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1、喷钙脱硫成套技术喷钙脱硫成套技术011878刘卫011884程朝斌前言v我国是一个以煤炭为主要能源的发展中国家，随着社会经济的发展，每年直接用于燃烧的煤炭达12亿吨以上，煤炭燃烧后排放出大量的污染物，已在局部地区造成了酸雨，严重的危害着生态环境。目前，国内外应用于工业生产和正在进行中间试验的烟气脱硫方法比较多,总体上可以分为三类：v即以吸收剂水溶液洗涤烟气的湿法烟气脱硫；即以吸收剂水溶液洗涤烟气的湿法烟气脱硫；v吸收剂浆液吸硫及干燥的半干法；吸收剂浆液吸硫及干燥的半干法；v以及直接喷射钙基吸着剂粉料的干法烟气脱硫以及直接喷射钙基吸着剂粉料的干法烟气脱硫。v湿法烟气脱硫的脱硫效率比较高，适用范围
2、广，但系统复杂，设备投资和运行费用高，要求的运行管理水平高，即使在发达国家推广应用也存在着一定困难。v喷雾干燥半干法烟气脱硫初投资及运行费用与湿法比较有所降低，但旋转雾化喷头等关键设备技术要求高，灰浆系统比较复杂，推广应用也不容易。v与上述两种脱硫方法相比，喷钙脱硫成套喷钙脱硫成套技术具有初投资低，运行成本低，系技术具有初投资低，运行成本低，系统简单，操作容易等优点，在中国被认为统简单，操作容易等优点，在中国被认为有广阔发展前景的脱硫技术有广阔发展前景的脱硫技术。v完成了该工艺主要技术工艺环节的实验研究及20t/h锅炉的工业性示范实验，表明该脱硫技术工艺流程简单，设备投资和运行费用低，与其它脱
3、硫技术相比，能以最低的费用收到中等甚至较高的脱硫效果。它不仅适用于新建中小型及大它不仅适用于新建中小型及大型燃煤（油）机组，而且适用于锅炉烟气型燃煤（油）机组，而且适用于锅炉烟气脱硫技术改造脱硫技术改造，是适合中国国情的烟气脱硫技术。喷钙脱硫成套技术原理和特点v喷钙脱硫成套技术主要由炉内喷射钙基吸着炉内喷射钙基吸着剂脱硫剂脱硫和尾部水合固硫尾部水合固硫两部分组成，在炉膛烟温9001200区域内喷入石灰石粉，CaCO3受热分解生成高活性CaO与CO2，炉内脱硫率一般为2040%；炉内尚未反应的CaO随烟气流至尾部增湿水合反应器中，与喷入的水雾接触，生成Ca（OH）2，并进一步与烟气中剩余的SO2
4、反应生成CaSO4，可将系统脱硫率提高到80%以上。v具体化学反应为：v炉内：CaCO3CaO+CO2vCaO+SO2+1/2O2CaSO4v炉后：CaO+H2OCa（OH）2vCa（OH）2+SO2+1/2O2CaSO4+H2Ov该技术主要特点：v能以合理的钙硫比得到中等甚至较高的脱硫率；v与其他方法相比，工艺流程简单，占地面积小，费用最低；v既适用于新建大型电站锅炉及中小型工业锅炉，又适用于现役锅炉脱硫技术改造；v既适用于燃中低硫煤（油），也可用于燃高硫煤（油）烟气脱硫；v吸着剂为石灰石等钙基物料，资源分布广泛，储量丰富且价格低廉，脱硫产物为中性固态渣，无二次污染；v石灰石粉料的制备、输送
5、、喷水雾化增湿等技术环节都是火电厂经常使用的成熟技术，易于掌握，无需增加运行人员；v整个脱硫系统可单独操作，解列后不影响锅炉的正常运行。脱硫工艺流程v喷钙脱硫成套技术系统，脱硫所需的石灰石（CaCO3）粉料由罐车运至现场，把粉料输到主粉仓内，主粉仓顶部布袋收集器将送粉风泻出，储藏运行一定时间脱硫所需的粉料。粉料由主粉仓下方的仓式泵送到炉前二次粉仓，再经计量仓、给粉仓由给粉机连续不断送入风粉混合器，由高压风经总管、分配器、喷口喷入炉膛进行化学反应，除去烟气中的部分SO2。v（见图1）喷钙脱硫技术成套工艺流程v在尾部，由空气预热器出来的烟气进入水合固硫器，水合器布置雾化喷嘴，烟气与雾化水进行充分混
6、合，进一步反应除去烟气中的SO2。水合固硫器内的沉积灰可进行再循环，以提高钙的利用率。水合固硫器出口烟气可经混合式加热器后进入静电除尘器。水合固硫器出口烟温要求严格控制在高于烟气露点10以上，在不结露的前提下，尽可能提高脱硫率，确保静电除尘器正常工作。喷水系统管路的调节阀调节灵敏，控制可靠，确保活化器底部沉降始终保质为干态。v（见图二）尾部装置流程总流程图为国内喷钙脱硫成套技术的特点及可靠性分析v1炉前喷钙系统从主粉仓至二次粉仓利用仓式泵采用密相动压输料系统，其优点：结构紧凑，运行可靠，输送比大，耗气量小，投资费用低。从混合器至喷嘴采用稀相气力疏送，它的特点是阻力小，风机压头低，能量消耗少，运
