LIFAC工藝的主要運(yùn)行參數(shù)控制

蘇錦燕

（福建高科環(huán)保研究院有限公司，泉州 362300）

燃煤鍋爐煙氣脫硫目前應(yīng)用較為成熟的工藝主要有石灰石/石灰-石膏、雙堿法及LIFAC法。由于石灰石/石灰工藝-石膏工藝的投資、運(yùn)行、維修等費(fèi)用較高，占地面積較大，而雙堿法工藝有在運(yùn)行中容易出現(xiàn)堵塞現(xiàn)象而導(dǎo)致脫硫系統(tǒng)癱瘓等缺點(diǎn)，因此對于小型的燃煤鍋爐，適合采用LIFAC脫硫工藝。LIFAC，即為爐內(nèi)噴鈣+活化反應(yīng)器，具有占地面積小、設(shè)備簡單、運(yùn)行、維修費(fèi)用低等顯著優(yōu)點(diǎn)。

福建鐃山紙業(yè)集團(tuán)籌建的燃煤電站鍋爐（一臺40t/h的循環(huán)流化床鍋爐），根據(jù)其現(xiàn)場場地、投資、鍋爐工況等經(jīng)濟(jì)及技術(shù)情況，采用LIFAC工藝方法脫硫，現(xiàn)整體運(yùn)行狀況良好，脫硫效率達(dá)到了國家有關(guān)環(huán)保標(biāo)準(zhǔn)要求。

1 LIFAC工藝流程

福建鐃山紙業(yè)集團(tuán)籌建的燃煤電站鍋爐脫硫工藝流程為：石灰石粉由粉倉通過羅茨風(fēng)機(jī)送入鍋爐，在鍋爐合適的位置進(jìn)行爐內(nèi)噴鈣，經(jīng)過初級脫硫處理的煙氣，由煙道經(jīng)活化反應(yīng)器進(jìn)行噴淋霧化，與煙氣進(jìn)行逆流式充分反應(yīng)，對煙氣進(jìn)行二級脫硫處理，同時(shí)，通過活化反應(yīng)器后的旋風(fēng)分離器進(jìn)行干灰循環(huán)處理，將活化反應(yīng)器中未反應(yīng)完全的CaO再循環(huán)送回活化反應(yīng)器，提高了鈣的利用率且保證了系統(tǒng)的穩(wěn)定運(yùn)行，此時(shí)大部分的SO2被去除，脫硫效率達(dá)85%以上。脫硫后的煙氣進(jìn)入布袋除塵器進(jìn)行除塵，脫硫除塵后的凈煙氣通過煙囪排放。

2 關(guān)鍵參數(shù)及控制要點(diǎn)

2.1 對吸收劑的要求

該工程采用的吸收劑為石灰石粉，要求石灰石粉中的CaCO3含量≥90%，石灰石粉的粒徑控制在0～1mm范圍內(nèi)。要求石灰石中CaCO3含量是為了保證其脫硫效率，而控制石灰石粉的粒度范圍是因?yàn)槭沂饺舸笥?mm，其反應(yīng)比表面積就小，會使鈣的利用率降低；但石灰石的顆粒也不能太細(xì)，因?yàn)楝F(xiàn)在常用的CFB鍋爐的旋風(fēng)分離器只能分離出大于75μm的顆粒，而小于75μm的石灰石顆粒由于不能再返回爐膛而降低了利用率。

2.2 Ca/S的控制

由下圖可以看出，脫硫開始時(shí)的脫硫效率隨Ca/S的增加提高很快，但在Ca/S≥2以后，脫硫效率的增加就不顯著了。因此，考慮經(jīng)濟(jì)效益問題，選取Ca/S為2或略小于2為宜。

同時(shí)，根據(jù)鍋爐煙氣在線監(jiān)測提供的SO2排放濃度，按控制指標(biāo)控制石灰石粉的添加量，石灰石粉給料量由電動旋轉(zhuǎn)給料閥通過變頻調(diào)速器進(jìn)行控制。

