【正文】 塵， CaSO4 ，CaSO3 ，Ca(OH)2的混合物，尚不能利用 脫硫渣為煙塵， CaSO4 ，CaSO3， CaO的混合物，可綜合利用 副產品為硫銨和硝銨的混合物，含氮量 20%，可用作氮肥或復合 肥料 無 脫硫渣為煙塵， CaSO4 ，CaSO3， CaO的混合物，可綜合利用 使用情 況或應 用前景 燃燒高中硫煤鍋爐當?shù)赜惺沂V 燃燒高中硫煤鍋爐當?shù)赜惺沂V 燃燒高中低硫煤鍋爐 燃燒中低硫煤鍋爐當?shù)赜惺沂V 燃燒高中低硫煤鍋爐當?shù)赜幸喊惫? 燃燒中低硫煤鍋爐沿海電廠 燃燒高中低硫煤鍋爐 占地面積/m2(300MW機組 ) 3000～ 5000 2020～ 3500 2020～ 3500 1500～ 2020 6000 ～ 7000 3000 ～ 5000 2020 ～ 3500 FGD 占電廠總投資的比例（ %） 13～ 19 8～ 11 8～ 12 5～ 8 10～ 15 8～ 10 8～ 10 脫硫成本（元 / 噸SO2脫除） 1000～ 1400 800～ 1000 900～ 1200 500～ 800 1400 ～ 1600 800～ 1000 600～ 900 選用 LIFAC 工藝的原因 ***電廠煙氣脫硫工程選用以爐內噴鈣及尾部增濕活化技術為基礎的 LIFAC 脫硫工藝，主要基于以下幾點： （ 1） ***電廠燃用含硫 為 %的中低硫煤，較為適用爐內噴鈣及尾部增濕活化脫硫工藝； （ 2） ***電廠脫硫改造工程，現(xiàn)有廠區(qū)較擠，廠用地較為緊張，無法布置大型裝置和設備。濕法、旋轉噴霧干燥法等工藝除脫硫塔外還需要占地較大的灰漿制備系統(tǒng)，布置難度較大； （ 3）爐內噴鈣及尾部增濕活化脫硫工藝以石灰石為吸收劑， **地區(qū)盛產優(yōu)質石灰石，可以保證 ***電廠煙氣脫硫工程有穩(wěn)定、可靠的礦源； （ 4）爐內噴鈣及尾部增濕活化脫硫工藝脫硫產物為干態(tài)灰，便于儲運和綜合利用； （ 5）各種脫硫工藝的經濟性分析表明，爐內噴鈣及尾部增濕活化脫硫工藝的運行費用 、投資成本都較低； （ 6）爐內噴鈣及尾部增濕活化脫硫工藝由于占地小、建設周期短、投資省，較適合老電廠脫硫改造工程； 7 （ 7）爐內噴鈣及尾部增濕活化脫硫工藝技術上已較為成熟，工業(yè)性系統(tǒng)已運行多年； （ 8）爐內噴鈣及尾部增濕活化脫硫工藝可以根據(jù)排放要求分步實施，從而降低初投資及運行成本，降低電廠負擔； （ 9） ***電廠用水較為緊張， **地區(qū)地下水資源嚴重不足，電廠用水水源主要是距電廠 35Km 的會寶嶺水庫，噸水成本較高，故電廠脫硫改造工程不適合用水較大的濕法脫硫工藝； （ 10）石灰石粉料的制備、輸送、噴水霧化等技術 為常用成熟技術，易于掌握，無需增加運行人員； （ 11）整個脫硫系統(tǒng)可單獨操作，解列后不影響鍋爐的正常運行。 綜上所述， ***電廠脫硫改造工程建議采用爐內噴鈣及尾部增濕活化脫硫工藝。 ***電廠脫硫改造工程的意義 ***電廠脫硫技改工程的實施具有以下幾個方面的重要意義： （ 1） ***電廠總裝機容量為 1225MW，是山東電網主力發(fā)電廠之一，地處“兩控區(qū)”。電廠脫硫改造工程的實施將使電廠周邊地區(qū)的空氣環(huán)境得到較大程度的改善； （ 2） ***電廠地處魯南地區(qū)，煤種、氣候、交通等條件具有典型性，該工藝脫硫改 造工程實施成功后，對老機組的脫硫改造將起到較強的示范作用； （ 3）全國火力發(fā)電廠約有 ％的機組燃用含硫量為 %以下的中低硫煤， ***電廠 125MW 機組燃煤含硫量在 %以下，具有很好的代表性。 3 LIFAC 工藝介紹 概要 LIFAC 工藝 ( 即：爐內噴鈣加氧化鈣活化工藝 ) 是一種先進的煙氣脫硫工藝，自八十年代以來，在世界各地的燃煤電廠得到了廣泛的應用。其中中國南京下關電廠 2*125MW 項目和加拿大 SHAND 電廠 300MW 項目獲得了芬蘭國家級獎勵。