生石灰脱硫的影响因素分析

摘 要：在城镇燃煤炉灶的脱硫问题上，本文就生石灰脱硫的影响因素进行了探讨，解析了实际操作中的一些关键问题，为提高城镇燃煤锅炉脱硫效率，改善城镇环境空气质量，提供了技术支持。

关键词：二氧化硫 生石灰 钙硫比 脱硫率 城镇燃煤炉灶

中图分类号：X701.3 文献标识码：A 文章编号：1003-9082（2014）08-0320-01

烟气脱硫的研究过程中，目前主要集中在大中型工业燃煤锅炉和窑炉，目前采用的主要方法有干法和湿法两种，如炉内喷钙干法脱硫、石灰石-石膏湿法脱硫；而目前对大多数中小城市和集镇以及居民集中居住区的城镇燃煤生活炉灶的脱硫研究一直被忽视。烟气脱硫的各种设备、装置虽有上百种之多，但对于我国城镇中大量使用的小型燃煤生活炉灶，由于受资金、技术、场地等条件的限制，无法普及。而这一类污染（生活燃煤SO2排放量占其总排放量的30.8%）[1]大多分布于居民区，排放高度又低，难以扩散，严重污染了生活居住环境。在大量调查研究和实验分析基础上，我们认为，生石灰脱硫是适合我国国情的行之有效的脱硫方法之一。

一、生石灰脱硫原理

一定温度下，生石灰与二氧化硫发生反应，生成硫酸钙，其反应式为S + O2 = SO2 ； CaO+SO2+1/2O2CaSO4+500.2J。从而把燃煤过程中产生的二氧化硫固定到煤渣中，有效地消减了二氧化硫的排放量，并且不影响煤渣的综合利用。

考虑到资源的充分利用，电石渣、石灰石等也可作为活性物质代替生石灰，其脱硫原理基本相同，只是电石渣、石灰石须在高温锻烧下生成CaO后再与SO2反应。脱硫效率上，生石灰最佳，电石渣次之，石灰石再次。

二、影响生石灰脱硫效率的因素分析

1.生石灰CaO的含量

生石灰脱硫，实际是其主要成份CaO的反应过程。因此，生石灰中CaO含量的多少直接决定了反应质量与脱硫的效率[2]。一般生石灰中，CaO含量在40%左右即可有效脱硫。CaO含量过低，则脱硫不明显，也影响燃烧质量。

2.燃煤的全硫分

在保证生石灰与燃煤中SO2处于最佳反应条件下，燃煤的全硫分基本与生石灰的脱硫效率呈线性增长趋势，如表2-1。

表2-1 生石灰脱硫效率与燃煤全硫分关系

* 其口煤、新田煤为地方煤种

3.反应温度

生石灰（CaO）与二氧化硫的反应，是借助燃煤一定的高温，生成硫酸钙。反应温度对脱硫效率的影响很大，不可太高，也不能过低。温度太高，可使生成的硫酸钙分解，发生逆反应，降低脱硫效率，也易使生石灰表面烧结，降低活性；温度过低，则反应效率低，脱硫效果不明显。实验证明，反应温度在700℃～1000℃时，脱硫效率较好。同时，各种炉具在使用过程中，一般均能满足该温度值。

4.生石灰的颗粒度

由于生石灰与二氧化硫反应为气固反应，理论上，生石灰颗粒度愈小，反应愈充分。实际操作中，生石灰颗粒度大于0.3毫料，脱硫率随生石灰颗粒减少而提高；生石灰颗粒度小于0.3毫料，脱硫率反而随其颗粒度减少略有下降。由于颗粒度过小，部分生石灰未来得及反应便随气流排出，降低了反应效率[3]。脱硫率与生石灰颗粒关系如表2-1和图2-1所示。

表2-2生石灰脱硫率与生石灰颗粒度关系

5.炉具结构

炉具结构不同，其反应条件也不一样，从而影响到生石灰脱硫的效率。从我们多年对各种炉具的监测结果分析可知，侧烧、反烧式锅炉在操作中脱硫效果上相对较好，沸腾炉、手烧快装炉、水平往复炉和家用小煤炉等相对效率要有所下降。

6.其它影响因素

其它如生石灰在燃煤中混匀程度、操作手法的差异、煤种的不同等都不同程度地影响了生石灰的脱硫效率，实际操作中，也应予以注意。

三、生石灰的添加量（以生石灰与燃煤之百分比为准）

1.钙硫比

理论上，燃煤中添加生石灰，其钙硫比达到1：1.14既能充分脱硫，实际操作中，钙硫比至少要达到1：1，才能保证脱硫效率。实验中发现，达到有效脱硫的最佳钙硫比随燃煤的全硫分和煤种的不同有所差异。

2.生石灰的添加量

生石灰的添加量与燃煤的全硫分有密切关系。同等条件下，燃煤全硫分愈高，生石灰的添加量也愈多。但在实践中，燃煤全硫分愈低，反应所要求的最佳钙硫比反而愈大，导致生石灰的最佳添加量并不与燃煤全硫分成正比。其生石灰的添加量与燃煤的全硫分有关系如图3-1所示。

脱硫过程中，生石灰的添加量也对脱硫效果有影响，生石灰添加量过少，达不到理想的脱硫效果；添加量过多，影响了正常燃烧，脱硫率也没有明显提高，同时还增加了脱硫费用。通过大量实验，我们总结分析出生石灰的最佳添加量与燃煤全硫比关系。通过图3-1，我们分析得出，随燃煤全硫分不同，其生石灰添加量宜控制在4-12%（以生石灰中CaO含量为45%计）。

四、结语

生石灰脱硫法效果明显，方法简单、易行，生石灰比石灰石反应更快，效率更高，只是生石灰成本比石灰石高一些，而且比石灰石结垢顷向大一些，只要对其对锅炉炉膛进行清理，基本不会对锅炉的使用造成影响。生石灰脱硫法适用于我国目前大量使用的燃煤生活炉灶及一些中、小型锅炉的脱硫。在充分考虑其影响因素的条件下，可使二氧化硫达标排放，有效减少燃煤造成的污染，改善大气和居住环境质量。

参考文献

[1] 中国自然资源丛书-矿产资源卷.中国自然资源丛书编撰委员会.1996年

[2]王岩 孙伟 许鹏.火电厂石灰石―石膏湿法脱硫特点及效率的影响因素.东北电力技术。2011-08

[3]2001年中国环境公报.国家环保总局.2001

[4]朱士芸.活性剂脱硫.同济大学学报.1989-.03

[5]宣城市锅炉监测报告.宣城市环境监测中心.2004-2011年

[6]沙钝 路缤.烟道气生石灰干法脱硫的实验室研究.哈尔滨师范大学自然科学学报.1992-02

[7]罗凯 林世华 刘宇 朱金伟 王凡.影响循环流化床锅炉石灰石脱硫效率的因素分析.四川环境.2011-03

[8] 范玮 苗鹏 闫黎黎 范玮 苗鹏 闫黎黎.煤粉工业锅炉添加生石灰燃烧的脱硫效率实验研究.煤质技术. 2013-04

[9]郭相生.浅谈干法脱硫存在的主要问题.第十一届全国电除尘学术会议论文集.2005

[10]程国际.影响石灰石―石膏湿法脱硫效率的主要因素探析.科技创新与应用. 2013-24