摘 要：目前燃煤電站每年向大氣中排入大量的SO₂和NO_x，造成酸雨、硫酸霧和光化學煙霧等環(huán)境污染，嚴重危害著人們的身體健康。介紹目前流化床鍋爐采用的減輕SO₂和NO_x的排放的措施和影響因素。

關(guān)鍵詞：流化床鍋爐   SO₂   NO_x   煙氣脫硫脫硝

我國煤炭儲量中含硫在2%以上的高硫煤份額較高，約占20%左右，燃煤電站每年向大氣中排入大量的SO₂和NO_x，造成酸雨、硫酸霧和光化學煙霧等環(huán)境污染，嚴重危害著人們的身體健康。目前的流化床燃燒技術(shù)對減輕SO₂和NO_x的排放發(fā)揮著重要的作用。本文主要介紹目前流化床鍋爐采用的減輕SO₂和NO_x排放的措施和影響因素。

l.流化床鍋爐脫硫機理及影響因素

流化床鍋爐脫硫的特點是能夠在燃燒過程中脫硫，這比常規(guī)鍋爐尾部煙氣脫硫工藝簡單，成本低廉。流化床內(nèi)直接脫硫通常是在燃燒過程中加脫硫劑石灰石(CaCO₃)或白云石(CaCO₃·MgCO₃)，使燃燒反應和固硫反應同時進行。受熱分解產(chǎn)生的CaO與煙氣中的SO₂結(jié)合生成CaSO₄，CaSO₄可以隨灰渣排掉，也可再生后重新使用。反應過程為：

煅燒反應：CaCO₃→CaO + CO₂ - 183 kJ/mol (1)

固硫反應：CaO+SO₂ + 1/20₂→CaSO₄ + 486 kJ/mol (2)

在再生床中發(fā)生的主要反應：

再生反應：2CaS0₄+C→2CaO+2SO₂+CO₂ (3)

式(1)是一個吸熱反應，其反應速度較緩慢。式(2)是放熱反應，反應速度較迅速。脫硫反應決定于CaO的生成速度。

影響脫硫效果的主要因素有Ca/S摩爾比、脫硫劑特性、溫度、流化速度和分級燃燒等。

脫硫效果通常用煙氣中的SO₂被石灰吸收的百分比來表示，稱為脫硫率。當流化速度一定時，隨著Ca/S摩爾比的增大，脫硫率增加。因為氧化鈣的生成速度比硫酸鈣的生成速度緩慢，因此一旦生成氧化鈣就很快轉(zhuǎn)變成硫酸鈣。從單位鈣而言，硫酸鈣體積大于碳酸鈣的體積。CaCO₃、CaO和CaSO₄的摩爾分子體積分別為36.92×l0^-6、l7.26×l0^-6和52.16×10^-6m³/mol。所以，生成物CaSO₄的形成將使Ca顆粒中的孔徑變小，而且隨著反應的進行，CaCO₃分解放出CO₂后形成的孔隙在反應過程中將被堵塞，稱為孔閉塞�？组]塞后，反應氣體要通過較厚的CaSO₄固體擴散阻力很大，以至在孔閉塞后反應速度便大大降低。所以，如果要達到較高的脫硫率，應投入比化學劑量多得多的石灰石或白云石。在常規(guī)流化床鍋爐中，Ca/S摩爾比一般在2～3的范圍內(nèi)。

流化床燃燒過程脫硫通常用石灰石作為脫硫劑，石灰石的選擇是十分重要的。就石灰石的品質(zhì)而言，首先應選擇CaCO₃含量高的石灰石，其次應選擇經(jīng)煅燒具有較好的多孔性結(jié)構(gòu)的CaO。因為SO₂與CaO的反應是兩相表面反應。隨著石灰石的產(chǎn)地不同，經(jīng)煅燒后生成的多孔性結(jié)構(gòu)的CaO具有不同的比表面積，從而也就具有不同的反應能力。國內(nèi)外有些學者為獲得優(yōu)良的多孔性結(jié)構(gòu)的CaO，把CaCO₃研磨成粉末，再加入粘結(jié)劑形成球或片狀，制成較好的多孔性脫硫劑。由于這種脫硫劑多孔性能改善，比表面積大大增加。這種脫硫劑也減少了細粒子的揚析，使用這種脫硫劑脫硫Ca/S摩爾比大大減小。

石灰石的粒徑對脫硫率也有影響。隨著石灰石的粒徑的減小，供反應的表面積增加，脫硫率提高。但當粒徑過小時，帶出量增大，脫硫劑的利用率降低，脫硫率下降。但把帶出的脫硫劑回收循環(huán)使用時，可使脫硫劑利用率和脫硫效率上升。對于鼓泡流化床鍋爐理想的粒度應是固硫反應活性較好又不會從床內(nèi)飛走的粒度，一般在2～3 mm。循環(huán)床采用平均粒徑為100～200μm的石灰石粉末作為脫硫劑，比鼓泡流化床的石灰石平均粒徑要小，這樣SO₂易擴散到脫硫劑核心。其反應面積增大，從而提高了循環(huán)床中石灰石的利用率。

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