炉内喷钙炉后活化脱硫工艺的脱硫率及对锅炉影响的分析

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1、浙江电力ZHEJIANGELECTRICPOWER2002年第21卷第6期炉内喷钙炉后活化脱硫工艺的脱硫率及对锅炉影响的分析周晓耘1，徐小琼1，徐绍平2（1．浙江省电力试验研究所，浙江杭州310014；2．浙江省电力公司，浙江杭州310007）     摘 要：简单的介绍炉内喷钙和炉后增湿活化的干法脱硫工艺，分析了这一工艺对脱硫率影响的关键因素和对锅炉运行影响，对这一脱硫工艺今后的设计和调试有一定的参考价值。   关键词：烟气脱硫；炉内喷钙；炉后活化；效率；影响 　　炉内喷钙和炉后增湿活化的干法脱硫工艺，具有占地较小、建设周期短、投资费用省，适用于中

2、低硫煤脱硫的特点，一般Ca／S＜2．5，脱硫率60％～80％。由芬兰FORTUM公司开发的炉内喷钙和炉后增湿活化脱硫系统，即LIFAC工艺（LimestoneInjectionintotheFurnaceandActivationofCalcium），工艺简图见图1。在国内南京下关电厂125MW机组投产2套，绍兴钱清电厂125MW机组投产一套，现结合钱清电厂调试和生产时的一些实践，谈谈这一工艺影响脱硫率的几个关键点，及炉内喷钙对锅炉的影响，以供类似脱硫工艺的系统在设计和调试时借鉴。1工艺基本原理   LIFAC工艺分2个阶段进行，即炉内喷钙和炉后增湿

3、活化。第一阶段，磨细的石灰石细粉用气力喷射到炉膛上部温度为800～1200℃的区域，CaCO3受热分解成CaO和CO2，其中部分CaO与锅炉烟气中一部分SO2和几乎全部SO3反应生成Ca－SO4，未反应的CaO与飞灰随烟气（包括未被吸收的SO2）一起排到锅炉下游，这一阶段的脱硫率在25％～35％。其主要反应式如下：　　第二阶段，烟气进入炉后一个专门设计的活化器中喷水增湿。在活化器中烟气中未反应的CaO与水反应生成在低温下有较高活性的Ca（OH）2，这些Ca（OH）2与烟气中剩余的SO2反应生成CaSO3，而CaSO3在正常运行条件下氧化成CaSO4是

4、微不足道的。其主要反应式如下：   　　脱硫灰基本是干的粉末，主要是60％～70％的飞灰及炉膛内生成的CaSO4、活化反应器内生成的CaSO3和未反应的CaO、Ca（OH）2。由于有未反应的CaO、Ca（OH）2，脱硫灰部分再循环使用，提高吸收剂的利用率。　　活化器出来的增湿烟气温度在55～57℃，为了防止在ESP和烟囱中因烟温降低到露点以下而产生腐蚀问题，在活化塔出口和ESP入口之间增加了用热空气再加热烟气装置。2影响脱硫率的几个因素2．1石灰石喷入系统　　石灰石喷入炉内，影响其脱硫率的有煤质、石灰石的质量和数量及粒度、石灰石喷入处的温度、氧化钙在

5、过热器区域的停留时间、石灰石与烟气的混合程度等。　　脱硫率随着石灰石的增加而提高，但是当Ca／S大于3．0时，脱硫率提高得很慢，石灰石的最佳利用率约在Ca／S＝2．5～3．0之间。　　石灰石喷入处的温度在900～1100℃较佳，重要的是喷入炉膛形成的氧化钙没有过烧，在反应器中具有活性。CaSO4开始分解的温度是1200℃，而CaSO3为722℃，因此，在温度高于1200℃时，即使炉膛内同时存在SO2和CaO等碱性氧化物，两者之间化合成硫酸盐的可能性也很小。钱清发电厂1号机负荷70～125MW时，用红外高温计在上层石灰石喷嘴标高处两侧测得1号炉炉膛烟温

6、峰值为904～1123℃，负荷高炉温也高，下层石灰石喷嘴处炉温会更高，基本达到了石灰石喷射点对温度的要求。　　石灰石在炉内停留时间与脱硫率的关系也有一最佳值，试验表明，在Ca／S＝3．0，石灰石颗粒直径为8．6μm和喷入点温度1000℃时，停留时间0．3～0．5s为佳，所以选择的石灰石喷入位置距炉顶距离或炉型也很重要，一般氧化钙粒子在炉内停留时间在0．5～3s，其在“流化区”停留时间增长，脱硫率提高。　　石灰石与烟气的快速混合和在烟气中的快速扩散，是石灰石炉内喷射脱硫的关键点之一。石灰石能否与烟气快速混合取决于：喷射点数量、喷嘴型式、喷嘴位置、输送介

7、质与石灰石质量比、石灰石喷射气流与炉膛主烟气流的动量比等。下面着重从实际试验情况，就石灰石与烟气的混合程度对脱硫率的影响进行讨论。　　钱清电厂的LIFAC系统原设计的炉内喷钙系统用罗茨风机（25m3／min、30kPa）输送石灰石粉，石灰石喷嘴为一直径50mm的圆筒，共10只，分上、下排布置在炉前，石灰石上、下排喷嘴距上排一次风距离16．25、13．1m，距顶棚8．45、11．6m，运行时只有一排喷嘴工作，没有助推风系统。　　2000年1月11日对石灰石粉喷嘴不投石灰石而只投入输送风时断开的皮管处接头的风速进行了测量，数值如下表1。由于喷嘴出口直径小

8、，扩散快，感觉风只能喷射1～2m远。　　2000年2月份根据FORTUM的初步设计，中方自己加工了石灰石喷嘴