科技丨煤矸石电厂炉内外联合高效脱硫技术研究-第2页-北极星火力发电网

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1.3.2 钙硫摩尔比(Ca/S)

如图1所示，在煤燃烧过程中采用石灰石脱硫，由于反应过程中CaCO3颗粒转变成CaO颗粒时其摩尔体积缩小45%，因而使原CaCO3内的自然孔隙扩大了许多，这有利于多孔隙的CaO与SO2反应生成CaSO4。但是，由于由CaO转变成CaSO4的反应过程其摩尔体积增大180%左右，在反应一开始，就会在CaO的表面生成一层厚度为32μm的致密CaSO4薄层。这一CaSO4薄层的孔隙比SO2分子的尺寸小，从而阻碍了SO2进入CaSO4薄层进一步扩散到CaO颗粒内层进行反应，所以在煤燃烧过程中用石灰石脱硫时，其钙利用率通常较低，如果要达到较高的脱硫效率，应投入比化学当量多得多的石灰石。一般流化床锅炉脱硫时的钙硫摩尔比(Ca/S)在2～3的范围内。

图1 石灰石在煤燃烧过程中的脱硫原理

1.3.3 脱硫剂颗粒粒径

石灰石粒径大时其脱硫效率明显下降，这主要是因为脱硫剂的反应表面积小而钙利用率低。但石灰石颗粒的粒径也不能太细，因为现在常用的循环灰分离器只能分离出粒径大于图1 石灰石在煤燃烧过程中的脱硫原理75μm的颗粒，而小于75μm的颗粒由于不能再返回炉膛而降低了利用率。一般燃煤锅炉炉内喷入的石灰石粒径控制在0～2mm，平均100～500μm的粒径为宜。

2 利用煤矸石中高含量石灰石脱硫存在的问题及解决措施

2.1 利用煤矸石中高含量石灰石存在的问题

为了保证锅炉的燃烧效率，使用煤矸石做燃料的循环流化床锅炉，燃煤粒径一般在0～13mm之间。这样，煤矸石中石灰石反应生成的CaO，受与SO2反应生成的致密CaSO4薄层影响，阻碍了SO2进入CaSO4薄层进一步扩散到CaO颗粒内层进行反应，降低炉内固硫效率。大量CaO随锅炉炉渣排除炉外。

2.2 炉渣中CaO分离技术

炉内大量未及时地、充分地与SO2反应的CaO，随着炉渣排出炉外，通过机械转运至渣仓后装车外运。为了将炉渣中的CaO分离回收利用，设计在机械转运环节，对灰渣进行弱酸性水水洗，酸性水进入CaSO 4薄层进一步扩散到CaO颗粒内层进行反应，CaO颗粒迅速膨胀爆裂，与水充分接触全部反应生成含碱性物质Ca(OH)2的碱浆液。

2.3 利用碱液进行尾部烟气湿法脱硫

在小型煤矸石电厂，对锅炉尾部烟气中SO2常采用抛弃法石灰湿法脱硫，将Ca(OH) 2石灰稀浆从脱硫塔内布置的喷嘴中喷入，与通过塔体的烟气接触，烟气中的SO 2溶入水溶液中，并被其中的碱性物质中和，从而脱除烟气中的SO2。

3 改造煤矸石电厂炉内炉外干湿法联合脱硫系统实例

广能集团绿水洞电厂现有两台高温分离循环流化床锅炉，其设计入炉燃烧值为12000～15000kcal/kg。锅炉采用尾部烟气抛弃法石灰湿法脱硫，脱硫剂购置含钙80%以上的石灰制备成浆液。锅炉排渣在捞渣机中水冷后经大倾角皮带输送机运至渣仓。在该系统中，一方面电厂外购石灰做为炉外烟气脱硫的脱硫剂原料;另一方面炉内大量未及时、充分地与SO2反应的CaO随着炉渣排出炉外，通过机械运至渣仓后装车外运。为了利用灰渣中的CaO，电厂对炉内炉外脱硫系统进行高效联合脱硫设计改造。在原有排渣和炉外烟气脱硫系统之间新建脱硫水洗石灰炉外脱硫系统。

原标题：科技丨【原创】煤矸石电厂炉内外联合高效脱硫技术研究

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