摘要：循環流化床煙氣脫硫技術（CFB-FGD）是一種半干法脫硫工藝。該技術具有結構簡單、易于操作，運行費用低的特點，而且能夠在很低的鈣硫比的情況下獲得較高的脫硫效率，是一種適合我國國情的一種脫硫技術。本文詳細介紹了循環流化床煙氣脫硫技術的特點，分析了其脫硫原理以及影響脫硫效率的因素，并論述了循環流化床煙氣脫硫技術存在的問題及國內的研究狀況。
　　關鍵詞：循環流化床；煙氣脫硫；脫硫技術；脫硫效率
　　引言：我國是大氣污染最嚴重的國家之一，而SO2是目前大氣污染物中影響最廣、數量最大的一種氣體污染物。在1997年我國的SO2排放總量就已經達到2346萬t，居世界第一位。SO2是酸雨的形成的主要原因，酸雨能夠影響人體的健康，腐蝕建筑物，破壞森林、水生物的生態平衡，使土壤酸性貧瘠。SO2氣體的大量排放給我國的自然環境帶來了巨大影響。因此控制和減少SO2的排放，研究脫硫技術具有很強的現實意義。
　　循環流化床煙氣脫硫工藝(CFB-FGD)是控制SO2氣體污染方法中的一種，它是由德國魯奇(Lurgi)公司于80年代后期開發的一種新的半干法技術。隨著世界脫硫市場的擴大，循環流化床煙氣脫硫工藝已經引起了人們越來越多的關注，丹麥的FLS公司、德國的Wulff公司、日本的日立公司以及瑞典的ABB公司都對這種工藝進行了開發研究。目前已達到工業化應用的有3種流程，它們分別是：Lurgi-Bischoff公司的煙氣脫硫技術；Wulff公司的RCFB煙氣脫硫技術；FLS公司的煙氣脫硫GSA技術。下面將針對循環流化床煙氣脫硫技術進行簡單的分析。
　　1循環流化床煙氣脫硫技術特點
　　煙氣脫硫技術歸納起來有三種：濕法洗滌、半干法、和干法。濕法洗滌的特點是脫硫效率比較高，但是運行及維護費用也比較高，投資大而且容易造成二級污染；干法的特點是投資少，但是脫硫效率低，鈣的利用率低，脫硫劑浪費較為嚴重。半干法脫硫效率以及運行維護費用均適中，但鈣的利用率不高，不適合高硫煤煙氣處理。循環流化床煙氣脫硫技術則屬于一種半干法脫硫工藝。這種工藝以循環流化床原理為基礎，通過對吸收劑的多次再循環利用，來延長煙氣與吸收劑的接觸時間，從而大大地提高了吸收劑的利用率和脫硫效率。它不但具有干法脫硫工藝的優點，而且還能在很低的鈣硫比條件下，達到濕法工藝的脫硫效率。具體說來，它具有以下特點：
　　1.1脫硫效率高
　　其不僅脫硫效率高，且能有效脫除SO3、氯化物和氟化物等有害氣體。在鈣硫比為1.1~1.5時，脫硫效率可達到90%以上，是目前各種干法、半干法煙氣脫硫工藝中最高的，甚至可以趕上濕法工藝；對SO3、氯化物和氟化物等氣體脫除效率遠高于濕法工藝，可以達到90%~99%，因而對反應塔以及煙道、煙囪等設備的腐蝕性較小，可直接使用干煙囪排放脫硫煙氣，而不采用煙氣再熱器，對現有的煙囪也可不進行防腐處理。
　　1.2成本低
　　工藝流程簡單，所需系統設備少，僅為濕法工藝的40%~50%，且傳動部件少，提高了系統的可靠性并降低了檢修和維護費用；占地面積為濕法工藝的30%~40%，系統布置靈活，適合現有機組的改造和場地緊缺機組的新建；工程投資運行費用和脫硫成本相當于濕法工藝的50%~70%；能源消耗如電耗、水耗等，僅為濕法工藝的30%~50%。
　　1.3對燃煤硫分的適應性強
　　它對燃煤硫分的適應性強，可用0.3%~6.5%的燃煤硫分。且應用于中低硫煤時(<2%)，其經濟性優于濕法工藝。對鍋爐負荷變化的適用性強，而且啟停方便，負荷跟蹤特性好，可在30%負荷時投用，對基本負荷和調峰機組適用性均很好。
