煤矸石電廠爐內(nèi)外聯(lián)合高效脫硫技術(shù)研究

如能夠直接利用煤矸石中的石灰石成分脫硫，不僅降低煤矸石發(fā)電煙氣達(dá)標(biāo)排放的治理成本，還能增加煤矸石發(fā)電的資源綜合利用量和發(fā)電量。

煤矸石是在煤礦建設(shè)、煤炭開采和加工過程中產(chǎn)生的廢棄物，是目前我國排放量最大的固體廢棄物，占全國工業(yè)固體廢棄物的20%以上。華鎣山礦區(qū)內(nèi)鈣質(zhì)型煤矸石發(fā)熱量低于1500kcal/kg，含硫量超過5%，但其中石灰石(CaCO3)含量高達(dá)50%。如能夠直接利用煤矸石中的石灰石成分脫硫，不僅降低煤矸石發(fā)電煙氣達(dá)標(biāo)排放的治理成本，還能增加煤矸石發(fā)電的資源綜合利用量和發(fā)電量。

1 燃煤鍋爐爐內(nèi)固硫技術(shù)研究

1.1 爐內(nèi)固硫化學(xué)反應(yīng)機(jī)理

燃煤鍋爐爐內(nèi)固硫的原理是：燃煤鍋爐煤燃燒過程中生成的SO2，遇到堿金屬物CaO、MgO等時(shí)，生成CaSO4、MgSO4等而被脫出，隨鍋爐灰渣排出鍋爐，從而降低煙氣中SO2的排放濃度。采用石灰石(CaCO3)作為脫硫劑是燃煤電廠普遍采用的脫硫方法。該方法就是在煤燃燒過程中，煤中加入的石灰石分解生成石灰(CaO)，CaO在氧化性氣氛下與煙氣中的SO2及氧反應(yīng)生成硫酸鈣(CaSO4)。

1.2 循環(huán)流化床鍋爐

循環(huán)流化床燃燒系統(tǒng)主要包括爐膛、氣固分離器和返料器這三個(gè)關(guān)鍵部件。循環(huán) 流化 床爐燃 燒分布在 整 個(gè) 爐膛范圍內(nèi)，爐膛溫度上下均勻;被煙氣攜帶出爐膛的物料被分離器分離后經(jīng)返 料 器 返回爐膛，物料如此 反復(fù)循環(huán)燃燒;鍋爐熱容量大、燃燒溫度便于控制、燃燒效率較高、適用低熱值煤矸石做為燃料。

由于循環(huán)流化床鍋爐的工作特點(diǎn)，燃料在循環(huán)流化床中燃燒時(shí)，被煙氣帶走的細(xì)顆粒能在循環(huán)灰分離器中被分離出來并送回爐內(nèi)再進(jìn)行反應(yīng)，延長了脫硫劑的停留時(shí)間;其次，流化床整個(gè)爐膛范圍內(nèi)，爐膛溫度上下均勻，剛進(jìn)入爐膛內(nèi)的新鮮燃料和脫硫劑顆粒能在瞬間即被加熱到爐膛溫度，而且在整個(gè)固體物料的循環(huán)系統(tǒng)內(nèi)溫度分布均勻，使得脫硫劑和SO2的反應(yīng)能在整個(gè)爐膛和分離器內(nèi)進(jìn)行;還有，在爐膛內(nèi)的內(nèi)循環(huán)和整個(gè)物料通過分離器的外循環(huán)過程中，脫硫劑的顆粒會(huì)被因?yàn)轭w粒間的碰撞 發(fā)生破碎而出現(xiàn)新的反應(yīng)表面，增加煤中硫分燃燒后在煙氣中形成SO2的接觸反應(yīng)面積;這一切大大改善了脫硫性能，提高了脫硫劑的鈣利用率，可以達(dá)到比一般鍋爐更高的爐內(nèi)脫硫 效率。用循環(huán) 流化 床加石灰石脫硫時(shí)，當(dāng)Ca/S=1.5～2.0，可以達(dá)到90%的脫硫效率。

1.3 影響燃用煤矸石流化床鍋爐爐內(nèi)固硫效率的因素及措施

循環(huán)流化床鍋爐的燃燒和脫硫過程十分復(fù)雜，影響脫硫效率的因素很多，使用低熱值煤矸石做為入爐燃料的流化床鍋爐爐內(nèi)脫硫主要影響因素如下：

①使用燃料發(fā)熱量不高但含硫量偏高，摻入石灰石后降低入爐燃料發(fā)熱量，影響鍋爐燃燒。

② 爐 膛 溫 度 偏 離 石 灰 石 分 解 生 成 石 灰 的 最 佳 反 應(yīng) 溫 度850℃，石灰生成量不足。

③粗顆粒石灰石生成的粗顆粒石灰，不能與SO2充分接觸反應(yīng)，就被排出鍋爐，爐內(nèi)固硫效率低。

1.3.1 爐膛溫度

爐膛溫度對(duì)循環(huán)流化床鍋爐脫硫效率有很大影響。爐膛溫度的變化直接影響到脫硫劑的反應(yīng)速度、固體產(chǎn)物分布及孔隙堵塞特性，從而影響脫硫劑的利用率。為了保證爐內(nèi)石灰石分解生成石灰所要求的溫度水平，鍋爐必須控制在850℃低溫燃燒，為了保證煤炭的燃盡率，選擇高溫分離器替代原來的中溫旋風(fēng)

分離器，增加回收效率，同時(shí)回收回來的灰具有較高溫度，不會(huì)降低鍋爐燃燒室的溫度水平，為鍋爐低溫燃燒提供技術(shù)保障。