脫硫效率變化曲線圖

2.3 爐膛噴射石灰石的位置

石灰石與SO2的反應(yīng)如下：

CaCO3在高溫下分解成CaO和 CO2：

CaO在氧化性氣氛中遇到SO2就會發(fā)生如下的脫硫反應(yīng)：

反應(yīng)式②為燃燒脫硫中最主要的反應(yīng)，但這一反應(yīng)受溫度的限制。根據(jù)現(xiàn)場的實(shí)際運(yùn)行情況來看，爐膛噴鈣位置應(yīng)嚴(yán)格控制在鍋爐二次風(fēng)送入的位置，即900℃～950℃。

當(dāng)溫度高于950℃時(shí)，CaCO3會被燒結(jié)，失去活性，但當(dāng)溫度高于1000℃時(shí)，反應(yīng)生成的CaSO4會重新分解成CaO和SO2；CaCO3分解為CaO和CO2的熱分解溫度為880℃左右，若低于880℃，則反應(yīng)所需的CaO較少。故溫度低于或高于該溫度范圍（900℃～950℃），脫硫效率都會降低。

該工程石灰石粉通過氣力輸送到分配器，再進(jìn)入噴射器（于爐膛920℃時(shí)），同時(shí)，配備一臺蒸汽加熱器，以保證石灰石粉輸送通暢。

2.4 活化反應(yīng)器噴水量的控制

活化反應(yīng)器的煙氣進(jìn)口溫度一般在110℃～140℃，向反應(yīng)器中噴水后會降低煙氣的溫度，反應(yīng)器內(nèi)的脫硫反應(yīng)要求煙氣溫度越接近露點(diǎn)越好，但不應(yīng)引起活化反應(yīng)器壁、除塵器、引風(fēng)機(jī)結(jié)露，因此噴水量控制在使活化反應(yīng)器出口溫度略高于露點(diǎn)5℃～10℃為宜。

根據(jù)工程經(jīng)驗(yàn)，1m3煙氣每降低1℃需要水0.5g。

考慮一定余量，該工程采用流量為5m3/min的工藝水泵供水，同時(shí)為了保證最佳噴水量，配備了一套自動測量的微機(jī)控制系統(tǒng)嚴(yán)格控制，以便根據(jù)運(yùn)行中有關(guān)參數(shù)的變化來控制噴水量，從而可嚴(yán)格控制反應(yīng)器內(nèi)的煙氣溫度。

3 LIFAC工藝特點(diǎn)

與其他運(yùn)用較為成熟的石灰石/石灰-石膏、雙堿法等工藝方法相比，LIFAC工藝有以下優(yōu)勢：

（1）LIFAC系統(tǒng)占地面積小，安裝活化反應(yīng)器時(shí)不影響鍋爐運(yùn)行，適于現(xiàn)有運(yùn)行的200MW以下的電站鍋爐；

（2）LIFAC系統(tǒng)簡單，可有效降低設(shè)備運(yùn)行阻力，減少動力消耗，故輔機(jī)電耗及維修費(fèi)用較低，其總運(yùn)行費(fèi)用比濕法脫硫低；

（3）由于活化反應(yīng)器是在高于露點(diǎn)的溫度條件下運(yùn)行，因此其固態(tài)產(chǎn)物是干粉，沒有泥漿或污水排放，避免了二次污染；

（4）活化反應(yīng)器內(nèi)的氣液接觸區(qū)無填料組件，不設(shè)置任何隔柵、托盤裝置，可有效杜絕異常工況下塔內(nèi)結(jié)垢堵塞現(xiàn)象，因此不需要對活化反應(yīng)器作繁瑣的維護(hù)；

（5）一臺活化反應(yīng)器能夠處理鍋爐容量＜1000t/h的煙氣，對于中小型及中、低硫煤的鍋爐，此工藝較濕法煙氣脫硫更為經(jīng)濟(jì)。

4 運(yùn)行結(jié)果

在福建鐃山紙業(yè)集團(tuán)燃煤電站鍋爐的調(diào)試中，系統(tǒng)穩(wěn)定運(yùn)行，其脫硫效率達(dá)85%以上，排放煙氣達(dá)到國家的環(huán)保標(biāo)準(zhǔn)要求，水、電、石灰石粉耗量等各項(xiàng)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)也均在設(shè)計(jì)范圍內(nèi)。

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