炉中硫化钙脱硫的反应是钙基脱硫的原理,分为两步脱硫反应。首先将CaCO3粉末喷入炉心热烟气中,当温度高于750℃时,石灰石就被快速生成氧化钙,氧化钙在800~1200℃的温度范围内与SO2相遇发生脱硫反应[4],脱硫产生的CaCO3进入反应器后部的活化反应器, 氢氧化钙的活性很好,因此炉内没有反应的氢氧化钙可以继续与烟气中的二氧化硫反应,使脱硫效率从20%逐步提高到提高到80%。化学反应为:
CaO+SO_2+1/2 O_2→CaSO_4
CaO+SO_3→CaSO_4
CaO+H_2 O→Ca〖(OH)〗_2
Ca〖(OH)〗_2+SO_2+1/2 O_2→CaSO_4+H_2 O
目前,钙喷脱硫技术的发展已经更加成熟,运行平稳,无废水排放,投资少,运行成本低,占地面积小,脱硫工艺经济效益高。适用于烟气脱硫在中,低硫煤燃烧中应用,也适用于高硫煤燃烧和中小型锅炉的新型、大型电站的烟气脱硫。应用前景十分广阔
(2)循环硫化床脱硫技术
循环硫化床脱硫技术是一种干法烟气脱硫工艺,它是在锅炉烟气排放管上设置循环流化床脱硫塔,然后加入脱硫剂(常用固体石灰),脱硫剂和烟气中SO2反应实现脱硫。由于脱硫效率不高,为了提高脱硫效率,一般会添加一定量的水,提高脱硫剂的使用率和脱硫效率,但是水不能太多,会导致塔底温度降低,以塔中不存在最终的液态水为标准。
从锅炉空气预热器出来的烟气温度一般在120〜180℃左右,通过一级除尘器(当脱硫渣与粉煤灰须分别处理时)[5]先通过预除尘器,这样可以提高煤炭的利用率,再将烟气从底部进入脱硫塔,在高温烟气中加入吸收剂,与循环脱硫灰分完全混在一起,然后烟气通过脱硫塔下部进入循环流化床,该材料在流化床中利用气流的作用,使气固两相剧烈的湍流和混合,充分接触,在上升过程中,形成絮凝体,又在湍流中不均匀分解,继续形成下部絮凝物,烟气再次升高,顶部脱硫塔结构会增强絮状物的返回,促使床体的密度变大,使钙硫比可达50以上,SO2可充分被处理掉。化学反应机理为:
○1SO2被水吸收:
SO_2+H_2 O→H_2 SO_3
○2CaO吸收剂的水合反应:
CaO+H_2 O→Ca〖(OH)〗_2+273.2lcal/g(1143.11 J⁄g)
○3CaO与SO2、O2反应:
CaO+SO_2+1/2 O_2→CaSO_4
○4Ca(OH)2与SO2反应:
Ca〖(OH)〗_2+SO_2→CaSO_3+H_2 O
1.4 烟气脱硫工艺方案的选择
此外,烟气循环流化床脱硫工艺具有以下优点:○1与传统石灰石石膏脱硫装置相反,循环流化床脱硫工艺系统简单,文护运行成本低,涵盖面积小,适用于发电厂和工业锅炉的改造。经济分析显示,CFB加工单位产能投资加运营成本仅为石灰石石膏方法的60%,喷涂干燥法的初始投资为80%。○2泥浆或干石灰,在床上重复循环后的流体中的吸收剂,气体和固体的不断混合可导致未反应的消石灰暴露,因此脱硫效率高、吸收剂的利用率很好。○3可以用水温控制床温在最适宜反应温度下,排气温度控制在烟气露点以上,不需要手动改变烟雾温度。○4对煤的适应性,反应塔入口SO2浓度具有良好的适应性,既可以处理低硫烟气,又可与高硫煤烟气一同被送出。○5锅炉负荷变化大时,系统仍可工作,同时可处理中、小型锅炉烟气。○6脱硫产物为干粉,无污水排放。
因此此次设计采用循环硫化床烟气脱硫工艺。
1.5 循环硫化床烟气脱硫工艺的应用前景
循环流化床烟气脱硫技术是一个年轻的脱硫技术,发展前景广阔,值得进一步研究开发。该技术目前在国际上已经成熟成熟,正在努力推动在大型机组的应用。近年来,我国循环流化床烟气脱硫技术工作也取得了长足的进步。 循环流化床烟气净化过程符合中国国情,不仅适用于大型锅炉,而且对于中小型锅炉的SO2污染控制也是一种更有效的方法,因此应用前景在中国是非常开阔的。
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