　　此外，在脫硫吸收劑中加入少量的鐵基催化劑，能夠脫除60%~90%氮氧化物，在脫硫脫氮一體化方面具有發展潛力。
　　2循環流化床煙氣脫硫原理
　　循環流化床煙氣脫硫原理是利用循環流化床強烈的傳熱和傳質特性，在流化床內加入石灰脫硫劑從而達到脫硫、并除掉部分有害氣體的目的。其具體工藝過程為：煙氣進入循環流化床反應器，然后在其中與石灰漿反應，石灰漿固體在反應器內同時完成蒸發和脫硫的過程。煙氣經過分離器和除塵器后，部分物料循環進入流化床反應塔，其他的物料則收集后集中處理。利用物料的循環增長脫硫劑的停留時間，來提高鈣利用率和反應器的脫硫效率。事實上在脫硫過程中，有諸多因素會影響脫硫效率，概括如下：
　　2.1脫硫劑表面有無水分能夠影響脫硫效率
　　實驗表明，如果循環流化床內沒有噴水，循環流化床煙氣脫硫效率較低。循環流化床煙氣脫硫實際上是處于干法和濕法之間的半干法煙氣脫硫。脫硫劑表面沒有水分時，脫硫機理為：首先SO2氣體擴散到脫硫劑表面；然后SO2在表面和脫硫劑結合，反應生成CaSO3，在氧化條件下部分氧化生成CaSO4；而部分的SO2通過孔隙內氣相擴散進入脫硫劑內部參加反應，在此過程中，由于CaO比CaSO4和CaSO3的體積小。CaSO4有可能堵住內部孔隙而使得脫硫效率比較低。而當脫硫劑表面含有水分時，脫硫機理則為：SO2從主流體向顆粒表面的外部氣相傳質，而后顆粒表面對SO2進行吸收溶解，形成HSO3-，SO32-；然后硫份在液相中擴散，Ca(OH)2顆粒在液相中發生溶解；最后鈣與硫的液相反應。
　　在脫硫劑中含有水分的情況下，之所以更有利于脫硫，是因為：（1）水分在顆粒內部的滲透在Ca(OH)2顆粒間形成液膜，使氣體分子在孔隙和產物層內的擴散轉變為液相中的離子擴散，減小了擴散路徑和阻力。（2）顆粒表面的水分通過吸收溶解SO2，形成有利于反應進行的新反應成份HSO3-、SO32-，含有水分的脫硫劑進入循環床內，就等于首先進行濕法脫硫，同時脫硫劑表面的水分蒸發，然后進行的是干法脫硫。一定條件下，濕法脫硫占得比重越大，循環流化床的脫硫率就越高，但如果濕法所占比例太大，則會影響循環流化床的正常運行，而且固體廢物中水分也會不好處理。
　　2.2鈣硫比、含水量、塔內溫度、塔內平均溫度和絕熱飽和溫度差等脫硫運行中的參數，也會影響脫硫效率
　　一般情況下，鈣硫摩爾比越大脫硫效率越高，但過大的鈣硫比是不必要的，實際操作中選擇的鈣硫比為1.1~1.40。脫硫劑要由一定的含水量，顆粒在進入塔內可以通過造粒過程制成含有一定水分，一定粒徑的脫硫劑顆粒，同時可以向脫硫塔內噴水，要求噴水要均勻。一般要求顆粒表面含水量控制在3~7%之間，過量的含水量對增大脫硫率效果并不明顯。有實驗表明，顆粒表面含水量從0增加到0.08脫硫反應速率增加了27.4倍，而含水量從0.08增加到0.5反應速率增加的卻不到1倍。
　　循環流化床脫硫的最佳溫度為70oC~90oC。但由于受煙氣溫度的控制，塔內實際溫度往往高于此值，通過向塔內噴水可以降低溫度，但噴水量受運行條件影響，不能過大。實際上，塔內溫度可以控制在90~150oC，而一般情況下是100~120℃之間。
　　塔內平均溫度和絕熱飽和溫度之差(△T)對脫硫率也有很大影響�！鱐越大，脫硫劑表面的水在蒸發的就越快，脫硫效率就會越低；△T越小，脫硫劑表面水蒸發就越慢，有可能在顆粒到達避面時還沒有蒸發完，顆粒容易附在避面上。通常認為，在△T為15℃~20℃時，脫硫效率可以達到最高值為80%以上。
