大氣污染控制工程第八章,第四節(jié)干法煙氣脫硫

1、大氣污染控制工程第八章,第四節(jié)干法煙氣脫硫1. 特點：特點： 技術流程簡單；技術流程簡單； 用較低的投資可以達到中等的脫用較低的投資可以達到中等的脫硫效果；硫效果； 2.種類：種類：爐內噴鈣爐內噴鈣管道噴射管道噴射混合噴射混合噴射吸收劑噴射技術吸收劑噴射技術3.研究熱點研究熱點高能電子活化氧化法（電子束照射高能電子活化氧化法（電子束照射法、脈沖電暈等離子體法）法、脈沖電暈等離子體法）荷電干粉噴射脫硫荷電干粉噴射脫硫超高壓脈沖活化分解法超高壓脈沖活化分解法電法干式脫硫電法干式脫硫3.1.爐內噴鈣煙氣脫硫技術爐內噴鈣煙氣脫硫技術圖圖1 爐內噴鈣煙氣脫硫工藝流程圖爐內噴鈣煙氣脫硫工藝流程圖爐內噴射石

2、灰石和多級燃燒器技術爐內噴射石灰石和多級燃燒器技術 （LIMB（Limestone injection multistage burner ）圖圖2 LIMB脫硫系統(tǒng)工藝流程脫硫系統(tǒng)工藝流程 爐內噴鈣化學反應過程爐內噴鈣化學反應過程 當純化過的石灰石或熟石灰噴射到爐膛燃燒室當純化過的石灰石或熟石灰噴射到爐膛燃燒室的上部，它們瞬間煅燒成氧化鈣；的上部，它們瞬間煅燒成氧化鈣；)()()(23gCOSCaOSCaCO22Ca(OH) (S)=CaO(S)+H O(g) 約在約在7000C以上有氧情況下，新生的以上有氧情況下，新生的CaO與與SO2反應生成硫酸鈣反應生成硫酸鈣)()(21)()(422

3、SCaSOgOgSOSCaO 在較低溫度下在較低溫度下CaSO3也可能生成。如果煤中含有也可能生成。如果煤中含有鹵元素，下列反應也能夠發(fā)生：鹵元素，下列反應也能夠發(fā)生：)()()(2)(22gOHSCaClgHClSCaO)()()(2)(22gOHSCaFgHFSCaO 若煙氣中有若煙氣中有SO3，爐內噴鈣能比石灰石，爐內噴鈣能比石灰石/石膏濕法石膏濕法更有效的脫除更有效的脫除SO3：43)(2)(CaSOgSOSCaO 爐內噴鈣影響因素爐內噴鈣影響因素1.吸收劑的種類吸收劑的種類2.顆粒的尺寸顆粒的尺寸3.噴射的位置噴射的位置爐內噴鈣尾部煙氣增濕活化脫硫技術爐內噴鈣尾部煙氣增濕活化脫硫技術

4、 （LIFAC（Limestone injection into the furnace and activation of calcium oxide）圖圖3 LIFAC工藝流程圖工藝流程圖（a）（b） 化學過程化學過程兩個階段：兩個階段：1.爐膛中進行的化學反應爐膛中進行的化學反應2.第二階段是在活化反應器中進行的反應。在活第二階段是在活化反應器中進行的反應。在活化器內噴入霧化水，使煙氣增濕，煙氣中未反應化器內噴入霧化水，使煙氣增濕，煙氣中未反應的的CaO與水反應生成在低溫下有很高的活性的與水反應生成在低溫下有很高的活性的Ca(OH)2與煙氣中剩余的與煙氣中剩余的SO2反應，生成反應，生成

5、CaSO3，接著部分被氧化成接著部分被氧化成CaSO4。22OHCaOHCaOOHCaSOSOOHCa2322OHCaSOOOHCaSO24223221 化學過程化學過程圖圖4 管道噴射煙氣脫硫工藝流程圖管道噴射煙氣脫硫工藝流程圖管道噴射煙氣脫硫技術管道噴射煙氣脫硫技術最普通的管道噴射形式如下：最普通的管道噴射形式如下： 干消石灰，需增濕；干消石灰，需增濕； 干鈉基吸收劑，不需要增濕；干鈉基吸收劑，不需要增濕； 噴石灰漿或管內洗滌，不需要單獨的增噴石灰漿或管內洗滌，不需要單獨的增濕步驟；濕步驟； 噴水增濕的作用有兩個，一是增強了吸收劑的噴水增濕的作用有兩個，一是增強了吸收劑的活性，提高了脫硫率

