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摘要：循环流化床供热锅炉是一个分布参数、非线性、时变、大滞后、多变量紧密耦合的对象，循环流化床供热锅炉具有燃料适应性广，燃烧效率高，负荷调节范围宽等优点，现在已经成为供热企业新建热源的首选炉型。本文就循环流化床锅炉二氧化硫析出方式、脱硫机理、脱硫效率影响因素等方面分析循环流化床锅炉脱硫。
关键词：循环流化床锅炉；二氧化硫；脱硫机理；脱硫效率；锅炉热效率
Abstract: the circulating fluidized bed boiler heating is a distribution parameters, nonlinear and the time delay, multivariate tight coupling objects, circulating fluidized bed boiler heating with fuel wide adaptability, the combustion efficiency high, wide range of load adjusting etc, and has now become the first choice of the heat source enterprise builds a new heating furnace type. This paper circulating fluidized bed boiler sulfur dioxide exhalation way, desulfurization mechanism, desulfurization efficiency effect factors in the analysis of circulating fluidized bed boiler desulfurization.
Keywords: circulating fluidized bed boiler; Sulfur dioxide; Desulfurization mechanism; The desulfurization efficiency; Boiler heat efficiency
中图分类号： TK223文献标识码：A 文章编号：
1引言
我国的煤炭资源丰富，已探明的可采储量为1145亿t。煤炭在我国总能源消费中占70％左右，主要以燃烧方式利用，在燃烧过程中产生大量SO2、NOx等大气污染物，对环境造成严重污染。因此，SO2和NOx的排放成为世界（包括我国）主要控制的污染物。
循环流化床锅炉具有燃料适应面广、负荷调节性能好、燃烧效率高、污染物排放水平低的特点。向炉内添加石灰石，在燃烧过程中脱除SO2，可实现低成本控制二氧化硫排放。通过控制炉膛温度和分级燃烧控制NOx，不需要采取任何技术措施可以实现低NOx排放。由于CFB锅炉能够实现燃料的清洁燃烧，因此在世界范围内得到快速发展，并在我国得到广泛应用。
但是，我国实际生产运行的循环流化床锅炉的脱硫效率还比较低，烟气中SO2的排放浓度高，远没有达到我国《锅炉大气污染物排放標准》及《火电厂大气污染物排放标准》中规定的要求。发改委等环保部门对CFB锅炉的炉内脱硫效果产生过质疑，要求CFB锅炉必须安装尾部脱硫装置。但由此将大幅度提高脱硫初投资和运行成本，并产生脱硫副产物和二次污染问题，不利于CFB锅炉用户的经营，降低了CFB锅炉用户的市场竞争力。国外大量CFB锅炉的脱硫运行结果显示，CFB锅炉采用炉内脱硫技术，SO2排放完全可以满足排放标准。因此，笔者研究了中国CFB锅炉脱硫效率低的主要原因，并得到了提高CFB锅炉炉内脱硫效率、降低SO2排放的可靠方法。
2炉内脱硫技术的现状及问题
循环流化床锅炉通过向炉内喷钙或向炉内喷石灰石粉来控制so2排放，石灰石在高温条件下首先锻烧生成氧化钙，然后再与so2和氧气经过化学反应生成硫酸钙，其化学反应方程式如下：
CaC03－＞CaO＋CO2（分解反应）
CaO＋SO2＋1／2O2－－＞CaS04（固硫反应）
与传统的尾部烟气脱硫工艺相比，炉内脱硫技术占地面积少、初投资和运行成本低、不消耗水资源、没有副产品和二次污染、系统简单、维护量少。
该技术在使用中常见的问题主要有石灰石容易板结堵管、旋转给料机易卡死、石灰石耗量大等，国内运行的相当一部分循环流化床锅炉脱硫效率低于80，造成这种情况的原因主要有以下几点：