　　3循環流化床煙氣脫硫技術存在的問題
　　3.1脫硫副產品的綜合利用問題
　　循環流化床煙氣脫硫工藝的脫硫副產品中含有亞硫酸鈣。由于亞硫酸鈣的化學性能不穩定，在自然環境下逐漸氧化為硫酸鈣的過程中體積會增大，這將會影響到原粉煤灰的綜合利用。為避免此種情況發生，脫硫系統則必須布置在鍋爐除塵器之后，且必須增設脫硫除塵器，用于捕集脫硫副產品。目前，國內外也正在開發對脫硫副產品綜合利用的新途徑。
　　3.2對作為吸收劑的石灰的要求比較高
　　在石灰工業較為成熟的發達國家，得到高質量的商品石灰相對容易，因此以高品位石灰作為吸收劑不會出現供應上的問題。但對我國來講，石灰的供應品位低、供應量不足、質量不穩定、價格過高、供應源分布不均等現象仍然存在。而且石灰對人體也有一定的危害，因此如果系統密封性和安全措施不夠好的話，有可能對人造成傷害。
　　3.3反應塔的壓力降波動大且系統壓力降較大
　　反應塔內大量物料不斷地湍動會引起反應塔的壓力波動較大，這樣會造成鍋爐爐膛負壓的不穩定。如將脫硫增壓風機設置在脫硫系統上游，可適當減小影響。系統的壓力降也較大。需要增加新的脫硫風機才可以克服如此大的壓降，運行費用還會因為高的壓力損失而有所增加。
　　4國內循環流化床煙氣脫硫的研究現狀及發展
　　我國在1961年就開始了對煙氣脫硫技術的研究，但目的是為了防止鍋爐尾部受熱面的低溫腐蝕。1986年燃煤二氧化硫污染技術被我國列為重點研究課題，60多個高校、科研和生產單位先后對脫硫工藝進行了研究以及實驗。如清華大學、中綠公司、東南大學等。東南大學熱能工程研究所用干消化石灰粉末作脫硫劑在變速循環流化床進行了脫硫實驗研究，Ca/S=1.1，在噴入適量水的情況下，脫硫效率達到了85%。1999年又建造一處理量為1500Nm3/h的實驗臺，并將之投入了工業應用。清華大學熱能工程系煤清潔燃燒國家重點實驗室進行的是小型循環流化床煙氣脫硫的試驗研究，試驗裝置為高6000mm、直徑280mm的豎直筒體，用電加熱空氣進行模擬煙氣，頂端采用端頭結構以增強內循環，采用脫硫劑為石灰漿，在Ca/S為1.4并控制床內溫度接近露點溫度的情況下，脫硫效率達到了96%以上。
　　總體來講，雖然我國對循環流化床煙氣脫硫技術的研究起步較早，但是發展緩慢。我國目前使用的脫硫裝置大部分還是采用進口，而且價格昂貴。與發達國家相比，在循環流化床煙氣脫硫方面我國大部分的技術還停留在小試或中試階段，雖然一部分已經有了工業試驗，但還都沒有大規模推廣使用。
　　現在循環流化床煙氣脫硫技術各個國家都在積極探索研究，并逐步朝著系統簡單化、設備大型化、控制自動化發展，因此國內應用循環流化床煙氣脫硫技術的比例也在逐步提高。隨著對循環流化床煙氣脫硫技術認識的深入、以及對脫硫灰綜合利用的改進開發，循環流化床煙氣脫硫技術應用的前景將會更加廣闊。
　　5結語
　　循環流化床煙氣脫硫技術通過對吸收劑的循環利用，提高了脫硫效率，與其他脫硫技術相比在諸多方面具有很大的優越性。就目前的技術水平而言，傳統的脫硫工藝在設備投資、運行等方面還有存在一些問題，因此，對我國這樣一個環境形勢嚴峻而經濟實力相對薄弱的國家來說講，尋找更高效、經濟、可靠的脫硫方法尤為必要。循環流化床煙氣脫硫技術無疑是今后發展的一個方向。
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