石灰石石膏法脫硫PPT演示課件

,石灰石石膏法煙氣脫硫工藝介紹,1,2,3,4,5,6,7,工藝流程簡(jiǎn)述,工藝水箱,氯化物去除,石膏旋流器,真空皮帶脫水機(jī),吸收塔,除塵器,煙囪,工藝水,空氣,石灰石粉,石灰石漿液箱,去制漿,工藝水,石膏,引風(fēng)機(jī),8,濕式石灰石石膏法脫硫原理石灰石石膏法煙氣脫硫(FlueGasDesulphurization,FGD)技術(shù)是用含石灰石的漿液洗滌煙氣，以中和（脫除）煙氣中的SO2，故又稱之為濕式石灰石/石膏法煙氣脫硫（簡(jiǎn)稱WFGD）。這種方法是應(yīng)用最廣泛、技術(shù)最為成熟的煙氣SO2排放控制技術(shù)。其特點(diǎn)是SO2脫除率高，脫硫效率可達(dá)95%以上，能適應(yīng)大容量機(jī)組、高濃度SO2含量的煙氣脫硫，吸收劑石灰石價(jià)廉易得，而且可生產(chǎn)出副產(chǎn)品石膏，高質(zhì)量石膏具有綜合利用的商業(yè)價(jià)值。隨著石灰石/石膏法FGD系統(tǒng)的不斷簡(jiǎn)化和完善，不僅運(yùn)行、維修更加方便，而且設(shè)備造價(jià)也有所降低。據(jù)統(tǒng)計(jì)，目前世界上已經(jīng)投運(yùn)或正在計(jì)劃建設(shè)的脫硫系統(tǒng)中，WFGD工藝占80%左右。從近年國(guó)內(nèi)脫硫?qū)嵺`看，脫硫投資已有大幅度的降低。綜合各方面的情況，WFGD最適合大機(jī)組脫硫的需要。,9,脫硫工藝過(guò)程化學(xué)原理眾所周知，在濕式石灰石石膏法脫硫工藝中作為液相化學(xué)反應(yīng)的結(jié)果使氣態(tài)物質(zhì)和液態(tài)懸浮液之間發(fā)生物質(zhì)的轉(zhuǎn)化而吸收SO2，這是一個(gè)氣液傳質(zhì)過(guò)程，該過(guò)程大致分為如下幾個(gè)階段：氣態(tài)反應(yīng)物質(zhì)從氣相主體向氣-液界面的傳遞；氣態(tài)反應(yīng)物穿過(guò)氣-液界面進(jìn)入液相，并發(fā)生反應(yīng)；液相中的反應(yīng)物由液相主體向相界面附近的反應(yīng)區(qū)遷移；反應(yīng)生成物從反應(yīng)區(qū)向液相主體的遷移。用水吸收SO2一般被認(rèn)為是物理吸收過(guò)程，吸收過(guò)程的機(jī)理可用雙膜理論來(lái)分析。,10,根據(jù)雙膜理論，在氣液之間存在一個(gè)穩(wěn)定的相界面，界面兩側(cè)各存在一個(gè)很薄的氣膜和液膜，SO2分子是以分子擴(kuò)散的方式通過(guò)此二個(gè)膜層的。在膜層以外的中心區(qū)，由于流體的充分湍動(dòng)，SO2的濃度是均勻的，也就是說(shuō)，SO2分子由氣相主體傳遞到液相主體的過(guò)程中，其傳遞阻力為氣膜阻力與液膜阻力之和。研究發(fā)現(xiàn)，SO2在氣相中的擴(kuò)散常數(shù)遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于液相擴(kuò)散常數(shù)，所以SO2遷移的主要阻力集中在液膜。為了克服液膜阻力，使SO2的吸收過(guò)程能在較大推動(dòng)力下以較快的速度進(jìn)行，工程上采用了兩項(xiàng)措施：一是增加液氣比，并使之高度湍動(dòng)，同時(shí)使液滴的顆粒盡可能的小，以增大氣-液傳質(zhì)面積；二是在吸收液中加入化學(xué)活性物質(zhì)，比如加入CaCO3。,11,由Henry定律可知，由于活性反應(yīng)物的加入，使得SO2的自由分子在液相中的濃度比用純水吸收時(shí)大為降低，從而使SO2的平衡分壓大大降低。這樣，在總壓P一定的情況下，會(huì)大大提高溶解的推動(dòng)力，使吸收速率加快。