7、行可靠，是火电厂的常用技术。v2喷钙位置的选定选择合适的喷钙位置对炉内脱硫至关重要。根据四角切圆炉内空气动力场的特点和CE推荐的炉内温度分布曲线、数模计算结果，将喷钙风分层布置在前墙。这种布置的优点是：钙粉均匀分布在炉内，相应在炉膛内的停留时间长，同时不会在炉膛折焰角上沉积。v3水合固硫器入口烟气气流由于气流分布变化会影响脱硫效率和水合固硫器的安全运行，合理设计入口烟气挡板均化气流。v4水合固硫水合固硫器便于雾化水与烟气中的CaO混合，生成Ca（OH）2，进行脱除SO2。筒体内涂有重防腐材料，保证运行安全。v5物料的回收装置在水合固硫器底部，收集沉积在活化器底部的灰，由埋刮板输送机将灰输送到水
8、合固硫器入口烟道，进行再循环，以提高钙的利用率。为了进一步提高钙的利用率，还可以考虑除尘器收集灰的再循环。v6水雾化喷枪的设计和布置水雾化喷枪采用美国CE技术设计、外混式空气雾化J型系列结构，其特点：雾化性能稳定，效果好，水滴直径能达到50m。喷枪匀布置，每根喷枪的雾化范围与相邻喷枪的雾化范围形成交叉，这样可使雾化水雾均匀地充满流通截面。为防止喷头堵塞，在雾化枪上将有喷头清洗装置。v7烟气加热器需要时，为提高烟气进入除尘器的温度，水合固硫器后可设混合式空气加热器，结构紧凑、布局合理，将进入静电除尘器的烟温控制在70以上，确保静电除尘器正常工作v8.运行、监控技术及调节喷钙脱硫控制系统是针对锅炉
9、喷钙脱硫工艺设计的自动化成套设备。作为保证炉前喷钙/炉后增湿水合固硫这一整套脱硫工艺系统安全、稳定及有效运行的重要控制设备。喷钙脱硫控制系统提供了从脱硫设备的起停控制、联锁保护、过程调节、报警显示、打印报表及系统通讯等控制功能。控制系统根据脱硫工艺设备的运行特点，设置了自动/手动操作方式喷钙脱硫对锅炉运行热效率的影响v电力部火电厂脱硫技术考察团于1989年8月9月对美国、芬兰的脱硫技术进行了详细考察。采用喷钙脱硫的Inkoo电厂至1989年9月累计运行5000多小时表明：锅炉热效率下降0.3%。国内计算，对于35t/h炉最保守的估计也不超过0.6。喷钙脱硫成套技术攻关组在“七五”、“八五”研究
10、过程中，分析影响锅炉热效率的因素是：喷射的钙基吸着剂量过剩，导致吸着剂热解吸热，消耗炉内热量；吸着剂的输送介质为冷空气，相当于增加锅炉漏风、排烟热损失有所增加；但这两种影响都很小。喷钙脱硫成套技术适用范围v喷钙脱硫成套技术可以用于工业锅炉、大中用于工业锅炉、大中型电站在役锅炉改造和新建锅炉的烟气脱硫型电站在役锅炉改造和新建锅炉的烟气脱硫配套设计。配套设计。从锅炉容量上看，可从几吨的汽水锅炉到300MW、600MW的大型电站锅炉v目前奥地利已有几套炉内喷钙系统在运行，德国应用总量已达3000MW，芬兰Tampella和IVO公司开发的LIFAC脱硫系统，在Ca/S为22.5的情况下，脱硫率达70
11、以上，应用机组容量已达300MW。v喷钙脱硫成套技术中，炉后增湿固硫是提高系统脱硫率的关键技术环节，随增湿喷水量增大，可能得到的脱硫率相应提高，喷水量增大到使烟气含湿达到饱和，脱硫率可达93以上。但是，随增湿喷水但是，随增湿喷水量的增大，即使水雾化质量良好、水滴尺寸很小，量的增大，即使水雾化质量良好、水滴尺寸很小，当烟气含湿接近饱和时，完全汽化的时间也较长，当烟气含湿接近饱和时，完全汽化的时间也较长，这就需要随烟气流动的雾化水滴在增湿固硫装置内这就需要随烟气流动的雾化水滴在增湿固硫装置内有相当长的停留时间，从而导致增湿固硫装置体积有相当长的停留时间，从而导致增湿固硫装置体积较大；同时，随增湿喷
12、水量增大，增湿固硫装置下较大；同时，随增湿喷水量增大，增湿固硫装置下部灰渣排出的困难将大大增加，而且未汽化的水滴部灰渣排出的困难将大大增加，而且未汽化的水滴还威胁后部烟道设备运行安全，内壁固体颗粒黏结还威胁后部烟道设备运行安全，内壁固体颗粒黏结成垢产生运行事故的可能性也会大大增加，这就必成垢产生运行事故的可能性也会大大增加，这就必须增湿喷水量，也就制约了系统的脱硫效果须增湿喷水量，也就制约了系统的脱硫效果，当前较先进的水平是控制增湿固硫装置出口烟温高于烟气露点温度510，所能达到的系统脱硫率在7080%。总结v喷钙脱硫成套技术初投资少，设备简单、喷钙脱硫成套技术初投资少，设备简单、占地面积小、施工周期短、脱硫率高，不占地面积小、施工周期短、脱硫率高，不仅适用于新建大、中、小型机组，而且适仅适用于新建大、中、小型机组，而且适宜现役锅炉机组的技术改造。宜现役锅炉机组的技术改造。目前国内已对多台电站锅炉喷钙脱硫的方案设计、报价设计和工程设计，充实和完善了资料，形成了向大型工程化发展的数据库，为锅炉设计和喷钙脱硫工程设计提供保证。GAMEOVER