循环流化床锅炉废电石渣炉内燃烧脱硫
河北盛华化工有限公司 樊 亮
几十年来，煤炭在我国能源构成中一直占主导地位，主要用于火力发电燃煤锅炉，由于大部分火电厂未对燃煤
排气中的SO2、NOx采取措施脱除，因此造成对环境的污染越来越严重。1995年我国的SO2排放量已达到2370万t，
一举超过美国成为全球SO2排放量第一大国。SO2的大量排放导致我国酸雨面积逐年增大，近年来尽管我国政府采
取了强有力的措施控制燃煤SO2的排放，然而随着电力、动力等工业的发展，排入大气中的SO2仍有增加的趋势，
因此燃煤SO2的防治与控制仍是当前迫切需要解决的问题。
1．废电石渣炉内燃烧脱硫
煤中的硫可分为4种形态，即硫化物（以黄铁矿硫FeS2为主）、硫酸盐（CaSO4·2H2O、FeSO4·2H2O）、有机硫
（xHyS2）及元素硫。其中，硫化物和有机硫及元素硫是可燃物，占煤中硫分的90%以上。煤在燃烧期间，所有的可
燃硫在受热过程中释放出来，在氧化条件下又会氧化生成SO2，也有0.5%～2%的SO3生成。
燃煤锅炉中，循环流化床锅炉与其他炉型相比，有一个很大的优点，即可以进行炉内燃烧脱硫。循环流化床锅
炉用氯碱行业难以处理的废弃物——电石渣，在炉内燃烧脱硫，既可解决循环流化床锅炉脱硫的问题，又可解决电
石渣堆放造成的环境污染问题，生产出的粉煤灰是生产新型建材很好的原料，这种以废治废、变废为宝的方式可收
到很好的经济效益。
2．电石渣炉内燃烧脱硫工艺
以河北盛华化工有限公司目前拥有的3台35t/h循环流化床锅炉（型号为UG-35/3.82-M34）以及3台130t/h
循环流化床锅炉（型号为UG-130/5.3-M6）为例，其脱硫工艺流程分别如图1、图2所示。循环流化床燃烧温度为
850℃～950℃，此温度是炉内脱硫的最佳温度。通过向炉内加入电石渣，在炉内的煤灰与含钙物质接触，通过旋风
分离器捕捉后返回炉膛，使煤中的硫与钙接触反应生成CaSO4。该工艺通过皮带、振动筛、破碎机、煤仓、耐压式
称重给煤机等几个过程使电石渣与原煤充分混合，进入炉膛后可使电石渣与原煤接触的时间加长，大大提高了固硫
效率。
3．电石渣燃烧脱硫机理
循环流化床锅炉炉内燃烧脱硫是近几年才开始应用于工业生产的，而用单一的电石渣炉内燃烧目前还只有少数
几家尝试运行。在用电石渣脱硫反应过程中有以下几种反应：
1.煤中硫化物生成SO2
煤燃烧过程中煤中硫化物氧化产生的SO2如遇到碱金属氧化物CaO、MgO等，便会反应生成CaSO4、MgSO4等而
被固定在灰渣中。
2.元素硫生成SO2
煤中的元素硫在加热时，一般以硫蒸气的形式进入硫化物火焰中，对纯硫蒸气及其氧化过程的研究表明，这些
硫蒸气分子是聚合的，其分子式为S8，其氧化反应具有连锁效应：
S8→S7+ S
S+O2→SO+O
S8+O→SO+ S+ S6
SO在遇到氧时，会产生下列反应：
SO+O2→SO2+O
SO+O→SO2
3.煤中有机硫生成SO2
煤中有机硫的组成极为复杂，主要以五种功能团存于煤中，包括硫醇类R-SH、硫醚类R-S-R、含噻吩环的芳
香体系、硫琨类和二硫化物RSSR。
RHS+O2→RS+HO2
RS+O2→R+SO2
在富燃料燃烧的还原性气氛下，有机硫会转化为H2S或COS等。
2H2S+3O2→2SO2+2H2O
