循环流化床锅炉炉内喷钙工艺介绍.doc

循环流化床锅炉炉内喷CaO尾部增湿脱硫工艺介绍
一、工艺概述
循环流化床燃烧技术是一种新型有效的燃烧方式，它具有和煤粉炉相称的燃烧效率，并且其燃烧特点十分合用于炉内喷钙脱硫，因素如下：
1.燃烧温度低（850℃～900℃），正处在炉内脱硫的最佳温度段，因而在不需要增长设备和较低的运营费用下就能较清洁地运用高硫煤。
2.烟气分离再循环技术的应用，相称于提高了脱硫剂在床内的停留时间，也提高了炉内脱硫剂的浓度，同时床料间，床料与床壁间的磨损、撞击使脱硫剂表面产物层变薄或使脱硫剂分裂，有效地增长了脱硫剂的反映比表面积，使脱硫剂的运用率得到了相应的提高。
理论上一般认为，在850℃～900℃的炉膛温度，Ca/S摩尔比为1.5～2.5，石灰石的粒度小于2mm（通常为0.1～0.3mm）时，炉内脱硫效率可达85～90%。但是循环流化床锅炉实际运营中，还存在着一些问题，使得脱硫效率达不到理论脱硫效率，具体因素重要有以下四点：
1.国外的循环流化床锅炉循环倍率一般为50～80，而国内一般低于30，低循环倍率下达成高脱硫效率是不现实的。
2.为了减少飞灰的含碳量，提高燃烧效率及热效率，实际运营时往往适当提高锅炉的燃烧温度，燃烧温度提高使得炉内脱离了最佳的脱硫温度范围，使炉内脱硫效率减少。
3.目前国内循环流化床锅炉的脱硫方法，大部分是采用煤直接掺混石灰石的做法，掺混不均匀使石灰石无法完全发挥功效。
4.在炉内硫酸盐化过程中，由于石灰颗粒孔隙的堵塞，阻碍了脱硫剂与二氧化硫接触。
以上因素使得国内循环流化床锅炉炉内喷钙脱硫效率仅为50%左右。
由于循环流化床锅炉炉内喷钙的高钙硫比和低脱硫效率，使得飞灰中具有大量的未被运用的氧化钙，直接排放导致脱硫剂的巨大浪费，使运营成本增高。
鉴于以上因素，为了进一步提高循环流化床锅炉炉内喷钙的脱硫效率和脱硫剂运用率，可以采用四个措施。

1.以生石灰粉（CaO）代替石灰石粉（CaCO3）喷入炉内。
是否有必要?可以产生多大的功效?增长运营成本？
目前，炉内喷钙的脱硫剂大多采用石灰石微粒，石灰石微粒在炉内煅烧的过程中，其中所含的杂质包裹在生成的CaO表面，阻碍CaO与SO2的接触，即使炉内存在着较强的物料碰撞磨损，也无法有效地清除杂质，对脱硫效率和脱硫剂的运用率有较大的负面影响。采用生石灰粉代替石灰石粉喷入炉内，此问题将得到很好的解决。
{“CaCO3的煅烧分解温度与炉内CO2的浓度有关，一般炉内CO2的浓度为14%，此时CaCO3的煅烧分解温度为765℃。[[] 《工业脱硫技术》，P67
]”
“采用压力消化石灰代替石灰石，钙硫比为1.5时，脱硫效率达成80%（煤粉炉）。这是由于用加压水化，在快速缺压出料中，水合物爆裂，形成高速分散的微粒，并且微粒具有较大的比表面积，有助于钙硫的接触。[[] 《工业脱硫技术》，P116
]”}
2.在烟道尾部适当部位（一般在空气预热器和除尘器之间），设立增湿活化反映器，使未反映的CaO在活化反映器内水合成Ca(OH)2，进一步脱硫。
在增湿活化反映器内，飞灰颗粒被雾化液滴捕获后，水分渗透过颗粒表面的反映产物层，与未反映的CaO内核生成摩尔体积较大的Ca(OH)2，吸取剂颗粒膨胀使致密的颗粒外壳破裂，暴露出内部的CaO，并使颗粒内部空隙率及比表面积进一步增长，有助于CaO与SO2充足接触。
当颗粒中含水量达成一定限度，在颗粒表面会形成液膜，这时的脱硫反映机理相对于干燥状态时已经发生了显著变化，反映是在溶液中进行的，反映速度快、反映彻底。
3.增设脱硫灰再循环系统，将活化反映器底部和尾部除尘器收集的脱硫灰以干粉或灰浆的状态加入活化器，再循环运用，增大活化器内的脱硫剂浓度，脱硫效率得到相应提高。
4.将新鲜生石灰粉加入增湿活化反映器，增大活化反映器内脱硫剂浓度，优化脱硫剂质量，新鲜脱硫剂的加入使脱硫效率进一步提高。
二．工艺流程
工艺重要有四步构成，如图1、2、3、4。
1.向炉内喷射生石灰粉；
2.炉后活化反映器内用水或灰浆增湿活化；
3.干灰或湿灰再循环。
4.灰循环系统中添加新鲜生石灰粉。

