高性能价格比的脱硫工艺-----LIFAC

  LIFAC工艺是一种把炉内喷钙和炉后增湿相结合的烟气脱硫工艺,产生的是干态、稳定、便于处理的脱硫副产物。总的说来,LIFAC工艺具有以下几个特点:

◇ 经济性
  LIFAC工艺脱除单位量的二氧化硫的总费用是很低的,由于工艺简单,因此总投资费用也较低。为了降低费用,大部分设备可以在当地制造。LIFAC工艺使用价格低、储量多的石灰石作为吸收剂。另外,系统的动力消耗也非常低。工艺简单则意味着电厂人员即可胜任工作。

◇ 有效性
  LIFAC工艺可以脱除烟气中85%的SO2。实践表明LIFAC工艺是一种非常有效的脱硫方法,尤其适用于低至中等含硫量的煤炭。

◇ 稳定的脱硫副产物
  LIFAC工艺的脱硫副产物是与粉煤灰一起从烟气中分离出来的固态粉末。脱硫副产物中的组成十分稳定,因此对环境不会造成影响,LIFAC脱硫灰还具有商业利用的可能。LIFAC工艺不但不会产生废水,而且还可以在活化塔中处理掉一部分电厂的废水。

◇ 灵活性
  LIFAC系统的设备占地很小,因此更有利于现有电厂的改造或受到场地限制的新电厂项目。施工所需要时间短,设备安装也很快。对于现有电厂,一般在正常的大修停机期间就可完成。

 

脱硫工艺综述
  控制SO2排放的工艺按其在燃烧过程中所处的位置可分为:燃烧前脱硫、燃烧时脱硫和燃烧后脱硫。
  燃烧前脱硫。主要是洗煤、煤的气化和液化。洗煤投资少,但最多只能洗去煤中无机硫的80%,占煤含硫量的15~30%。所以,洗煤只能作为脱硫的一种辅助手段。
  燃烧时脱硫。主要方式是流化床燃烧,它的钙硫比为2~3.5是一种有希望的方法。还有就是炉内喷钙,投资较低,但脱硫率只有50%左右,适用在非脱硫不可,但又受到场地限制,要求不高的锅炉上采用。
  燃烧后脱硫即烟气脱硫(FGD)。是目前主要的大规模商业应用的脱硫方式。目前来说,任何其他方法在经济上、技术上与烟气脱硫竞争尚不可能。

国外烟气脱硫现状

目前工业化的主要脱硫技术有:
普通湿式石灰石-石膏法 该法用石灰或石灰石的浆液吸收烟气中的SO2,生成半水亚硫酸钙或石膏。其技术成熟程度高,脱硫效率稳定,可达90%以上。目前是国外工业化烟气脱硫的主要方法SO2。
亚钠法 该法是用碳酸钠碱溶液作吸收剂,SO2与碳酸钠作用生成亚硫酸钠和亚硫酸氢钠,属湿法脱硫,结垢几率小。该法脱硫效率可达90%以上,技术较成熟,也是目前国外工业化烟气脱硫的常用方法。
喷雾干燥法 该法是采用石灰乳为吸收剂的烟气脱硫法,属半干法脱硫,脱硫效率80%-90%,投资比湿式石灰石-石膏法低。目前在德国、奥地利、意大利、丹麦、瑞典等国应用较多。
吸收再生法 主要有氧化镁法、双碱法、W-L法。脱硫效率可达95%左右,技术较成熟。
炉内喷钙-增湿活化脱硫法 (LIFAC工艺)该法是一种先进的石灰石炉膛喷射工艺,在炉膛内未反应的石灰进入到烟气增湿塔-活化反应塔进行再次反应,脱硫效率可达85%。下面我们将着重介绍这种工艺。
其它方法包括活性炭吸附法、氧化镁法等 技术较成熟,脱硫效率变化较大。

 

关于LIFAC脱硫工艺
1、LIFAC工艺的起源和发展
  LIFAC工艺起源于70年代的欧洲,该工艺是由芬兰IVO公司与Tamplar联合开发的一项炉内喷石灰石及未反应的CaO活化技术(LIFAC)实际上是炉内喷钙与烟道增湿的组合技术,目前被认为是最有前途的几种组合技术之一。