SO2的吸收SO2進(jìn)入液相，首先發(fā)生如下一系列反應(yīng)：,上式表示的溶液成分與溶液的pH值有關(guān)，圖表示了這種關(guān)系。,SO2+H2O,H2SO3,2H+SO32-,H+HSO3-,12,從圖中可以看出，在pH值為7.2時(shí)，溶液中存在亞硫酸根和亞硫酸氫根離子；而pH值為5以下時(shí)，只存在亞硫酸氫根離子。當(dāng)pH值繼續(xù)下降到4.5以下時(shí)，隨著pH值的降低，SO2水化物的比例逐漸增大，與物理溶解SO2建立平衡。在本工藝中，吸收液的pH值基本上在56之間，所以進(jìn)入水中的SO2主要以亞硫酸氫根離子HSO3的形式存在。,注：2線以上的區(qū)域?yàn)镾O32-離子存在區(qū)域2線以下1線以上的區(qū)域?yàn)镠SO3-離子存在區(qū)域1線以下的區(qū)域?yàn)镾O2+H2O與H2SO3平衡區(qū)域,SO2在水中的溶解,13,硫酸鹽的形成根據(jù)Miller等人對(duì)SO2在水溶液中氧化動(dòng)力學(xué)的研究，如右圖所示，亞硫酸氫根離子HSO3-在pH值為4.5時(shí)氧化速率最大。但實(shí)際運(yùn)行中，漿液的pH值在5.45.8之間，在此條件下，HSO3-離子很不容易被氧化，為此，,HSO3-+1/2O2HSO4SO42+H+,工藝上采取向循環(huán)槽中鼓入空氣的方法，使HSO3-強(qiáng)制氧化成SO42-，以保證反應(yīng)按下式進(jìn)行,氧化反應(yīng)的結(jié)果，使大量的HSO3轉(zhuǎn)化成SO42-，使反應(yīng)得以向右進(jìn)行。加之生成的SO42-會(huì)與Ca2+發(fā)生反應(yīng)，生成溶解度相對(duì)較小的CaSO4，更加大了SO2溶解的推動(dòng)力，從而使SO2不斷地由氣相轉(zhuǎn)移到液相，最后生成有用的石膏。,14,石膏的結(jié)晶石膏結(jié)晶對(duì)整個(gè)工藝過(guò)程是非常重要的。所以控制石膏結(jié)晶，使其生成大量易于分離和脫水的石膏顆粒，是很重要的。在可能的條件下，石膏晶體最好形成為粗顆粒，因?yàn)閷訝钣绕涫轻槧罹w有結(jié)成氈狀的趨勢(shì)，也可能形成非常細(xì)的顆粒，這樣一方面非常難脫水，另一方面也可能引起系統(tǒng)結(jié)垢。因此工藝上必須控制石膏溶液的相對(duì)過(guò)飽和度，以保證生成大顆粒的石膏。溶液的過(guò)飽和度是析出結(jié)晶的推動(dòng)力，是決定結(jié)晶成核及成長(zhǎng)速率的關(guān)鍵因素。工藝控制上，要在漿液中保證石膏的晶種密度，并保證石膏分子在這些晶種上繼續(xù)長(zhǎng)大，以形成大顆粒的石膏晶種。,15,可以采用相對(duì)飽和度RS來(lái)表示石膏的飽和程度，RS=C/C*，式中C溶液中石膏的實(shí)際濃度，C=Ca2+SO42-；C*工藝條件下石膏的飽和濃度，即石膏的溶度積常數(shù)Ksp。當(dāng)處于平衡狀態(tài)時(shí)，RS=1；當(dāng)RS1時(shí)，固體趨于溶解；RS1時(shí)，固體趨于結(jié)晶。下式表示石膏相對(duì)過(guò)飽和度與溶液中石膏濃度的關(guān)系：=（C-C*）/C*在0的情況下，即CC*時(shí)，溶液中將首先出現(xiàn)晶束（小分子團(tuán)），進(jìn)而形成晶種，并逐漸形成結(jié)晶。與此同時(shí)也會(huì)有單個(gè)分子離開(kāi)晶體而再度進(jìn)入溶液。這是一個(gè)動(dòng)態(tài)平衡過(guò)程。,16,根據(jù)相對(duì)過(guò)飽和度的不同，溶液中晶種的密度會(huì)不同。同時(shí)隨著相對(duì)過(guò)飽和度的增加，會(huì)出現(xiàn)一些新的晶種，這時(shí)會(huì)出現(xiàn)晶種生成和晶體增長(zhǎng)兩種過(guò)程。