微粉石灰石在高固氣比低濕條件下的煙氣脫硫行為研究

蘇琦 蕭禮標(biāo)，， 楊康 劉一軍 張松竹 鄧愛忠 戴志洋

（1 西安建筑科技大學(xué)，陜西 西安 710055；2 廣東清遠(yuǎn)蒙娜麗莎建陶有限公司，廣東 清遠(yuǎn) 5115331；3 蒙娜麗莎集團(tuán)股份有限公司，廣東 佛山 528200）

0 引言

目前，國內(nèi)以石灰石石膏法脫硫?yàn)橹饕に嚨臐穹摿蚣夹g(shù)以其脫硫效率高，適應(yīng)煤種含硫量和機(jī)組負(fù)荷變化范圍大，運(yùn)行可靠等優(yōu)點(diǎn)，在大型電站的煙氣脫硫領(lǐng)域有著無可替代的地位[1][2]。但濕法脫硫初期投資大，運(yùn)行費(fèi)用高、系統(tǒng)復(fù)雜、依賴進(jìn)口，其中循環(huán)泵、除霧器和GGH等設(shè)備國內(nèi)加工還要假以時(shí)日，這些問題妨礙了濕法技術(shù)在中小電站和熱電站煙氣脫硫領(lǐng)域的推廣[3][4]。

半干法煙氣脫硫技術(shù)投資省，占地少，適用于老電廠煙氣脫硫改造；較寬的脫硫效率范圍使其具有較強(qiáng)的適應(yīng)性，能滿足不同電站對煙氣脫硫的需要。半干法煙氣脫硫技術(shù)易于國產(chǎn)化，運(yùn)行可靠，便于國內(nèi)電廠的應(yīng)用和維護(hù)管理[5]?？傮w而言，半干法煙氣脫硫技術(shù)具有較好的性價(jià)比，適合我國國情。但目前半干法脫硫采用石灰、石灰石作為脫硫劑，脫硫劑成本高，且脫硫劑在生產(chǎn)過程中除浪費(fèi)大量能源外，還會(huì)排放出大量的污染物。對此，本文作者致力于研究一種新型的脫硫劑-微粉石灰石，并對其在高固氣比下的煙氣脫硫行為進(jìn)行的研究。

1 實(shí)驗(yàn)材料與步驟

1.1 實(shí)驗(yàn)材料

表1 不同規(guī)格石灰石粉對應(yīng)的平均粒徑

本實(shí)驗(yàn)使用的微粉石灰石采購自商品石灰石粉，分別為400目、800目、1200目、1600目、2000目的級別，其粒度分析見表1，化學(xué)成分分析見表2。

表2 微粉石灰石化學(xué)成分表

圖1 系統(tǒng)流程圖

1.2 實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)

本實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)由課題組自己搭建，系統(tǒng)通風(fēng)量300Nm3/h。實(shí)驗(yàn)流程為由熱風(fēng)機(jī)產(chǎn)生熱空氣（溫度范圍室溫～260℃），儲(chǔ)存在鋼瓶中的SO2通過出口減壓閥和氣體流量計(jì)控制流量，然后通過軟管和熱風(fēng)一起進(jìn)入反應(yīng)器內(nèi)。脫硫劑預(yù)先增濕后儲(chǔ)存在脫硫劑倉內(nèi)，通過下部給料機(jī)喂入反應(yīng)器，給料機(jī)設(shè)變頻以調(diào)節(jié)給料量。在反應(yīng)器內(nèi)完成脫硫反應(yīng)后，脫硫劑通過旋風(fēng)收塵器和布袋收塵器進(jìn)行收集，完成脫硫過程。

在反應(yīng)器上安裝測溫?zé)犭娕?，以監(jiān)測脫硫過程中的溫度變化。在收塵器后端安裝氣體分析儀以檢測脫硫效果。

2 結(jié)果與討論

2.1 不同細(xì)度微粉石灰石的脫硫效果分析

固定進(jìn)口煙氣SO2濃度為1000mg/Nm3，風(fēng)量260m3/h，控制喂料量，使鈣硫比控制在150，并通過調(diào)節(jié)喂料量水分使得出口濕度保持在45%，通過調(diào)節(jié)入口風(fēng)溫使出口風(fēng)溫保持在70℃。

