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(1)吸收剂品种和数量
通常用Ca/S比表示吸收剂喷入量。典型吸收剂喷入量对脱硫率的影响如图所示。由图可见,脱硫率随着Ca/S比(即吸收剂数量)的增加而提高。但当Ca/S比大宇3.0时,脱硫率的提高减慢。试验也表明:Ca/S比为2.5~3.0时,石灰石的利用率最高,同时吸收剂品种不同,脱硫率也不相同。国外的试验表明,Ca/S比为2时,石灰石的脱硫率为30%~45%,氢氧化钙为40%~60%,白云石为40%~60%,白云石水化物为50%~65%。可见相同的Ca/S比下白云石的脱硫效率要比石灰石好。但是由于白云石中的镁几乎是惰性的,所以对于一定质量的吸收剂来说,石灰石和白云石能起到相同的作用。
(2)喷入位置温度和烟气冷却率
①喷入温度
喷入温度对吸收剂钙利用率的影响如图所示。可以检出石灰石对温度不十分敏感,而加压白云石水化物对温度很敏感。加压白云石水化物在1200~1500℃喷入,钙利用率最高。石灰石的喷入温度为100~1500℃时,脱硫效果最好。实际上温度对硫化反应和硫酸盐产物的分解有直接影响。CaSO4开始分解的温度是1200℃,而CaCO3为722℃,MgSO4为878℃左右。因此,在温度高于1200℃时,即使炉膛内同时存在SO2和CaO等碱性氧化物,两者化合成硫酸盐的可能性也很小。加拿大安大略水电局的半工业性试验表明,石灰石喷入温度与脱硫率之间存在有一个最佳值。在相似的运行条件下,石灰石分别喷入燃煤所产生的烟气和掺有SO2的燃烧丙烷烟气时,最佳的喷入温度大约是1000℃。对于前者脱硫率40%左右,后者是50%左右。
②烟气冷却库
烟气冷却速率对脱硫率也是有影响的。这主要是因为发生硫化作用的温度一般为1250~900℃,低于这个温度范围硫化作用减弱。对于大多数锅炉,吸收剂在此温度范围的停留时间为0.4~1.5s(停留时间与燃烧设备有关)。试验表明,冷却率低于250℃/s时,对石灰石和加压白云石水化物的影响都小。然而高于这个数值时,白云石水化物的利用率从250℃/s时的45%降到600℃/s时的30%(Ca/S比=1)。因此,对 烟气冷却率较高的锅炉,在炉膛出口处喷吸收剂的温度宜高一些。
③喷射温度和烟气冷却率
喷射温度和烟气冷却率对脱硫率的影响还在于其影响到吸收剂的焙烧过程。燃烧适宜的吸收剂应是收缩量低、密度小而反应能力高的松软多孔粒子。煅烧吸收剂所形成的比表面积对吸收剂脱硫率有着重要影响。一般认为,随吸收剂煅烧比表面积的增加,吸收剂利用率增加。煅烧比表面积不是吸收剂的固有特性,是炉内热力变化的结果。图中表示三种不同的吸收剂煅烧比表面积的发展和烧结过程。由图可见,石灰石喷入炉膛后,煅烧比表面积先是直线上升,之后因烧结损失部分表面积呈下降趋势。氢氧化钙喷入后,烧结起主要作用,比表面积减少。白云石喷入后,比表面积增加,而且不像石灰石那样迅速烧结。
(3)吸收剂颗粒度
减小吸收剂颗粒尺寸能提高脱硫率。石灰石颗粒的平均直径一般在0.1~30μm之间。试验表明,颗粒的平均直径从10μm降至1μm,在Ca/S比为2时,脱硫率从40%提高到50%。一些研究认为,对于氧化钙,粒度降至1~2μm有益,而进一步减小颗粒尺寸将是无益的。因为在此范围的颗粒,气体扩散阻力已消失。另外,进一步减小颗粒尺寸也将增加制粉电耗。美国环保局的试验结果表明,吸收剂颗粒度与其反应率呈0.20~0.35次方的反比关系。对于不同的吸收剂,力度对脱硫率的影响程度不同。其中Ca(OH)2比石灰石对粒度更为敏感。
(4)初始SO2浓度
以往的研究多集中于高硫煤燃烧产物的脱硫上。在此情况下,初始SO2浓度一般都在(2000~4000)×10(-6次方),而低硫煤的燃烧产物中,初始SO2浓度将低于1000×10(-6次方)。随烟气中初始SO2浓度的降低,吸收剂利用率降低。其原因在于SO2的扩散过程直接受SO2浓度(也即SO2分压力)的影响。图中表示了初始浓度从100×10(-6次方)变化到3000×10(-6次方)时,加压白云石水化物的脱硫率变化。试验结果还表明,脱硫率与烟气中SO2浓度呈0.25次方的正比关系。
燃用低硫煤时,可通过增加Ca/S比来提高脱硫率。由于煤的含硫量低,即使Ca/S比达到4~6,实际喷入的吸收剂量也不致很高,不会对设备的安全经济运行带来大的影响。