循环流化床脱硫机理

循环流化床锅炉脱硫工艺是近年来迅速发展起来的一种新型脱硫技术，通常采用向炉内添加石灰石等脱硫剂在燃烧的同时实现脱硫，其工作原理是燃料和作为吸收剂的石灰石粉送入燃烧室下部，一次风从布风板下送入，二次风从燃烧室中部送入，气流使燃料颗粒、石灰石粉和循环灰一起在循环流化床内强烈扰动并充满燃烧室，天然石灰石是一种致密的不规则结构，主要成分是CaCO3，石灰石在炉内经过煅烧后分解，颗粒中CO2析出，CaCO3颗粒就变成多孔的CaO颗粒，孔隙率和比表面积均有极大增加，CaO颗粒中由于大量气孔的存在，以及表面积的大大增加，一方面有利于贮集反应产物，另一方面可以使反应气体穿透至颗粒内部进行反应，因此大大加速了CaO与SO2反应生成CaSO4的机会，于是原煤中的硫就被固化为硫酸钙进入灰渣中，最后排出床层，以达到脱硫的目的。

二、流化床燃烧床内加钙脱硫石灰石粒径的影响

流化床燃烧床内加钙脱硫的影响因素包括Ca/S比、床温、料层厚度及流化速度、石灰石性能和石灰石颗粒直径；在CFB锅炉工程一定的情况下，石灰石的反应能力决定了需要加入添加的石灰石的数量，其中石灰石的颗粒直径对床内脱硫反应工况具有重大的甚至决定性的影响。如果颗粒太细，它从床内飞出后不能被气固分离器捕捉送回，不能充分利用；颗粒太大，CaO和SO2反应后在颗粒表面形成CaSO4，由于CaSO4的分子量比CaO大得多，所以颗粒外表面的致密的CaSO4层阻止了SO2与颗粒中心区域CaO的进一步反应。因此，循环流化床锅炉脱硫过程中，对石灰石的颗粒尺寸具有严格的要求。一般，进入炉膛的石灰石颗粒直径应小于1mm，从粒径分布上讲，大多数颗粒的直径应集中于d50附近区域。（如下：图一）

图一：石灰石粉粒度分布曲线

分级后的成品石灰石粉粒度： 0.1mm～1.5mm占60%以上，平均粒度0.40～0.55mm。

因此，减小颗粒粒径可以提高脱硫效率。而过细的石灰石在没有全利用之前就已经从分离器出口逃逸出去，而无法参与循环过程。所以，存在一个最佳的石灰石颗粒粒径，以达到最佳的石灰石利用率。最佳的石灰石粒径分布应与通过的热循环回路循环物料典型颗粒分布（40μm～1.0mm）相对应。CFB锅炉用石灰石的典型的粒度：最大粒径为1mm，d50=90μm～200μm。国外多数CFB锅炉基本上采用0～1mm粒径范围的石灰石，并尽可能减小细粉的份额。

床内最佳粒径并不是一个固定值，它与床内的流化速度、料层压差、循环倍率、分离器特性等工况参数密切相关。从国外资料看，几家大型循环流化床锅炉制造商提供的最佳颗粒直径各不相同，法国通用电气阿尔斯登工业公司（GASI）认为d50应是120～

150μm，美国福斯特惠勒（Foster Wheeler）公司认为300μm，美国ABB-CE公司认为500μm。柱磨机以其独特的工作原理使其粉磨的产品在产能、细度、粒级分布等方面比其它粉磨设备更适合CFB锅炉脱硫剂的生产。目前有17家CFB锅炉的火电厂和热电厂中采用柱磨机配套生产石灰石脱硫剂，并取得了良好的效果。