2、IIFAC工艺的应用
  LIFAC工艺自从被开发出来后,经过不断的完善,已经进入了大规模的商业应用阶段。在欧洲,北美洲、亚洲都有了良好的应用业绩,在中国,LIFAC工艺也得到了很好的应用,南京下关电厂2×125MW机组,绍兴钱清发电厂125MW机组都率先采用了这种脱硫工艺,并且都已经投入运行,取得了良好的经济效益和社会效益。

3、LIFAC工艺简介

LIFAC工艺原理
LIFAC工艺的英文全称为“Limestone Injection into the Furnace and Activation of Calcium”,意为石灰石粉炉内喷射和钙活化。
LIFAC工艺分为两个主要工艺阶段:1.炉内喷钙;2.炉后增湿活化。

炉内喷钙
  磨细到325目左右的石灰石粉(CaCO3)用气力输送的方式喷射到锅炉炉膛上部温度为900~1200℃的区域(温度太高的区域会造成石灰石颗粒烧死而降低效率,尤其是在活化阶段;温度太低的区域则会造成反应不完全,石灰石粉的利用率降低)。碳酸钙立即受热分解成氧化钙(CaO)和二氧化碳(CO2): CaCO3→CaO+CO2↑ H=+178KJ/mol
  锅炉烟气中的一部分SO2和几乎全部SO3与CaO反应生成硫酸钙:CaO+SO2+1/2O2→CaSO4 H=-500KJ/mol CaO+SO3→CaSO4
  当Ca/S摩尔比为2.5时,此时的脱硫率约为25%,利用了大约15%~20%的石灰石。
新生成的硫酸钙和未反应的氧化钙与飞灰随烟气(包括未被吸收的SO2)一起流到锅炉的下游。经验证,只要保证锅炉的正常吹灰运行方式,锅炉的受热面不会积灰。

炉后增湿活化
  即炉后增湿活化阶段,烟气通过垂直烟道进入活化器上部,并往活化器中喷入雾化水进行增湿。烟气中未反应的CaO与水反应生成在低温下有很高活性的Ca(OH)2,这些Ca(OH)2与烟气中剩余SO2的反应首先生成亚硫酸钙,最后形成稳定的脱硫产物。
  CaO+H2O→Ca(OH)2 Ca(OH)2+SO2→CaS03+ H2O CaSO3+1/2O2→CaSO4
  烟气的温度越接近水露点,SO2越容易去除。
  在活化器内的水是用压缩空气为介质,由二相流喷嘴雾化成细小的水滴,二相流喷嘴的优点是有较长的寿命且易于维修。
  为了保证LIFAC工艺的脱硫灰是干态的,并且系统有最佳的脱硫效率,就要对喷水量及水滴直径有严格的控制,最主要的是控制增湿后烟气的温度与其水露点温度的差值△T,△T的数值应尽量的小,但又要不造成活化器湿壁和脱硫产物变湿。对所有的锅炉运行工况,活化器的运行参数均应有严格的控制。
  在活化阶段还要保证烟气与颗粒的均匀混合并有足够的停留时间,以便保证化学反应的进行和液滴的干燥。
  LIFAC工艺的脱硫灰是干粉未,主要成份为飞灰(60~70%)、未反应的剩余吸收剂和反应物。由于脱硫灰中含有一部分未能反应的CaO和Ca(OH)2,因此可以重新输入到活化器中,使这些未反应的吸收剂与烟气中的SO2反应,提高吸收剂的利用率,这就是脱硫灰再循环。
  由于经过活化器后的烟气的温度降低了,因此其体积减少,同时湿度也有所增加,这在一定程度上改善了静电除尘器(ESP)的运行工况。但是因为喷入了一定的吸收剂,在SO2的吸收反应中也生成了新的颗粒,加上脱硫灰再循环使ESP的入口粉尘浓度大大增加。因此要保证ESP出口的含尘量达标往往需要增加一些措施。
  从活化器出来的增湿后的烟气温度在55℃~60℃之间,为了防止在ESP和烟囱中的烟温进一步降低到低于露点从而产生腐蚀问题,在活化器出口与ESP的入口之间增加一个烟气再热装置,把部分空气预热器后的热空气直接混合到活化器出口的烟气中以提高烟气温度。热空气量由加热空气控制挡板来控制。当活化系统不运行时,还可通过一手动挡板关闭加热空气。