圖1-6表示了晶體增長(zhǎng)速率和晶種生成速率與相對(duì)過(guò)飽和度之間的定性界限關(guān)系。在飽和的情況下（=0），分子的聚集和分散處于平衡狀態(tài)，因此晶體的增長(zhǎng)和晶種生成的速度均為0。當(dāng)達(dá)到一定的相對(duì)過(guò)飽和度時(shí)，生成的晶種具有一定的密度，這時(shí)晶體會(huì)呈現(xiàn)指數(shù)增長(zhǎng)，在此情況下，現(xiàn)有的晶體可進(jìn)一步增長(zhǎng)而生成大的石膏顆粒。當(dāng)達(dá)到較大的過(guò)飽和度時(shí)，晶種的生成速率會(huì)突然迅速加快而產(chǎn)生許多新顆粒（均勻晶種），此種情況下將趨向于生成針狀或?qū)訝罹w，這在工藝上是不希望出現(xiàn)的。,17,晶種生成速率和晶體增長(zhǎng)速率與相對(duì)過(guò)飽和度的關(guān)系,18,根據(jù)以上分析，保持亞穩(wěn)平衡區(qū)域中相對(duì)過(guò)飽和度為適當(dāng)值時(shí)，可使?jié){液中生成較大的晶體。為保持脫硫裝置的正常運(yùn)行，維持這些條件非常重要。工藝上一般控制相對(duì)過(guò)飽和度=0.10.3（或相對(duì)飽和度RS為1.11.3），以保證生成的石膏易于脫水，同時(shí)防止系統(tǒng)結(jié)垢。若有足夠的時(shí)間，能形成大小為100m及其以上的石膏晶體，這種石膏將非常容易脫水。通過(guò)pH值的變化來(lái)改變氧化速率有可能直接影響漿液中石膏的相對(duì)過(guò)飽和度。圖中定性地顯示在pH值為4.5時(shí)，亞硫酸氫鹽的氧化作用最強(qiáng)。而在pH值偏離時(shí)，HSO3-的氧化率將減少。事實(shí)上，當(dāng)pH值降到足夠低時(shí)，溶液中存在的只是水化了的SO2分子，這對(duì)氧化相當(dāng)不利。因此，用控制漿液pH值的手段來(lái)影響石膏的過(guò)飽和度也是一個(gè)重要手段。,19,石灰石的溶解通過(guò)加入吸收劑一方面可以消耗溶液中的氫離子，另一方面得到了作為最終的固態(tài)物石膏所需的鈣離子。為此目的，可以加入石灰石CaCO3。,CaCO3+H+Ca2+HCO3,這是以CaCO3作為吸收劑進(jìn)行脫硫時(shí)的關(guān)鍵步驟，這已是被大量實(shí)驗(yàn)研究和工程實(shí)際所證明。新產(chǎn)生的HCO3-離子與碳酸建立平衡：,HCO3+H+H2CO3H2O+CO2,這個(gè)基本反應(yīng)的結(jié)果消耗了額外的氫離子。一般在實(shí)際工程運(yùn)行的pH值下，還會(huì)生成一小部分的半水硫酸鈣沉淀，這也是造成設(shè)備結(jié)垢的原因這樣之一。,20,脫硫影響因素分析吸收劑石灰石漿液的實(shí)際供給量取決于CaCO3的理論供給量和石灰石的品質(zhì)。最終影響到石灰石漿液實(shí)際供給量的是石灰石的濃度和石灰石的品質(zhì)，其中影響石灰石品質(zhì)的主要因素是石灰石的純度，石灰石是天然礦石，在其形成和開(kāi)采的過(guò)程中難免會(huì)含有雜質(zhì)，石灰石礦中CaCO3的含量從5090分布不均。送入同量的石灰石漿液，純度低的石灰石漿液難以維持吸收塔罐中的pH值，使脫硫效率降低，為了維持pH值必須送入較多的石灰石漿液，此時(shí)會(huì)增加罐中的雜質(zhì)含量，容易造成石膏晶體的沉積結(jié)垢，影響到系統(tǒng)的安全性。,21,此外，石灰石中的雜質(zhì)氧化硅難以研磨，若含量高則會(huì)導(dǎo)致磨機(jī)系統(tǒng)功率消耗大，系統(tǒng)磨損嚴(yán)重。石灰石中的雜質(zhì)含量高，必然導(dǎo)致脫硫副產(chǎn)品石膏品質(zhì)的下降。