LIFAC工藝的主要運行參數控制

蘇錦燕

（福建高科環保研究院有限公司，泉州 362300）

燃煤鍋爐煙氣脫硫目前應用較為成熟的工藝主要有石灰石/石灰-石膏、雙堿法及LIFAC法。由于石灰石/石灰工藝-石膏工藝的投資、運行、維修等費用較高，占地面積較大，而雙堿法工藝有在運行中容易出現堵塞現象而導致脫硫系統癱瘓等缺點，因此對于小型的燃煤鍋爐，適合采用LIFAC脫硫工藝。LIFAC，即為爐內噴鈣+活化反應器，具有占地面積小、設備簡單、運行、維修費用低等顯著優點。

福建鐃山紙業集團籌建的燃煤電站鍋爐（一臺40t/h的循環流化床鍋爐），根據其現場場地、投資、鍋爐工況等經濟及技術情況，采用LIFAC工藝方法脫硫，現整體運行狀況良好，脫硫效率達到了國家有關環保標準要求。

1 LIFAC工藝流程

福建鐃山紙業集團籌建的燃煤電站鍋爐脫硫工藝流程為：石灰石粉由粉倉通過羅茨風機送入鍋爐，在鍋爐合適的位置進行爐內噴鈣，經過初級脫硫處理的煙氣，由煙道經活化反應器進行噴淋霧化，與煙氣進行逆流式充分反應，對煙氣進行二級脫硫處理，同時，通過活化反應器后的旋風分離器進行干灰循環處理，將活化反應器中未反應完全的CaO再循環送回活化反應器，提高了鈣的利用率且保證了系統的穩定運行，此時大部分的SO2被去除，脫硫效率達85%以上。脫硫后的煙氣進入布袋除塵器進行除塵，脫硫除塵后的凈煙氣通過煙囪排放。

2 關鍵參數及控制要點

2.1 對吸收劑的要求

該工程采用的吸收劑為石灰石粉，要求石灰石粉中的CaCO3含量≥90%，石灰石粉的粒徑控制在0～1mm范圍內。要求石灰石中CaCO3含量是為了保證其脫硫效率，而控制石灰石粉的粒度范圍是因為石灰石粒徑若大于1mm，其反應比表面積就小，會使鈣的利用率降低；但石灰石的顆粒也不能太細，因為現在常用的CFB鍋爐的旋風分離器只能分離出大于75μm的顆粒，而小于75μm的石灰石顆粒由于不能再返回爐膛而降低了利用率。

2.2 Ca/S的控制

由下圖可以看出，脫硫開始時的脫硫效率隨Ca/S的增加提高很快，但在Ca/S≥2以后，脫硫效率的增加就不顯著了。因此，考慮經濟效益問題，選取Ca/S為2或略小于2為宜。

同時，根據鍋爐煙氣在線監測提供的SO2排放濃度，按控制指標控制石灰石粉的添加量，石灰石粉給料量由電動旋轉給料閥通過變頻調速器進行控制。

脫硫效率變化曲線圖

2.3 爐膛噴射石灰石的位置

石灰石與SO2的反應如下：

CaCO3在高溫下分解成CaO和 CO2：

CaO在氧化性氣氛中遇到SO2就會發生如下的脫硫反應：

反應式②為燃燒脫硫中最主要的反應，但這一反應受溫度的限制。根據現場的實際運行情況來看，爐膛噴鈣位置應嚴格控制在鍋爐二次風送入的位置，即900℃～950℃。

當溫度高于950℃時，CaCO3會被燒結，失去活性，但當溫度高于1000℃時，反應生成的CaSO4會重新分解成CaO和SO2；CaCO3分解為CaO和CO2的熱分解溫度為880℃左右，若低于880℃，則反應所需的CaO較少。故溫度低于或高于該溫度范圍（900℃～950℃），脫硫效率都會降低。

該工程石灰石粉通過氣力輸送到分配器，再進入噴射器（于爐膛920℃時），同時，配備一臺蒸汽加熱器，以保證石灰石粉輸送通暢。

2.4 活化反應器噴水量的控制

活化反應器的煙氣進口溫度一般在110℃～140℃，向反應器中噴水后會降低煙氣的溫度，反應器內的脫硫反應要求煙氣溫度越接近露點越好，但不應引起活化反應器壁、除塵器、引風機結露，因此噴水量控制在使活化反應器出口溫度略高于露點5℃～10℃為宜。

根據工程經驗，1m3煙氣每降低1℃需要水0.5g。

考慮一定余量，該工程采用流量為5m3/min的工藝水泵供水，同時為了保證最佳噴水量，配備了一套自動測量的微機控制系統嚴格控制，以便根據運行中有關參數的變化來控制噴水量，從而可嚴格控制反應器內的煙氣溫度。

3 LIFAC工藝特點

與其他運用較為成熟的石灰石/石灰-石膏、雙堿法等工藝方法相比，LIFAC工藝有以下優勢：

（1）LIFAC系統占地面積小，安裝活化反應器時不影響鍋爐運行，適于現有運行的200MW以下的電站鍋爐；

（2）LIFAC系統簡單，可有效降低設備運行阻力，減少動力消耗，故輔機電耗及維修費用較低，其總運行費用比濕法脫硫低；

（3）由于活化反應器是在高于露點的溫度條件下運行，因此其固態產物是干粉，沒有泥漿或污水排放，避免了二次污染；

（4）活化反應器內的氣液接觸區無填料組件，不設置任何隔柵、托盤裝置，可有效杜絕異常工況下塔內結垢堵塞現象，因此不需要對活化反應器作繁瑣的維護；

（5）一臺活化反應器能夠處理鍋爐容量＜1000t/h的煙氣，對于中小型及中、低硫煤的鍋爐，此工藝較濕法煙氣脫硫更為經濟。

4 運行結果

在福建鐃山紙業集團燃煤電站鍋爐的調試中，系統穩定運行，其脫硫效率達85%以上，排放煙氣達到國家的環保標準要求，水、電、石灰石粉耗量等各項經濟指標也均在設計范圍內。

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