火電廠煙氣脫硫技術(shù)工藝介紹

1、火電廠煙氣脫硫技術(shù)工藝(gngy)介紹天津大學(xué)環(huán)境(hunjng)科學(xué)與工程學(xué)院馬德剛共七十六頁我國(guó)SO2的排放(pi fn)2003年我國(guó)煤炭消費(fèi)量：15.8億噸，其中火電廠燃煤量：8.5億噸，比2000年增長(zhǎng)了44%，占全國(guó)煤炭消費(fèi)增長(zhǎng)量的80%。2003年全國(guó)SO2排放量：2167萬噸，比2002年增長(zhǎng)12%，其中火電廠：1200萬噸，增長(zhǎng)了460萬噸，占全國(guó)排放總增長(zhǎng)量的88%。如不加以治理，預(yù)計(jì)到2020年，全國(guó)SO2排放量：4780萬噸左右，火電廠：3100多萬噸，與2000年相比增加2倍。我國(guó)基本消除酸雨污染(wrn)所允許的SO2最大排放量為1200-1400萬噸。 共七十六頁

2、現(xiàn)有燃煤電廠二氧化硫(r yng hu li)治理“十一五”規(guī)劃“十一五”期間，現(xiàn)有燃煤電廠需安裝煙氣脫硫設(shè)施1.37億千瓦，共221個(gè)項(xiàng)目，可形成二氧化硫減排能力約490萬噸。加上淘汰落后、燃用低硫煤、節(jié)能降耗等措施，到2010年，現(xiàn)有燃煤電廠二氧化硫排放總量由2005年的1300萬噸下降到502萬噸，下降61.4%。規(guī)劃的實(shí)施，對(duì)實(shí)現(xiàn)“十一五”時(shí)期(shq)全國(guó)二氧化硫排放總量削減10%的約束性目標(biāo)和改善全國(guó)大氣環(huán)境質(zhì)量將起決定性作用。共七十六頁我國(guó)火電廠脫硫現(xiàn)狀(xinzhung) 我國(guó)火電廠脫硫發(fā)展史 我國(guó)火電廠脫硫始于20世紀(jì)70年代，但發(fā)展緩慢。當(dāng)時(shí)對(duì)國(guó)際上出現(xiàn)的不少好的工藝都進(jìn)行

3、了不同規(guī)模的半工業(yè)化試驗(yàn)，包括濕法、干法和半干法等，我國(guó)自己還開發(fā)了磷銨肥法。 “八五”期間(qjin)，國(guó)家決定，引進(jìn)幾套示范裝置，消化吸收，為“九五”大上做好準(zhǔn)備。共七十六頁全國(guó)引進(jìn)了6套示范(shfn)裝置： 重慶珞璜電廠的濕式石灰石石膏法 太原(ti yun)第一熱電廠的簡(jiǎn)易濕式石灰石石膏法 山東黃島電廠的旋轉(zhuǎn)噴霧干燥法 南京下關(guān)電廠的LIFAC法 深圳西部電廠的海水脫硫 成都熱電廠的電子束脫硫。共七十六頁 引進(jìn)的火電廠6大示范(shfn)工程簡(jiǎn)況 項(xiàng) 目 重慶珞璜電廠 太原一熱電廠 山東黃島電廠 南京下關(guān)電廠 深圳西部電廠 成都熱電廠 機(jī)組/MW 4360 200 100 2125

4、200 200煙氣量/Nm3/h 1170000 300000 300000 550000 1100000 300000FGD工藝 石灰石石膏法 簡(jiǎn)易石灰石法 旋轉(zhuǎn)噴霧干燥 LIFAC 海水脫硫 電子束法副產(chǎn)物 石膏 淤渣 灰渣 灰渣 廢水 硫銨硝銨外商 三菱重工（日） EPDC（日） EPDC（日） IVO（芬蘭） ABB（挪威(nu wi)） 荏原（日） 建成年份 1992、1999 1996 1996 1999 1999 1998 投資/萬元 55830 13100 9520 10600 9730占電廠投資/% 1520 810 1015 7左右 78 運(yùn)行費(fèi)/萬元/a 8319 625

5、 1634 875 鈣硫比 1.011.02 1.011.02 1.52.0 2.03.0 吸收劑利用率/% 90 90 40503540 3540 脫硫效率/% 90 80 7080 6085 90 80共七十六頁 除此之外，還引進(jìn)：德國(guó)斯坦米勒的濕式石灰石石膏法，另外還有浙江錢清電廠、云南小龍?zhí)峨姀S、福建后石電廠、四川內(nèi)江電廠、宜賓黃梅(hun mi)電廠等，都引進(jìn)了不同的脫硫工藝。共七十六頁我國(guó)火電廠脫硫的技術(shù)(jsh)政策 以煙氣脫硫?yàn)橹?。?guī)定： 燃用含硫量2%煤的機(jī)組或大容量機(jī)組（200MW）的電廠建設(shè)(jinsh)煙氣脫硫設(shè)施時(shí)，宜優(yōu)先考慮采用濕式石灰石石膏工藝，脫硫率應(yīng)保證在90

