本文采用循环流化床烟气脱硫技术，以钢铁企业烧结烟气为脱硫对象，以CFBA系统为试验平台进行试验研究。 根据脱硫剂在CFBA系统中的适应性、脱硫效率、氧化钙利用率及成本分析等试验研究，研发并制备出适于烧结烟气脱硫的钙基脱硫剂。脱硫剂中各原料皆可达到快速流化床脱硫的基本要求；以生石灰和机头灰配制的物理混合型脱硫剂B，具有价格便宜、易于就地取材、适合于SO2浓度变化范围较宽等特点，具有较高的脱硫效率和氧化钙利用率，适合于我国烧结烟气脱硫的要求，显示了更好的工业化应用前景；以生石灰和粉煤灰配制的活化型脱硫剂F，用蒸气活化提高了脱硫剂的活性及钙利用率，适合于高效率脱硫及低钙硫比运行的要求，但成本较高。 采用脱硫剂B进行床重试验表明，在主要考虑总量控制，兼顾脱硫效率和氧化钙利用率较高及床体压降适中三因素基础上，可以采用70～90kg/m2的床重范围。在床重平衡试验中，CFBA系统有足够高的脱硫效率，而且只需60～75min即可维持在较为稳定的脱硫水平上，钙硫比为1.2～1.3较为适合烧结烟气脱硫系统的运行。 采用脱硫剂B进行烟气增湿试验表明，烟气增湿的脱硫效果明显优于烟气不增湿，且运行稳定可靠，但引起的压力降大大增加。当入口烟气温度小于90℃时，宜采用喷蒸气的方式增湿，喷嘴位置宜设在床前；当入口烟气温度大于90℃时，宜采用喷水的方式增湿，喷嘴位置宜设在床内第一层。在一定的条件下，喷水蒸气或喷水，皆可取得同样的脱硫效果。烟气绝热饱和温差△t控制在10～20℃之间，利于脱硫反应快速进行。单位喷水量可使烟气产生温降约3.3℃左右，在Ca/S=1.3、SO2浓度143～1248mg/mN3、烟气量4150～4650m3/h、入口烟气温度在130～180℃时，最佳的喷水增湿量为4.0～5.0mL/mN3左右。 CFBA系统脱硫过程中，平均腐蚀速度为6.51mg/(dm2·d)，远小于湿法脱硫装置，实测平均腐蚀深度为300μm/a。 根据正交试验研究，得到影响脱硫效率的五个因素的大小排序是：脱硫剂粒径、脱硫剂配比、入口烟气中SO2浓度、系统增湿量和烟气量。 建立了CZ—PW模型，可依据工况条件变化在一定范围内自动调整运行参数，以适应烧结烟气CFBA系统脱硫的需要，并通过现场试验摸索出了控制阀门的开启和关闭的合理顺序和时间序列，建立了按入口烟气SO2浓度和钙硫比为变量的CZ控制模型，并确定了求解程序，利于CFBA系统床重稳定的有效控制；建立了PW控制模型，并确定了求解程序，研制了一套用于循环流化床喷水系统的自动控制系统，利于保证CFBA系统化学吸收反应有效快速进行，且运行可靠，脱硫效率达到80％左右，符合CFBA系统的脱硫要求。 通过脱硫剂磨损试验，建立了脱硫剂中氧化钙损失率计算模型和循环物料磨损率的计算模型，为准确核算CFBA系统中的CaO含量和保持正常的钙硫比提供数值依据，并通过磨损率数值的大小客观地体现了磨损作用的强弱。脱硫剂中氧化钙含量在4％以上时即可满足烟气脱硫的要求。90kg/m2床重条件下的脱硫剂各粒径区间粒子对烟气脱硫都起到一定的作用，其中小于54μm粒子对有效脱硫起关键作用。床重变化后循环物料的磨损规律相似，但对物料粒径分布影响较大。由于机头灰的良好磨损作用，致使各个粒径区间的氧化钙表面生成物被有效磨蚀，使新的氧化钙表面及时外露，对有效脱硫起到重要作用。随着操作气速的增加，可增强粒子的磨损，特别是对小于54μm的粒子和大于125μm的粒子的磨损作用更明显；髓着烟气温度的降低，小于54μm的粒子的质量频率逐渐增加，54～125μm的粒子及大于125μm的粒子的质量频率逐渐降低，但各粒径区间的磨损率呈逐渐降低趋势，有利于增加小粒子在反应系统内的停留时间。
- 作 者：
- 刘立忠
- 学科专业：
- 环境工程
- 授予学位：
- 博士
- 学位授予单位：
- 西安建筑科技大学
- 导师姓名：
- 马广大
- 学位年度：
- 2005
- 研究方向：
- 语 种：
- chi
- 基金项目：
