電廠脫硫工藝及脫硫灰性質(zhì)

3 脫硫灰的產(chǎn)生與常見(jiàn)的脫硫工藝煙氣脫硫〔FlueGasDesulfurization，簡(jiǎn)稱FGD〕是目前燃煤電廠掌握S02氣體排放最有效和應(yīng)用最廣的技術(shù)。20世紀(jì)60年月后期以來(lái)，煙氣脫硫技術(shù)發(fā)展快速，依據(jù)美國(guó)電力爭(zhēng)論院〔EPRI〕300FGDT藝進(jìn)展了小試或工業(yè)性試驗(yàn)，但最終被證明在技術(shù)上可行、經(jīng)濟(jì)上合理并且在燃煤電廠得到承受的成熟技術(shù)并不多。4種石灰石/石〔LimestoneInjectionintotheFurnaceandActivationofCalcium，簡(jiǎn)稱LIFAC〕和循環(huán)流化床煙氣脫硫〔CirculatingFluidizedBedFlueGasDesulfurizationCFBFGD〕。石灰石/石灰-石膏脫硫工藝石灰石/吸取塔型式不同，該工藝又可分為三類:逆流噴淋塔工藝、順流填料塔工藝和噴射鼓泡反應(yīng)器工藝三種。常用的逆流噴淋塔型濕法工藝，其工藝流程為：從除塵器出來(lái)的煙氣經(jīng)氣一氣換熱器降溫后進(jìn)入FGD吸取塔，在吸取塔內(nèi)煙氣和噴淋下的石灰石粉懸浮液充分接觸， S0與漿液中的堿性物質(zhì)發(fā)生化學(xué)2反響被吸取。穎的石灰石漿液不斷參加到吸取塔中，洗滌后的煙氣通過(guò)除霧器再經(jīng)氣-氣換熱器升溫后由煙囪引至高空排放。吸取塔底部的脫硫產(chǎn)物由排液泵抽出，送去脫水或作進(jìn)一步處理。噴霧枯燥脫硫工藝噴霧枯燥脫硫工藝以石灰作為脫硫劑，首先把石灰消化制成消石灰漿。消石灰漿液經(jīng)旋轉(zhuǎn)噴霧裝置或兩相流噴嘴霧化成格外細(xì)的液滴，在吸取塔內(nèi)與待處理的煙氣充分混合。通過(guò)氣液傳質(zhì)，煙氣中的SOCaSO3而被去除，粉末狀的脫硫副產(chǎn)物隨煙氣一起排出由下游的除塵器收集，收集下的固體灰渣一局部排入配漿池循環(huán)利用，一部格外排。凈化后的煙氣由引風(fēng)機(jī)引至煙囪排放。爐內(nèi)噴鈣爐后增濕活化脫硫工藝〔簡(jiǎn)稱LIFAC〕LIFACTempellaIVO的，該技術(shù)是將石灰石于鍋爐的900C1250C部位噴入，脫硫劑在高溫下快速分解產(chǎn)生CaO,同時(shí)與煙氣中的SO2反響生成CaS@,起到局部固硫作用，在尾部煙道的適當(dāng)部位(一般在空氣預(yù)熱器與除塵器之間)裝設(shè)增濕活化反響器，使?fàn)t內(nèi)未反響的CaO和水反響生Ca(OH)2,進(jìn)一步吸取SO2,提高脫硫率。其反響原理是:將磨細(xì)到325目左右的石灰石粉用氣流輸送方法噴射到爐膛上部溫度900E?1250C的區(qū)域，CaCOsSO2和少量的SO3反響生成CaSC4。在活化器內(nèi)爐膛中未反響的CaO與噴入的水反響生成Ca(OH)2,SO2與生成Ca(OH)2快速反響生成CaSQ，有局部被氧化成CaSO4。該技術(shù)已在美國(guó)、日本、加拿大和歐洲國(guó)家得到工業(yè)應(yīng)用，是一種具有寬闊進(jìn)展前景的脫硫技術(shù)。目前，典型的爐內(nèi)噴鈣尾部增濕脫硫技術(shù)有芬蘭的爐內(nèi)噴石灰石及氧化鈣活化反響(LIFAC)技術(shù)、美國(guó)的爐內(nèi)噴鈣多級(jí)燃燒器(LIMB)技術(shù)等。3.4.循環(huán)流化床煙氣脫硫工藝(簡(jiǎn)稱CFB-FGD)循環(huán)流化床煙氣脫硫(CFB-FGD)工藝以循環(huán)流化床原理為根底，通過(guò)脫硫劑的屢次再循環(huán)，延長(zhǎng)脫硫劑與煙氣的接觸時(shí)間，大大提高了脫硫劑的利用率。