可燃硫生成的COS遇氧时也会发生氧化反应，COS的氧化反应包括了生成SO2的反应和CO燃烧生成CO2的反应，
这些反应都是一系列的全连锁反应组成。
4.脱硫反应机理
电石渣→ 加热→ Ca(OH)2+H2O
SO2+H2O→H2SO3
Ca(OH)2+H2SO3→CaSO3+2H2O
2CaSO3+O2→2CaSO4
Ca(OH)2→CaO+H2O
CaO+SO2+1/2O2→CaSO4↓
以上反应在不同的温度、含水量以及氧分条件下相互转化、相互反应，在某种条件下，某一反应占主导地位，
最佳反应温度在830～930℃。
4．对煤及电石渣的要求
使用废电石渣脱硫，煤的低位发热量不能太低，应符合国家燃烧煤的含硫要求，同时电石渣的水分要控制在一
定的范围之内：
1. 对煤质要求较高，固硫效率必须保证煤质（含硫量）的稳定，才能根据含硫量确定电石渣的掺混比例；
2. 要求煤的低位发热量不能太低(不能低于16000KJ/kg)，因为向炉内加入大量含水分较高的废电石渣时，水
需要吸收一定的热量变成蒸气，最终被烟气带走；而且0～20℃的电石渣进入炉内要吸收热量。因此如果煤的低位
发热量较低，将无法向炉内添加电石渣，否则会造成燃烧困难、锅炉灭火，同时会使排渣困难、炉料排不走、锅炉
结焦，最终被迫停炉。
3. 用电石渣脱硫效率大约为70%～80%，因此，要求煤的含硫量不能超过国家燃煤含硫要求，即不能超过3%，
最好在2%以下。
4. 要求电石渣的水分不能超过25%。因为如果含水过多，会使电石渣发粘，需要增加料搅拌设备。特别是水份
较大时，和煤掺混到一起，煤相应的湿度加大，容易造成给煤机断煤。但是，电石渣也不能太干，这主要是由于电
石渣特别细，如果太干则旋风分离器不易捕捉，无法形成炉内循环，从而缩短了电石渣在炉内的停留时间，使钙、
硫离子不能充分接触，达不到脱硫的效果，最好使电石渣黏附在煤上，形成较大的颗粒。因此，电石渣的最佳水分
应控制在13%～20%。在这一范围内，脱硫效果可以达到400mg/m3以下，甚至可达200mg/m3左右。
5．用废电石渣脱硫的优点
1.工艺简单，成本低廉。 采用电石渣作为脱硫剂与煤进行燃烧脱硫是一种成本低廉、工艺流程简单、操作方便、
固硫效率较高的方法。以河北盛华化工公司现有锅炉为例，开2台35t/h循环流化床和2台130t/h循环流化床，与
目前普遍使用的简单、省钱的石灰石脱硫相比，使用废电石渣脱硫每年可为公司节约475.2万元，并消耗大量的废
旧电石渣。
2.无需新设备投资。 采用废电石渣脱硫无需另外投资设备，只需利用原设备，如河北盛华化工使用原有的2
台型号为K-O往复式给煤机（原设计用于添加石灰石），流量Q=0-10t/h，电动机Y160M1-8，P=4kw，减速器2Q-350。
下料口用人工进行加料，因而可大大减少投资。与烟气脱硫设备动辄需上千万元甚至几千万元相比，电石渣脱硫的
优势更加明显。
3.达到节能减排效果。用电石渣脱硫可以把难以处理的电石渣与锅炉脱硫两大难题同时解决，既可以消耗电石
废渣以不再污染环境，同时又可以脱去烟气中的SO2，实现了SO2的达标排放，减少酸雨的形成。在取得良好经济
效益的同时又达到了环保要求，为电石渣替代石灰石用于脱硫开辟了一个新的渠道，其应用前景广阔。