由于石灰石純度越高價(jià)格也越高，因此采用純度高的石灰石做脫硫劑將使運(yùn)行成本增加，但這可以通過(guò)出售高品質(zhì)石膏以彌補(bǔ)，對(duì)于石灰石濕法煙氣脫硫，石灰石純度至少控制在90%以上。石灰石顆粒粒度越小，質(zhì)量比表面積就越大。由于石灰石的消溶反應(yīng)是固液兩相反應(yīng)，其反應(yīng)速率與石灰石顆粒比表面積成正比關(guān)系，因此石灰石顆粒性能好各種反應(yīng)速率也高，脫硫效率和石灰石的利用率就高，同時(shí)石膏中的石灰石含量低，有利于提高石膏的品質(zhì)。但石灰石的粒度越小，破碎能耗越高。通常要求石灰石顆粒通過(guò)325目篩（44um）的過(guò)篩率達(dá)到95%。,22,現(xiàn)在的濕法脫硫工藝的脫硫率至少要達(dá)到95%，而在20世紀(jì)70年代末80年代初脫硫率很少超過(guò)90%，而現(xiàn)在幾乎所有的濕法脫硫系統(tǒng)的脫硫率都超過(guò)90%，相當(dāng)一部分已超過(guò)95%，并且可靠性高、投資降低。這些進(jìn)步是由于對(duì)脫硫機(jī)理理解更加深入，吸收塔設(shè)計(jì)技術(shù)更成熟。使脫硫效率提高到超過(guò)95%的壓力促使?jié)穹ǖ脑O(shè)計(jì)者們開(kāi)發(fā)效率最高而投資最省的方法。提高脫硫效率之努力促使要求提高吸收劑的反應(yīng)能力和使用有機(jī)緩沖劑。濕法脫硫中使用了多種添加劑，主要分為有機(jī)緩沖劑和氧化抑制劑。有機(jī)緩沖劑用來(lái)提高脫硫性能和運(yùn)行靈活性；氧化抑制劑用來(lái)抑制自然氧化，使得石膏不結(jié)垢。在系統(tǒng)的運(yùn)行過(guò)程中，緩沖劑會(huì)有兩個(gè)方面的損耗：一是非溶解損耗，如化學(xué)降解，共沉淀，蒸發(fā)作用；另一種是溶解損耗，即固體中攜帶液體。,23,在強(qiáng)制氧化工藝中，化學(xué)降解是緩沖劑損耗的主要因素，如各種有機(jī)緩沖劑的氧化脫羧作用。對(duì)于自然氧化工藝，該問(wèn)題不會(huì)發(fā)生。而共沉淀?yè)p耗隨亞硫酸鈣發(fā)生而不是隨石膏發(fā)生。由于強(qiáng)制氧化系統(tǒng)中亞硫酸鹽固體的生成量很少，因此共沉淀的損耗極少。蒸發(fā)損耗有緩沖劑的揮發(fā)性所決定。例如，甲酸和乙酸緩沖劑的揮發(fā)性比二元酸（DBA，由古氨酸、丁二酸、已二酸組成）高，蒸發(fā)損耗也高。固體攜帶可溶性緩沖劑的損耗是需要考慮的重要問(wèn)題，它由固體生成的量以及脫水固體中的含濕量決定。石膏固體一般比亞硫酸鹽固體的含水量要少，因此溶解損耗也低。,24,液氣比液氣比（L/G）是一個(gè)重要的WFGD操作參數(shù)。是指洗滌每立方米煙氣所用的洗滌液量，單位是L/m3。脫硫效率隨L/G的增加而增加，特別是在L/G較低的時(shí)候，其影響更顯著。增大L/G比，氣相和液相的傳質(zhì)系數(shù)提高，從而有利于SO2的吸收，但是停留時(shí)間隨L/G比的增大而減小，削減了傳質(zhì)速率提高對(duì)SO2吸收有利的強(qiáng)度。在實(shí)際應(yīng)用中，對(duì)于反應(yīng)活性較弱的石灰石，可適當(dāng)提高L/G比來(lái)克服其不利的影響。一般適當(dāng)?shù)腖/G比操作范圍為1525。美國(guó)電力研究院的FGDPRISM程序優(yōu)化計(jì)算：16.57L/m3,25,液氣比直接影響設(shè)備設(shè)備尺寸和操作費(fèi)用。液氣比決定酸性氣體吸收所需要的吸收表面，在其他參數(shù)值一定的情況下，提高液氣比相當(dāng)于增大了吸收塔內(nèi)的噴淋密度，使液氣間接觸面積增大，脫硫效率也將增大。增加了漿液循環(huán)泵的流量，從而增加設(shè)備的投資和能耗。