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、運行、維修等費用較高，占地面積較大，而雙堿法工藝有在運行中容易出現(xiàn)堵塞現(xiàn)象而導致脫硫系統(tǒng)癱瘓等缺點，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+活化反應器，具有占地面積小、設備簡單、運行、維修費用低等顯著優(yōu)點。

福建鐃山紙業(yè)集團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)濟及技術情況，采用LIFAC工藝方法脫硫，現(xiàn)整體運行狀況良好，脫硫效率達到了國家有關環(huán)保標準要求。

1 LIFAC工藝流程

福建鐃山紙業(yè)集團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機送入鍋爐，在鍋爐合適的位置進行爐內(nèi)噴鈣，經(jīng)過初級脫硫處理的煙氣，由煙道經(jīng)活化反應器進行噴淋霧化，與煙氣進行逆流式充分反應，對煙氣進行二級脫硫處理，同時，通過活化反應器后的旋風分離器進行干灰循環(huán)處理，將活化反應器中未反應完全的CaO再循環(huán)送回活化反應器，提高了鈣的利用率且保證了系統(tǒng)的穩(wěn)定運行，此時大部分的SO2被去除，脫硫效率達85%以上。脫硫后的煙氣進入布袋除塵器進行除塵，脫硫除塵后的凈煙氣通過煙囪排放。

2 關鍵參數(shù)及控制要點

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為石灰石粒徑若大于1mm，其反應比表面積就小，會使鈣的利用率降低；但石灰石的顆粒也不能太細，因為現(xiàn)在常用的CFB鍋爐的旋風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)濟效益問題，選取Ca/S為2或略小于2為宜。

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

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：

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

當溫度高于950℃時，CaCO3會被燒結，失去活性，但當溫度高于1000℃時，反應生成的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，再進入噴射器（于爐膛920℃時），同時，配備一臺蒸汽加熱器，以保證石灰石粉輸送通暢。

2.4 活化反應器噴水量的控制

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

根據(jù)工程經(jīng)驗，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，同時為了保證最佳噴水量，配備了一套自動測量的微機控制系統(tǒng)嚴格控制，以便根據(jù)運行中有關參數(shù)的變化來控制噴水量，從而可嚴格控制反應器內(nèi)的煙氣溫度。

3 LIFAC工藝特點

與其他運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，安裝活化反應器時不影響鍋爐運行，適于現(xiàn)有運行的200MW以下的電站鍋爐；

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

（3）由于活化反應器是在高于露點的溫度條件下運行，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）活化反應器內(nèi)的氣液接觸區(qū)無填料組件，不設置任何隔柵、托盤裝置，可有效杜絕異常工況下塔內(nèi)結垢堵塞現(xiàn)象，因此不需要對活化反應器作繁瑣的維護；

（5）一臺活化反應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。

4 運行結果

在福建鐃山紙業(yè)集團燃煤電站鍋爐的調(diào)試中，系統(tǒng)穩(wěn)定運行，其脫硫效率達85%以上，排放煙氣達到國家的環(huán)保標準要求，水、電、石灰石粉耗量等各項經(jīng)濟指標也均在設計范圍內(nèi)。

[1] 雷仲存.工業(yè)脫硫技術[M].北京：化學工業(yè)出版社，2001，116-123.

[2] 路美春，程世美，王永征.循環(huán)流化床鍋爐設備與運行[M].北京：中國電力出版，2003.

[3] 毛健雄，毛健全，趙樹民.煤的清潔燃燒. 北京：科學出版社，1998，167-170.

[4] 王春波，李永華，危日光，陳鴻偉.石灰石煅燒過程中CaO空隙分布研究[J]. 熱能動力工程，2006（4）.

[5] 丁樹輝.循環(huán)流化床鍋爐爐內(nèi)添加石灰石脫硫的研究[J].電力科技與環(huán)保，2010（1）.