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摘要：本文笔者论述了炉内脱硫的原理，就影响脱硫效率的主要因素进行探讨，并分析了炉内脱硫法的工艺，可供参考！
关键词：锅炉；炉内脱硫；工艺；影响
宁波正源电力有限公司2017年12月投产运行一台130t/时高温高压循环流跨、锅炉。该锅炉为太原锅炉厂生产。根据环保部门要求烟气脱硫采用炉内喷钙+炉外石灰石+石膏大温法工艺。脱硫效率99以上。实现超低排放。即达到燃气排放标准。该炉型、设计采用炉内喷钙，因为其原始氮氧化物小于100mg/Nm3。只需炉内喷氨。无需再上催化剂即可使氮氧化物达标排放。但是由于是供热原理考虑到负荷的稳定性。环保部门要求脱硝采用SCR+SNCR耦合法脱硝。效率要求85%以上。但是锅炉厂家认为炉内喷钙会造成催化剂堵塞，影响脱硝效率。因此。我们采用在输煤系统中掺入30目的石灰石，根据原煤中含硫的大小，调整石灰石的用量。经过半年的运行，通过烟气在燃烧系统的数据反映，达到环保要求。
一、炉内脱硫的原理
循环流化床锅炉炉内脱硫是采用炉内喷钙+炉外石灰石+石膏大温法脱硫来实现的，即将炉膛内的CaCO3分解煅烧生成CaO与烟气中的SO2发生反应生成CaSO4随炉渣排出，从而达到脱硫目的石灰石脱硫过程。主要分为以下三步：
①CaCO3煅烧反应，在循环流化床锅炉中石灰石中的CaCO3遇热煅烧分解成为CaO与CO2，石灰石煅烧时析出CO2会扩大CaO中的孔隙，增加CaO的表面积，为下步的固硫反应奠定基础。反应方程式为：CaCO3=CaO+CO2。
②硫的析出与氧化煤中的硫主要以黄铁矿、有机盐、和硫酸盐三种形式存在，有关试验表明煤在加热并燃烧时，SO2的析出呈现明显的阶段性。反应方程式为：S+O2=SO2。
③硫的固化反应，CaO与析出的SO2反应生成硫酸盐。反应方程式为：CaO+SO2+1/2O2=CaSO4。
二、影响脱硫效率的因素
1床温对脱硫的影响
循化流化床锅炉中床温变化时会改变脱硫反应的速度、改变脱硫产物的结构分布及孔隙堵塞特性，从而影响脱硫效率。
当床温低于800℃时，石灰石孔隙数少，孔径小，反应速度低，而且SO2析出速度慢，所以脱硫效果差。当床温高于1000℃时，CaO的高温烧结迅速增强，使反应比表面积迅速减小，导致脱硫效率降低。循环流床锅炉床温应该选择在850℃--900℃比较合适。
2 CaS摩尔比对脱硫的影响
投入炉膛石灰石的数量通常用Ca/S摩尔比表示，既Ca/S摩尔比是指石灰石的注入量与SO2吸收量的摩尔比。在其他工况相同的情况下，随着Ca/S摩尔比的增加，脱硫效率增加，并且当Ca/S摩尔比小于2.5时，脱硫效率增加的很快，当继续增加Ca/S摩尔比时，脱硫效率将增加减慢。而且Ca/S摩尔比过高还会带来一些副作用。比如灰渣热物理损失增大、锅炉热效率下降、加大锅炉摩损、NOx排放浓度升高、尾部飞灰量增加、石灰石价格造成锅炉运行成本增加等。
3石灰石入炉粒度对脱硫效率的影响
石灰石的粒径对脱硫效率也有较大的影响。石灰石的粒径过粗，将导致石灰石表面积减少，降低石灰石反应面积，使石灰石的利用率降低。同时使炉内床料变粗，加大循化流化床锅炉内设备的摩损。石灰石的粒径过粗，使床压升高，增加布风板的风量，并且增加冷渣器的出力，降低锅炉效率。
4石灰石给料方式对脱硫效率的影响
石灰石的给料方式可分为同点给入或异点给入，床上给入或床下给入；从给料方位与结构看，有前墙给入、前后墙给入、两侧墙给入和循环回路密封器给入等方式。给料方式对燃烧与SO2的排放都有较大的影响。