同時(shí)，高液氣比還會(huì)使吸收塔內(nèi)壓力損失增大，增加風(fēng)機(jī)能耗，因此應(yīng)尋找降低液氣比的途徑，例如加入鎂鹽、鈉堿、已二酸的CaCO3漿液，可以克服其活性較弱的缺點(diǎn)，可以適當(dāng)降低液氣比，同時(shí)還可以提高脫硫率。,26,pH值漿液的pH值WFGD裝置運(yùn)行中需要重點(diǎn)檢測(cè)和控制的化學(xué)參數(shù)之一，它是影響脫硫率、氧化率、吸收劑利用率及系統(tǒng)結(jié)垢的主要因素之一。脫硫效率隨pH值的升高而提高。低pH值有利于石灰石的溶解、HSO3-的氧化和石膏的結(jié)晶，但是高pH值有利于SO2的吸收。pH對(duì)WFGD的影響是非常復(fù)雜和重要的。工業(yè)WFGD運(yùn)行結(jié)果表明較低的pH值可降低堵塞和結(jié)垢的風(fēng)險(xiǎn)。因此，在石灰石石膏濕法煙氣脫硫中，pH值控制在5.06.0之間較適宜。吸收塔罐中的反應(yīng)若要生成較多的石膏晶體，經(jīng)發(fā)達(dá)國(guó)家的運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)證明必須維持吸收塔罐中的pH值大約在5.7左右，而罐中pH值的維持是依靠石灰石漿液量來(lái)控制的。石灰石漿液量的調(diào)整會(huì)影響到吸收塔罐內(nèi)的pH值，隨著反應(yīng)的進(jìn)行石灰石漿液減少導(dǎo)致pH值的降低，此時(shí)必須增加石灰石漿液的供給量。,27,一方面pH值影響SO2的吸收過(guò)程，pH值越高，傳質(zhì)系數(shù)增加，SO2的吸收速度就快，但系統(tǒng)設(shè)備結(jié)垢嚴(yán)重。當(dāng)pH值下降到4時(shí)，幾乎就不能吸收SO2；另一方面pH值還影響石灰石、CaSO42H2O和CaSO31/2H2O的溶解度，隨著pH值的升高，CaSO3溶解度明顯下降，而CaSO4的溶解度則變化不大。因此隨著SO2的吸收，溶液的pH值降低，溶液中CaSO3的量增加，并在石灰石粒子表面形成一層液膜，而液膜內(nèi)部CaCO3的溶解又使pH值上升，溶解度的變化使液膜中CaSO3析出并沉積在石灰石粒子表面，形成一層外殼，使粒子表面鈍化，鈍化的外殼阻礙了CaCO3的繼續(xù)溶解，抑制了吸收反應(yīng)的進(jìn)行。這就是所謂的石灰石閉塞。,28,煙氣流速煙氣流速是指設(shè)計(jì)處理煙氣量的空塔截面流速，以m/s為單位，因此，煙氣設(shè)計(jì)流速?zèng)Q定了吸收塔的橫截面面積，也就確定了塔的直徑。煙氣設(shè)計(jì)流速越高，吸收塔的直徑越小，可降低吸收塔的造價(jià)。但另一方面，煙氣流速越高，煙氣與漿液的接觸和反應(yīng)時(shí)間相應(yīng)減少，煙氣攜帶液滴的能力也相應(yīng)增大，升壓風(fēng)機(jī)的電耗也加大。比較典型的逆流式吸收塔煙氣流速一般在2.55m/s的范圍內(nèi)，大多數(shù)的FGD裝置吸收塔的煙氣設(shè)計(jì)流速選取為34m/s，并趨向于更高的流速。國(guó)外FGD裝置的運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)表明，在SO2脫除率恒定的情況下，液氣比L/G隨著吸收塔煙氣流速的升高而降低，帶來(lái)的直接利益是可以降低吸收塔和循環(huán)泵的初投資，雖然增壓風(fēng)機(jī)的電耗要增加，但可由循環(huán)泵降低的電耗沖減。,29,因此，吸收塔煙氣設(shè)計(jì)流速的選取是一個(gè)技術(shù)經(jīng)濟(jì)的綜合比較，隨著吸收塔的設(shè)計(jì)不斷改進(jìn)，煙氣和漿液的反應(yīng)吸收過(guò)程不斷改善，設(shè)計(jì)和運(yùn)行的煙氣流速也在趨于提高。