內(nèi)噴鈣爐后活化脫硫工藝的脫硫率及

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1、內(nèi)噴鈣爐后活化脫硫工藝的脫硫率及對(duì)鍋爐影響的分析周曉耘1，徐小瓊1，徐紹平2（1．浙江省電力試驗(yàn)研究所，浙江杭州310014；2．浙江省電力公司，浙江杭州310007）?????摘?要：簡(jiǎn)單的介紹爐內(nèi)噴鈣和爐后增濕活化的干法脫硫工藝，分析了這一工藝對(duì)脫硫率影響的關(guān)鍵因素和對(duì)鍋爐運(yùn)行影響，對(duì)這一脫硫工藝今后的設(shè)計(jì)和調(diào)試有一定的參考價(jià)值。???關(guān)鍵詞：煙氣脫硫；爐內(nèi)噴鈣；爐后活化；效率；影響?　　爐內(nèi)噴鈣和爐后增濕活化的干法脫硫工藝，具有占地較小、建設(shè)周期短、投資費(fèi)用省，適用于中低硫煤脫硫的特點(diǎn)，一般Ca／S＜2．5，脫硫率6

2、0％～80％。由芬蘭FORTUM公司開發(fā)的爐內(nèi)噴鈣和爐后增濕活化脫硫系統(tǒng)，即LIFAC工藝（LimestoneInjectionintotheFurnaceandActivationofCalcium），工藝簡(jiǎn)圖見圖1。在國(guó)內(nèi)南京下關(guān)電廠125MW機(jī)組投產(chǎn)2套，紹興錢清電廠125MW機(jī)組投產(chǎn)一套，現(xiàn)結(jié)合錢清電廠調(diào)試和生產(chǎn)時(shí)的一些實(shí)踐，談?wù)勥@一工藝影響脫硫率的幾個(gè)關(guān)鍵點(diǎn)，及爐內(nèi)噴鈣對(duì)鍋爐的影響，以供類似脫硫工藝的系統(tǒng)在設(shè)計(jì)和調(diào)試時(shí)借鑒。1工藝基本原理???LIFAC工藝分2個(gè)階段進(jìn)行，即爐內(nèi)噴鈣和爐后增濕活化。第一階段，磨細(xì)

3、的石灰石細(xì)粉用氣力噴射到爐膛上部溫度為800～1200℃的區(qū)域，CaCO3受熱分解成CaO和CO2，其中部分CaO與鍋爐煙氣中一部分SO2和幾乎全部SO3反應(yīng)生成Ca－SO4，未反應(yīng)的CaO與飛灰隨煙氣（包括未被吸收的SO2）一起排到鍋爐下游，這一階段的脫硫率在25％～35％。其主要反應(yīng)式如下：　　第二階段，煙氣進(jìn)入爐后一個(gè)專門設(shè)計(jì)的活化器中噴水增濕。在活化器中煙氣中未反應(yīng)的CaO與水反應(yīng)生成在低溫下有較高活性的Ca（OH）2，這些Ca（OH）2與煙氣中剩余的SO2反應(yīng)生成CaSO3，而CaSO3在正常運(yùn)行條件下氧化成Ca

4、SO4是微不足道的。其主要反應(yīng)式如下：???　　脫硫灰基本是干的粉末，主要是60％～70％的飛灰及爐膛內(nèi)生成的CaSO4、活化反應(yīng)器內(nèi)生成的CaSO3和未反應(yīng)的CaO、Ca（OH）2。由于有未反應(yīng)的CaO、Ca（OH）2，脫硫灰部分再循環(huán)使用，提高吸收劑的利用率。　　活化器出來(lái)的增濕煙氣溫度在55～57℃，為了防止在ESP和煙囪中因煙溫降低到露點(diǎn)以下而產(chǎn)生腐蝕問(wèn)題，在活化塔出口和ESP入口之間增加了用熱空氣再加熱煙氣裝置。2影響脫硫率的幾個(gè)因素2．1石灰石噴入系統(tǒng)　　石灰石噴入爐內(nèi)，影響其脫硫率的有煤質(zhì)、石灰石的質(zhì)量和數(shù)量

