作者: 　解鲁生


　　摘要　本文阐述循环流化床锅炉影响炉内脱硫率的主要因素和脱硫率与排放浓度及排放量的关系。从工业或实验室测试实例的数据说明当Ca/S=1.5～2时，炉内脱硫率达80％以上比较困难。并提出如何提高

脱硫率的意见。
　　循环流化床锅炉，必须在煤中加入固硫剂同时燃烧，才会产生脱硫的作用，而不是循环流化床锅炉不加固硫剂，设备本身就有脱硫的作用。常用固硫剂为石灰石粉，其脱硫率的大小与以下因素有关：
　　（1）钙硫比（Ca/S）
　　固硫剂所含钙与煤中含硫的摩尔比称为 “钙硫比”。所用煤质一定， 煤中含硫量也是定值，Ca/S越大就表示固硫剂使用的越多，它是表示固硫剂用量的一个指标。当温度一定时，Ca/S越高，脱硫率也越高，从图1的曲线可以看出。 
　　但是Ca/S越高, 石灰石粉的利用率越低，残留的CaO越多而不经济。一般认为Ca/S为1.5或2时较为经济。
　　（2）燃烧温度
　　从图1可看出， Ca/S一定时， 温度与脱硫率的关系。有的试验数据说明最佳温度为800～850℃，也有的试验则为850～900℃时最佳，温度过低， 合成反应缓慢温度过高钙的硫酸盐产生热分解，一般循环流化床锅炉的燃烧温度在最佳脱硫范围内，这是它脱硫效率高的一个很主要的因素。
　　（3）固硫剂的颗粒度及其在炉内停留的时间
　　石灰石粉颗粒越细，反应的比表面积越大，脱硫率会提高；这从图2的曲线可以看出；炉内气流速度越低，石灰石粉在炉内停留时间越长，反应越趋于完全，这二者可提高脱硫率，这很容易理解。但是这两者有矛盾， 颗粒越细小，在炉内停留的时间就越短，而且过细的颗粒被扬析出床的固硫剂越多，其利用率就降低。一般认为采用石灰石粉，  其颗度为0.1～0.3mm最佳。 通常循环流化床加入炉内石灰石粉过粗的现象较为普遍。 有的锅炉房只将石灰石破碎就加入，其脱硫效果必然较差。
　　（4）原煤含硫量的影响
　　一定的Ca/S下，原煤的含硫量越高，实际固硫剂的用量越大，脱硫率也越高，如图3所示。
　　在煤含硫为2％和Ca/S=1.5，与含硫量为1.5％和Ca/S=2， 就固硫剂的实际用量而言是相同的。但是两者固硫剂的钙利用率都不相同。
　　此外，固硫剂的种类不同，孔隙直径分布不同，脱硫率也不相同。
　　脱硫率对设备脱硫效率而言，是一个很重要的指标。但是从环保的角度，则更重视SO2的排放浓度和排放量。 
　　环保对SO2排放的要求，是规定其允许的排放浓度， SO2排放浓度的单位为mg/m3，即每m3烟气中含SO2的mg数。若每小时SO2的排放量(mg/h )一定，燃烧时采用过量空气系数α越大，产生烟气的体积也越大，则SO2的排放浓度就越小。因此，标准中规定实测的SO2排放浓度，必须折算为规定α值时的排放浓度。故测定SO2实测排放浓度时必须同时测得其过量空气系数α值。
　　SO2排放浓度的规定，主要考虑在大气层靠在地面最近的这一层，即对流层中对人类或动、植物的危害。气流在对流层中不仅有剧烈的水平运动，还有大规模的垂直对流运动，主要的气象变化都发生在这一层，而大气污染现象也主要发生在这一层。但是大气圈共分为五层，在对流层之上，沿高度面上还有平流层、中层（散逸层）、热层（电离层）、及外层。平流层中一般无对流运动，而有一个臭氧层。臭氧对太阳光中紫外线有极强烈的吸收作用，吸收了高强度紫外线的99％，臭氧层就形成了一个阻止紫外线射入的过滤网，为地球的生命提供了天然的保护屏障。为了避免臭氧层的破坏和有害气体的转移，研究大气环境问题，不限于对流层，而涉及到整个大气圈的环境，因而不仅对有害气体的排放浓度有所限制，而且对二氧化碳、二氧化硫等的实际排放量也都予以关注。评定地区的环境质量，也要考虑这些指标。SO2的排放量就是分别计算的每燃用1kg燃料实际排放SO2的量，与小时、日或年平均燃料消耗量，两者的乘积即为其排放量。