據(jù)實(shí)驗(yàn)表明，氣體速度在2.443.66之間逐漸增大時(shí)，隨著氣速的增大，脫硫效率下降；但當(dāng)氣速在3.6624.57m/s之間逐漸增大時(shí)，脫硫效率幾乎與氣速的變化無(wú)關(guān)。目前，將吸收塔內(nèi)的煙氣流速控制在3.54.5m/s，煙氣在吸收區(qū)的停留時(shí)間大約在2-5s內(nèi)。,30,漿液停留時(shí)間的影響漿液在吸收塔內(nèi)循環(huán)一次在反應(yīng)池中的平均停留時(shí)間，也叫漿液循環(huán)停留時(shí)間（c），可通過(guò)反應(yīng)池漿液體積（m3）除以循環(huán)漿液總流量（m3/min）來(lái)計(jì)算。漿液在反應(yīng)池內(nèi)停留時(shí)間長(zhǎng)有助于漿液中石灰石與SO2完全反應(yīng)，并能使反應(yīng)生成CaSO3有足夠的時(shí)間完全氧化成CaSO4，形成粒度均勻、純度高的優(yōu)質(zhì)脫水石膏。但是，延長(zhǎng)漿液在反應(yīng)池內(nèi)停留時(shí)間會(huì)導(dǎo)致反應(yīng)池的容積增大，氧化空氣量和攪拌機(jī)的容量增大，土建和設(shè)備費(fèi)用以及運(yùn)行成本增加。典型濕式石灰石石膏法的漿液停留時(shí)間c為3.5-8min。,31,吸收液過(guò)飽和度的影響石灰石漿液吸收SO2后生成CaSO3和CaSO4。石膏結(jié)晶速度依賴于石膏的過(guò)飽和度，在循環(huán)操作中，當(dāng)超過(guò)某一相對(duì)飽和度值后，石膏晶體就會(huì)在懸濁液內(nèi)已經(jīng)存在的石膏晶體上生長(zhǎng)。當(dāng)相對(duì)飽和度達(dá)到某一更高值時(shí)，就會(huì)形成晶核，同時(shí)石膏晶體會(huì)在其他物質(zhì)表面上生長(zhǎng)，導(dǎo)致吸收塔漿液池表面結(jié)垢。此外，晶體還會(huì)覆蓋那些還未及反應(yīng)的石灰石顆粒表面，造成石灰石利用率和脫硫效率下降。一般控制相對(duì)飽和度低于1.3-1.4。,32,33,34,35,36,37,3.2煙氣系統(tǒng)從除塵器出來(lái)后的煙氣進(jìn)入引風(fēng)機(jī)加壓后進(jìn)入脫硫系統(tǒng)，進(jìn)入脫硫塔，然后在塔內(nèi)入噴淋漿液逆流接觸完成煙氣脫硫凈化。再經(jīng)過(guò)塔內(nèi)上部除霧器脫水，煙氣經(jīng)塔出口擋板門(mén)進(jìn)入煙囪排放大氣,38,39,40,41,42,43,44,45,46,47,48,49,50,51,52,53,54,55,56,石膏脫水主要設(shè)備真空皮帶過(guò)濾機(jī)濾液罐真空泵濾液水箱石膏脫水旋流站,57,58,59,60,61,62,63,64,65,66,67,68,69,脫硝技術(shù)介紹,70,北京市鍋爐大氣污染物排放標(biāo)準(zhǔn)（DB11/1392007）,71,上海鍋爐大氣污染物排放標(biāo)準(zhǔn)（DB31/3872007）,72,山東省火電廠NOx排放標(biāo)準(zhǔn)（DB37/6642007）,73,氮氧化物的危害,氮氧化物(NOX)是主要的大氣污染源之一，種類繁多。,氮氧化物中絕大部分為NO，NO在大氣中可以氧化生成NO2，其毒性是NO的45倍。,74,氮氧化物的來(lái)源,75,NOX的生成機(jī)理,對(duì)于NOx的生成機(jī)理，國(guó)內(nèi)外學(xué)者普遍認(rèn)為有3種機(jī)理：熱力型NOx:是在高溫的條件下，燃燒空氣中的氧氣與氮?dú)夥磻?yīng)生成的，占總量的25%30%，溫度小于1350時(shí)幾乎不生成。瞬時(shí)型NOx:主要是指燃料中的碳?xì)浠衔镌谌剂蠞舛容^高的區(qū)域所產(chǎn)生的烴與燃燒空氣中的N2分子發(fā)生反應(yīng)，形成的CN、HCN，繼續(xù)氧化而生成的NOx。