图 1 工艺流程图（无灰循环方式）

图 2 工艺流程图（干灰循环方式）

图 3 工艺流程图（湿灰循环方式）

图4 工艺流程图（灰循环系统中加入新鲜生石灰粉）

第一步，将生石灰粉用气力输送方法从生石灰仓喷射到炉膛内，CaO立即与烟气中的SO2和少量SO3反映，生成硫酸钙。反映为：

脱硫剂在循环流化床锅炉内循环往复，循环流化床锅炉炉内喷钙（石灰石粉）的脱硫效率可以达成78%，脱硫剂的运用率达成40%，钙硫比约为1：1.6。[[] 《工业脱硫技术》，P95
]
炉内喷入生石灰粉，脱硫效率将达成70%。第一步投资占整个脱硫系统总投资的10%左右，对于脱硫效率规定不高、排放标准低的循环流化床锅炉机组，单独的炉内喷生石灰已足以满足规定，无需再进行尾部增湿。
第二步，在安装于空气预热器与除尘器之间的增湿活化反映器内完毕，如图1。在活化器内，炉膛内未反映的CaO与喷入的水反映生成Ca(OH)2，SO2与生成的新鲜的Ca(OH)2快速反映生成CaSO3，然后又部分的被氧化为CaSO4。反映为：