6、；其次是調節(jié)了粉塵的特性，活性，提高了脫硫率；其次是調節(jié)了粉塵的特性，以保持以保持ESP的性能。的性能。管道噴射煙氣脫硫技術管道噴射煙氣脫硫技術其他的管道噴射工藝其他的管道噴射工藝a. 有限區(qū)域分散噴霧有限區(qū)域分散噴霧(CZD)b. E-SOx工藝工藝C. ADVACATE工藝工藝8排至煙囪91437526熟石灰鍋爐煙氣排至灰場圖圖4 荷電干式吸收劑噴射脫硫技術工藝流程圖荷電干式吸收劑噴射脫硫技術工藝流程圖1熟石灰倉；熟石灰倉；2輸送熟石灰風機；輸送熟石灰風機；3噴槍主體；噴槍主體；4高壓電源；高壓電源；5高壓包心電纜；高壓包心電纜；6安裝板；安裝板；7煙氣煙氣通道；通道；8除塵器；除塵器；9

7、引風機引風機荷電干式吸收劑噴射脫硫技術（荷電干式吸收劑噴射脫硫技術（CDSI charged dry sorbent injection）優(yōu)點為：投資費用較低，約占總投資的優(yōu)點為：投資費用較低，約占總投資的5%6%，建設周期短；運行費用較低；系統(tǒng)耗電小，約占建設周期短；運行費用較低；系統(tǒng)耗電小，約占機組額定發(fā)電量的機組額定發(fā)電量的1.2%1.6%；工藝布置簡單，；工藝布置簡單，占地面積??；系統(tǒng)操作簡單、維護方便，系統(tǒng)通占地面積?。幌到y(tǒng)操作簡單、維護方便，系統(tǒng)通過計算機進行集中控制；無噴漿和噴水系統(tǒng)，無過計算機進行集中控制；無噴漿和噴水系統(tǒng)，無廢水排放；適合含硫中等的煤種；適合小型機組，廢水排放

8、；適合含硫中等的煤種；適合小型機組，尤其適合老電廠的改造，原有煙道及相關設備不尤其適合老電廠的改造，原有煙道及相關設備不用更換，只需在煙道上稍做改造即可滿足此技術用更換，只需在煙道上稍做改造即可滿足此技術脫硫要求。脫硫要求。缺點為：脫硫效率低缺點為：脫硫效率低(60%75%)； 鈣硫摩爾比大鈣硫摩爾比大(約左右約左右)； 吸收劑利用率低；吸收劑利用率低； 熟石灰的品質要求高，對顆粒粒徑及其含水量要熟石灰的品質要求高，對顆粒粒徑及其含水量要求比較嚴格；對到達吸收劑噴口處的煙氣粉塵濃度求比較嚴格；對到達吸收劑噴口處的煙氣粉塵濃度要求嚴格；除塵器除塵效率受一定影響；管道易堵要求嚴格；除塵器除塵效率受

9、一定影響；管道易堵塞；脫硫產(chǎn)物不能利用。塞；脫硫產(chǎn)物不能利用。3.4 電子束照射煙氣脫硫技術（電子束照射煙氣脫硫技術（EBA）圖圖5 電子束煙氣脫硫脫硝工藝流程圖電子束煙氣脫硫脫硝工藝流程圖工藝原理工藝原理（1）游離基的生成：）游離基的生成： 燃煤排煙由氮、氧、水蒸汽、燃煤排煙由氮、氧、水蒸汽、CO2等主要成分等主要成分及及SO2、NOx等微量有害成分構成。當電子束照射煙等微量有害成分構成。當電子束照射煙氣時，電子束能量大部分被煙氣中的氮、氧、水蒸汽氣時，電子束能量大部分被煙氣中的氮、氧、水蒸汽所吸收，從而生成富有反應活性的游離基所吸收，從而生成富有反應活性的游離基(OH基、基、O原子、原子、

10、HO2基、基、N基基)：N2、O2、H2OOH、 O 、HO2、N （2）SO2與與NOx的氧化：的氧化： 煙氣中的煙氣中的SO2與與NOx , 與因電子束照射而生成的游與因電子束照射而生成的游離基進行反應，分別氧化成硫酸（離基進行反應，分別氧化成硫酸（H2SO4）與硝酸）與硝酸（HNO3） ：SO2 HSO3 HSO4 SO2 SO3 HSO4 NO HNO2 HNO3 NO NO2+OH NO NO2 HNO3H2SO4 + 2NH3 (NH4)2SO4 HNO3 + NH3 NH4NO3 SO2+2NH3+H2O+1/2O2 (NH4)2SO4 （3）硫酸銨與硝酸銨的生成：）硫酸銨與硝酸