6、%以上，投運(yùn)率應(yīng)保證在電廠正常發(fā)電時(shí)間的95%以上。 燃用含硫量2%煤的中小電廠鍋爐（200MW），或是剩余壽命低于10年的老機(jī)組，建設(shè)煙氣脫硫設(shè)施時(shí)，在保證達(dá)標(biāo)排放，并滿足SO2排放總量控制要求的前提下，宜優(yōu)先采用半干法、干法或其它費(fèi)用較低的成熟技術(shù)，脫硫率應(yīng)保證在75%以上，投運(yùn)率應(yīng)保證在電廠正常發(fā)電時(shí)間的95%以上。共七十六頁我國(guó)火電廠脫硫發(fā)展趨勢(shì) 目前，大型機(jī)組煙氣脫硫，核心關(guān)鍵技術(shù)和設(shè)備仍然依賴于國(guó)外。投資和運(yùn)行(ynxng)費(fèi)用仍然降不下來，不適合我國(guó)國(guó)情。煙氣脫硫國(guó)產(chǎn)化是必然趨勢(shì)。這里提出了兩大任務(wù)：要實(shí)現(xiàn)煙氣脫硫技術(shù)的國(guó)產(chǎn)化和煙氣脫硫設(shè)備的國(guó)產(chǎn)化。2000年原國(guó)家經(jīng)貿(mào)委就發(fā)布了

7、火電廠煙氣脫硫關(guān)鍵技術(shù)與設(shè)備國(guó)產(chǎn)化規(guī)劃要點(diǎn)共七十六頁 規(guī)劃要點(diǎn)的指導(dǎo)思想 總體規(guī)劃、突出重點(diǎn)、依據(jù)市場(chǎng)、依托項(xiàng)目、技貿(mào)結(jié)合、引進(jìn)技術(shù)、立足創(chuàng)新、重點(diǎn)攻關(guān)(n un)、提高質(zhì)量、形成能力，逐步提高國(guó)產(chǎn)化水平。利用國(guó)內(nèi)科研、設(shè)計(jì)和制造部門現(xiàn)有技術(shù)力量和生產(chǎn)能力，在引進(jìn)、消化吸收國(guó)外先進(jìn)的煙氣脫硫技術(shù)的基礎(chǔ)上，加強(qiáng)技術(shù)創(chuàng)新、開發(fā)適合我國(guó)國(guó)情的火電廠煙氣脫硫工藝，逐步實(shí)現(xiàn)火電廠煙氣脫硫關(guān)鍵技術(shù)和設(shè)備的國(guó)產(chǎn)化。共七十六頁 規(guī)劃要點(diǎn)： 煙氣(yn q)脫硫國(guó)產(chǎn)化目標(biāo) 分四步考慮： 第一步:至2001年末，初步掌握火電廠濕法脫硫設(shè)計(jì)技術(shù)，啟動(dòng)火電廠煙氣脫硫國(guó)產(chǎn)化示范工程，濕法煙氣脫硫設(shè)備國(guó)產(chǎn)化率達(dá)80%左右

8、。同時(shí)，選擇若干種其它煙氣脫硫工藝作為國(guó)產(chǎn)化的示范工程，編制國(guó)產(chǎn)化實(shí)施方案。 第二步:至2003年末，具備獨(dú)立完成火電廠濕法煙氣脫硫工藝設(shè)計(jì)的能力，開發(fā)適合我國(guó)國(guó)情的火電廠煙氣脫硫工藝，濕法煙氣脫硫設(shè)備國(guó)產(chǎn)化率達(dá)90%以上。組織實(shí)施其它煙氣脫硫國(guó)產(chǎn)化示范工程，并具備相應(yīng)(xingyng)的設(shè)計(jì)能力。 第三步:至2005年末，濕法煙氣脫硫設(shè)備國(guó)產(chǎn)化率達(dá)95%以上。其它煙氣脫硫工藝也要基本實(shí)現(xiàn)脫硫設(shè)備國(guó)產(chǎn)化。 第四步:至2010年，濕法煙氣脫硫設(shè)備國(guó)產(chǎn)化率達(dá)100%。掌握其它若干種煙氣脫硫工藝的設(shè)計(jì)，設(shè)備國(guó)產(chǎn)化率達(dá)到95%以上。共七十六頁規(guī)劃要點(diǎn)： 國(guó)產(chǎn)化具體內(nèi)容：首先設(shè)計(jì)技術(shù)(jsh) 國(guó)產(chǎn)化，

