鞏義市大宇機械廠
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(1)吸收劑品種和數量
通常用Ca/S比表示吸收劑噴入量。典型吸收劑噴入量對脫硫率的影響如圖所示。由圖可見,脫硫率隨著Ca/S比(即吸收劑數量)的增加而提高。但當Ca/S比大宇3.0時,脫硫率的提高減慢。試驗也表明:Ca/S比為2.5~3.0時,石灰石的利用率最高,同時吸收劑品種不同,脫硫率也不相同。國外的試驗表明,Ca/S比為2時,石灰石的脫硫率為30%~45%,氫氧化鈣為40%~60%,白云石為40%~60%,白云石水化物為50%~65%??梢娤嗤腃a/S比下白云石的脫硫效率要比石灰石好。但是由于白云石中的鎂幾乎是惰性的,所以對于一定質量的吸收劑來說,石灰石和白云石能起到相同的作用。
(2)噴入位置溫度和煙氣冷卻率
①噴入溫度
噴入溫度對吸收劑鈣利用率的影響如圖所示??梢詸z出石灰石對溫度不十分敏感,而加壓白云石水化物對溫度很敏感。加壓白云石水化物在1200~1500℃噴入,鈣利用率最高。石灰石的噴入溫度為100~1500℃時,脫硫效果最好。實際上溫度對硫化反應和硫酸鹽產物的分解有直接影響。CaSO4開始分解的溫度是1200℃,而CaCO3為722℃,MgSO4為878℃左右。因此,在溫度高于1200℃時,即使爐膛內同時存在SO2和CaO等堿性氧化物,兩者化合成硫酸鹽的可能性也很小。加拿大安大略水電局的半工業性試驗表明,石灰石噴入溫度與脫硫率之間存在有一個最佳值。在相似的運行條件下,石灰石分別噴入燃煤所產生的煙氣和摻有SO2的燃燒丙烷煙氣時,最佳的噴入溫度大約是1000℃。對于前者脫硫率40%左右,后者是50%左右。
②煙氣冷卻庫
煙氣冷卻速率對脫硫率也是有影響的。這主要是因為發生硫化作用的溫度一般為1250~900℃,低于這個溫度范圍硫化作用減弱。對于大多數鍋爐,吸收劑在此溫度范圍的停留時間為0.4~1.5s(停留時間與燃燒設備有關)。試驗表明,冷卻率低于250℃/s時,對石灰石和加壓白云石水化物的影響都小。然而高于這個數值時,白云石水化物的利用率從250℃/s時的45%降到600℃/s時的30%(Ca/S比=1)。因此,對 煙氣冷卻率較高的鍋爐,在爐膛出口處噴吸收劑的溫度宜高一些。
③噴射溫度和煙氣冷卻率
噴射溫度和煙氣冷卻率對脫硫率的影響還在于其影響到吸收劑的焙燒過程。燃燒適宜的吸收劑應是收縮量低、密度小而反應能力高的松軟多孔粒子。煅燒吸收劑所形成的比表面積對吸收劑脫硫率有著重要影響。一般認為,隨吸收劑煅燒比表面積的增加,吸收劑利用率增加。煅燒比表面積不是吸收劑的固有特性,是爐內熱力變化的結果。圖中表示三種不同的吸收劑煅燒比表面積的發展和燒結過程。由圖可見,石灰石噴入爐膛后,煅燒比表面積先是直線上升,之后因燒結損失部分表面積呈下降趨勢。氫氧化鈣噴入后,燒結起主要作用,比表面積減少。白云石噴入后,比表面積增加,而且不像石灰石那樣迅速燒結。
(3)吸收劑顆粒度
減小吸收劑顆粒尺寸能提高脫硫率。石灰石顆粒的平均直徑一般在0.1~30μm之間。試驗表明,顆粒的平均直徑從10μm降至1μm,在Ca/S比為2時,脫硫率從40%提高到50%。一些研究認為,對于氧化鈣,粒度降至1~2μm有益,而進一步減小顆粒尺寸將是無益的。因為在此范圍的顆粒,氣體擴散阻力已消失。另外,進一步減小顆粒尺寸也將增加制粉電耗。美國環保局的試驗結果表明,吸收劑顆粒度與其反應率呈0.20~0.35次方的反比關系。對于不同的吸收劑,力度對脫硫率的影響程度不同。其中Ca(OH)2比石灰石對粒度更為敏感。
(4)初始SO2濃度
以往的研究多集中于高硫煤燃燒產物的脫硫上。在此情況下,初始SO2濃度一般都在(2000~4000)×10(-6次方),而低硫煤的燃燒產物中,初始SO2濃度將低于1000×10(-6次方)。隨煙氣中初始SO2濃度的降低,吸收劑利用率降低。其原因在于SO2的擴散過程直接受SO2濃度(也即SO2分壓力)的影響。圖中表示了初始濃度從100×10(-6次方)變化到3000×10(-6次方)時,加壓白云石水化物的脫硫率變化。試驗結果還表明,脫硫率與煙氣中SO2濃度呈0.25次方的正比關系。
燃用低硫煤時,可通過增加Ca/S比來提高脫硫率。由于煤的含硫量低,即使Ca/S比達到4~6,實際噴入的吸收劑量也不致很高,不會對設備的安全經濟運行帶來大的影響。