0．前言

    循環(huán)流化床(CFB)鍋爐技術(shù)目前是公認(rèn)的清潔燃料燃燒技術(shù)，它具有以下幾個(gè)特點(diǎn)：(1)燃燒效率高；(2)低NOx排放量；(3)低SO2排放；(4)能燃燒劣質(zhì)燃料；(5)燃料適應(yīng)性廣。其中使用石灰石脫硫使得SO2排放低。福建省東南電化股份有限公司熱電廠(chǎng)現(xiàn)使用兩臺(tái)四川鍋爐廠(chǎng)生產(chǎn)的CG一35／5．3一MXD循環(huán)流化床鍋爐。自1998年7月投運(yùn)正常以來(lái)，由于燃燒時(shí)爐內(nèi)沒(méi)有加鈣脫硫致使鍋爐煙氣SO2排放超標(biāo)。本文通過(guò)CFB鍋爐的爐內(nèi)加鈣(石灰石)脫硫原理及本公司產(chǎn)有大量電石渣組成成分的分析，提出一些看法，以期對(duì)公司熱電廠(chǎng)兩臺(tái)CFB鍋

爐摻燒電石渣達(dá)到脫硫目的、實(shí)現(xiàn)SO2達(dá)標(biāo)排放的可行性進(jìn)行論證．

    1．煤燃燒過(guò)程中SO2的生成

    1．1  SO：的危害性

    SO2是有毒氣體，它刺激人與動(dòng)物的粘膜，引起各種呼吸道疾病．SO2在大氣中一定水分的條件下，依靠粉塵中金屬氧化物的觸媒作用氧化成SO3并轉(zhuǎn)化成為硫酸煙霧，形成酸雨，使土地酸度增加，樹(shù)木和其它植物毀壞，建筑物受到侵蝕。

1．2  煤炭中硫的組成

    煤炭中的硫主要分為有機(jī)硫和黃鐵礦硫。有機(jī)硫與碳緊密結(jié)合，是含碳有機(jī)分子的一部分；它在煤礦中均勻分布。無(wú)機(jī)硫的主要成分是黃鐵礦(FeS2)，它的顆粒比較小，在煤中呈獨(dú)立相彌散分布。一般地說(shuō)，低硫煤中主要是有機(jī)硫，而高硫煤中主要是黃鐵礦硫。

    1．3  SO2的生成

    煤被加熱到500℃左右時(shí)，有機(jī)硫從含硫有機(jī)分子中分解出來(lái)，它在氧化性氣氛中生成SO2。

黃鐵礦硫在氧化性氣氛中直接氧化成SO2：

4FeS2+1lO2+2Fe2O3+8S02   

在還原性氣氛中，溫度在500℃左右時(shí)，黃鐵硫硫分解成FeS、S和H2S，生成的S和H2S將氧化成SO2，FeS則要在1400℃以上才能進(jìn)一步分解。

    在燃燒過(guò)程中，一部分生成的SO2在火焰高溫區(qū)與離解的氧原子結(jié)合生成SO3，在管壁溫度為450~650℃的受熱面上，其管壁的氧化膜和積灰中的金屬氧化物(Fe203、MgO、V2O5、AI2O3等)的催化作用下，SO2也會(huì)氧化生成SO3。但總的說(shuō)來(lái)，SO2轉(zhuǎn)化為SO3的份額并不高，僅0．5％~2％．

    2．CFB鍋爐爐內(nèi)加鈣(石灰石)脫硫原理

    CFB鍋爐的爐內(nèi)加鈣(石灰石)脫硫是一種經(jīng)濟(jì)的脫硫方式，與常規(guī)鍋爐的尾部煙氣脫硫 (FGD)相比，它具有設(shè)備投資省、占地面積小、能耗低、操作簡(jiǎn)單、無(wú)水污染等優(yōu)點(diǎn)；與煤粉燃燒的爐內(nèi)噴鈣脫硫相比，其脫硫效率要高得多，一般情況下，在Ca／S比1．8~2．5時(shí)，可達(dá)90％以上。石灰石脫硫的化學(xué)反應(yīng)方程式：

    CaC03→CaO+CO2

    CaO+SO2+1/2O2→CaSO4

    從氣體平衡的角度看，理論上講，加入lmolCaCO3后，將減少lmolSO4，多消耗0．5molO2，多生成lmolCO2。但是，從爐內(nèi)的實(shí)際工況考慮，以上兩個(gè)化學(xué)反應(yīng)是不能全部正向完成的。為將其量化，存在Ca／S(摩爾)比和脫硫效率兩個(gè)衡量參數(shù)，即在一定Ca／S比下脫硫效率為ηSO2。在考慮脫硫的情況下，每向爐內(nèi)加入lkg燃料，需加入CaCO3的重量為：

    GAO＝(100／32)·(Ca／S)·(Sar／100)，kg；

    注意：這里指的是CaCO3重量

    式中：Sar為燃料中含硫百分?jǐn)?shù)；

    說(shuō)明：以上進(jìn)行的石灰石投入量計(jì)算中未考慮石灰石中MgO、Fe 2 0 3 等金屬氧化物參與脫硫的影響，一般它們對(duì)爐內(nèi)脫硫反應(yīng)的影響不大，所以將它們作為計(jì)算裕量。

    3．電石渣組成成份和CFB鍋爐燃料中加人電石渣脫硫分析 ：

    3．1  電石渣組成成份分析

    福建省東南電化股份有限公司采用電石法生產(chǎn)PVC樹(shù)脂，每年將生產(chǎn)出10萬(wàn)噸電石渣。電石渣的主要成份是Ca(OH) 2，由于暴露在空氣中與空氣中CO 2反應(yīng)生成CaCO 3，即電石渣主要由Ca(OH) 2和CaCO 3組成，經(jīng)質(zhì)檢中心分析測(cè)定：電石渣內(nèi)CaO的含量占60％。

3．1        CFB鍋爐燃料中加入電石渣脫硫計(jì)算

CFB鍋爐燃料中加入電石渣脫硫的化學(xué)反應(yīng)方程式：

    CaO+SO 2 +1／2O 2→CaSO4

    這個(gè)化學(xué)反應(yīng)是不能全部正向完成的，為將其量化，存在Ca／S(摩爾比)和脫硫效率兩個(gè)衡量參數(shù)，即在一定Ca／S比下脫硫效率為ηSO 2，在考慮脫硫的情況下，每向爐內(nèi)加入lkg燃料，需加入電石渣的重量為：

    GAl＝(56／32)·(Ca／S)。(Sar／100)·(100／60)，kg；

    注意；這里指的是電石渣重量

    說(shuō)明；以上進(jìn)行的電石渣投入量計(jì)算中未考慮電石渣中MgO、Fe 2 O 3，等金屬氧化物參與脫硫的影響，一般它們對(duì)爐內(nèi)脫硫反應(yīng)的影響不大，所以將它們作為計(jì)算裕量。

    4．結(jié)論。

隨著我國(guó)對(duì)環(huán)保的要求越來(lái)越高，CFB鍋爐要在高硫煤燃燒領(lǐng)域確立優(yōu)勢(shì)，燃燒高硫煤并脫硫，越來(lái)越受人們所重視。根據(jù)上述論證，擬在我公司熱電廠(chǎng)兩臺(tái)CFB鍋爐摻燒電石渣脫硫，實(shí)現(xiàn)SO 2達(dá)標(biāo)排放的探試。若試驗(yàn)成功，這將為石灰石脫硫開(kāi)辟一個(gè)新的渠道。

文章作者：福建省東南電化股份有限公司 陳昌毅