LYWS
CFB烟气脱硫添加剂
一、 技术背景
在能源紧缺和环境保护日益严峻的今天，循环流化床（CFB）锅炉燃烧技术，因具有煤种适应性广，燃烧效率高、烟气中有害气体排放浓度低、负荷调节范围大等优点，在国内外得到了迅猛发展，随着众多配套循环流化床锅炉的逐步投运，新的问题日益显现出来。一方面，循环流化床锅炉在实际运行中，由于循环倍率的降低，燃烧温度的提高，石灰颗粒孔隙的堵塞等原因，使得脱硫效率达不到理论脱硫效率90%，难以达到日益提高的SO2排放标准；另一方面，由于循环流化床锅炉可以燃用劣质的高硫煤，即使炉内能达到90%的脱硫效率，有时也不能满足SO2排放要求；第三，现有循环流化床锅炉脱硫的主要缺点是：炉内脱硫效率低，很难达到90%的脱硫效率，Ca/S比高，吸收剂耗量大，同时，随着国家环保要求的日益严格，燃料含硫量的不断变化和吸收剂品质的波动，单靠循环流化床锅炉炉内脱硫，很难达到SO2排放要求或者需要付出较大的代价，当燃煤的含硫量较高时，由于炉内的Ca/S比高达2.5以上，因此吸收剂系统的现有出力无法满足耗量日益增加的要求，使得SO2排放无法达标；第四，由于炉内燃用高灰分煤和石灰石粉的大量喷入，烟气中烟尘的浓度大幅度提高，使电除尘器的二次电流减小，导致除尘器除尘效率降低，严重时会导致电晕闭塞现象，静电除尘器难以满足烟尘排放要求。
二、 技术现状
现在用量最大、最典型的循环流化床锅炉炉内脱硫脱硫剂是石灰石粉，在Ca/S为2.0时，有的脱硫效率只有40～60%，而且脱硫效率受煤的含硫量影响很大，要达到SO2排放标准是非常困难的。
目前循环流化床锅炉炉内脱硫 ，为实现SO2达标排放，通常采用一下几种方法，但都存在缺陷：
第一种方法是提高Ca/S，加大炉内脱硫剂的用量。这种方法在以煤矸石或高硫煤为燃料时，不但增加成本，而且会造成严重的热能损失，锅炉除尘器严重磨损，维修、运行费用增加，给企业造成严重的损失。
第二种方法是在循环流化床锅炉后部喷水增湿。该工艺需要增加增湿活化塔及其附属设备和控制系统，不但增加了投资和占地面积，同时也提高了运行成本，特别是在运行时，要增加增压风机，造成阻力大、能耗高，要对烟气进行再加热，用于烟气再加热的能量消耗相对很大，对烟囱还要进行钢烟囱改造，防止低温结露腐蚀烟囱，投资大，能耗高。
第三种方法是在循环流化床锅炉炉后采用氨法脱硫装置，氨气是一种刺鼻的气味，易挥发，对金属腐蚀非常严重，对铜的腐蚀性也比较强，氨气泄露对人的安全危害比较大，氨气泄露能使人在几秒钟内窒息，现场储存20吨氨，国家将列入重大危险源，必须进行安全防范重大措施。氨水在温度较高时（一般是60℃以上）就逐步分解成为气体氨与水，形成氨逃逸，气体氨是不参与反应的，并且SO2在温度较高时也很难被溶解吸收，SO2与氨反应一般是在液体中进行，氨法脱硫需要解决的问题是气溶胶和氨损，气溶胶是指固体或液体微粒稳定地悬浮于气体介质中形成分散体系，在氨法脱硫过程中，亚硫酸铵和亚硫酸氢铵气溶胶随净烟气排出，造成氨的损耗，氨的损失在硫酸铵的气溶胶逃逸后硫酸铵蒸汽压过高，从烟囱逃掉引起酸雾及其严重，成为困扰氨法脱硫技术发展的瓶颈。
第四种方法是在循环流化床锅炉炉后采用双减法脱硫，目前国内循环流化床锅炉炉后双减法脱硫装置大部分运行现状不好，主要问题也是腐蚀、堵塞、硫酸钠受高温影响，在脱系统管道内及脱硫喷嘴内结晶，被硫酸钠结晶的硬垢在脱硫管道及脱硫喷嘴无法清除，脱硫效率差，能耗高，达不到脱硫效率，现国内大部分循环流化床锅炉炉后双减法脱硫装置大部分处于运行不良状态，脱硫效率不能达标排放。
第五种方法是使用价格高的低硫煤。这种方法不但造成企业成本大幅增加，而且局限性非常大，一是低硫煤价格高、数量少，二是坑口电厂多以煤矸石和劣质煤为燃料，享受国家政策支持的企业，使用这种方法是不现实的，这就失去了循化硫化床锅炉炉内脱硫耗能低的特点。
三、 CFB循环流化床锅炉烟气脱硫添加剂炉内脱硫新技术