鍋爐煙氣進(jìn)入脫硫塔底部的文丘里管狀入口段，在此煙氣被加速并均勻分布于塔內(nèi)，同時(shí)在此處參加適量的脫硫劑和霧化水。由于流化床反響塔內(nèi)呈流化狀態(tài)，氣固相互運(yùn)動(dòng)猛烈，混合均勻，煙氣中的SO2與脫硫劑快速反響，大局部SO2及其它酸性氣體被脫除。脫硫后的反響物連同飛灰及未反響的脫硫劑被煙氣攜帶進(jìn)入返料除塵器，除塵器分別下的固體產(chǎn)物一局部返回塔內(nèi)循環(huán)利用，另一部格外排。凈化后的煙氣由引風(fēng)機(jī)排至煙囪實(shí)現(xiàn)達(dá)標(biāo)排放。4脫硫灰的性質(zhì)脫硫灰是燃煤鍋爐承受干法或半干法煙氣脫硫工藝而產(chǎn)生的固體廢棄物，是粉煤灰和脫硫產(chǎn)物的混合物，其化學(xué)組成與粉煤灰大體相像，只是增加了鈣含量和硫含量。隨著我國(guó)對(duì)火電廠污染物排放標(biāo)準(zhǔn)要求的日益嚴(yán)格，燃煤電廠脫硫裝置將會(huì)大規(guī)模啟用，隨之而來(lái)的脫硫灰的處理處置己成為擺在我們面前的格外迫切的問(wèn)題。脫硫灰的物理性質(zhì)脫硫灰是一種淺灰色粉末，外觀像水泥，其主要物理性能是:含水量0.02%?0.36%,容積密度0.55?1.0t/m3,,真密度2.25?2.69t/m3。加水壓實(shí)后，會(huì)像水泥一樣硬1.4t/m321%~26%，壓實(shí)后的滲透率為103?107t/m3，28d2?4MPa78列出了脫硫灰與一般粉煤灰的物理性能和粒徑分布比照。表7 脫硫灰與一般粉煤灰局部物理性能比照試樣試樣脫硫灰密度(g/m3)2.42.2g/l)6551150(%)1.48.903細(xì)度0461.487灰比0.3120.19578可以看出，脫硫灰的真實(shí)密度要比一般粉煤灰大，這是與它的玻璃體含量多，構(gòu)造致密有關(guān)。但是它的容重較小，因此在設(shè)計(jì)粉煤灰倉(cāng)時(shí)應(yīng)當(dāng)賜予足夠的關(guān)注。脫硫灰的標(biāo)準(zhǔn)稠度需水量要比一般灰高細(xì)顆粒較多。

60%同時(shí)，脫硫灰的表8 脫硫灰與一般粉煤灰粒徑分布比照(％)粒徑粒徑>0.9mm00.760.9-0.18mm0450.18-0.09mm038.30.07-0.071mm1.43.14>0.071mm98.69.56脫硫灰的化學(xué)成分Q就其主要化學(xué)成分比較而言，一般粉煤灰中含SiO，AIO，和F O較多，而脫硫灰含Q2 2CaOCaSQCaSOCa(OH》、CaCO等鈣的化合物比粉煤灰高，具體狀況見(jiàn)表9。9可以看出，脫硫灰具有以下特點(diǎn)：①燒失量偏高。這除了與粉煤灰中碳的含量較高外，還由于粉煤灰中的CaSC42H2O、Ca(OH)2、CaS6、CaCO3等在加熱時(shí)分解，放出氣體。②脫硫灰是高鈣灰的一種特別狀況，因此它與高鈣灰的一樣點(diǎn)在于 SiC2，AI2O3,和F&O3較少，而CaO含量較高。脫硫灰與高鈣灰的不同點(diǎn)在于它的含量也很高，是一種高硫高鈣的粉煤灰。表9 脫硫灰與一般粉煤灰及高鈣粉煤灰化學(xué)成分比照(%