　　脱硫率是衡量脱硫设备脱硫效率的一个主要指标，它的定义是烟气经过脱硫设备后除去的SO2量占烟气进入脱硫设备前SO2量的比率，很显然，脱硫率与SO2实际排放浓度及实际排放量有密切关系。若烟气SO2初始排放浓度不变，则脱硫率越高，SO2实际排放浓度越低。但SO2实际排放浓度是否可以达标，不仅取决于脱硫率，初始排放浓度的关系也很大。循环流化床锅炉很难测算其初始排放浓度，而往往都是从煤中含硫量来计算。因此，可以说根据煤中含硫量的不同， SO2其实际排放浓度要求最低的脱硫率也不相同。同样，SO2的实际排放量，更不是单纯取决于脱硫率，它还与燃料消耗量有关。
　　国内循环流化床锅炉性能说明中几乎一致都指明当Ca/s为1.5或2时，脱硫率为80－90％。脱硫率的高低与很多因素有关，其中有些因素与锅炉的构造及性能有关，但也有些因素与运行管理及煤种有关。但在进行锅炉技术设计或可行性研究报告中及环境评价中，都以煤中含硫量计算出的SO2排放浓度，再按80－90％脱硫率计算出循环流化床锅炉最后的SO2实际排放浓度。但锅炉房建成后，运行中实际脱硫率尚需有实测数据来验证。为此，收集一些工业性测试数据及实验室研究数据列于表1，对脱硫率问题进行探讨。
　　表1所列均为循环流化床锅炉，向炉内喷干石灰石粉进行燃烧中脱硫，工业或实验室研究的测试实例。其中【实例1】、【实例2】及【实例4】为国内测试数据；【实例3】及【实例5】为对CHALMERS煤国外进行测试的数据，其结果绘成曲线图如图4所示。
　　虽然收集到的数据不多，但从表1已大略看出：
　　（1）所有循环流化床锅炉喷干石灰石粉脱硫， 其脱硫率都可以达到80－90％，但所需Ca/s较大：  达80％时Ca/s至少在3以上； 达90％或90％以上时， Ca/s需在4～5.5。追求高脱硫率而固硫剂利用率过低则不经济。
　　（2）若仅喷干石灰粉， 而不采用其它措施， 当Ca/s=1.5～2, 要求脱硫率达80～90％比较困难,从实测数据看来一般只能达到60～65％左右。
　　脱硫率达不到80～90％的原因是多方面的。例如, 实际运行中很难把料层温度始终控制在最佳温度。从图1及图4可以看出，当温度偏离最佳温度±50℃时，脱硫率将下降5～10％。其它如石灰石粉太粗；在炉内分布不均匀等等原因都会使脱硫率降低。
　　（3）提高脱硫率的措施，不应建立在增大Ca/S比上，应当建立适当的Ca/S比下，如何提高固硫剂的利用率。特别是当Ca/S大于2.5以后，再增大Ca/S比而脱硫率增长的幅度很低。
　　（4）应把脱硫率与实际排放浓度结合起来。虽然脱硫率较低，但若SO2排放浓度已达标，就不必追求提高脱硫率。如【实例1】为58MW的循环流化床热水锅炉，在半负荷（29.44～29.92MW）下测试，脱硫率仅57％，但SO2排放浓度已达到871mg/Nm3,若全负荷时达到类似情况，则不必再增大Ca/S比来提高脱硫率。