shù)，并就該技術(shù)在脫硫方面的主要機(jī)制進(jìn)行了研究探討，配合實(shí)驗(yàn)分析的方式，論證了燃煤爐預(yù)混-噴鈣二段脫硫技術(shù)的實(shí)施效果，希望能夠引起各方關(guān)注與重視。

關(guān)鍵詞：燃煤爐；預(yù)混-噴鈣二段脫硫技術(shù)；煙氣脫硫；燃煤排放量

中圖分類號(hào)：TK229 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1009-2374（2014）29-0054-02

從當(dāng)前發(fā)展形勢(shì)來(lái)看，我國(guó)具有相當(dāng)大的燃煤產(chǎn)量以及燃煤消耗量。在這一客觀形勢(shì)下，燃煤產(chǎn)生的二氧化硫以及酸雨對(duì)大氣環(huán)境產(chǎn)生了較為嚴(yán)重的污染以及不良影響。結(jié)合我國(guó)現(xiàn)階段環(huán)境保護(hù)總量控制規(guī)劃的要求來(lái)看，截至2010年，我國(guó)燃煤排放量已經(jīng)下降至1000.0×104t/年標(biāo)準(zhǔn)，但仍然具有相當(dāng)大的進(jìn)步空間。需要特別注意的一點(diǎn)是，由于在煤炭燃燒反應(yīng)過(guò)程當(dāng)中，所產(chǎn)生的二氧化硫是污染大氣的最主要因素，故而就有必要通過(guò)對(duì)燃煤爐進(jìn)行脫硫處理的方式，達(dá)到合理控制煤炭燃燒期間二氧化硫排放量的目的。針對(duì)現(xiàn)階段常見(jiàn)的燃煤爐尾部煙氣脫硫技術(shù)在運(yùn)行成本方面存在的局限性，認(rèn)為有必要通過(guò)創(chuàng)新脫硫技術(shù)，推廣預(yù)混-噴鈣二段脫硫技術(shù)的方式，達(dá)到滿意的燃煤爐脫硫效果。具體分析如下：

1 預(yù)混-噴鈣二段脫硫機(jī)制分析

脫硫添加劑在燃煤爐爐外與煤炭混合后在進(jìn)入鍋爐反應(yīng)裝置當(dāng)中，充分燃燒以達(dá)到脫硫效果。從工程實(shí)踐的角度上來(lái)說(shuō)，直接在煤場(chǎng)配煤環(huán)節(jié)中引入添加劑，形成潔凈煤，統(tǒng)一面向用戶供應(yīng)。期間所使用的添加劑主要為鈣基廢棄物（常見(jiàn)鈣基廢棄物主要為白泥、鈦酸鈣渣、以及電石渣），在此基礎(chǔ)之上混合一定比例的催化劑，以確保整個(gè)脫硫期間化學(xué)反應(yīng)徹底，形成具有耐高溫優(yōu)勢(shì)的脫硫產(chǎn)物。

從燃料層的角度上來(lái)說(shuō)，在預(yù)混脫硫過(guò)程當(dāng)中主要涉及到了碳酸鈣的分解反應(yīng)以及硫化反應(yīng)：其中，碳酸鈣分解形成二氧化碳以及氧化鈣；而進(jìn)一步的硫化反應(yīng)中，氧化鈣在于氧氣以及二氧化硫成分相互結(jié)合的條件下，生成一定比例的硫酸鈣。需要注意的一點(diǎn)是，由于在鏈條爐燃料層當(dāng)中存在還原性氣氛區(qū)域，故而碳酸鈣還會(huì)與硫化氫氣體發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，形成一定比例的二氧化氮、水以及硫化鈣。

需要注意的一點(diǎn)是，盡管對(duì)于硫化鈣而言，其所對(duì)應(yīng)的分解溫度較高，但并非主要反應(yīng)，且對(duì)硫化鈣的生成還需要爐體內(nèi)部的還原性氣氛加以配合。為了能夠在燃煤爐運(yùn)行過(guò)程當(dāng)中形成結(jié)構(gòu)更加穩(wěn)定的絡(luò)合復(fù)合物，除需要確保燃煤爐保持高溫燃燒狀態(tài)以外，還應(yīng)當(dāng)配合加入一定的催化添加劑（例如氧化鋁）。在加入氧化鋁后，與氧化鈣發(fā)生化合反應(yīng)，所形成的復(fù)合硫酸鹽成分具有較高的分解溫度。