被公認為投資省，運行費用低，占地少，無污水排放的高效工藝。其主要特征為在爐膛內噴脫硫劑石灰石，在爐膛中未反應的石灰進入到煙氣增濕 活化反應塔。 LIFAC 脫硫的主要工藝有三個階段；即爐內噴鈣 +爐后增濕 +（灰漿再循環(huán)）。首先在爐膛內噴射低成本的石灰石粉作為脫硫劑，在爐膛的高溫區(qū)域進行化學反應，爐膛中未反應的石灰石粉和 SO2 進入到布置在鍋爐后面的煙氣增濕 活化反應塔內作進一步的化學反應，大大提高了脫硫效率。第三步的灰漿再循環(huán)是把 ESP 和活化器下面灰斗中部分的灰加水成灰漿后，再循環(huán)到活化器中脫 除 SO2，以進一步提高脫硫效率。按電廠的實際情況，推薦采 用 8 前面兩個脫硫階段，即可獲得滿意的效率。 主要設備有：噴鈣設備、活化反應器、灰處理設備及顆粒收集器。 LIFAC 脫硫工藝就是鍋爐爐內噴射石灰石粉并在爐后尾部煙道空氣預熱器和靜電除塵器之間增設一活化反應塔的脫硫工藝。 爐膛內脫硫的基本原理是：石灰石粉借助氣力進入爐膛內 850～1150℃煙溫區(qū)，石灰石受熱分解成 Ca O 和 CO2 ,部分 C aO與煙氣中的 SO2 發(fā)生反應生成 C aS O 4，反應過程如下： 23 COC a OC a C O ?? 422 21 C aS OOSOC aO ??? 爐內脫硫過程受爐內溫度場、煙氣流場、煙氣中 SO2 濃度、石灰石顆粒粒度、噴入點位置等因素影響，一般在 35％左右。 活 化 反 應 器 內 的 脫 硫 基 本 原 理 是 ： 煙 氣 中 大 部 分 未及在爐膛內參與反應的 C aO 被霧化水增濕進行水合反應生成 C a( O H) 2 ， C a( O H) 2 再 與 煙 氣 中 的 SO2 反 應 生 成C aS O 3， 煙氣中有部分霧化水滴捕捉 C aO 顆粒后形成 Ca( O H) 2 漿滴 ， 漿 滴 內 的 水 分 蒸 發(fā) 速 度 將 會 減 慢 ， 在 漿 滴 內 發(fā) 生 離子 反 應 直 至 漿 滴 水 分 不 能 再 維 持 離 子 反 應 為 止 ， 此 時 的脫硫反應速率將大大提高，部分 C aS O 3 被氧化成 C aS O 4。整 個 反 應 過 程 如 下 ： ? ?22 OHCaOHC a O ?? ? ? OHCa S OSOOHCa 2322 ??? 圖 1. LIFAC 工藝程序圖 9 ? ? ?? ?? OHCaOHCa 222 ???? ?????? 2333222 2 SOHH S OHSOHOHSO 3232 C a S OSOCa ?? ?? 423 21 C aS OOC aS O ?? 活化器內的脫硫效率取決于霧化水量、液滴粒徑、水霧分布、煙氣流速、出口溫度等因素，通常的脫硫效率在 40％左右。總脫硫效率在70— 75%左右。 由于活化器出口煙氣中還含有一部分可利用的鈣基吸收劑，為提高鈣的利用率，將電除塵收集下來的一部分粉塵返回到活化 器內再利用，即脫硫灰再循環(huán)。使總脫硫效率提高到 85— 90%左右。 活化器出口煙氣溫度因霧化水的蒸發(fā)而降低，為避免出現(xiàn)煙溫低于露點溫度而造成腐蝕現(xiàn)象的發(fā)生，需保持出口煙氣溫度高于露點溫度10～ 15℃。 吸附劑的噴射 經研磨的細石灰石粉氣力吹入到鍋爐爐膛上部某一特定溫度區(qū)域。石灰石立刻分解并生成氧化鈣和二氧化碳 : CaCO3 ? CaO + CO2 H = +178 kJ/mol 最合適的溫度范圍在 900 oC 至 1200 oC 之間。過高的溫度會減少效率，尤其是在活化階段。如果溫度 過低，反應就不夠充分，石灰石的利用率就低。 在爐膛中，煙氣中部分二氧化硫和全部三氧化硫與氧化鈣反應生成硫酸鈣。 CaO + SO2 + 1/2O2 ? CaSO4 H = 500 kJ/mol CaO + SO3 ? CaSO4 一般來說，爐內噴鈣階段的脫硫效率為 35%左右，鈣與硫的摩爾比率為 mol/mol. 