5、及粒度、石灰石噴入處的溫度、氧化鈣在過(guò)熱器區(qū)域的停留時(shí)間、石灰石與煙氣的混合程度等?！　∶摿蚵孰S著石灰石的增加而提高，但是當(dāng)Ca／S大于3．0時(shí)，脫硫率提高得很慢，石灰石的最佳利用率約在Ca／S＝2．5～3．0之間?！　∈沂瘒娙胩幍臏囟仍?00～1100℃較佳，重要的是噴入爐膛形成的氧化鈣沒有過(guò)燒，在反應(yīng)器中具有活性。CaSO4開始分解的溫度是1200℃，而CaSO3為722℃，因此，在溫度高于1200℃時(shí)，即使?fàn)t膛內(nèi)同時(shí)存在SO2和CaO等堿性氧化物，兩者之間化合成硫酸鹽的可能性也很小。錢清發(fā)電廠1號(hào)機(jī)負(fù)荷70～125

6、MW時(shí)，用紅外高溫計(jì)在上層石灰石噴嘴標(biāo)高處兩側(cè)測(cè)得1號(hào)爐爐膛煙溫峰值為904～1123℃，負(fù)荷高爐溫也高，下層石灰石噴嘴處爐溫會(huì)更高，基本達(dá)到了石灰石噴射點(diǎn)對(duì)溫度的要求?！　∈沂跔t內(nèi)停留時(shí)間與脫硫率的關(guān)系也有一最佳值，試驗(yàn)表明，在Ca／S＝3．0，石灰石顆粒直徑為8．6μm和噴入點(diǎn)溫度1000℃時(shí)，停留時(shí)間0．3～0．5s為佳，所以選擇的石灰石噴入位置距爐頂距離或爐型也很重要，一般氧化鈣粒子在爐內(nèi)停留時(shí)間在0．5～3s，其在“流化區(qū)”停留時(shí)間增長(zhǎng)，脫硫率提高?！　∈沂c煙氣的快速混合和在煙氣中的快速擴(kuò)散，是石灰石爐內(nèi)

7、噴射脫硫的關(guān)鍵點(diǎn)之一。石灰石能否與煙氣快速混合取決于：噴射點(diǎn)數(shù)量、噴嘴型式、噴嘴位置、輸送介質(zhì)與石灰石質(zhì)量比、石灰石噴射氣流與爐膛主煙氣流的動(dòng)量比等。下面著重從實(shí)際試驗(yàn)情況，就石灰石與煙氣的混合程度對(duì)脫硫率的影響進(jìn)行討論。　　錢清電廠的LIFAC系統(tǒng)原設(shè)計(jì)的爐內(nèi)噴鈣系統(tǒng)用羅茨風(fēng)機(jī)（25m3／min、30kPa）輸送石灰石粉，石灰石噴嘴為一直徑50mm的圓筒，共10只，分上、下排布置在爐前，石灰石上、下排噴嘴距上排一次風(fēng)距離16．25、13．1m，距頂棚8．45、11．6m，運(yùn)行時(shí)只有一排噴嘴工作，沒有助推風(fēng)系統(tǒng)?！　?00

8、0年1月11日對(duì)石灰石粉噴嘴不投石灰石而只投入輸送風(fēng)時(shí)斷開的皮管處接頭的風(fēng)速進(jìn)行了測(cè)量，數(shù)值如下表1。由于噴嘴出口直徑小，擴(kuò)散快，感覺風(fēng)只能噴射1～2m遠(yuǎn)?！　?000年2月份根據(jù)FORTUM的初步設(shè)計(jì)，中方自己加工了石灰石噴嘴的助推風(fēng)系統(tǒng)并安排在下排噴嘴處，助推風(fēng)的風(fēng)源取自空壓機(jī)送出備用的風(fēng)量。對(duì)中方