在電廠已成熟應用的煙氣循環(huán)流化床(CFB一FGD)半干法脫硫技術原理是什么？

循環(huán)流化床半干法煙氣脫硫技術(CFB-FGD)吸收德國LLAG公司的專利技術-清潔煙氣再循環(huán)系統(tǒng)，在電廠的CFB鍋爐有著較好的應用?，F(xiàn)對這種工藝進行介紹:

典型的CFB-FGD工藝系統(tǒng)由吸收塔、脫硫除塵器、脫硫灰循環(huán)及排放、吸收劑供應、工藝水以及電氣儀控系統(tǒng)等組成，其工藝流程。

煙氣一般以120～150℃左右，從底部進入吸收塔，在吸收塔的進口段，高溫煙氣與加人的吸收劑、循環(huán)脫硫灰充分預混合，進行初步的脫硫反應，在這一區(qū)域主要完成吸收劑與HCl,HF的反應。煙氣通過吸收塔底部的文丘里管加速，進入循環(huán)流化床床體，物料在循環(huán)流化床里，氣固兩相由于氣流的作用，產(chǎn)生激烈的湍動與混合，充分接觸，在上升的過程中，不斷形成絮狀物向下返回，而絮狀物在激烈湍動中又不斷解體重新被氣流提升，使得氣固間的滑落速度高達單顆?；渌俣鹊臄?shù)十倍；

吸收塔頂部結構的慣性分離進一步強化了絮狀物的返回，且提高了塔內顆粒的床層密度及Ca/S比。這樣的一種氣固兩相流機制，通過氣固間的混合，極大地強化了氣固間的傳質與傳熱，為實現(xiàn)高脫硫率提供了根本的保證。

在文丘里的出口擴管段設一套噴水裝置，噴人的霧化水一是增濕顆粒表面，二是使煙溫降至高于煙氣露點15℃左右，使得SO2與Ca(OH)2的反應轉化為可以瞬間完成的離子型反應。吸收劑、循環(huán)脫硫灰在文丘里段以上的塔內進行第二步的充分反應，生成副產(chǎn)物CaSO3·1/2H2O，還與SO3反應生成相應的副產(chǎn)物CaSO4·1/2H2O等。

無論煙氣負荷如何變化，通過清潔煙氣再循環(huán)煙道的調節(jié)作用，煙氣在文丘里段以上的塔內流速均保持在4～6m/s之間，為滿足脫硫反應的要求，煙氣在該段的停留時間至少為3s以上，通常設計時間在8s左右。煙氣在上升過程中，顆粒一部分隨煙氣被帶出吸收塔，一部分因自重重新回流到流化床中，進一步增加了流化床的床層顆粒濃度和延長吸收劑的反應時間。

從化學反應工程的角度看，SO2與Ca(OH)2的顆粒在循環(huán)流化床中的反應過程是一個外擴散控制的反應過程。SO2與Ca(OH)2反應的速度主要取決于SO2在Ca(OH)2顆粒表面的擴散阻力，或者說是Ca(OH)2表面氣膜厚度。當滑落速度增加時，由于摩擦程度的增加，Ca(OH)2顆粒表面的氣膜厚度減小，SO2進入Ca (OH)2的傳質阻力減小，傳質速率加快，從而加快SO2與Ca(OH)2顆粒的反應。

只有在循環(huán)流化床這種氣固兩相流動機制下，才具有的氣固滑落速度。同時，吸收塔內的氣固滑落速度是否能在不同的煙氣負荷下始終得以保持不變，是衡量循環(huán)流化床干法脫硫工藝先進與否的重要指標，也是鑒別干法脫硫能否達到較高脫硫率的重要指標。如果滑落速度很小，或只在吸收塔某個局部具有滑落速度，要達到很高的脫硫率是不可能的。

噴人用于降低煙氣溫度的水，以激烈湍動的、擁有巨大的表面積的顆粒作為載體，在塔內得到及時的、充分的蒸發(fā)，保證了進入后續(xù)除塵器中的灰具有良好的流動狀態(tài)。由于SO3全部得以去除，煙氣露點將大幅度下降，一般從原煙氣的90℃左右下降到50℃左右，而排煙溫度始終控制在設定值以上，因此煙氣不需要再加熱，同時整個系統(tǒng)也無須任何的防腐處理。凈化后的含塵煙氣從吸收塔頂部側向排出，然后轉向向下進入脫硫除塵器。

