循环流化床锅炉炉内喷钙工艺介绍4(07.09.17)

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，它具有和煤粉炉相当的燃烧效率，并且其燃烧特点十分适用于炉内喷钙脱硫，原因如下：

1.燃烧温度低（850℃～900℃），正处于炉内脱硫的最佳温度段，因而在不需要增加设备和较低的运行费用下就能较清洁地利用高硫煤。

2.烟气分离再循环技术的应用，相当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，有效地增加了脱硫剂的反应比表面积，使脱硫剂的利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～，石灰石的粒度小于2mm（通常为～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行中，还存在着一些问题，使得脱硫效率达不到理论脱硫效率，具体原因主要有以下四点：

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，低循环倍率下达到高脱硫效率是不现实的。

2.为了降低飞灰的含碳量，提高燃烧效率及热效率，实际运行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，使炉内脱硫效率降低。

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。

以上原因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，使得飞灰中含有大量的未被利用的氧化钙，直接排放造成脱硫剂的巨大浪费，使运行成本增高。

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利用率，可以采取四个措施。

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加运行成本

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利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℃。[1]”

“采用压力消化石灰代替石灰石，钙硫比为时，脱硫效率达到80%（煤粉炉）。这是因为用加压水化，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，有利于钙硫的接触。[2]”}

2.在烟道尾部适当部位（一般在空气预热器和除尘器之间），设置增湿活化反应器，使未反应的CaO在活化反应器内水合成Ca(OH)2，进一步脱硫。

在增湿活化反应器内，飞灰颗粒被雾化液滴捕捉后，水分渗透过颗粒表面的反应产物层，与未反应的CaO内核生成摩尔体积较大的Ca(OH)2，吸收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加，有利于CaO与SO2充分接触。

当颗粒中含水量达到一定程度，在颗粒表面会形成液膜，这时的脱硫反应机理相对于干燥状态时已经发生了显著变化，反应是在溶液中进行的，反应速度快、反应彻底。

3.增设脱硫灰再循环系统，将活化反应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，再循环利用，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应器，增大活化反应器内脱硫剂浓度，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

工艺主要有四步构成，如图1、2、3、4。

1.向炉内喷射生石灰粉；

2.炉后活化反应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反应，生成硫酸钙。反应为：

4

34222

1CaSO SO CaO CaSO O SO CaO =+=++ 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）的脱硫效率可以达到78%，脱硫剂的利用率达到40%，钙硫比约为1：。[3

] 炉内喷入生石灰粉，脱硫效率将达到70%。第一步投资占整个脱硫系统总投资的10%左右，对于脱硫效率要求不高、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要求，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应器内完成，如图

1。在活化器内，炉膛内未反应的CaO 与喷入的水反应生成Ca(OH)2，SO 2与生成的新鲜的Ca(OH)2快速反应生成CaSO 3，然后又部分的被氧化为CaSO 4。反应为：

42323222

22

1)()(CaSO O CaSO O H CaSO SO OH Ca OH Ca O H CaO =++=+=+

由于烟气自身较高温度的蒸发作用，该过程的反应产物呈干粉状态。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。

增加尾部增湿活化器之后，整个脱硫系统的脱硫效率将达到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，活化器内的反应完成后，大部分的CaSO 3、CaSO 4和未反应的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，循环利用，以提高脱硫剂的利用率，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。经除尘器捕集未反应的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SO 2可以更迅速更完全的发生反应，使系统的脱硫效率进一步提高。同时，灰浆中含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。

灰浆循环系统增加的投资约占整个脱硫系统总投资的5%。

第四步，如果燃烧煤种的含硫量较高，增加活化塔和灰循环系统也无法将SO2