生成量極少。燃料型NOx:是燃料中所含的氮化合物在燃燒過(guò)程中熱分解接著又氧化而生成的氮氧化物，主要是NO。生成量約占燃煤鍋爐排放總量的7590%。,76,內(nèi)容,NOX概述脫硝技術(shù)比較SCR工藝系統(tǒng)設(shè)計(jì)要求,77,三種機(jī)理對(duì)NOX的影響,燃燒過(guò)程中三種機(jī)理對(duì)NOX的影響,燃料類型對(duì)NOX生成量的影響,78,脫硝技術(shù)介紹,NOX概述脫硝技術(shù)簡(jiǎn)介SCR工藝系統(tǒng)設(shè)計(jì)要求,79,NOX的控制技術(shù),根據(jù)NOx的生成機(jī)理，其控制措施分為：一是控制燃燒過(guò)程中NOx的生成，即低NOx燃燒技術(shù)；二是對(duì)生成的NOx進(jìn)行處理，即煙氣脫硝技術(shù)。,80,煙氣脫硝技術(shù),簡(jiǎn)稱SCR,簡(jiǎn)稱SNCR,81,低氮燃燒技術(shù)要點(diǎn),低氮燃燒器是將空氣分級(jí)燃燒、燃料分級(jí)燃燒、煙氣再循環(huán)技術(shù)用于燃燒器，它不僅能保證燃料著火和燃燒需要，還能最大限度地抑制NOX的生成,82,低氮燃燒技術(shù)比較,83,液體吸收法比較,84,選擇性非催化還原法（SNCR）,SNCR原理：在爐內(nèi)噴射氨、尿素等化學(xué)還原劑使之與煙氣中的NOX反應(yīng)，將其轉(zhuǎn)化成氮(N2)及水(H2O)有效反應(yīng)溫度范圍9001100之間。,4NH3+4NO+O24N2+6H2O,85,SCR與SNCR比較,86,各種脫硝工藝比較,87,脫硝技術(shù)介紹,NOX概述脫硝技術(shù)比較SCR工藝系統(tǒng)設(shè)計(jì)要求,88,SCR-選擇性催化還原,89,SCR應(yīng)用,SCR技術(shù)在火電廠中的應(yīng)用最成熟、最可靠。自20世紀(jì)70年代在歐洲和日本首先運(yùn)用于燃油和燃?xì)怆姀S鍋爐，隨后20世紀(jì)80年代開(kāi)始逐漸應(yīng)用于燃煤電廠鍋爐。,我國(guó)福建的后石電廠、嵩嶼電廠；北京的高井電廠、江蘇國(guó)華太倉(cāng)電廠、廣東的臺(tái)山電廠、恒運(yùn)電廠、黃埔電廠等已經(jīng)投運(yùn)或正在實(shí)施SCR脫硝工程。,90,SCR反應(yīng)原理,原理：有催化劑和氧氣存在條件下，在一定溫度（300-430）范圍內(nèi)，還原劑有選擇地將NOX還原成氮?dú)夂退！斑x擇性”：是指還原劑在催化劑的作用下有選擇地進(jìn)行還原反應(yīng)，這里主要選擇還原NOX。,91,SCR技術(shù)原理,92,SCR系統(tǒng)分類,SCR系統(tǒng)的分類一般有3種：一是按照SCR使用的催化劑種類分；二是催化劑適用的溫度分；三是依據(jù)SCR反應(yīng)器裝置所布設(shè)的位置進(jìn)行分類。,按催化劑種類分,貴金屬催化劑,金屬氧化物催化劑,其他催化劑,按催化劑適用溫度分,按反應(yīng)器布置部位分,高溫,中溫,低塵,尾部,低溫,高塵,高溫：450600中溫：320450低溫：120300,分別以省煤器、空預(yù)器、除塵器、脫硫塔為分界界限布置,93,SCR工藝技術(shù)特點(diǎn),煙氣脫硝效率90%出口氨氣排放量3ppm,達(dá)到國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)SO2轉(zhuǎn)化為SO3的轉(zhuǎn)化率1%催化劑采用單元模塊化設(shè)計(jì)采用特殊煙氣/氨氣均布裝置尿素、液氨、氨水等還原劑可選方案,94,SCR工藝系統(tǒng):高塵布置,95,缺點(diǎn)：粉塵濃度較高，對(duì)催化劑的沖刷和磨損較大；對(duì)電廠改建項(xiàng)目而言，鋼結(jié)構(gòu)的搭建必須考慮與鍋爐的一致性和穩(wěn)定性，因此，這就涉及到了鍋爐的重新調(diào)整和負(fù)荷重新計(jì)算的問(wèn)題；煙氣中含有大量的SO2，催化劑可以使部分SO2氧化，生成難處理的SO3，并可能與泄漏的氨生成腐蝕性和粘性很強(qiáng)的硫酸氨（或者硫酸氫氨），對(duì)后續(xù)設(shè)備造成腐蝕；由于流程較長(zhǎng)，容易發(fā)生氨的泄漏。