經(jīng)脫硫除塵器捕集下來的固體顆粒，大部分通過脫硫灰循環(huán)系統(tǒng)，返回吸收塔繼續(xù)參加反應，如此循環(huán)可達數(shù)百次，多余的少量脫硫灰渣則通過氣力輸送系統(tǒng)輸送至脫硫灰?guī)?，再通過罐車或二級輸送設備外排。脫硫灰大量循環(huán)，脫硫除塵器的人口煙氣粉塵濃度為500～1000kg/m3(標準狀態(tài))，帶有大量脫硫灰的煙氣經(jīng)脫硫除塵器進行除塵，凈化后的清潔煙氣經(jīng)脫硫引風機排人煙囪。塔內生成的脫硫灰的主要成分為CaSO3·1/2H2O、 CaSO4、1/2H2O、CaCO3、CaF2、CaCl2及未反應的Ca(OH)2和雜質等。這些脫硫灰目前的主要用于廢礦井填埋、高速公路路基、吸聲材料制作、水泥摻合料等。

吸收塔是整個脫硫反應的核心。CFB-FGD吸收塔為文丘里空塔結構，為建立良好的流化床，預防堵灰，吸收塔內部氣流上升處均不設內撐。吸收塔采用文丘里噴嘴形式。吸收塔底部及轉彎處均設有氣流分布裝置及壓縮空氣吹掃系統(tǒng)。由于文丘里段的流速達50m/s以上，經(jīng)文丘里段加速，流化床內的物料被完全托起，只有非常少量的大顆粒沉降回吸收塔進口煙道，通過進口煙道輸灰機排放。

布袋除塵器系統(tǒng)采用脫硫專用低壓回轉脈沖布袋除塵器，布置在吸收塔之后，從吸收塔出來的煙氣采用上進風方式進入布袋除塵器，其中粗顆粒粉塵利用重力原理直接進入灰斗(見圖3-8)。布袋除塵器主要由灰斗、煙氣室、凈氣室、進口煙箱、出口煙箱、低壓脈沖清灰裝置、電控裝置、閥門及其他等部分組成，并配有布袋清灰風機。整套布袋除塵器系統(tǒng)采用不間斷脈沖清灰方式，利用不停回轉的清灰臂對濾袋進行脈沖噴吹，保證脫硫除塵器出口粉塵濃度≤50mg/m3(標準狀態(tài))。

布袋除塵器可采用上進風方式，降低人口粉塵濃度。由于進口煙道煙氣流速較低，含塵煙氣中的粗顆粒自然沉降分離，并利用布袋除塵器的自平衡性，使進入各個室的氣流分布均勻。這一結構既可減小煙氣的運行阻力，又可以充分利用重力，使CFB-FGD脫硫產(chǎn)生的凝聚“鏈團結構”顆粒直接進入灰斗，減少濾袋的負荷和磨損，提高濾袋的使用壽命。布袋除塵器可采用經(jīng)特殊表面處理的聚苯硫醚(PPS)改性濾料。

采用經(jīng)特殊表面處理的進口PPS改性濾料，可很好地適應長期使用要求，持續(xù)運行溫度為70～150℃。采用不間斷回轉的脈沖清灰方式，利用不停旋轉的清灰臂輸送反吹脈沖空氣，對準整個室的每一條濾袋口，進行周期性的脈沖噴吹，使所有濾袋的壓差基本相等。橢圓形的濾袋結構沿同心圓分圈輻射形布置，限度地利用了袋室的空間，減少了占地。在同等的面積情況下，比常規(guī)的逐行脈沖噴吹清灰方式減少了30%左右。

從以上煙氣循環(huán)流化床(CFB-FGD)半干法脫硫技術脫硫原理可看出，如將該技術應用于催化裂化會出現(xiàn)：

①   收劑和催化劑無法有效分離的情況；

②   催化劑有極強的吸水性，其比表面積在100～300m2/g，一旦接觸水后催化劑會迅速吸水并變得粘稠，很容易吸附在設備表面并結垢；

③   催化劑對設備的磨損能力遠遠大于鍋爐的灰分，會對設備具有極強的磨損破壞能力。

④   催化裂化的操作調整較為頻繁，不同的氣速下還出現(xiàn)不同的脫硫率，難以實現(xiàn)隨加工量變化進行穩(wěn)定脫硫的要求，而且一旦催化出現(xiàn)停煙機或高溫取熱設備發(fā)生“爆管”，吸附劑很可能會和催化劑一樣大量跑損，也可能造成催化裂化裝置憋壓的情況。不過布袋除塵的煙道設計經(jīng)驗或許值得催化裂化再生煙氣選擇性催化還原(SCR)技術進行借鑒。

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