在這個階段，有 15%至 20 %的石灰石被反應掉。 噴鈣所造成的熱損失約 %。但縮減很小，以至于在測量公差范圍內觀察不到。 由于噴鈣使得爐膛內結渣、積灰較少，普通的吹灰 系統(tǒng)已被證明是在噴鈣前的一個有效手段，不需改變。但在過熱器與再熱器管屏間及二次風中需安裝吹灰器。如果沒有，則需增加。 氧化鈣與三氧化硫產生的反應很強烈，可有效降低煙氣的酸露點，從而降低了 ESP 及煙氣通道的腐蝕程度。 10 卡車把粉狀的石灰石運到現(xiàn)場（或在附近建造制粉廠），氣力卸至石灰石粉倉。再通過氣力輸送機將石灰石送至噴鈣系統(tǒng)的定量給料倉。 在定量給料倉下方有一套閥門及 斗作為 氣壓閥。 斗下部的石灰石粉由螺旋喂送器進入噴鈣管。在管道中，石灰石粉由吹風機送至鍋爐的上部。石灰石粉的量可以通過調節(jié)螺旋喂送器的速度來控 制。下部的斗可作為稱重系統(tǒng)來計算石灰石粉的重量。為了保證連續(xù)的石灰石粉輸送，下部斗的壓力需和噴管的壓力保持一致。 石灰石粉噴射嘴通過由低壓壓縮機產生的吹氣來保證爐膛內石灰石粉的充分混合和互相滲透。 氧化鈣的活化 顆粒狀的反應產物與飛灰的混合物隨煙氣流一起進入活化塔。在增濕的活化環(huán)境中，鈣的利用率得到充分的提高。 在活化塔中未反應的氧化鈣轉換成氫氧化鈣。 CaO + H2O ? Ca(OH)2 二氧化硫與所生成的新鮮的氫氧化鈣快速反應，生成亞硫酸鈣。而絕大多數(shù)的亞硫酸鈣繼續(xù)氧化成硫酸鈣。 Ca(OH)2 + SO2 ? CaSO3 + H2O CaSO3 + 1/2O2 ? CaSO4 煙氣冷卻的溫度越接近水的露點去除二氧化硫的程度就越好。兩個不固定的噴嘴對水起到了霧化的作用。 在空氣預熱器之后的兩個煙氣管將煙氣送入一個垂直管道，通過該管道進入活化反應器上部。噴水管的管口安裝在圓柱形反應器上部，下部是煙氣，底部有灰份輸送器將落下的灰除去。 反應器可被其兩側旁路管道旁路。 FGD 系統(tǒng)包括反應器進口、出口擋板及旁路 擋板從而使煙氣進入反應器或使反應器旁路。 顆粒的分離 這個過程的反應產物呈 干粉狀態(tài)。一部分顆粒物從活化塔的底部被分離出來，其余部分則在靜電除塵器中被除下。通過增濕使靜電除塵器的效率大為提高。 灰份的處理及其再循環(huán) 從靜電除塵器和活化塔除下的一部分灰再循環(huán)返回到活化塔中。灰份再循環(huán)可以減少石灰石用量及副產品的生成，不僅提高了石灰石利用率而且使得去除二氧化硫的作用顯著。 刮板輸送機將活化塔除下的灰送至活化塔上游垂直煙氣管。較輕的顆粒再循環(huán)至活化塔，較重的顆粒落至垂直管下部的斗中，然后通過氣 11 力輸送機送到儲存庫。在該儲存庫，反應器底部的灰被增濕攪拌器卸至灰罐車運走進行利用或丟棄。 靜電除塵器的第一電場的部分灰由電力輸送機輸送至活化塔上游的垂直煙氣管旁的再循環(huán)灰斗中。給料機及套管將灰斗中的灰料送至煙氣?；伊坑山o料機的速度控制。 再加熱 反應器出口煙氣溫度較低（ ~60℃），為使除塵器安全運行，煙氣用反應器中的熱燃燒空氣再加熱，再加熱空氣的量用調節(jié)擋板控制。當活化系統(tǒng)不運行時，可用手動擋板關閉再加熱空氣 。 煙氣再加熱可保證靜電除塵器及下行煙道無腐蝕問題。 自動控制系統(tǒng) 自動化采用數(shù)據(jù)編程自動控制系統(tǒng) Metso DNA(Metso 數(shù)字網絡體系 )執(zhí)行。 自動化系統(tǒng)的 功能 自動化系統(tǒng)具有用以執(zhí)行所有與脫硫設備的測量、調節(jié)、控制和監(jiān)控相聯(lián)系的功能。 控制功能 通過 調節(jié) 給料器的速度控制石灰石所需的噴射量。石灰石的噴射量可以根據(jù)燃料耗量和燃料中的含硫量進行計算 .按煙氣 SO2含量反饋值緩慢地修正所噴射的石灰石量。 出口 煙氣溫度