（1）锅炉实际燃煤含硫量远高于设计值，受国情限制部分电厂实际燃煤含硫量甚至是原设计值的2￣3倍，石灰石输送系统设计出力一般与燃煤含硫量密切相关，这种情况下系统投运后很难满足环保要求；
（2）炉内脱硫技术的设计方法不合理，对石灰石这种高密度难输送物料考虑不足，不少设计缺陷在后续项目中反复出现没有得到及时消除，现场安装质量差、施工人员责任心不强，许多需要在调试阶段解决的问题往往拖延到了运行阶段；
（3）日常运行时仅将CaCO3含量、粒径作为石灰石性能考核指标，并没有考虑石灰石自身的反应活性，部分锅炉分离器效率差、运行参数不合理、床温过高，影响了脱硫效率。
3影响循环流化床锅炉脱硫因素分析
循环流化床的燃烧及脱硫过程十分复杂，实际运行中影响脱硫效率的因素很多，如运行床温、钙硫比、床料粒度、流化速度、SO2在炉膛停留时间、燃料煤含硫量等，下面就一些主要影响因素进行简要分析。
3.1石灰石粒径的影响
石灰石经煅烧后生成CaO和CO2，CO2溢出增加了石灰石表面的孔隙率，有利于SO2向石灰石内部扩散，同时扩大了石灰石与SO2结合面，提高了石灰石脱硫效率和利用率。石灰石粒径过小将减少其在炉膛内的停留时间使得从分离器逃逸出去的未和SO2反应的石灰石增加，从而降低石灰石利用率和脱硫效率；石灰石粒径过大，反应产物CaSO4会堵塞石灰石表面的孔隙，阻止SO2向颗粒内部扩散，从而降低石灰石利用率和脱硫效率。
3.2CFB锅炉运行床温的影响
锅炉运行床温对脱硫效率影响较大，这是由于床温的变化直接影响石灰石脱硫活性、脱硫反应速度、固体产物的分布和孔隙堵塞特性，所以床温会影响石灰石脱硫反应的进行和脱硫剂的利用率。脱硫的最佳温度并不是一个常数，它与脱硫剂石灰石的活性、粒径、煅烧条件等有关，一般控制在800—900℃。温度太低时，石灰石煅烧反应速度变慢甚至不能完成煅烧反应，脱硫反应速度变慢，脱硫效率下降；温度太高时，脱硫反应逆反应速度加快，更多CaSO4将会分解为SO2，也会降低脱硫效率。
3.3燃料煤含硫量的影响
在相同钙硫比的情况下，含硫量越高的煤，其脱硫率也越高。这是因为高硫煤会使炉膛内产生较高的SO2浓度，促进CaO与SO2的正反应速度。但是，就一台循环流化床锅炉燃用不同含硫量煤时，为达到一定的脱硫效率，则需调整石灰石给料量。
3.4钙硫比的影响
试验研究结果表明，当钙硫比低于2.5时，随钙硫比的增大，脱硫效率增加很快。这是由于随着钙浓度的增加加快了固硫反应速度，随着钙量的增加SO2被反应的数量成比例增加。当钙硫比大于2.5时，增加钙的投入量，脱硫效率提高不多，不仅浪费脱硫剂，也会增加灰渣的物理热损失。
关键词：循环流化床锅炉；二氧化硫；脱硫机理；脱硫效率；锅炉热效率
Abstract: the circulating fluidized bed boiler heating is a distribution parameters, nonlinear and the time delay, multivariate tight coupling objects, circulating fluidized bed boiler heating with fuel wide adaptability, the combustion efficiency high, wide range of load adjusting etc, and has now become the first choice of the heat source enterprise builds a new heating furnace type. This paper circulating fluidized bed boiler sulfur dioxide exhalation way, desulfurization mechanism, desulfurization efficiency effect factors in the analysis of circulating fluidized bed boiler desulfurization.
Keywords: circulating fluidized bed boiler; Sulfur dioxide; Desulfurization mechanism; The desulfurization efficiency; Boiler heat efficiency
中图分类号： TK223文献标识码：A 文章编号：
1引言
我国的煤炭资源丰富，已探明的可采储量为1145亿t。煤炭在我国总能源消费中占70％左右，主要以燃烧方式利用，在燃烧过程中产生大量SO2、NOx等大气污染物，对环境造成严重污染。因此，SO2和NOx的排放成为世界（包括我国）主要控制的污染物。