SO3工程LossSiQAI2O3FQ2O3CaOMgOSO3f-CaO一般粉煤灰1.4758.9025.107.354.101.400.83-12.2043.9020.1012.0017.701.742.102.3124.6432.0014.8011.2030.302.384.91-循環(huán)流化床干法脫硫灰11.078.916.370.9240.897.8920.35-LIFAC干法脫硫灰7.6841.2323.544.0214.370.977.383.31噴霧枯燥半干法脫硫灰12.6822.3511.122.8131.341.3810.70-脫硫灰的礦物組成干法半干法脫硫灰的化學(xué)組成中硫和鈣元素的含量都較一般粉煤灰高很多，這兩種元素的礦物形式也比較簡(jiǎn)單，而且干法和半干法脫硫灰的礦物組成還有所不同。通常在爐內(nèi)噴鈣干法脫硫工藝形成的脫硫產(chǎn)物中，含硫物相既有 CaS03CaS04,另外還有一局部未完全反響的游離Cao。而在噴霧枯燥的半干法低溫脫硫工藝中，脫硫產(chǎn)物的含硫物相則以CaSO3為主，CaSd含量很少；未完全反響的鈣元素一般以Ca(OH)2的形式存在；同時(shí)由于煙氣中有大量CO2的存在，在脫硫的同時(shí)往往也不行避開(kāi)CaCO3oLIFACSEMXRD分析，脫硫灰中除了粉煤灰的主要礦物成份如莫來(lái)石(M)石英(Q)和磁鐵礦(F)a半水亞硫酸鈣，CaSO42H2OCaCO3、CaO、Ca(OH)2顆粒。脫硫灰的火山灰活性工程28d抗壓強(qiáng)度Rx/MPaRx/R0X工程28d抗壓強(qiáng)度Rx/MPaRx/R0X100%R0一般粉煤灰12脫硫灰60.949.653.451.753.810081.487.784.988.310可知，高鈣粉煤灰的活性高于一般粉煤灰，脫硫粉煤灰的活性最高。其緣由可能是由于粉煤灰中含有較多的SO3,在水泥水化初期快速溶出，與熟料中的礦物生成AFT從而使強(qiáng)度提高。pH值，較強(qiáng)的自硬性和較細(xì)的粒徑。試驗(yàn)說(shuō)明，脫硫灰對(duì)水泥的分散時(shí)間，尤其是終凝時(shí)候有影響。它可以延長(zhǎng)水泥的分散時(shí)間，但是對(duì)初凝時(shí)間影響最大的還是石膏的摻量。在混凝土中脫硫灰的用量參考值在適。

5%~12%范圍內(nèi)比較合5 脫硫灰的排灰方式脫硫灰渣的排灰方式主要包括四種：是增加了一種的固體廢棄物，可以單獨(dú)加以爭(zhēng)論與利用，粉煤灰綜合利用不受影響。②濕法混排。將脫硫石膏與FA混合起來(lái)一起排往灰場(chǎng)堆放。這種排放方式產(chǎn)生的脫硫灰渣并非是粉煤灰與脫硫石膏簡(jiǎn)潔混合而成的一種含硫量高的粉煤灰?，F(xiàn)有的大量爭(zhēng)論與應(yīng)用說(shuō)明，石膏對(duì)粉煤灰來(lái)說(shuō)是一種良好的活性激發(fā)劑，脫硫石膏與一2種物質(zhì)混合后，在有水的條件下必定發(fā)生反響。此種脫硫灰渣在化學(xué)成分上比一般的粉煤灰含有更高的Ca、S，假設(shè)脫硫石膏沒(méi)經(jīng)過(guò)洗滌Cl-Cl-。CaCl2同石膏一樣對(duì)粉煤灰來(lái)說(shuō)也是一種活性激發(fā)劑，粉煤灰在這種條件下將會(huì)發(fā)生水化反響，使其顆粒外表被水化蝕刻，生成局部水化產(chǎn)物，如C-S-H凝膠、AFt、AFm③干法干排。干法脫硫如爐內(nèi)噴鈣，是在燃燒過(guò)程中向鍋爐內(nèi)噴鈣基脫硫劑，經(jīng)高溫燃燒生成的一種高鈣高硫型的脫硫渣。在這種灰渣中，脫硫產(chǎn)物和粉煤灰分別以顆粒的形式存在，其中粉煤灰屬于高鈣顆粒，有較高的反響活性。這種灰渣一般由除塵系統(tǒng)收集下來(lái)，當(dāng)實(shí)行干排的形式時(shí)，灰渣內(nèi)部成分不發(fā)生化學(xué)變化，保持著較高的火山灰活性，在建材方面有較高的利用價(jià)值。④干法濕排。將收集下來(lái)的干態(tài)脫硫灰渣用水力輸送方式排往灰場(chǎng)堆放。由于其成分的特別性，這種灰渣在有水的條件下將發(fā)生類似于濕