11、銨的生成： 從電子束照射到硫酸銨、硝酸銨生成所需的時間從電子束照射到硫酸銨、硝酸銨生成所需的時間極短，僅約極短，僅約1秒。秒。 工藝特點工藝特點n 電子束透過力、貫穿力強，經(jīng)屏蔽后可在反應室內電子束透過力、貫穿力強，經(jīng)屏蔽后可在反應室內集中供給高能量輻照煙氣。反應速度快、時間短；集中供給高能量輻照煙氣。反應速度快、時間短； 在同一反應室內同時脫硫與脫硝；在同一反應室內同時脫硫與脫硝； 為干法過程，無廢水排放；為干法過程，無廢水排放； 生成的副產(chǎn)品可作農(nóng)用氮肥，無固體廢棄物；生成的副產(chǎn)品可作農(nóng)用氮肥，無固體廢棄物； 對煙氣條件的變化適應性強；對煙氣條件的變化適應性強；n 實現(xiàn)了自動控制，操作較簡

12、便。實現(xiàn)了自動控制，操作較簡便。 EBA示范項目技術經(jīng)濟指標示范項目技術經(jīng)濟指標（1）煙氣量：）煙氣量：30104m3/h，從華能成都電廠，從華能成都電廠200MW機組機組670th鍋爐煙氣抽取。鍋爐煙氣抽取。（2）主要技術參數(shù)）主要技術參數(shù)(設計值設計值)： 入口煙氣入口煙氣SO2濃度（最大）濃度（最大） 5148mg/m3 入口煙氣入口煙氣NOx濃度濃度 680mg/m3 入口煙氣煙塵濃度入口煙氣煙塵濃度 390mg/m3 脫硫效率脫硫效率 80 脫氮效率脫氮效率 10 電耗量電耗量 1900kWhh 水耗量水耗量 16th 蒸汽耗量蒸汽耗量 2th 出口煙氣氨濃度出口煙氣氨濃度(即反應剩

13、余濃度即反應剩余濃度) 15% 蜂窩煤: 商業(yè)化 工業(yè)型煤: 示范 蜂窩煤: 50元/ta 工業(yè)型煤:100元/ta 127 元/t 140 元/t IGCC 很好 比煤粉爐節(jié)煤 將進行商業(yè)示范 1520美元/KW 燃煤二氧化硫污染控制技術綜合評價燃煤二氧化硫污染控制技術綜合評價 石 灰 石 石 膏 法 簡 易 濕 法 煙 氣 脫 硫 磷 銨 復 肥 法 旋 轉 噴 霧 干 燥 爐 內 噴 鈣 尾 部 增 濕 海 水 脫 硫 技 術 性 能 指 標 工藝流 程 簡 易 情況 主 流 程 簡 單 石 灰 漿 制 備要 求 較 高 ， 流 程 也 復 雜 流 程 較 簡 單 脫 硫 流 程 簡 單

14、 ， 制 肥 部 分較 復 雜 流 程 較 簡 單 流 程 簡 單 流 程 較 簡 單 工 藝 技 術 指 標 脫 硫 率 80%,鈣 硫 比 1.1 脫 硫 率 70 鈣 硫 比 1.1 脫 硫 率 95%以 上 脫硫率80鈣硫比1.5 脫 硫 率 70%,鈣 硫 比 2 脫 硫 率 90% 脫 硫 副 產(chǎn) 品 脫 硫 渣 主 要 為 CaSO4,目前 未 利 用 脫硫渣主要為 CaSO4,目前 未 利 用 脫硫產(chǎn)品為含N+P2O5的氮 磷 肥 脫硫渣為 煙 塵 和 Ca的混 合 物 脫硫渣為煙塵和Ca的 混 合 物 脫硫渣主要為硫 酸 鹽 , 排 放 推 廣 應 用 前 景 燃 高 ,中

15、硫 煤 鍋 爐 ,當 地有 石 灰 石 礦 燃燒高 ,中 硫 煤 鍋 爐 ,當?shù)?有 石 灰 石 礦 燃 燒 高 硫 煤 鍋 爐 ,附 近 有磷 礦 資 源 燃燒高 ,中 ,低 硫 煤 鍋爐 都 可 使 用 燃 燒 中 ,低 硫 煤 鍋 爐 燃燒中,低硫煤鍋爐, 沿海地 區(qū) 電耗占 總 發(fā) 電 量的 比 例 1.5% 2% 1% 1% 1.5% 1% 0.5% 1% 煙 氣 再 熱 需 再 加 熱 需 再 加 熱 需 再 加 熱 不 需 再 加 熱 不 需 再 加 熱 需 再 加 熱 占 地 情 況 多 少 多 少 少 較 大 技 術 成 熟 度 國 內 通 過 引 進 已 商 業(yè) 化 國 內

