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干法脱硫——炉内喷钙烟气脱硫技术
作者:www.ynsyhb.com 时间:2025-06-27 15:51  点击:

      干法脱硫技术是通过固体脱硫剂与烟气中二氧化硫(SO₂)在干燥状态下发生气固化学反应或物理吸附实现脱硫的过程,全程无液相介入。干法脱硫主要包括有炉内喷钙脱硫技术和管道喷射脱硫技术。

1炉内钙烟脱硫技术

(1术原理

      炉内喷钙烟气脱硫的过程如下图。应过程包括:SO2气体向脱硫剂表面的扩散过程、SO2气体通过固体颗粒的内孔隙进行扩散的过程、SO2气体在固体颗粒内孔隙表面上过行的物理吸附过程、SO2气体与氧化钙的反应过程。
 

 
内喷钙化学反应过程示意图

       整个工艺流程的化学过程与温度密切相关,过程化学反应如下。
       第一阶段为吸收剂的煅烧裂解,气力喷射到炉膛上方的石灰石或熟石灰在900~1250℃高温下受热分解生成CaO:

CaCO(s)→CaO(s)+CO(g)
Ca(OH)(s)→CaO(s)+H2O(g)

       而白云石的高温煅烧反应产物为CaO·MgO。

       第二阶段为CaO硫酸盐化和SO2氧化。
     1)在700℃及有氧环境下,锅炉烟气中的部分SO2和全部SO3与CaO反应生成硫酸钙。

CaO(s)+SO2(g)+O2(g) →CaSO4(s)
CaO(s)+SO3(g) →CaSO4(s)

      由于MgO不会发生硫酸盐化反应,因此,白云石为吸收剂的炉内喷钙脱硫反应的主要产物为CaSO4·MgO。

      2)在较低的温度下,上述反应中还会伴随生成CaSO3

CaO(s)+SO2(g)→CaSO3(s)
CaSO3的生成会发生如下歧化反应:
CaSO3(s)→CaO(s)+SO2(g)
CaSO3(s)→CaSO4(s)+CaS(s)

      当温度低于CaCO3的分解温度,SO2会直接与CaCO3反应:

CaCO3(s)+SO2(g)+O2(g) →CaSO4(s)+CO2(g)

      在第二阶段,CaO还会与煤中的卤素发生下列副反应:

CaO(s)+2HCl(g) →CaCl2(s)+H2O(g)
CaO(s)+2HF(g) →CaF2(s)+H2O(g)

(2工艺流程

       炉内喷钙烟气脱硫技术由两步固硫反应组成。第一步为炉内喷钙过程,即把干吸收剂直接喷到锅炉炉膛的气流中去,典型的吸收剂有石灰石(CaCO3)粉、消石灰[Ca(OH)2]和白云石(CaCO3·MgCO3)。吸收剂被炉膛内的热量燃烧形成具有活性的CaO粒子,这些粒子的表面与烟气中的SO,通过气-固相反应生成亚硫酸钙和硫酸钙。第二步为烟气除尘,即用除尘设备如静电除尘器或布袋除尘器将第一步的反应产物和飞灰与烟气分离,烟气达标排放,获得的反应产物和飞灰可进一步综合利用。工艺流程示意图如下:
 


 
       石灰石在最优运行工况下喷人炉膛,当钙硫比为2~3时,脱硫率可达50%左右。与其他FGD系统相比,脱硫率和石灰石利用率较低。目前,对SO2的排放限制越来越严,必须提高炉内喷钙系统的SO2脱除率。在低投资情况下,可以通过加装一些设备提高炉内喷钙的SO2脱除率。最简单的方法是在除尘器之前向烟道内喷水,这能使脱硫率提高10%。反应产物再循环也是提高脱硫率和石灰石利用率的有效方法。被除尘设备收集下来的反应产物喷入炉膛或管道并循环数次。在某些过程中,要经过一些调整后进行再循环,这种方法可望达到70%~90%的脱硫率。然后被送往灰渣处理场。

(3系统组成

1)石灰石粉储存与制备系统

       石灰石粉仓用于储存石灰石粉,顶部配备布袋除尘器、压力真空释放阀及料位计。仓底设气化装置(如气化板),防止粉体板结,确保流动性。
       给料装置:锁气旋转给料阀,控制粉体下料量,密封性可承受0.15MPa压力。叶轮式旋转给料器,通过变频调速调节给料量,与气源连锁启停。

 

2)输送与喷射系统

       气力输送单元采用罗茨风机提供压缩空气,形成浓相正压输送(粉气比3.5~4.5:1)。输送管路含混合器、喷射器等,将粉体输送至炉前喷枪。
       炉膛喷射装置:喷枪布置于锅炉前墙二次风管,精准定位在850~1150℃高温区。配置快速关断阀,防止回火。

 

3)增湿活化系统

        活化反应器:位于尾部烟道,内部设旋转喷雾盘,将水雾化成微米级液滴。
        水雾控制单元精密调控水雾粒径和喷入量,使未反应的CaO转化为Ca(OH)₂,提升二次脱硫效率。

 

4)控制与辅助系统

        PLC/DCS控制系统:自动调节钙硫比(典型值2.5:1)、粉气比及喷吹量,支持远程监控。
        烟气再热装置:防止尾部设备低温腐蚀(仅部分配置)。
        脱硫灰循环设备:将除尘器捕获的未反应脱硫剂返送至活化器,提高钙利用率。