CFB烟气脱硫添加剂是针对现有循环流化床锅炉炉内脱硫所存在的SO2难以达标排放的问题，提供一种可有效提高循环流化床锅炉炉内脱硫效率，使SO2和粉尘排放浓度均能满足国家环保要求的循环流化床锅炉烟气脱硫添加剂，采用CFB烟气脱硫添加剂与燃煤均匀混合，进入循环流化床锅炉炉内脱硫，CFB烟气脱硫添加剂中的氧化物对煤炭具有助燃作用，其着火点将显著降低，提高煤炭的利用率，CFB烟气脱硫添加剂中的催化物对煤炭具有催化作用，可以使煤炭在燃烧过程中燃烧的快而彻底，CFB烟气脱硫添加剂中的三氧化二铝、二氧化硅、氧化镁、三氧化二铁、二氧化钛、氧化钙等可以起到SO2的抑制作用，使其在循环流化床锅炉炉内脱硫产物形成硅酸盐固熔体，阻止脱硫产物硅酸盐固熔体的复分解，提高脱硫效率，CFB烟气脱硫添加剂用于循环流化床锅炉炉内脱硫，可以集燃煤助燃、催化燃烧、脱硫固硫于一体，CFB烟气脱硫添加剂中的二氧化硅、三氧化二铁、三氧化二铝等元素可以促进燃煤活化产物，这类元素处于氧化态时具有空的d轨道或f轨道，他们可以通过化学键的断裂，以获得更多的分子量较小的气体物质，从而降低了活化能，也就降低了煤的着火温度，使煤炭燃烧的更加完全，CFB烟气脱硫添加剂中的成分催化剂、三氧化二铁、三氧化二铝、氧化钙、二氧化硅等与煤燃烧放出的SO2发生反应生成硫酸钙和二氧化硅，氧化钙与SO2发生反应生成亚硫酸钙，亚硫酸钙与SO2发生反应生成硫酸钙，CFB烟气脱硫添加剂在循环流化床锅炉炉内脱硫过程中，除了氧化钙、二氧化硅参与反应外，CFB烟气脱硫添加剂成分中的铝、钠、铁、钛、镁都参与了反应，在脱硫产物中除了生成硫酸钙、硫化钙外，还有更稳定的多元化合物钙铁化合物、氢氧化硅、氧化钙、三氧化二铝、硫酸钙覆盖或包裹在硫酸钙外面，形成玻璃体状态的物质。从而延缓并阻止了硫酸钙的分解，提高了循环流化床锅炉炉内脱硫的效率，CFB烟气脱硫添加剂经过以上反应过程后，燃煤中的SO2就以硫酸钙或硫化物的形式固定在粉煤灰和炉渣中，CFB烟气脱硫添加剂中所含的碱金属、碱土金属氧化物被反应中和，循环流化床锅炉燃煤烟气中的SO2、SO3有害气体成分被吸收固定。
四、CFB循环流化床锅炉烟气脱硫添加剂炉内脱硫技术效果
CFB烟气脱硫添加剂用于循环流化床锅炉炉内脱硫可以把燃煤中95%的SO2固定下来，在不改变循环流化床锅炉现状和不采取循环流化床锅炉炉后脱硫的情况下，不需大的投资、不需大的占地面积、不发生大的运行费用、不需循环流化床锅炉炉后脱硫建设庞大的烟气脱硫设备、不需增加增压风机、不需进行钢烟囱改造、不会出现循环流化床锅炉因脱硫造成腐蚀、堵塞、结垢问题，实施国家新的SO2排放标准200mg/Nm3或100mg/Nm3以内，是一种目前国内最新型循环流化床锅炉炉内脱硫新技术，适用于各种规格的循环流化床锅炉炉内脱硫改造，该技术具有脱硫效率高、脱硫剂用量少、投资小、见效快、操作简单、使用方便、工期短、风险小等特点，经试验，当CFB烟气脱硫添加剂用于炉内脱硫，烟气脱硫添加剂的粒度为200目时，烟气脱硫添加剂与硫的摩尔比为1.8:1，CFB锅炉排放烟气中的SO2含量为300 mg/Nm3，当烟气脱硫添加剂的粒度为400目时，烟气脱硫添加剂与硫的摩尔比为1.5:1，CFB锅炉排放烟气中的SO2含量为260 mg/Nm3，当烟气脱硫添加剂的粒度为600目时，烟气脱硫添加剂与硫的摩尔比为1.3:1，CFB锅炉排放烟气中的SO2含量为200 mg/Nm3，当烟气脱硫添加剂的粒度为800目时，烟气脱硫添加剂与硫的摩尔比为1.1:1，CFB锅炉排放烟气中的SO2含量为150 mg/Nm3，大大减轻后期烟气脱硫的负担，是循环流化床锅炉燃煤烟气中SO2浓度达到国家规定的排放标准，某电厂1×260 t/hCFB锅炉、2×170 t/hCFB锅炉采用CFB烟气脱硫添加剂，脱硫效率最高达97%，SO2平均排放浓度小于200 mg/Nm3（最低100 mg/Nm3），粉尘浓度小于50 mg/Nm3，各项运行性能指标均优于设计要求。
五、CFB循环流化床锅炉烟气脱硫添加剂炉内脱硫专利技术的优点
CFB烟气脱硫添加剂的技术特点是：整套系统简单、投资少、运行费用低，在同样脱硫效率的前提下，烟气脱硫添加剂的用量比常规循环流化床锅炉炉内脱硫脱硫效率提高一倍，脱硫成本低，脱硫产物为水泥原料，运行稳定，可以实现无人守值和免维护、年运行费用只是CFB烟气脱硫添加剂的费用，故障率低，年维护费用少，在线SO2指标控制平稳，波动小，可以实现非常低的在线指标（远低于国家控制的200mg/Nm3或100mg/Nm3之内）的排放指标，是目前最新型的循环流化床锅炉炉内脱硫新技术，经济效益和社会效益显著，具有极高的推广价
