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1、循环流化床半干法脱硫工艺流化床的建立及稳床措施浙江洁达环保工程有限公司 吴国勋、余绍华、傅伟根、杨锋【摘要】循环流化床半干法脱硫工艺技术要求高，建立和稳定流化床是两个关键点， 只有做好恰当的流化床设计和配置合理的输送设备，才可保证脱硫系统的稳定高 效运行。【关键词】循环流化床半干法 脱硫床体1、简介循环流化床脱硫工艺技术是较为先进的运用广泛的烟气脱硫技术。该法以循 环流化床原理为基础，主要采用干态的消石灰粉作为吸收剂，通过吸收剂的多次 再循环，延长吸收剂与烟气的接触时间，以达到高效脱硫的目的，其脱硫效率可 根据业主要求从60%到95%。该法主要应用于电站锅炉烟气脱硫，已运行的单塔 处理烟气量可
2、适用于6MW300MW机组锅炉，是目前干法、半干法等类脱硫技术 中单塔处理能力最大、在相对较低的Ca/S摩尔比下达到脱硫效率最高、脱硫综 合效益最优越的一种方法。该工艺已经在世界上10多个国 家的20多个工程成功运用；最大业 绩项目烟气量达到了 1000000Nm3/h， 最高脱硫率98%以上，烟尘排放浓度 30mg/Nm 3以下，并有两炉一塔、三炉 一塔等多台锅炉合用一套脱硫设备 的业绩经验，有30余套布袋除尘器 的业绩经验，特别是在奥地利Thesis热电厂300MW机组的应用，是迄今为止世 界上干法处理烟气量最大的典范之作；在中国先后被用于210MW，300MW，50MW 燃煤机组的烟气脱
3、硫。但是很多循环流化床半干法脱硫项目由于未能建立稳定的床体，导致项目的 失败，不能按原有计划完成节能减排的要求。因此很有必要在此讨论一下关于“循环流化床半干法工艺流化床的建立及稳定措施”的相关问题。2、循环流化床脱硫物理学理论循环流化床脱硫塔内建立的流化床使脱硫灰颗粒之间发生激烈碰撞，使颗粒 表面生成物的固形物外壳被破坏，里面未反应的新鲜颗粒暴露出来继续参加反 应，从而客观上起到了加快反应速度、干燥速度以及大幅度提高吸收剂利用率的 作用。另外由于高浓度密相循环的形成，塔内传热、传质过程被强化，反应效率、 反应速度都被大幅度提高，而且脱硫灰中含有大量未反应吸收剂，所以塔内实际 钙硫比远远大于表观
4、钙硫比。而建立稳定的流化床，就需要有分布均匀的流场和一定高度的床料。可见该 技术的重点是：1、建立稳定的流化床；2、建立连续循环的脱硫灰输送系统。而 这两个基本项的控制技术就成为了整个脱硫项目成功与否的关键。首先我们先来了解下循环流化床的动力学特性。脱硫循环流化床充分利用了固体颗粒的流化特性，采用的气固流化状态为快 速流态化(Fast Fluidization)。快速流态化现象即细颗粒在高气速下发生聚集 并因而具有较高滑落速度的气固流动现象，相应的流化床称为循环流化床。当向上运动的流体对固体颗粒产生的曳力等于颗粒重力时，床层开始流化。如不考虑流体和颗粒与床壁之间的摩擦力，根据静力分析，可得出下
5、式，并 通过式(2-la、lb)可以预测颗粒的最小流化速度。Remfdu Pd3P P-P 丿gC 2 + C_P12P22-C1(2-1a)(2-1b)d3P C -P RAr p r一_p式中：c =33.7，c =0.0408 12Re对应于u的颗粒雷诺数; mf mfP颗粒密度，kg/m3；流体密度，kg/m3；pPd 颗粒平均粒径，m；pu 最小流化速度，m/s；mfg重力加速度，m/s2；Ar 阿基米得常数。快速流态化的特征之一就流体的操作速度远大于单颗粒的带出速度u (终端t沉降速度，Terminal Velocity)，而球形单颗粒能够悬浮的条件为颗粒的重力减 去其在流体中浮力
6、等于其在流体中所受到的曳力，对于球形颗粒，可分为三个区：(1)滞流区 Re A12-fiT1-1lveiKH/Vecrura cqiqred By Static Pressure (pascal)new 2 畑FLUENT 3 (3d.凶昭,$pe, lln)图3-3a塔内静压分布首先我们来看一下静压场研究情况。我们研究的是烟气设定研究输入参数 时：第一，我们将脱硫塔内壁设定为研究边界；第二，因为负压系统，静压值脱 硫塔出口小于进口，环境变量输入值脱硫塔塔出口设定为OPa。”謝cityColprd ByMagn/tude f昭jNgv 23.2009FLUENT 6.3 （3d, pbn&.