将石灰石与煤混合一起通过给煤口进入到炉膛内，这种投放方式虽然方法简单容易操作，但是有很大的弊端：煤中含有的外部水分与石灰石接触后使石灰石粉末结块，影响了它在炉内的煅烧效果，大大降低了石灰石孔隙面积，从而使石灰石的固硫能力受到很大限制。
将石灰石投给料方式设在二次风管道，通过壓缩空气将石灰石通过二次风支管，随二次风一起进入炉膛。其优点是投放点分散均匀在炉膛内沸腾扰动强烈，反应速度快程度高，从而使脱硫效率提高，缺点是系统复杂，在运行中要注意保证压缩空气的压力与二次风压力的控制。
石灰石投给料方式设在返料器处，通过特设的风力管道输送系统将石灰石粉末送至返料器处，随床料一同进入炉膛。其优点是投放点分散均匀在炉膛内沸腾扰动强烈，反应速度快程度高，从而使脱硫效率提高，缺点是系统复杂，对循环流化床锅炉返料器影响大。
三、炉内脱硫法的工艺
烟气脱硫（FGD）是世界上唯一大规模商业化应用的脱硫方法，基本原理是以一种碱性物质作为吸收剂，即脱硫剂，吸收SO2，先反应形成亚硫酸盐，再加氧气氧化为稳定的硫酸盐，其中以CaC03（石灰石）为基础的钙法占90%以上。
在尾部烟道增加烟气脱硫装置是目前我国大型火电厂烟气脱硫采用的主要工艺，以石灰石/石膏湿法为例，该技术脱硫效率高，但系统复杂，投资较大、占地面积大、运行成本较高。此外，尾部烟气脱硫装置产生的废料不能像循环流化床锅炉的灰渣一样得到综合利用，由此带来的废水、废料和石膏雨等二次污染问题尚未得到有效解决，这些都是因为电厂资源没有得到有效的综合利用。
以石灰石作为脱硫剂的脱硫反应的最佳温度区段是800—1000℃，固硫机理是CaC03先被锻烧成Ca0，再发生固硫反应。锅炉炉内稳定温度场使其本身恰好具有了炉内烟气脱硫条件，炉外的脱硫装置实际上就是石灰石的制粉、存储及输送系统。
1脱硫剂特性
石灰石的粒度及粒径分布同样对炉内脱硫效率有着重要影响。脱硫剂粒度偏小，理论上增加了脱硫效率，且对NO3的刺激作用减小，但石灰粉在炉内停留时间降低，直接被烟气飞灰带走的石灰粉增多，吸收反应不充分，同时，粒径的减小也增加了磨制系统的能耗。根据实际经验循环流化床锅炉脱硫剂石灰石最佳粒径为0.15—0.5 mm。
1.2床层温度
运行床层温度太低，脱硫反应变慢，脱硫效率下降；温度太高，CaSO4将会分解为SO2。对于锅炉来说，床层温度宜控制在850—900℃，既能保证锅炉的燃烧效率，又保证了脱硫效率。
1.3 Ca/S摩尔比
Ca/S摩尔是影响脱硫效率和SOZ排放的首要因素。此外，锅炉循环效率也是影响脱硫效率的一个重要参数，随着循环倍率的增大，飞灰的再循环延长了石灰石在床内的停留时间，提高了脱硫剂的利用率。
炉内脱硫可以体现锅炉洁净燃烧的技术优势，完全能够实现高效、低污染的清洁燃烧，不仅可以减少电厂占地面积，降低同城投资、厂用电耗和运行成本，同时避免了二次污染。
四、经济性分析
1.炉内喷钙需要一座石灰石粉库的120m3。运用茨风机，输送仓泵、管道、阀门等，然后在输煤系统中加钙只需行车。这样可以减少设备投资、运维、节约人力成本近百万。
2.炉内喷钙的石灰石粉需200元以上，到下价200元/吨。而石灰石到下价190元/吨。随着燃煤进炉内炉熔的反映。在床料上反复多次循环。如果反映彻底，一年可以节约脱硫剂直接费用近50万元。
3.石灰石粉需要封闭运输，由于一次存量不能太多。如果遇到台风天气，对安全生产存在很大风险。同时由于运输车辆特殊性和运费高等特征。石灰石30天只需使用槽车，利用篷布密封，这样可以减低运费，只考虑运输费用也可以节约20万元。
