爐內(nèi)噴鈣-爐后增濕活化(limestone injection into the furnace and activation of calcium，LIFAC)煙氣脫硫技術是芬蘭IVO公司和Tampella公司聯(lián)合開發(fā)，在爐內(nèi)噴鈣的基礎上發(fā)展起來的。由于在鍋爐的預熱器和除塵器之間加裝一個活化反應器，并進行噴水增濕，使脫硫效率達到70%以上。

(1)反應原理

將磨細到325目左右的石灰石粉用氣流輸送方法噴射到爐膛上部溫度為900～1250℃的區(qū)域，CaCO3立即分解并與煙氣中的SO2和少量的SO3反應生成CaSO4。

CaCO3=CaO+CO2

CaO+SO2+1/2O2=CaSO4

CaO+SO3=CaSO4

在活化器內(nèi)爐膛中未反應的CaO與噴入的水反應生成Ca(OH)2, SO2與生成Ca(OH)2快速反應生成CaSO3,有部分被氧化成CaSO4。

CaO+H2O=Ca(OH)2

Ca(OH)2+SO2=CaCO3+H2O

CaCO3+1/2O2=CaSO4

(2)工藝流程

爐內(nèi)噴鈣-爐后增濕活化煙氣脫硫系統(tǒng)主要由石灰石粉制備系統(tǒng)、爐內(nèi)噴鈣系統(tǒng)、煙氣增濕活化系統(tǒng)、儀表控制系統(tǒng)和電氣系統(tǒng)組成，其工藝流程示意圖如圖5-49所示。

①石灰石粉制備系統(tǒng)該系統(tǒng)的作用是向廠內(nèi)提供脫硫劑石灰石粉，包括石灰石原料的運輸、石灰石粉的制備及廠外運輸?shù)?。在距離使用地合適距離建一石灰石制粉廠，要求石灰石粉的粒度為325目，并具有較高的比表面積，以使其在較短時間內(nèi)完成緞燒及吸收SO2的反應。若每臺發(fā)電機組安裝一套LIFAC脫硫設備，每臺發(fā)電機組為125MW，按每套脫硫系統(tǒng)吸收劑用量約5.8t/h計，則每套脫硫系統(tǒng)石灰石粉的年需要量約5萬噸。

②爐內(nèi)噴鈣系統(tǒng)該系統(tǒng)的主要任務是完成廠內(nèi)石灰石粉輸送、計量、送粉量調(diào)節(jié)、爐內(nèi)噴鈣、緞燒分解、與SO2反應等。石灰石粉由廠外制粉廠用密封罐車運至廠內(nèi)，通過壓縮空氣正壓輸送到石灰石粉倉。每臺主粉倉可以貯存1臺爐3天的用量。用泵將石灰石粉輸送到設置在爐前的計量給料系統(tǒng)。螺旋給料機將粉料送人混合器，再由風機將粉料經(jīng)過噴嘴噴人爐膛。為了使石灰石粉氣流能與煙氣混合均勻，噴嘴處的噴射速度應保持60～90 m/s，并設置了二次風作為助推空氣。噴射到爐內(nèi)的石灰石粉立即分解為CaO,并與SO2反應，生成CaSO4。

③煙氣增濕活化系統(tǒng)該系統(tǒng)的作用是通過活化器內(nèi)噴水與煙氣充分混合，使沒有反應的CaO與H2O反應生成Ca(OH)2，從而進一步脫硫口活化器是整個脫硫系統(tǒng)的心臟，其本體是直徑llm，高43m的罐狀塔，外壁需要較好保溫。煙氣在活化器的頂部分成9路進人活化器，每一通道中有一噴嘴。壓縮空氣和水通過一根同心雙層管進人，通過頭部的5只噴嘴呈扇狀水平噴出，形成水霧口煙氣穿過水霧層進人活化器。

④儀表控制系統(tǒng)以小型的DCS系統(tǒng)(集中分散控制系統(tǒng))組成的自動化裝置可以實現(xiàn)整個脫硫系統(tǒng)的自動控制。在單元控制室內(nèi)，以帶屏幕顯示和鍵盤操作的操作員站為中心，實現(xiàn)脫硫系統(tǒng)正常運行工況的監(jiān)視和調(diào)整、異常工況的報警和緊急事故處理等。DCS系統(tǒng)還可以提供以安全為目的的連鎖保護，對單個設備進行遠方啟停，并對運行工況的數(shù)據(jù)進行采集和分析等。

該控制系統(tǒng)可以對運行中影響工藝性能的主要參數(shù)(石灰石噴射量、活化器出口溫度、再熱器出口溫度、再循環(huán)灰渣量、助推風風量)進行自動控制。

(3)主要性能保證

①石灰石粉Caco3含量>93%，80%粉粒粒徑<40μm,Ca/S=2.5時，系統(tǒng)脫硫率≥75%(爐內(nèi)噴鈣的脫硫率約25%~35%，煙氣經(jīng)過加水增濕活化和干灰再循環(huán)，可使系統(tǒng)的脫硫率達到75%；若將電除塵器捕集的部分物料加水制成灰漿噴人活化器增濕活化，可使系統(tǒng)總脫硫率提高到85%。但這一步增加的投資約占脫硫系統(tǒng)總投資的5%)。

②電除塵器前粉塵濃度≤72g/m3(標準狀態(tài))，煙氣溫度>70℃。

③活化器出口煙氣溫度>55℃，壓力損失<I300Pa。

④系統(tǒng)的平均電負荷<76okW。

⑤系統(tǒng)的利用率>95%，系統(tǒng)的使用年限為20年。

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