2 預(yù)混-噴鈣二段脫硫系統(tǒng)分析

以10.0t/h規(guī)模鏈爐為例，在預(yù)混-噴鈣二段脫硫技術(shù)支持下，所對(duì)應(yīng)的脫硫處理系統(tǒng)如圖1所示。結(jié)合圖1來(lái)看，脫離系統(tǒng)當(dāng)中，儲(chǔ)粉倉(cāng)采取密封設(shè)計(jì)，攪拌裝置結(jié)合實(shí)際工況，不定期投入使用，以避免倉(cāng)內(nèi)搭橋問(wèn)題。在冷態(tài)標(biāo)定的基礎(chǔ)之上，給粉量通過(guò)給粉機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)速度指標(biāo)加以顯示。同時(shí)，通過(guò)引入混合器的方式，在負(fù)壓條件下實(shí)現(xiàn)連續(xù)性、均勻性的給料工作。與此同時(shí)，圖1中分叉路上通過(guò)設(shè)置均分器的方式來(lái)確保分路管道所分配粉量的均勻性。在此基礎(chǔ)之上，系統(tǒng)密封防潮可通過(guò)對(duì)風(fēng)門以及密封閘門進(jìn)行停用、關(guān)閉的方式實(shí)現(xiàn)。

圖1 預(yù)混-噴鈣二段脫硫系統(tǒng)示意圖

還需要注意的一點(diǎn)是：在將整個(gè)預(yù)混-噴鈣二段脫硫系統(tǒng)投入熱態(tài)運(yùn)行以前，需要在冷態(tài)環(huán)境下進(jìn)行調(diào)試運(yùn)行，重點(diǎn)關(guān)注對(duì)預(yù)混-噴鈣二段脫硫系統(tǒng)正常運(yùn)行期間，爐內(nèi)流場(chǎng)分布情況、噴射速度以及噴射點(diǎn)的測(cè)量工作。在冷態(tài)調(diào)試后，確保系統(tǒng)熱態(tài)運(yùn)行的穩(wěn)定可靠。

3 預(yù)混-噴鈣二段脫硫?qū)嶒?yàn)分析

本次實(shí)驗(yàn)過(guò)程當(dāng)中所使用煤種為XX煙煤與XX煙煤的混合煤，同時(shí)加入有一定比例的潔凈添加劑，構(gòu)成預(yù)混潔凈煤。由于整個(gè)試驗(yàn)期間所消耗煤量較小，故而實(shí)驗(yàn)過(guò)程當(dāng)中在旋轉(zhuǎn)灰料攪拌機(jī)的作用之下將兩種煙煤與添加劑充分混合，攪拌時(shí)間控制在10.0min以上，確保攪拌均勻、充分。實(shí)驗(yàn)室實(shí)驗(yàn)結(jié)果如下表所示（見(jiàn)表1）。結(jié)合表1中相關(guān)數(shù)據(jù)來(lái)看，在燃煤爐爐體內(nèi)火焰溫度達(dá)到1443.0℃的情況下，可以確保混合煤中的脫硫率達(dá)到70%以上標(biāo)準(zhǔn)。同時(shí)，脫硫率水平高低會(huì)受到多個(gè)方面因素的影響，其中最主要的影響因素為Ca/S摩

爾比。

4 結(jié)語(yǔ)

相關(guān)研究顯示：在燃煤爐正常運(yùn)行狀態(tài)下，進(jìn)行高溫脫硫處理最大的技術(shù)性難點(diǎn)在于鈣基脫硫劑分解時(shí)間較為緩慢，且較煤炭中硫分的析出時(shí)間明顯更低。主要的固硫產(chǎn)物（以硫酸鈣）為例，在1200.0℃狀態(tài)下會(huì)重新產(chǎn)生分解反應(yīng)。與此同時(shí)，從燃煤爐燃燒的角度上來(lái)說(shuō)，期間的燃燒溫度越高，對(duì)于脫硫劑而言其所出現(xiàn)的燒結(jié)情況也越嚴(yán)重，由此可能導(dǎo)致脫硫反應(yīng)的活性水平大打折扣。針對(duì)此問(wèn)題，本文提出了一種可應(yīng)用于燃煤爐脫硫處理的技術(shù)方案，即預(yù)混-噴鈣二段脫硫方案。就該技術(shù)方案的主要機(jī)制以及系統(tǒng)運(yùn)行構(gòu)成進(jìn)行了分析探討，進(jìn)而通過(guò)實(shí)驗(yàn)研究的方式，論證了預(yù)混-噴鈣二段脫硫技術(shù)方案作用于燃煤爐脫硫處理的確切價(jià)值與效果，證實(shí)了該技術(shù)路線的可行性，建議在實(shí)踐工作中進(jìn)一步推廣應(yīng)用。

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作者簡(jiǎn)介：張淑源（1985-），女，甘肅會(huì)寧人，青海鹽湖工業(yè)股份有限公司助理工程師，研究方向：化工設(shè)計(jì)；白俊禮（1987-），男，甘肅會(huì)寧人，青海中浩天然氣化工有限公司助理工程師，研究方向：化工生產(chǎn)。