关键词：锅炉；炉内脱硫；工艺；影响
宁波正源电力有限公司2017年12月投产运行一台130t/时高温高压循环流跨、锅炉。该锅炉为太原锅炉厂生产。根据环保部门要求烟气脱硫采用炉内喷钙+炉外石灰石+石膏大温法工艺。脱硫效率99以上。实现超低排放。即达到燃气排放标准。该炉型、设计采用炉内喷钙，因为其原始氮氧化物小于100mg/Nm3。只需炉内喷氨。无需再上催化剂即可使氮氧化物达标排放。但是由于是供热原理考虑到负荷的稳定性。环保部门要求脱硝采用SCR+SNCR耦合法脱硝。效率要求85%以上。但是锅炉厂家认为炉内喷钙会造成催化剂堵塞，影响脱硝效率。因此。我们采用在输煤系统中掺入30目的石灰石，根据原煤中含硫的大小，调整石灰石的用量。经过半年的运行，通过烟气在燃烧系统的数据反映，达到环保要求。
一、炉内脱硫的原理
循环流化床锅炉炉内脱硫是采用炉内喷钙+炉外石灰石+石膏大温法脱硫来实现的，即将炉膛内的CaCO3分解煅烧生成CaO与烟气中的SO2发生反应生成CaSO4随炉渣排出，从而达到脱硫目的石灰石脱硫过程。主要分为以下三步：
①CaCO3煅烧反应，在循环流化床锅炉中石灰石中的CaCO3遇热煅烧分解成为CaO与CO2，石灰石煅烧时析出CO2会扩大CaO中的孔隙，增加CaO的表面积，为下步的固硫反应奠定基础。反应方程式为：CaCO3=CaO+CO2。
②硫的析出与氧化煤中的硫主要以黄铁矿、有机盐、和硫酸盐三种形式存在，有关试验表明煤在加热并燃烧时，SO2的析出呈现明显的阶段性。反应方程式为：S+O2=SO2。
③硫的固化反应，CaO与析出的SO2反应生成硫酸盐。反应方程式为：CaO+SO2+1/2O2=CaSO4。
二、影响脱硫效率的因素
1床温对脱硫的影响
循化流化床锅炉中床温变化时会改变脱硫反应的速度、改变脱硫产物的结构分布及孔隙堵塞特性，从而影响脱硫效率。
当床温低于800℃时，石灰石孔隙数少，孔径小，反应速度低，而且SO2析出速度慢，所以脱硫效果差。当床温高于1000℃时，CaO的高温烧结迅速增强，使反应比表面积迅速减小，导致脱硫效率降低。循环流床锅炉床温应该选择在850℃--900℃比较合适。
2 CaS摩尔比对脱硫的影响
投入炉膛石灰石的数量通常用Ca/S摩尔比表示，既Ca/S摩尔比是指石灰石的注入量与SO2吸收量的摩尔比。在其他工况相同的情况下，随着Ca/S摩尔比的增加，脱硫效率增加，并且当Ca/S摩尔比小于2.5时，脱硫效率增加的很快，当继续增加Ca/S摩尔比时，脱硫效率将增加减慢。而且Ca/S摩尔比过高还会带来一些副作用。比如灰渣热物理损失增大、锅炉热效率下降、加大锅炉摩损、NOx排放浓度升高、尾部飞灰量增加、石灰石价格造成锅炉运行成本增加等。
3石灰石入炉粒度对脱硫效率的影响
石灰石的粒径对脱硫效率也有较大的影响。石灰石的粒径过粗，将导致石灰石表面积减少，降低石灰石反应面积，使石灰石的利用率降低。同时使炉内床料变粗，加大循化流化床锅炉内设备的摩损。石灰石的粒径过粗，使床压升高，增加布风板的风量，并且增加冷渣器的出力，降低锅炉效率。
4石灰石给料方式对脱硫效率的影响
石灰石的给料方式可分为同点给入或异点给入，床上给入或床下给入；从给料方位与结构看，有前墙给入、前后墙给入、两侧墙给入和循环回路密封器给入等方式。给料方式对燃烧与SO2的排放都有较大的影响。