16、 正 在 引 進 國 內 已 進 行 中 試 國 內 已 進 行 中 試 國內已進行工業(yè)示范 國 內 正 在 引 進 環(huán) 境 特 性 很 好 好 很 好 好 好 好 經(jīng) 濟 性 能 FGD占電廠總投資 的 比 例 13% 19% 8% 11% 12% 17% 8% 12% 3% 5% 7% 8% 脫 硫 成 本 元 /噸 SO2脫 除 750 1550 730 1480 1400 2000 720 1230 790 1290 400 700 中國酸雨及中國酸雨及SO2污染控制區(qū)損益分析污染控制區(qū)損益分析 兩控區(qū)內二氧化硫排放量控制在1995年水平，所需總費用為220億元 估算出1995年兩控區(qū)

17、內由二氧化硫和酸雨污染造成的農(nóng)作物、森林和人體健康等三方面經(jīng)濟損失為1138.8億元, 占當年全國國民生產(chǎn)總值的1.9% 在兩控區(qū)內將二氧化硫排放量控制在1995年水平，將減少由二氧化硫和酸雨污染造成的經(jīng)濟損失共計596億元,而所需費用為220億元，效益費用比為2.7 即使不考慮人體健康影響造成的經(jīng)濟損失，所減少的經(jīng)濟損失或稱產(chǎn)生的經(jīng)濟效益仍有570億元，效益費用比為2.6。旋轉噴霧半干法脫硫中試裝置旋轉噴霧半干法脫硫中試裝置70000m3/h, 1991年投運，四川白馬電廠年投運，四川白馬電廠濕法煙氣脫硫濕法煙氣脫硫 2360MW， 1992年年投運，華能重慶珞璜電廠投運，華能重慶珞璜電廠2

18、100MW 北京一熱，北京一熱， 2200MW 重慶重慶電廠電廠2125MW 半半山電廠山電廠 1998年簽定合同年簽定合同爐內噴鈣脫硫加尾部增濕活化脫硫爐內噴鈣脫硫加尾部增濕活化脫硫 125MW, 1999年投運，年投運，江蘇下關電廠江蘇下關電廠海水脫硫技術海水脫硫技術300MW， 1998年投運，深圳西部電廠年投運，深圳西部電廠2600MW，正在施工，福建漳州電廠正在施工，福建漳州電廠我國的脫硫技術應用現(xiàn)狀我國的脫硫技術應用現(xiàn)狀技術經(jīng)濟分析技術經(jīng)濟分析脫硫率與脫硫總投資關系脫硫率與脫硫總投資關系技術經(jīng)濟分析技術經(jīng)濟分析脫硫率與脫硫成本分析脫硫率與脫硫成本分析技術經(jīng)濟分析技術經(jīng)濟分析控制控制

19、SO2排放濃度與脫硫率關系排放濃度與脫硫率關系 本章小結本章小結v1.了解硫循環(huán)及硫排放、燃燒前燃料脫硫、硫了解硫循環(huán)及硫排放、燃燒前燃料脫硫、硫化床燃燒脫硫化床燃燒脫硫v2.理解和掌握高濃度二氧化硫尾氣脫硫、低濃理解和掌握高濃度二氧化硫尾氣脫硫、低濃度二氧化硫煙氣脫硫度二氧化硫煙氣脫硫v3.掌握石灰掌握石灰/石灰石煙氣脫硫的原理及影響因素石灰石煙氣脫硫的原理及影響因素v4.理解同時脫硫脫氮工藝理解同時脫硫脫氮工藝v5.了解煙氣脫硫現(xiàn)狀了解煙氣脫硫現(xiàn)狀 1.某新建電廠的設計用煤為：硫含量某新建電廠的設計用煤為：硫含量3%，熱值，熱值26535kJ/kg。為達到目前中國火電廠的排放標準，采。為達到目前中國火電廠的排放標準，采用的用的SO2排放控制措施至少要達到多少的脫硫效率？排放控制措施至少要達到多少的脫硫效率？解：解： 火電廠排放標準火電廠排放標準700mg/m3； 3%硫含量的煤煙氣中硫含量的煤煙氣中SO2體積分數(shù)取體積分數(shù)取0.3%。則每立方米煙氣中含則每立方米煙氣中含SO2mg857110644 .2233 因此脫硫效率為因此脫硫效率為%8 .91%10085717008571。習題習題2.某電廠采用石灰石濕法進行煙氣脫硫，脫硫效率為某電廠采用石灰石濕法進行煙氣脫硫，脫硫效率為90%。電廠燃煤含硫為。電廠燃煤含硫為3.6