流化床煤燃烧过程中so2的形成及炉内脱硫机理

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1、流化床煤燃烧过程中SO2的形成及炉内脱硫机理　　围绕着人类的外部世界统称为环境。按环境要素属性，可分为自然环境和社会环境，因此，环境质量问题指的是与人的健康直接相关的生活环境和生产环境因大气污染引起的质量问题，其中酸雨是较为普遍而且危害较大的一种环境质量问题。一、酸雨的形成及其对环境的危害二氧化硫（SO2）是一种无色有刺激性的对大气环境危害严重的气体污染物。大气中的SO2在阳光的催化作用下.与水蒸气等进行复杂化学反应形成硫酸.再经雨淋降至地面，即形成“酸雨”。酸雨的危害主要表现在：1.危害生物和自然生态环境。酸

2、雨在地面得不到中和，会使土壤、湖泊、河流酸化；水中的PH值降至5以下时，鱼类的繁殖和发育会受到严重影响；土壤和底泥中的金屑可被酸雨溶解到水中，毒害鱼类；水体酸化还可能改变水生生态系统；酸雨还会抑制土壤中有机物的分解和氮的固定，淋洗土壤中的钙、镁、钾等营养元奈，使土壤贫瘠化；酸雨损害植物的断生叶芽，影响植物生长，严重的甚至会导致森林生态系统的退化。92.腐蚀建筑材料及金属结构。酸雨腐蚀建筑材料、金属结构、油漆等，特别是许多以大理石和石灰石为材料的历史建筑物和艺术品，耐酸性差，容易受酸雨腐蚀。在我国西南、中南及华东

3、北部等燃用高硫煤的地区，酸雨已带来严重问题，如重庆和贵阳降水的pH值已分别降至3.35和3.44。我国酸雨形势已十分严峻，降低SO2排放已成为当务之急。二、煤燃烧过程中SO2的生成机理煤中的硫除元素硫外，主要是有机硫和无机硫两大部分。前者是指硫与C、H等结合生成的复杂有机化合物（CxHySz）；后者主要是黄铁矿硫（FeS2）和硫酸盐硫（CaSO4等）。其中，黄铁矿硫和有机硫及元素硫是可燃硫，占煤中硫分的90%以上：硫酸盐硫是不可燃硫，占煤中硫分的5%―10%、是煤中灰分的组成部分。煤在燃烧过程中，所有的可燃硫都

4、会随着受热从煤中析出。在氧化性气氛中，可燃硫均会被氧化而生成SO2，当在炉膛的高温条件下存在氧原子或在受热面上有催化剂时，一部分会转化成SO3。通常，生成的SO3只占SO2的0.5%―2%左右，相当于1%―2%的煤中硫分以SO3的形式析出。生成SO2的途径主要有以下几种。1.铁矿硫的氧化9黄铁矿硫（FeS2）在300℃时即开始失去硫分，但其大量分解则在650℃以上，在氧化气氛中，FeS2直接生成SO2，即如果燃烧区内含有富余的氧分，SO2将部分氧化为SO3，则有该反应易在高温下进行。2.有机硫的氧化有机硫在煤中

5、是均匀分布的，一般在煤被加热至400℃时即开始大量分解析出，但对不同煤种稍有差异。有机硫经过燃烧分解析出，氧化后生成SO2，例如有在富燃料燃烧的还原性气氛下，有机硫会转化成H2S或COS。3.元素硫的氧化在所有硫化物的火焰中都曾发现元素硫。元素硫氧化的主要反应式为：上述反应生成的SO在氧化性气氛中就会进行下列反应而生成SO2，三、流化床炉内脱硫机理分析在氧化态条件下，二氧化硫与石灰石反应而使自己被捕集的反应式为：但吸收SO2的反应并不是一步就完成的。在流化床（800―900℃）中，碳酸钙与二氧化硫直接反应的速度

6、太慢，9所以直接反应而吸收的二氧化硫很少。石灰石首先要进行煅烧，石灰石吸热分解为CaO和CO2，继而CaO与SO2进行反应：反应（9）是反应（10）的准备。煅烧时二氧化碳的析出会产生并扩大石灰石中的孔隙（图1），从而为接续的硫酸盐化反应准备更大的反应表面。煤在还原态气氛下燃烧时，首先是挥发份热解释出，并着火燃烧。当挥发份接近燃尽时，黄铁矿才可能和余下的氧气反应。由于在还原态下燃烧，氧气供给太少，以致挥发份燃尽后，氧气已所剩无几，这时黄铁矿硫的释出绝大部分是靠热分解进行的，在还原态气氛下，FeS2可被分解还原为F

7、eS：同样FeS2与CO也会发生还原反应而生成FeS，即：上述反应所生成的FeS在还原性气氛下还能继续反应，还原出单质铁，反应式为：燃烧室中的CaO与以上反应中生成的H2S、COS进行反应：经过这些反应硫以CaS的形式被固定下来。还原气氛下石灰石脱硫剂的脱硫过程是非常复杂的，影响因素也很多。但无论烟气中硫组分气体是H2S、COS还是SO2，或它们的混合气体，在还原气氛（含有H2、CO）中，它们与石灰CaO反应都将生成CaS。四、影响锅炉脱硫效率的因素9循环流化床锅炉必须在煤中加入脱硫剂同时燃烧，才会产生脱硫效果

8、。循环流化床的燃烧及脱硫过程很复杂。实际运行中影响脱硫效率的因素很多，如运行床温、钙硫比、床料粒度、流化速度、SO2在炉膛停留时间、还原性气氛及燃料煤含硫量等，以下就一些主要影响因素进行分析。4.1运行床温锅炉运行床温对脱硫效率影响较大。由于床温的变化直接影响脱硫反应速度、固体产物的分布和孔隙堵塞特性，因此，床温会影响脱硫反应的进行和脱硫剂的利用率。脱硫的最佳温度并不是一个常数，与脱硫