将石灰石与煤混合一起通过给煤口进入到炉膛内，这种投放方式虽然方法简单容易操作，但是有很大的弊端：煤中含有的外部水分与石灰石接触后使石灰石粉末结块，影响了它在炉内的煅烧效果，大大降低了石灰石孔隙面积，从而使石灰石的固硫能力受到很大限制。
将石灰石投给料方式设在二次风管道，通过壓缩空气将石灰石通过二次风支管，随二次风一起进入炉膛。其优点是投放点分散均匀在炉膛内沸腾扰动强烈，反应速度快程度高，从而使脱硫效率提高，缺点是系统复杂，在运行中要注意保证压缩空气的压力与二次风压力的控制。
石灰石投给料方式设在返料器处，通过特设的风力管道输送系统将石灰石粉末送至返料器处，随床料一同进入炉膛。其优点是投放点分散均匀在炉膛内沸腾扰动强烈，反应速度快程度高，从而使脱硫效率提高，缺点是系统复杂，对循环流化床锅炉返料器影响大。
三、炉内脱硫法的工艺
烟气脱硫（FGD）是世界上唯一大规模商业化应用的脱硫方法，基本原理是以一种碱性物质作为吸收剂，即脱硫剂，吸收SO2，先反应形成亚硫酸盐，再加氧气氧化为稳定的硫酸盐，其中以CaC03（石灰石）为基础的钙法占90%以上。
在尾部烟道增加烟气脱硫装置是目前我国大型火电厂烟气脱硫采用的主要工艺，以石灰石/石膏湿法为例，该技术脱硫效率高，但系统复杂，投资较大、占地面积大、运行成本较高。此外，尾部烟气脱硫装置产生的废料不能像循环流化床锅炉的灰渣一样得到综合利用，由此带来的废水、废料和石膏雨等二次污染问题尚未得到有效解决，这些都是因为电厂资源没有得到有效的综合利用。
以石灰石作为脱硫剂的脱硫反应的最佳温度区段是800—1000℃，固硫机理是CaC03先被锻烧成Ca0，再发生固硫反应。锅炉炉内稳定温度场使其本身恰好具有了炉内烟气脱硫条件，炉外的脱硫装置实际上就是石灰石的制粉、存储及输送系统。
1脱硫剂特性
石灰石的粒度及粒径分布同样对炉内脱硫效率有着重要影响。脱硫剂粒度偏小，理论上增加了脱硫效率，且对NO3的刺激作用减小，但石灰粉在炉内停留时间降低，直接被烟气飞灰带走的石灰粉增多，吸收反应不充分，同时，粒径的减小也增加了磨制系统的能耗。根据实际经验循环流化床锅炉脱硫剂石灰石最佳粒径为0.15—0.5 mm。
1.2床层温度
运行床层温度太低，脱硫反应变慢，脱硫效率下降；温度太高，CaSO4将会分解为SO2。对于锅炉来说，床层温度宜控制在850—900℃，既能保证锅炉的燃烧效率，又保证了脱硫效率。
1.3 Ca/S摩尔比
Ca/S摩尔是影响脱硫效率和SOZ排放的首要因素。此外，锅炉循环效率也是影响脱硫效率的一个重要参数，随着循环倍率的增大，飞灰的再循环延长了石灰石在床内的停留时间，提高了脱硫剂的利用率。
炉内脱硫可以体现锅炉洁净燃烧的技术优势，完全能够实现高效、低污染的清洁燃烧，不仅可以减少电厂占地面积，降低同城投资、厂用电耗和运行成本，同时避免了二次污染。
四、经济性分析
1.炉内喷钙需要一座石灰石粉库的120m3。运用茨风机，输送仓泵、管道、阀门等，然后在输煤系统中加钙只需行车。这样可以减少设备投资、运维、节约人力成本近百万。
2.炉内喷钙的石灰石粉需200元以上，到下价200元/吨。而石灰石到下价190元/吨。随着燃煤进炉内炉熔的反映。在床料上反复多次循环。如果反映彻底，一年可以节约脱硫剂直接费用近50万元。
3.石灰石粉需要封闭运输，由于一次存量不能太多。如果遇到台风天气，对安全生产存在很大风险。同时由于运输车辆特殊性和运费高等特征。石灰石30天只需使用槽车，利用篷布密封，这样可以减低运费，只考虑运输费用也可以节约20万元。