循环流化床锅炉具有燃料适应面广、负荷调节性能好、燃烧效率高、污染物排放水平低的特点。向炉内添加石灰石，在燃烧过程中脱除SO2，可实现低成本控制二氧化硫排放。通过控制炉膛温度和分级燃烧控制NOx，不需要采取任何技术措施可以实现低NOx排放。由于CFB锅炉能够实现燃料的清洁燃烧，因此在世界范围内得到快速发展，并在我国得到广泛应用。
但是，我国实际生产运行的循环流化床锅炉的脱硫效率还比较低，烟气中SO2的排放浓度高，远没有达到我国《锅炉大气污染物排放標准》及《火电厂大气污染物排放标准》中规定的要求。发改委等环保部门对CFB锅炉的炉内脱硫效果产生过质疑，要求CFB锅炉必须安装尾部脱硫装置。但由此将大幅度提高脱硫初投资和运行成本，并产生脱硫副产物和二次污染问题，不利于CFB锅炉用户的经营，降低了CFB锅炉用户的市场竞争力。国外大量CFB锅炉的脱硫运行结果显示，CFB锅炉采用炉内脱硫技术，SO2排放完全可以满足排放标准。因此，笔者研究了中国CFB锅炉脱硫效率低的主要原因，并得到了提高CFB锅炉炉内脱硫效率、降低SO2排放的可靠方法。
2炉内脱硫技术的现状及问题
循环流化床锅炉通过向炉内喷钙或向炉内喷石灰石粉来控制so2排放，石灰石在高温条件下首先锻烧生成氧化钙，然后再与so2和氧气经过化学反应生成硫酸钙，其化学反应方程式如下：
CaC03－＞CaO＋CO2（分解反应）
CaO＋SO2＋1／2O2－－＞CaS04（固硫反应）
与传统的尾部烟气脱硫工艺相比，炉内脱硫技术占地面积少、初投资和运行成本低、不消耗水资源、没有副产品和二次污染、系统简单、维护量少。
该技术在使用中常见的问题主要有石灰石容易板结堵管、旋转给料机易卡死、石灰石耗量大等，国内运行的相当一部分循环流化床锅炉脱硫效率低于80，造成这种情况的原因主要有以下几点：
（1）锅炉实际燃煤含硫量远高于设计值，受国情限制部分电厂实际燃煤含硫量甚至是原设计值的2￣3倍，石灰石输送系统设计出力一般与燃煤含硫量密切相关，这种情况下系统投运后很难满足环保要求；
（2）炉内脱硫技术的设计方法不合理，对石灰石这种高密度难输送物料考虑不足，不少设计缺陷在后续项目中反复出现没有得到及时消除，现场安装质量差、施工人员责任心不强，许多需要在调试阶段解决的问题往往拖延到了运行阶段；
（3）日常运行时仅将CaCO3含量、粒径作为石灰石性能考核指标，并没有考虑石灰石自身的反应活性，部分锅炉分离器效率差、运行参数不合理、床温过高，影响了脱硫效率。
3影响循环流化床锅炉脱硫因素分析
循环流化床的燃烧及脱硫过程十分复杂，实际运行中影响脱硫效率的因素很多，如运行床温、钙硫比、床料粒度、流化速度、SO2在炉膛停留时间、燃料煤含硫量等，下面就一些主要影响因素进行简要分析。
3.1石灰石粒径的影响
石灰石经煅烧后生成CaO和CO2，CO2溢出增加了石灰石表面的孔隙率，有利于SO2向石灰石内部扩散，同时扩大了石灰石与SO2结合面，提高了石灰石脱硫效率和利用率。石灰石粒径过小将减少其在炉膛内的停留时间使得从分离器逃逸出去的未和SO2反应的石灰石增加，从而降低石灰石利用率和脱硫效率；石灰石粒径过大，反应产物CaSO4会堵塞石灰石表面的孔隙，阻止SO2向颗粒内部扩散，从而降低石灰石利用率和脱硫效率。
3.2CFB锅炉运行床温的影响
锅炉运行床温对脱硫效率影响较大，这是由于床温的变化直接影响石灰石脱硫活性、脱硫反应速度、固体产物的分布和孔隙堵塞特性，所以床温会影响石灰石脱硫反应的进行和脱硫剂的利用率。脱硫的最佳温度并不是一个常数，它与脱硫剂石灰石的活性、粒径、煅烧条件等有关，一般控制在800—900℃。温度太低时，石灰石煅烧反应速度变慢甚至不能完成煅烧反应，脱硫反应速度变慢，脱硫效率下降；温度太高时，脱硫反应逆反应速度加快，更多CaSO4将会分解为SO2，也会降低脱硫效率。
3.3燃料煤含硫量的影响
在相同钙硫比的情况下，含硫量越高的煤，其脱硫率也越高。这是因为高硫煤会使炉膛内产生较高的SO2浓度，促进CaO与SO2的正反应速度。但是，就一台循环流化床锅炉燃用不同含硫量煤时，为达到一定的脱硫效率，则需调整石灰石给料量。
3.4钙硫比的影响
试验研究结果表明，当钙硫比低于2.5时，随钙硫比的增大，脱硫效率增加很快。这是由于随着钙浓度的增加加快了固硫反应速度，随着钙量的增加SO2被反应的数量成比例增加。当钙硫比大于2.5时，增加钙的投入量，脱硫效率提高不多，不仅浪费脱硫剂，也会增加灰渣的物理热损失。