脱硫布置
  脱硫部分主要设备布置在锅炉房与电除尘器之间,包括活化反应塔及旁路烟道、主粉仓、雾化水泵房等,脱硫配电室和空压机房布置合适的位置。

系统工艺组成
  →石灰石输送及喷射系统
  →活化反应器和旁路烟道
  →烟气再热系统
  →压缩空气系统
  →增湿水系统
  →电除尘灰再循环系统
  →活化器底渣处理系统
  →电气系统
  →控制系统
  →其它辅助系统





 

 

 

 

脱硫剂(石灰石粉)供应
  脱硫用的石灰石粉要求细度和纯度较高(纯度>92%,细度<40μm,80%通过),采用密封罐车运输至石灰石粉仓。

灰渣处理
  活化器底渣通过垂直烟道底部双翻板门排出,密封罐车直接送到灰场。

对其他设备的影响
>对锅炉的影响
  因为LIFAC工艺要向炉膛喷入石灰石粉,且在炉内发生化学反应使炉膛产生热损失,此外送粉空气及反应产物的加热也需要一部分热量,根据IVO公司的经验,炉内喷钙使锅炉燃料消耗量增加一般为0.3~0.5%;再热蒸汽温度下降为5℃左右,加上烟气再热,使空预器出口热风温度降低约8℃,引起锅炉燃料消耗量增加小于0.4%,因此,LIFAC脱硫工艺使锅炉的燃料消耗量增加值小于0.9%。
  另外,石灰石粉喷射量约占煤粉喷射量的8%左右,但石灰石粉呈松软状态,不易积灰,因此锅炉无须增加吹灰次数。
>对电除尘器的影响
  影响静电除尘器的主要因素有:烟气流量、粉尘比电阻、粉尘粒径及烟气中的含尘浓度。
  采用LIFAC脱硫工艺后,烟气流量增加,除尘器入口烟气浓度增加,但烟气温度从150℃降至70~75℃,因此其体积流量反而减少。由于烟气含湿量增加,温度降低,比电阻变化不大;综合如上因素,电除尘器效率有一定的影响。需对原有的电除尘器作必要的改进,以满足要求。

4、LIFAC工艺的分步实施
  LIFAC工艺可以分步实施,以满足用户在不同阶段对于脱硫效率的要求。分步实施方案如下:

  第一步:石灰石炉膛喷射

  第二步:带再循环的烟气增湿

  第三步:加湿灰浆再循环

  在第一步中,通过石灰石粉喷入炉膛可以得到约25-35%的SO2脱除率。投资需要量很小,一般为整个脱硫系统费用的10%。

  活化塔是整个脱硫系统的心脏,在第二步中烟气要进行增湿和脱硫灰再循环,这样脱硫效率可以达到75%。第二步的投资大约是整个系统的85%。

  增加了第三步——加湿灰浆再循环后,脱硫效率可增加至85%,而投资增加费用约为总系统的5%。

  分步实施可以在原有装置上进行,不需要更换原有的设备。这样非常独特的优点使得用户在计划自己的投资和满足今后趋于更严格的排放标准方面有更大的灵活性。同样,在选择所使用的燃料方面也更为灵活。

  在每一步中,运行费用的节省和/或脱硫效率的改进都是通过增加设备,因而也是通过增加投资得来的。

 

我们的优势
  杭州天翼环境技术有限公司是一家专业的高科技环保公司,专业从事烟气脱硫治理。公司的主导脱硫技术---LIFAC工艺是通过和芬兰Eprima公司的合作,并由Eprima公司提供技术性能保证。Eprima公司是LIFAC的核心技术持有者,公司通过双方的合作,能提供从设计、成套、施工、调试一整套完整的解决方案。