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爐內(nèi)脫硫深度優(yōu)化改造
1、CFB爐內(nèi)脫硫機理
CFB鍋爐通過向爐內(nèi)直接添加石灰石來控制SO2排放，在流化床燃燒溫度下（通常為800～900℃），投入爐內(nèi)的石灰石首先在高溫條件下煅燒發(fā)生分解反應生成氧化鈣，然后氧化鈣、SO2和氧氣經(jīng)過化學反應生成硫酸鈣，化學反應方程式為：CaCO→ CaO + CO2；CaO + SO2 +1/2O2 → CaSO4。
石灰石中的碳酸鈣高溫下發(fā)生分解反應，所生成的固體氧化鈣再與二氧化硫及氧氣反應，生成的固體硫酸鈣隨爐渣、飛灰一起排出爐膛從而實現(xiàn)固硫的目的。
2、爐內(nèi)脫硫反應過程
SO2和O2氣體要到達煅燒后的CaO的表面和內(nèi)部并與CaO發(fā)生反應需要經(jīng)過以下幾個步驟：
(1) 克服顆粒外部的擴散阻力，到達CaO顆粒的表面；
(2) 從CaO顆粒的表面擴散進入顆粒中的微孔中；
(3) 在微孔中被吸附在CaO表面；
(4) 擴散通過產(chǎn)物層CaSO4到達還沒反應的CaO表面；
(5) SO2和O2與CaO反應，生成CaSO4。
一般認為，碳酸鈣的分解速率大于氧化鈣固硫反應的速率，所以石灰石固硫反應實際上是屬于固體氧化鈣與二氧化硫及氧氣的非催化氣固反應。由于此反應須經(jīng)過上述五個步驟才能完成，因此，它不是一個單純的表面化學反應，而是一個復雜的涉及到反應氣體在多孔氧化鈣內(nèi)擴散及產(chǎn)物層硫酸鈣內(nèi)擴散的反應。
石灰石經(jīng)煅燒后生成CaO，由于CO2溢出在固體顆粒的表面及內(nèi)部形成一定的孔隙，為SO2向顆粒內(nèi)部擴散及固硫反應的發(fā)生創(chuàng)造了條件。不同類型的石灰石孔隙生成及固硫能力差異很大，這主要是因為不同石灰石地質(zhì)年代和地域的不同造成了物理化學性質(zhì)存在較大差別。影響脫硫效率主要的因素是鈣硫摩爾比（Ca/S），理論上燃燒過程中脫除1mol S需要1mol Ca，即Ca/S比為1，然而實際反應時吸收劑的利用率要低一些。造成這種低利用率的主要原因是使用相對較大的石灰石顆粒時吸收劑內(nèi)的孔隙被反應中生成的CaSO4堵塞，CaSO4比CaCO3的摩爾容積大（分別為46.0 cm3/mol和36.9 cm3/mol），CaSO4堵塞了氣孔導致顆粒內(nèi)部根本沒有參加反應，降低了石灰石的利用率。
脫硫好溫度是800--900℃，若溫度高于900℃，硫酸鈣晶體就會有一部分被燒結(jié)甚至分解，溫度越高燒結(jié)和分解的程度也越重，SO2就難固定，因此石灰石脫硫的溫度不能超過1000℃，否則脫硫效率就變得低，石灰石的利用率也會變得低，這是很不經(jīng)濟的。
3、爐內(nèi)脫硫影響因素匯總
CFB鍋爐爐內(nèi)脫硫效率的高低，受到諸多因素的影響。包括石灰石的脫硫反應活性、石灰石粒度分布、石灰石中CaCO3 含量高低，入爐煤的發(fā)熱量和含硫量、鍋爐分離器的分離效率、鍋爐的運行參數(shù)如床溫、總風量等。爐內(nèi)脫硫效率的高低直接影響石灰石消耗量。而石灰石輸送系統(tǒng)的可靠性和出力將直接影響鍋爐的脫硫效果。
4、CFB爐內(nèi)脫硫目前現(xiàn)狀
目前投運的相當部分大型CFB鍋爐，爐內(nèi)脫硫效率較低，SO2排放不能滿足排放要求。
分析研究認為，造成這一狀況的原因，并不是CFB鍋爐固有的技術(shù)缺陷，而主要是由于對影響CFB鍋爐脫硫效率的相關(guān)因素控制不當所致。概況起來，主要有以下四方面原因：脫硫用石灰石品質(zhì)（包括反應活性和粒度分布等）差、鍋爐實際用煤的折算含硫量遠大于設計值、鍋爐運行參數(shù)不合理、石灰石輸送系統(tǒng)設備選型不匹配等。
5、爐內(nèi)脫硫深度優(yōu)化改造步驟
?。?）對所采用石灰石進行深度化驗分析（活性及粒度分布）；
?。?）保證鍋爐運行穩(wěn)定的前提下，通過直接向煤炭中均勻摻燒選用石灰石的方法，做爐內(nèi)脫硫試驗，得到相關(guān)脫硫效率及鈣硫比等相關(guān)數(shù)據(jù)，同時對飛灰中氧化鈣含量進行測定；
?。?）通過數(shù)據(jù)整理，得到系統(tǒng)優(yōu)化運行數(shù)據(jù)；
?。?）根據(jù)相關(guān)數(shù)據(jù)來重新對石灰石輸送系統(tǒng)進行設計與改造；
?。?）新系統(tǒng)試驗，得到數(shù)據(jù)，進行比較，再優(yōu)化，再改造。
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