由于烟气自身较高温度的蒸发作用，该过程的反映产物呈干粉状态。趋近绝热饱和温度值Δt和烟气在活化器内的滞留时间是影响着脱硫效率的重要因素。
增长尾部增湿活化器之后，整个脱硫系统的脱硫效率将达成90%以上。加水增湿活化部分的投资约占整个系统总投资的85%。
第三步，活化器内的反映完毕后，大部分的CaSO3、CaSO4和未反映的CaO、Ca(OH)2与飞灰一起进入除尘器被捕集，其余部分从活化器底部分离出来，与除尘器捕集物中的一部分以干粉的状态返回到活化器内，循环运用，以提高脱硫剂的运用率，如图2。
也可以将除尘器捕集的部分物料加水制成灰浆喷入活化器内增湿活化，如图3。经除尘器捕集未反映的CaO加水后，在灰浆中预先形成Ca(OH)2，由灰浆泵打入活化器。与干灰循环的过程相比，Ca(OH)2与SO2可以更迅速更完全的发生反映，使系统的脱硫效率进一步提高。同时，灰浆中具有的水可以起到增湿活化再循环干灰的作用，无需再向活化器内喷水。
灰浆循环系统增长的投资约占整个脱硫系统总投资的5%。
第四步，假如燃烧煤种的含硫量较高，增长活化塔和灰循环系统也无法将SO2的排放浓度控制在规定范围内，可以将部分生石灰粉加入灰循环系统，随循环灰一起进入活化反映器，如图4。新加入的生石灰粉与炉膛中未反映的CaO共同与水反映生成Ca(OH)2，增大塔内脱硫剂的浓度，提高脱硫剂的活性，使脱硫剂与SO2更容易发生反映。
以上几步可以分步实行，每增长一步，则投资和脱硫效率相应增长，运营费用则相应减少。分步实行可以在原有装置上进行，不需要更换原有设备，这可以使用户在计划自己的投资和满足此后更加严格的排放标准方面有很好的灵活性；同样，在选择所使用的燃料方面也更为灵活。
三.工艺系统组成
1.生石灰粉系统
涉及生石灰粉的制备、计量、运送、储存、分派和喷射等设备。
生石灰粉可以购买成品，也可以建设生石灰粉厂提供，储存于生石灰仓中。为适应锅炉负荷和煤种的变化，生石灰粉喷射器沿炉高分多层布置。生石灰粉经计量仓称量后，通过气力输送到分派器再进入各个喷射器。为保证生石灰粉能与炉膛内烟气均匀混台，还需空气预热器来的热风做二次风。在喷射系统出现堵塞故障或设备检修时，通过专用的气力吹扫管道进行清扫。
一部分生石灰粉从生石灰仓输送到活化反映器的灰循环系统中，随循环灰进入活化反映器内参与反映。
2.增湿活化反映器系统
涉及活化水的雾化、烟气与水混合反映下部碎渣与除渣、器壁防结垢等设备。
烟气从活化器下部进入，顶部排出。烟气从下部穿过气液二相流形成的水雾区(液滴直径约为5O～100μm)，水与烟气中CaO接触发生反映。塔体底部采用文丘里结构，使进入塔体的烟气更加均匀地与水雾接触。活化器中一些粗大颗粒会落入活化器底部，即所谓活化器底渣。底渣中一些较大的颗粒不能随烟气带走，落人烟道下部的料斗中排出，用汽车外运等方式处置。为了清除活化器壁上也许产生的结垢，在活化器壁上可安装气动振打器。
3.脱硫灰再循环系统
涉及活化器底渣回送，除尘器下部集获、贮存、输送等装置。
在活化器底渣中，具有未反映的CaO和Ca(OH)2，故可将此底渣通过破碎输送到烟道中，依靠烟速携带再次进入活化器，进行再循环。
除尘器收集的飞灰，通过负压集中方式收集在的集灰库内，库底设有气化装置，以改善脱硫灰的流动性能。集灰库收集的飞灰，由风机吹入活化器进口烟道，实现再循环。如采用湿灰循环方式，则需在集灰库之后安装灰浆制备系统，再由灰浆泵打入增湿活化器内。
再循环灰量可根据负荷变化或活化器工况的需要进行在线调节。
4.辅助系统
涉及压缩空气系统、雾化水系统、电器系统和自动控制系统等。
四.工艺特点
1.脱硫效率高，脱硫剂运用率高。由于脱硫剂在循环流化床锅炉内和增湿活化器内的循环运用，可以达成很高的脱硫效率和脱硫剂运用率。
2.煤种、锅炉容量合用广。根据整个脱硫系统的分步实行，可以很好的合用于各种硫含量的煤种和各种容量的锅炉。
3.投资及运营费用低。与湿法脱硫工艺比较，本工艺系统简朴、电耗及维修费用低，虽然钙消耗量湿法工艺大，但总体考量，其投资及运营费用都比湿法工艺低很多。
4.系统占地面积小，安装增湿活化器时可不影响锅炉运营，合用于改造现有电厂锅炉机组。
5.由于活化反映器时在高于露点的温度条件下运营，因此其固态反映产物是干粉，没有泥浆或污水排放。其排放的脱硫灰可回收运用，用作建筑或筑路材料。
6.有如下缺陷。钙在炉膛内一般不会结焦，对尾部受热面磨损不大，但是易引起积灰，需要增长吹灰次数；锅炉总的热损失有所增长，锅炉效率会有较小的下降；由于钙的喷入及再循环，使粉尘量增长，除尘器除尘能力应增长；厂用电耗有所增长。