7、spe rkej图3-3b塔内速度分布综上所述，采用文丘里技术措施可以很好的解决建立稳定流场的问题。3.2建立连续循环的脱硫灰输送系统有了稳定的流场，就需要有连续供应的床料。脱硫灰循环系统则是实现连续 供应的关键。我们需要的流化床参数是依据一定颗粒计算而得到的，因此床料颗粒必须为 均匀单颗粒状态的；特别注意的是必须避免有循环灰聚团的情况出现，且入塔前 为稳定流化状态，以便于入塔后与流化床床体很好的进行混合。由上可见，脱硫灰循环系统最恰当是利用气力输送方式，即使用空气斜槽作 为输送设备，且必须避免使用机械输送方式（例如螺旋输送机、链式输送机等）。空气斜槽根据功能的不同分为两段：1、布袋除尘器下流
8、化槽，主要是为循环灰进行缓冲储料，料层较高（1-3m）；2、连接流化槽和脱硫塔的输送槽，主要是输送循环灰，料层较低（100200mm）。料层不同，则压阻不同，输送气压就不同。很多项目在设计上没有考虑到两段的区别，使用同一台罗茨风机供气，在输送槽进气段也未加减压装置，由于输送槽段压阻小，致使压缩空气大量从输送槽段通过，而流化槽段物料没有很好的进行流化；从而，循环灰在流化槽段更容易压实团聚，导致大量大颗粒脱硫灰入塔，这些颗粒与循环流化床设计流化速度有别，因此这些床料就会塌落至塔底成为废料外排。这样的工况运行，循环流化 床就无法建立应有的料层，由于喷入的雾化水量一定，则塔内水灰比将大大提高 超出设计
9、值，将导致塔内严重积灰，循环流化床系统床料失稳最终崩溃。为了避免这样的情况出现，在输送系统设计上必须将两段空气斜槽区别对 待，分别配备不同压力的气源满足各自流化要求，以实现满足脱硫的床料连续供 应。根据具体项目的调试，按上述配置设计的输送系统完全能够满足循环流化床 硫系统的要求，整个系统运行稳定，脱硫效率达 91%以上。4、结语循环流化床脱硫系统的技术要求较高，在做施工设计前，必须先对脱硫塔流 场进行详尽的研究，然后在设计输送系统设备时，也必须考虑到流化床的特点。 当然，在建立流化床的时候还应考虑节能方面的要求，应根据脱硫效率的不同设 计最经济节能的相适应的流化床床料浓度，这将是我们下一步继续研究的重点。 参考文献：1高翔，刘海蛟，滕斌，骆仲泱，倪明江，岑可法：循环悬浮式烟气半干法脱硫技术的实 验研究，动力工程，2006年 05期2 米浩林，马果骏：回流式烟气循环流化床脱硫技术，热力发电，N0.2, 57 -59,19 93 胡道和，徐德龙：气固过程工程学，武汉理工大学出版社， 2004 金勇，祝金旭：流态化工程原理，清华大学出版社， 2005 樊保国：循环流化床烟气脱硫机理研究，环境科学， No.3, 14 -17,19 98黎在时，刘卫平：德国WULFF公司的干法脱硫技术，中国环保产业，No.2,74-76,200