,優(yōu)點(diǎn)：進(jìn)入反應(yīng)器煙溫達(dá)300430，可選擇的催化劑的種類較多。催化劑的活性較好，脫硝效率較高；省去了煙氣再熱系統(tǒng)，從而節(jié)省了投資和運(yùn)行成本；已完成工業(yè)化運(yùn)用，工藝技術(shù)成熟。,高塵布置優(yōu)缺點(diǎn),96,SCR工藝系統(tǒng):低塵布置,低塵布置是將SCR反應(yīng)器布置在除塵器之后,97,低塵布置優(yōu)缺點(diǎn),優(yōu)點(diǎn)：鍋爐煙氣經(jīng)過(guò)除塵器之后，粉塵濃度降低，可以延長(zhǎng)催化劑的使用壽命；與鍋爐本體獨(dú)立，不影響鍋爐的正常運(yùn)行；氨的泄漏量比高塵布置方式的泄漏量要少。缺點(diǎn)：催化劑可以使部分SO2氧化，生成難處理的SO3,并可能與泄漏的氨生成腐蝕性和粘性很強(qiáng)的硫酸氨（或者硫酸氫氨）鹽物質(zhì)；由于煙氣溫度低(160左右)，可供選擇的催化劑種類較少；國(guó)內(nèi)沒(méi)有運(yùn)用經(jīng)驗(yàn)，并且國(guó)外可供參考的工程實(shí)例也比較少。,98,SCR工藝系統(tǒng):尾部布置,是將SCR反應(yīng)器布置在脫硫工藝之后，此時(shí)煙氣溫度經(jīng)過(guò)脫硫處理已經(jīng)降至100以下。,99,尾部布置優(yōu)缺點(diǎn),優(yōu)點(diǎn)：鍋爐煙氣經(jīng)過(guò)除塵脫硫后，可以采用更大煙氣流速和空速，從而使催化劑的消耗量大大的減少；氨的逃逸量是最少的，并且不會(huì)腐蝕構(gòu)筑物（煙囪采用防腐煙囪）；不會(huì)產(chǎn)生SO3，防止二次污染。缺點(diǎn)：一定要設(shè)置煙氣再熱系統(tǒng)，增加了投資和運(yùn)行成本；很難找到有低溫活性的催化劑。,100,脫硝工藝系統(tǒng)組成,101,SCR工藝流程（氨為例）,SCR脫硝裝置主要由煙道系統(tǒng)、SCR反應(yīng)系統(tǒng)、催化劑、還原劑存儲(chǔ)和供應(yīng)系統(tǒng)、吹灰系統(tǒng)等組成。基本工藝流程如圖：,102,SCR系統(tǒng)控制,103,SCR反應(yīng)器,SCR反應(yīng)器（催化劑即安裝于反應(yīng)器內(nèi)部）是煙氣脫硝工藝的核心裝置，有水平和垂直氣流兩種布置方式。在燃煤鍋爐中，煙氣的含塵量很高，一般采用垂直氣流方式。,104,SCR反應(yīng)器立體示意圖,105,SCR催化劑,106,SCR催化劑,107,催化劑類型廠家,催化劑的形狀主要有：蜂窩式、板式、波紋板式三種。目前國(guó)外生產(chǎn)脫硝催化劑的主要廠家有：美國(guó)：康寧(Cormetech)歐洲：托普索(Topsoe)、巴斯夫(Ceram)、亞吉隆(Argillon)日本：日立(Hitachi)、日本觸媒、觸媒化成、日立造船(Hitz)韓國(guó)：SK國(guó)產(chǎn)：國(guó)電龍?jiān)?、東方鍋爐、重慶遠(yuǎn)達(dá)、德創(chuàng)環(huán)保等,108,催化劑類型,109,催化劑類型,110,催化劑類型,111,催化劑分層布置,112,催化劑型式比較,113,蜂窩式催化劑結(jié)構(gòu),114,蜂窩式催化劑結(jié)構(gòu)數(shù)據(jù),115,還原劑（氨氣）制備工藝,還原劑（氨氣）的制備工藝主要有尿素、氨水和液