循环流化床干法脱硫工艺描述

循环流化床干法脱硫除尘一体化工艺描述

1.循环流化床干法脱硫系统（CFB－FGD）概述

CFB－FGD烟气循环流化床干法脱硫技术是循环流化床干法烟气脱硫技术发明人---世界著名环保公司德国鲁奇能捷斯公司（LLAG）公司具有世界先进水平的第五代循环流化床干法烟气脱硫技术（CirculatingFluidizedBedFlueGasDesulphurization，简称CFB-FGD），该技术是目前商业应用中单塔处理能力最大、脱硫综合效益最优越的一种干法烟气脱硫技术。该技术已先后在德国、奥地利、波兰、捷克、美国、爱尔兰、中国、巴西等国家得到广泛应用，最大机组业绩容量为660MW。简要介绍如下：

发展历史

德国鲁奇能捷斯（LLAG）公司是世界上最早从事烟气治理设备研制和生产的企业，已有一百多年的历史（静电除尘器的除尘效率计算公式——多依奇公式，就是该公司的工程师多依奇先生发明的）。LLAG在上世纪六十年代末首先推出了循环流化床概念，此后把循环流化床概念应用到四十多个不同的工艺。LLAG在发明循环流化床锅炉的基础上，首创将循环流化床技术（CFB）应用于工业烟气脱硫，经过三十多年不断的完善和提高，目前其循环流化床干法烟气脱硫技术居于世界领先水平。

工艺流程及原理说明

一个典型的CFB-FGD系统由预电除尘器、吸收剂制备及供应、脱硫塔、物料再循环、工艺水系统、脱硫后除尘器以及仪表控制系统等组成，其工艺流程见图1-1：

图1-1. CFB-FGD工艺流程示意图

首先从锅炉的空气预热器出来的烟气温度一般为120～180℃左右，通过预除尘器后从底部进入脱硫塔（当脱硫渣与粉煤灰须分别处理时，设置预除尘器，提高粉煤灰的综合利用），在此处高温烟气与加入的吸收剂、循环脱硫灰充分预混合，进行初步的脱硫反应，在这一区域主要完成吸收剂与HCl、HF的反应。

然后烟气通过脱硫塔下部的文丘里管的加速，进入循环流化床床体；物料在循环流化床里，气固两相由于气流的作用，产生激烈的湍动与混合，充分接触，在上升的过程中，不断形成絮状物向下返回，而絮状物在激烈湍动中又不断解体重新被气流提升，形成类似循环流化床锅炉所特有的内循环颗粒流，使得气固间的滑落速度高达单颗粒滑落速度的数十倍；脱硫塔顶部结构进一步强化了絮状物的返回，进一步提高了塔内颗粒的床层密度，使得床内的Ca/S比高达50以上，SO2充分反应。这种循环流化床内气固两相流机制，极大地强化了气固间的传质与传热，为实现高脱硫率提供了根本的保证。

在文丘里的出口扩管段设有喷水装置，喷入的雾化水用以降低脱硫反应器内的烟温，使烟温降至高于烟气露点20℃左右，从而使得SO2与Ca（OH）2的反应转化为可以瞬间完成的离子型反应。吸收剂、循环脱硫灰在文丘里段以上的塔内进行第二步的充分反应，

生成副产物CaSO3·1/2H2O，此外还有与SO3、HF和HCl反应生成相应的副产物CaSO4·1/2H2O、CaF2、CaCl2·Ca(OH)2·2H2O等。

烟气在上升过程中，颗粒一部分随烟气被带出脱硫塔，一部分因自重重新回流到循环流化床内，进一步增加了流化床的床层颗粒浓度和延长吸收剂的反应时间。

从化学反应工程的角度看，SO2与氢氧化钙的颗粒在循环流化床中的反应过程是一个外扩散控制的反应过程，SO2与氢氧化钙之间的反应速度主要取决于SO2在氢氧化钙颗粒表面的扩散阻力，或说是氢氧化钙表面气膜厚度。当滑落速度或颗粒的雷诺数增加时，氢氧化钙颗粒表面的气膜厚度减小，SO2进入氢氧化钙的传质阻力减小，传质速率加快，从而加快SO2与氢氧化钙颗粒的反应。

只有在循环流化床这种气固两相流动机制下，才具有最大的气固滑落速度。同时，脱硫反应塔内能否获得气固最大滑落速度，是衡量一个干法脱硫工艺先进与否的一个重要指标，也是一个鉴别干法脱硫工艺能否达到较高脱硫率的一个重要指标。当气流速度大于10m/s时，气固间滑落速度很小或只在脱硫塔某个局部具有滑落速度，要达到很高的脱硫率是不可能的。

喷入的用于降低烟气温度的水，以激烈湍动的、拥有巨大的表面积的颗粒作为载体，在塔内得到充分的蒸发，保证了进入后续除尘器中的灰具有良好的流动状态。

由于流化床中气固间良好的传热、传质效果，SO3全部得以去除，加上排烟温度始终控制在高于露点温度20℃以上，因此烟气不需要再加热，同时整个系统也无须任何的防腐处理。

净化后的含尘烟气从脱硫塔顶部侧向排出，然后转向进入脱硫后除尘器进行气固分离，再通过引风机排入烟囱。经除尘器捕集下来的固体颗粒，通过除尘器下的脱硫灰再循环系统，返回脱硫塔继续参加反应，如此循环。多余的少量脱硫灰渣通过气力输送至脱硫灰库内，再通过罐车或二级输送设备外排。

在循环流化床脱硫塔中，Ca（OH）2与烟气中的SO2和几乎全部的SO3，HCl，HF 等完成化学反应，主要化学反应方程式如下：

Ca(OH)2+SO2=CaSO3·1/2H2O+1/2H2O

Ca(OH)2+SO3=CaSO4·1/2H2O+1/2H2O

CaSO3·1/2H2O+1/2O2=CaSO4·1/2H2O

Ca(OH)2+CO2=CaCO3+H2O

Ca(OH)2+2HCl=CaCl2·2H2O（～75℃）（强吸潮性物料）

2Ca(OH)2+2HCl= CaCl2·Ca(OH)2·2H2O（＞120℃）

Ca(OH)2+2HF=CaF2+2H2O

（从上述化学反应方程式可以看出，Ca(OH)2尽量避免在75℃左右与HCl反应）

的CFB-FGD烟气脱硫技术

的CFB-FGD烟气脱硫技术的工艺、结构特点如下：

(1)采用专门的烟气循环流化床脱硫反应塔，脱硫效率高、系统可靠、稳定

塔内完全没有任何运动部件和支撑杆件，操作气速合理，塔内磨损小，没有堆积死角，设备使用寿命长、检修方便。特别是由于通过进气结构的改进设计和增加了清洁烟气再循环装置，使烟气负荷在40%～110%变化范围内，均可保证塔内良好的气固混合和充分的接触，无须在塔内增加絮流圈，保证了塔内不出现堆积死角。

由于设计选择最佳的操作气速，使得气固两相流在CFB内的滑落速度最大，脱硫反应区床层密度高，颗粒在脱硫塔内单程的平均停留时间长达40秒左右（考虑循环倍率，颗粒总的停留时间为60分钟左右），烟气在塔内的气固接触时间高达8秒以上，特别是吸收剂以及循环物料与烟气之间具有最长的接触行程，是其它干法脱硫的两倍，使得脱硫塔内的气固混合、传质、传热更加充分，优化了脱硫反应效果，从而保证了达到较高的脱硫效率。