在电厂已成熟应用的烟气循环流化床(CFB一FGD)半干法脱硫技术原理是什么？

循环流化床半干法烟气脱硫技术(CFB-FGD)吸收德国LLAG公司的专利技术-清洁烟气再循环系统，在电厂的CFB锅炉有着较好的应用。现对这种工艺进行介绍:

典型的CFB-FGD工艺系统由吸收塔、脱硫除尘器、脱硫灰循环及排放、吸收剂供应、工艺水以及电气仪控系统等组成，其工艺流程。

烟气一般以120～150℃左右，从底部进入吸收塔，在吸收塔的进口段，高温烟气与加人的吸收剂、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。烟气通过吸收塔底部的文丘里管加速，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，使得气固间的滑落速度高达单颗粒滑落速度的数十倍；

吸收塔顶部结构的惯性分离进一步强化了絮状物的返回，且提高了塔内颗粒的床层密度及Ca/S比。这样的一种气固两相流机制，通过气固间的混合，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一套喷水装置，喷人的雾化水一是增湿颗粒表面，二是使烟温降至高于烟气露点15℃左右，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，还与SO3反应生成相应的副产物CaSO4·1/2H2O等。

无论烟气负荷如何变化，通过清洁烟气再循环烟道的调节作用，烟气在文丘里段以上的塔内流速均保持在4～6m/s之间，为满足脱硫反应的要求，烟气在该段的停留时间至少为3s以上，通常设计时间在8s左右。烟气在上升过程中，颗粒一部分随烟气被带出吸收塔，一部分因自重重新回流到流化床中，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Ca(OH)2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Ca(OH)2反应的速度主要取决于SO2在Ca(OH)2颗粒表面的扩散阻力，或者说是Ca(OH)2表面气膜厚度。当滑落速度增加时，由于摩擦程度的增加，Ca(OH)2颗粒表面的气膜厚度减小，SO2进入Ca (OH)2的传质阻力减小，传质速率加快，从而加快SO2与Ca(OH)2颗粒的反应。

只有在循环流化床这种气固两相流动机制下，才具有的气固滑落速度。同时，吸收塔内的气固滑落速度是否能在不同的烟气负荷下始终得以保持不变，是衡量循环流化床干法脱硫工艺先进与否的重要指标，也是鉴别干法脱硫能否达到较高脱硫率的重要指标。如果滑落速度很小，或只在吸收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。

喷人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，在塔内得到及时的、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SO3全部得以去除，烟气露点将大幅度下降，一般从原烟气的90℃左右下降到50℃左右，而排烟温度始终控制在设定值以上，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吸收塔顶部侧向排出，然后转向向下进入脱硫除尘器。

经脱硫除尘器捕集下来的固体颗粒，大部分通过脱硫灰循环系统，返回吸收塔继续参加反应，如此循环可达数百次，多余的少量脱硫灰渣则通过气力输送系统输送至脱硫灰库，再通过罐车或二级输送设备外排。脱硫灰大量循环，脱硫除尘器的人口烟气粉尘浓度为500～1000kg/m3(标准状态)，带有大量脱硫灰的烟气经脱硫除尘器进行除尘，净化后的清洁烟气经脱硫引风机排人烟囱。塔内生成的脱硫灰的主要成分为CaSO3·1/2H2O、 CaSO4、1/2H2O、CaCO3、CaF2、CaCl2及未反应的Ca(OH)2和杂质等。这些脱硫灰目前的主要用于废矿井填埋、高速公路路基、吸声材料制作、水泥掺合料等。

吸收塔是整个脱硫反应的核心。CFB-FGD吸收塔为文丘里空塔结构，为建立良好的流化床，预防堵灰，吸收塔内部气流上升处均不设内撑。吸收塔采用文丘里喷嘴形式。吸收塔底部及转弯处均设有气流分布装置及压缩空气吹扫系统。由于文丘里段的流速达50m/s以上，经文丘里段加速，流化床内的物料被完全托起，只有非常少量的大颗粒沉降回吸收塔进口烟道，通过进口烟道输灰机排放。

布袋除尘器系统采用脱硫专用低压回转脉冲布袋除尘器，布置在吸收塔之后，从吸收塔出来的烟气采用上进风方式进入布袋除尘器，其中粗颗粒粉尘利用重力原理直接进入灰斗(见图3-8)。布袋除尘器主要由灰斗、烟气室、净气室、进口烟箱、出口烟箱、低压脉冲清灰装置、电控装置、阀门及其他等部分组成，并配有布袋清灰风机。整套布袋除尘器系统采用不间断脉冲清灰方式，利用不停回转的清灰臂对滤袋进行脉冲喷吹，保证脱硫除尘器出口粉尘浓度≤50mg/m3(标准状态)。

布袋除尘器可采用上进风方式，降低人口粉尘浓度。由于进口烟道烟气流速较低，含尘烟气中的粗颗粒自然沉降分离，并利用布袋除尘器的自平衡性，使进入各个室的气流分布均匀。这一结构既可减小烟气的运行阻力，又可以充分利用重力，使CFB-FGD脱硫产生的凝聚“链团结构”颗粒直接进入灰斗，减少滤袋的负荷和磨损，提高滤袋的使用寿命。布袋除尘器可采用经特殊表面处理的聚苯硫醚(PPS)改性滤料。

采用经特殊表面处理的进口PPS改性滤料，可很好地适应长期使用要求，持续运行温度为70～150℃。采用不间断回转的脉冲清灰方式，利用不停旋转的清灰臂输送反吹脉冲空气，对准整个室的每一条滤袋口，进行周期性的脉冲喷吹，使所有滤袋的压差基本相等。椭圆形的滤袋结构沿同心圆分圈辐射形布置，限度地利用了袋室的空间，减少了占地。在同等的面积情况下，比常规的逐行脉冲喷吹清灰方式减少了30%左右。

从以上烟气循环流化床(CFB-FGD)半干法脱硫技术脱硫原理可看出，如将该技术应用于催化裂化会出现：

①   收剂和催化剂无法有效分离的情况；

②   催化剂有极强的吸水性，其比表面积在100～300m2/g，一旦接触水后催化剂会迅速吸水并变得粘稠，很容易吸附在设备表面并结垢；

③   催化剂对设备的磨损能力远远大于锅炉的灰分，会对设备具有极强的磨损破坏能力。

④   催化裂化的操作调整较为频繁，不同的气速下还出现不同的脱硫率，难以实现随加工量变化进行稳定脱硫的要求，而且一旦催化出现停烟机或高温取热设备发生“爆管”，吸附剂很可能会和催化剂一样大量跑损，也可能造成催化裂化装置憋压的情况。不过布袋除尘的烟道设计经验或许值得催化裂化再生烟气选择性催化还原(SCR)技术进行借鉴。

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