從圖2可以看出隨著微粉石灰石細(xì)度由400目增加到2000目，煙氣出口SO2濃度由352mg/Nm3降低到了8mg/Nm3，脫硫效率由65%提高到了97.9%。說明石灰石細(xì)度對脫硫煙氣脫硫效率有很大的影響，當(dāng)細(xì)度增加到2000目時(shí)，煙氣的脫硫效率已接近濕法脫硫的效果，具備工業(yè)化應(yīng)用的基礎(chǔ)。

圖2 煙氣SO2排放濃度及脫硫效率隨石灰石細(xì)的變化曲線

2.2 不同鈣硫比固硫效果分析

圖3 煙氣SO2排放濃度及脫硫效率隨該硫比的變化曲線

固定進(jìn)口煙氣SO2濃度為1000mg/Nm3，風(fēng)量260m3/h，石灰石細(xì)度1600目，計(jì)算出不同鈣硫比下的喂料量，并通過調(diào)節(jié)喂料量水分使得出口濕度保持在45%，通過調(diào)節(jié)入口風(fēng)溫使出口風(fēng)溫保持在70℃。

從圖3可以看出，隨著鈣硫比由50增加到250，煙氣出口濃度由72mg/Nm3降低到了5mg/Nm3，脫硫效率由93%提高到了99.5%，說明提高鈣硫比對煙氣達(dá)到超靜排放指標(biāo)是可行性。

2.3 不同煙氣濕度固硫效果分析

固定進(jìn)口煙氣SO2濃度為1000mg/Nm3，風(fēng)量260m3/h，固定鈣硫比為200，石灰石細(xì)度1600目，通過調(diào)節(jié)喂料量水分，控制煙氣中含濕量的不同，通過調(diào)節(jié)入口溫度使得出口溫度保持在70℃。

從圖4中可以，看出隨著含水率的增加煙氣濕度呈線性增加，含水率由2%～增加到8%時(shí)，煙氣濕度由16%增加到62%。

從圖5中可以，看出煙氣中SO2排放濃度隨濕度的增加而降低，在鈣硫比相同的情況下，煙氣濕度由16%增加到39%，煙氣排放濃度由150mg/Nm3降低到40mg/Nm3，脫硫效率由85%增加到96%，變化趨勢比較明顯。濕度繼續(xù)增加煙氣排放濃度趨勢變緩。若考慮超凈排放可將濕度繼續(xù)加大，不宜超過50%，因?yàn)槿魺煔鉂穸冗^高會(huì)引起后續(xù)袋收塵結(jié)露。

圖4 煙氣濕度隨含水率的變化曲線

圖5 煙氣SO2排放濃度隨濕度的變化曲線

圖6 不同SO2入口濃度對脫硫效果的影響

2.4 不同SO2入口濃度固硫效果分析

固定風(fēng)量260m3/h，通過調(diào)節(jié)喂料量水分及喂料量，控制煙氣中含濕量的為45%，鈣硫比250，石灰石細(xì)度2000目，通過調(diào)節(jié)入口溫度使得出口溫度保持在70℃。

從圖6可以看出隨著入口SO2濃度的增加，出口SO2濃度并未發(fā)生過大改變，都維持在10mg/Nm3附近，說明入口濃度的改變不會(huì)對脫硫效果造成較大的影響，也進(jìn)一步說明微粉石灰石脫硫的可靠性。

3 結(jié)語

在高固氣比半干法循環(huán)固硫中試平臺(tái)上經(jīng)過多因素實(shí)驗(yàn)并對結(jié)果分析得出以下結(jié)論。

1）微粉石灰石細(xì)度對脫硫效果有很大影響，當(dāng)細(xì)度增加到1600目時(shí)，微粉石灰石能表現(xiàn)出較好的脫硫效果。

2）隨著鈣硫比的增加，煙氣脫硫效率不斷增加，鈣硫比達(dá)到250，脫硫效率達(dá)到99.5%，接近濕法脫硫效率，滿足超凈排放的要求。

3）脫硫煙氣濕度控制在45～50%，具有較好的脫硫效果，能夠兼顧脫硫效率及后續(xù)收塵系統(tǒng)。

4）SO2入口濃度（300～1100mg/Nm3），對最終排放結(jié)果不會(huì)造成太大影響，排放均能控制在10mg/Nm3以下。