炉内喷钙及尾部增湿(LIFAC)活化脱硫技术原理
炉内喷钙尾部增湿活化脱硫技术能达70-80%的中等脱硫效率,具有流程简单、装置紧凑、占地少、投资省、成本低等优点,适合于中低硫煤燃烧脱硫。炉内喷钙是将石灰石细粉通过气力输送方式喷入炉膛合适温度区,使碳酸钙受热分解成氧化钙,并与烟气中的二氧化硫发生硫化反应,最终生成硫酸钙,达到固硫的目的。
为了提高炉内脱硫效率,东南大学热能工程研究所将旋涡二次风技术用于炉内喷钙过程,自主开发出一种炉内旋涡喷钙尾部增湿活化的脱硫技术。炉膛内形成的旋转流场使喷入的石灰石粉在炉膛内均匀分布,并延长颗粒在炉内的停留时间,增加与二氧化硫接触反应的机会。炉内脱硫效率可达30-40%。在尾部受热面后设置活化反应器,向活化器内喷入雾化水滴,使烟气中未被利用的脱硫剂氧化钙颗粒与水滴相碰撞生成浆滴,与二氧化硫气体发生离子液相反应,大大提高硫化反应速度。未与颗粒碰撞的水滴在烟气中蒸发,增加了烟气的湿度,也能提高提高脱硫效率和钙利用率的。
该脱硫技术以地产石灰石粉作为脱硫剂,和用石灰等材料作脱硫剂相比成本低廉,在经济上具有竞争优势。也可利用其它含钙废料,如水泥厂窑尾灰、纸浆厂碳酸钙废料和电石渣等,则可进一步降低脱硫成本。
LIFAC脱硫工艺的基本原理如下:
炉膛内喷钙脱硫的基本原理
石灰石粉借助气力喷入炉膛内850~1150度(摄氏)烟温区,石英钟灰石煅烧分解成CaO和CO2,部分CaO与烟气中的SO2。炉膛内喷入石灰石后的SO2。反应生成CaSO4,脱除烟气中一部分SO2。炉膛内喷入石灰石后的SO2脱除率随煤种、石灰石粉特性、炉型及其空气动力场和温度场特性等因素而改变,一般在20%~50%。
活化器内脱硫的基本原理
烟气增湿活化售硫反应的机理主要是由于脱硫剂颗粒和水滴相碰撞以后,在脱硫剂颗粒表面形成一层水膜,脱硫剂及SO2气体均向其中溶解,从而使脱硫反应由原来的气-固反应转化成水膜中的离子反应,烟气中大部分未及时在炉膛内参与反应的CaO与烟气中的SO2反应生成CaSO3和CaSO4。活化反应器内的脱硫效率通常在40%~60%,其高低取决于雾化水量、液滴粒径、水雾分布和烟气流速、出口烟温,最主要的控制因素是脱硫剂颗粒与水滴碰撞的概率。
由于活化反应器出口烟气中还有一部分可利用的钙化物,为了提高钙的利用率,可以将电除尘器收集下来的粉尘返回一部分到活化反应器中再利用,即脱硫灰再循环。活化器出口烟温因雾化水的蒸发而降低,为避免出现烟温低于露点温度的情况发生,可采用烟气再加热的方法,将烟气温度提高至露点以上10~15度(摄氏)加热工质可用蒸气或热空气,也可用未经活化器的烟气。
整个LIFAC工艺系统的脱硫效率η为炉膛脱硫效率η和活化器脱硫效率η之和,即η=η1+(1-η1)η2,一般为60%~85%。LIFAC脱硫方法适用于燃用含硫量为0.6%~2.5%的煤种、容量为50~300MW燃煤锅炉。与湿式烟气脱硫技术相比,投资少,占地面积小,适合于现有电厂的改造。
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