技术
其中:β—单位时间入炉脱硫剂与燃料的质量之比;
KCaCO3—脱硫剂中CaCO3的份额,%;
αfh—飞灰份额(此处取0.6)｡
喷入系统的水量以水分子和钙原子的摩尔数计量为水钙摩尔比,其计算公式为
式中:A—单位时间入炉的脱硫剂量,kg;
B—单位时间入炉的燃料质量,kg;
C—单位时间喷入烟道的水量,kg｡出口温距ΔT为系统出口排烟温度与烟气饱和蒸汽压差值,其计算公式为
式中:T烟—烟气温度,℃;
T饱—饱和蒸汽分压P饱对应的饱和温度,℃｡
其中:
P饱=d˙P(/d+0.622);
P—当地大气压;
d—烟气含湿量;
其中
ρ0—标况下的烟气密度,kg/m3;
Vy—烟道实测烟气流量,Nm3/h;
α—过量空气系数;
dk—当地空气的含湿量,g/kg;
ρ—当地空气密度,Nm3/h;
V0—单位质量燃料所需的理论空气量,Nm3/h;
B—单位时间进入燃料量,t/h｡
喷入锅炉的脱硫剂钙利用率用式(8)计算
各组试验数据分析结果见表2｡从表2中可以看出,增湿Ca/S摩尔比比其他研究中都要大很多,这是因为本文中Ca/S摩尔比是利用脱硫剂中的Ca平衡计算的,假设飞灰中的Ca全部以CaO的形式存在的｡
2.3.1、Ca/S摩尔比对脱硫效率的影响
第I､Ⅱ组试验选定相近负荷的稳定时段,维持锅炉运行参数基本不变,喷水量为5t/h的情况下,通过改变脱硫剂给料量,测试不同增湿Ca/S摩尔比对烟道煤灰增湿活化脱硫工艺脱硫效率的影响｡图2是表2中第I､Ⅱ组试验喷水前后时均脱硫效率､实测SO2折算排放浓度随时间的关系图(从第20min后开始喷入水)｡
由图2可见,喷水开始后,SO2排放浓度会立刻下降,第I组增湿Ca/S摩尔比4.46,水钙摩尔比6.2,排烟温度125℃,SO2排放浓度765mg/m3降到665mg/m3,增湿脱硫效率13.1%;第Ⅱ组增湿Ca/S摩尔比15.27､水钙摩尔比3.8,排烟温度127℃,SO2排放浓度从364mg/m3降到273mg/m3,增湿脱硫效率为25.2%｡随着增湿Ca/S摩尔比的增大,增湿脱硫效率增加｡
这是因为在整个反应过程中,反应物的传质扩散过程和在液膜中的溶解是控制整个反应速率的关键,而其它反应都可以认为是瞬间完成的｡研究认为脱硫灰的低温增湿脱硫能力与水活化过程产生的Ca(OH)2质量分数成正比关系,当喷入水量相同时,飞灰中含有的CaO越多,被水活化生成Ca(OH)2的量就越大;其次是Ⅱ组负荷较I偏低,产生的烟气量小,烟气流速低,在活化增湿段停留的时间长;相比下吸收的SO2就会多｡当Ca/S摩尔比较小时,脱硫剂在飞灰中分布越不均匀,反应物的传质扩散过程起主导作用,当喷入的水流场一定时,单位时间能接触到水滴并被活化为Ca(OH)2量的差别较大,继而使吸收SO2的量波动也比较大｡
本试验中,Ca/S摩尔比的改变是通过调节进入炉内脱硫剂的量来改变的,这导致烟道煤灰增湿脱硫系统的入口SO2浓度不一样,I组入口SO2浓度大于Ⅱ组,但是增湿脱硫效率却比Ⅱ组低,这说明Ca/S摩尔比和入口SO2浓度的增大,都对增湿脱硫效率有促进作用,只是Ca/S摩尔比的影响要大于入口SO2浓度的影响｡
2.3.2水钙摩尔比对脱硫效率的影响
第III､IV､Ⅴ组试验选定相近负荷的稳定时段,维持锅炉运行参数基本不变,脱硫剂与给煤量的配比基本相同(以维持相同增湿Ca/S摩尔比),改变开启喷头数量以改变喷水量,测试不同水钙摩尔比对该工艺脱硫效率的影响｡
图3是表2中第III､IV､Ⅴ组试验喷水后增湿脱硫效率与水钙摩尔比的关系图,图4为第III､IV､Ⅴ组试验喷水前后时均脱硫效率随时间的关系图(从第20min后开始喷入水)｡
从图中可见:第III组增湿Ca/S摩尔比为9.06､水钙摩尔比3.4,排烟温度135℃,SO2排放浓度从638mg/m3降到537mg/m3,增湿脱硫效率15.8%;第IV组增湿Ca/S摩尔比为8.24､水钙摩尔比4.3,排烟温度134℃,SO2排放浓度从655mg/m3降到534mg/m3,增湿脱硫效率18.5%;第Ⅴ组增湿Ca/S摩尔比为9.27､水钙摩尔比6.8,排烟温137℃,SO2排放浓度从561mg/m3降到428mg/m3,增湿脱硫效率23.7%;
当其他因素变化不大,水钙摩尔比由3.4升到6.8时(喷水量由5t/h增大至8t/h),增湿脱硫效率由15.8%提高至23.7%;这是因为当锅炉Ca/S摩尔比基本不变时,喷入的水越多,煤灰中的CaO被水活化的机会就越大,生成的Ca(OH)2就越多;同时喷水量越多,水分被蒸发完全的时间就越长,脱硫反应的持续时间越长,吸收的SO2量就越多｡
当喷入的水量富裕时,水流场的作用促进了反应物的传质扩散过程,使飞灰中CaO被活化成的Ca(OH)2的波动较大,所以吸收SO2量增加的同时,又存在波动｡
2.3.3出口温距对脱硫效率的影响
第Ⅱ､Ⅵ组试验选定不同负荷的稳定时段,维持锅炉运行参数基本不变,脱硫剂与给煤量的配比基本相同,喷水量为5t/h左右不变的情况下,打开暖风机,改变排烟温度,测试不同排烟温度对该工艺脱硫效率的影响｡图5是表2中第Ⅱ､Ⅵ组试验喷水前后时均脱硫效率､实测SO2折算排放浓度随时间的关系图(从第20分钟后开始喷入水),由图5可见:
第Ⅱ组增湿Ca/S摩尔比为15.27､水钙摩尔比3.8,排烟温度127℃,SO2排放浓度从364mg/m3降到273mg/m3,增湿脱硫效率为25.2%｡第Ⅵ组增湿Ca/S摩尔比为14.55､水钙摩尔比3.0,排烟温度145℃,SO2排放浓度从550mg/m3降426mg/m3,增湿脱硫效率为22.6%｡随着反应温度的降低,增湿脱硫效率增大｡
这一方面是因为温度的升高加快了水分的蒸发,使得进行脱硫反应的时间减少了;另一方面,温度越高,反应物的扩散系数越大,但在水中的溶解度越低,这不利于反应物的在液膜中的溶解｡同时第