9、其次設(shè)備國(guó)產(chǎn)化。設(shè)計(jì)技術(shù)國(guó)產(chǎn)化： 引進(jìn)國(guó)外設(shè)備的同時(shí)引進(jìn)設(shè)計(jì)技術(shù)，并要消 化吸收和創(chuàng)新。設(shè)備國(guó)產(chǎn)化分三類： 已實(shí)現(xiàn)(shxin)國(guó)產(chǎn)化的設(shè)備， 可以實(shí)現(xiàn)國(guó)產(chǎn)化的設(shè)備， 短期內(nèi)需要引進(jìn)的設(shè)備。共七十六頁煙氣(yn q)脫硫國(guó)產(chǎn)化的內(nèi)容設(shè)計(jì)技術(shù)國(guó)產(chǎn)化：*設(shè)計(jì)參數(shù)的選取*工藝計(jì)算*吸收塔結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)*工藝設(shè)備選型和配套(pi to)*設(shè)備布置*控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)*調(diào)試技術(shù)*施工安裝標(biāo)準(zhǔn)和技術(shù)規(guī)范*工程管理和驗(yàn)收*運(yùn)行和檢修規(guī)程等。共七十六頁設(shè)備國(guó)產(chǎn)化（以濕式石灰石-石膏法工藝為例）：目前(mqin)可以國(guó)產(chǎn)化的設(shè)備有：*風(fēng)機(jī)類*泵類*吸收塔箱罐及鋼結(jié)構(gòu)類*物料輸送設(shè)備類*除塵設(shè)備*定量給料類*制粉設(shè)備類*翅管

10、式和熱管式煙氣換熱器*防腐內(nèi)襯*DCS控制系統(tǒng)等。共七十六頁目前已具備條件開發(fā)的設(shè)備有：*水力旋流分離器*真空皮帶脫水機(jī)及附屬設(shè)備*壓力霧化噴嘴*除霧器*回轉(zhuǎn)式和強(qiáng)制熱媒水循環(huán)式煙氣換熱器*攪拌設(shè)備*特大容量的脫硫干風(fēng)機(jī)*強(qiáng)制氧化用大流量高壓(goy)離心風(fēng)機(jī)*脫硫DCS系統(tǒng)控制軟件等。共七十六頁目前仍需進(jìn)口的設(shè)備有：*大容量脫硫濕風(fēng)機(jī)(fn j)*重要的檢測(cè)采樣一次元器件（包括進(jìn)、出口SO2檢測(cè)儀、煙塵檢測(cè)儀、漿液濃度計(jì)、漿液流量計(jì)等）及其控制系統(tǒng)*關(guān)鍵部位閥門*噴淋系統(tǒng)*除霧器*大容量循環(huán)漿泵*煙氣換熱器*真空皮帶脫水機(jī)等。共七十六頁煙氣(yn q)脫硫工藝分類 .按吸收劑的狀態(tài)劃分：a.

11、干法：利用固態(tài)吸收劑、吸附劑或催化劑脫硫的方法。煙氣循環(huán)流化床脫硫工藝，是目前我國(guó)在中小型發(fā)電鍋爐上重點(diǎn)推廣的工藝。b.半干法：采用液態(tài)吸收劑，利用煙氣的熱量，在脫硫反應(yīng)的同時(shí)，蒸發(fā)吸收劑中的水分，使脫硫產(chǎn)物(chnw)成為固態(tài)。c.濕法：采用液態(tài)吸收劑吸收煙氣中的SO2。如濕式石灰石-石膏法等。在國(guó)內(nèi)外，濕式石灰石-石膏法占濕法的80%，我國(guó)已將濕式石灰石-石膏法作為大容量機(jī)組（200MW）的電廠煙氣脫硫優(yōu)先考慮的方法。.按脫硫產(chǎn)物劃分：主要是根據(jù)對(duì)吸收產(chǎn)物的處理劃分的。a.拋棄法：在采用堿性漿液如石灰、石灰石等堿性漿液作吸收劑時(shí)，生成的是亞硫酸鹽和硫酸鹽，將這些產(chǎn)物拋棄。b.回收法：將脫硫

12、產(chǎn)物以可利用資源進(jìn)行回收的方法。如回收石膏、SO2、稀硫酸、硫酸銨和硝酸銨。.按脫硫原理劃分：a.吸收法b.吸附法c.催化轉(zhuǎn)化法共七十六頁1.濕式石灰石-石膏(shgo)法煙氣脫硫 濕式石灰石-石膏法是將石灰石粉制成漿液，在吸收裝置中將煙氣中的SO2脫除而副產(chǎn)石膏的方法。該方法是目前應(yīng)用最廣的一種煙氣脫硫（FGD）方法。脫硫率可達(dá)95%以上，運(yùn)行可靠，技術(shù)最為成熟，可適用于高、中、低硫煤。最大缺點(diǎn)(qudin)是設(shè)備龐大，占地面積大，投資和運(yùn)行費(fèi)用高。共七十六頁工藝(gngy)系統(tǒng)簡(jiǎn)介 系統(tǒng)包括：氣-氣換熱器、吸收塔、石灰石粉和石灰石漿液制備、漿液循環(huán)槽、石膏脫水系統(tǒng) 除霧器 石膏制備系統(tǒng) 凈

13、 化后煙氣 氣 吸 旋 氣 流 換 收 器 除塵后煙氣 熱 噴淋層 器 塔 真空皮帶(p di)脫水機(jī) 漿液制備 漿液循環(huán)槽 氧化空氣 石膏共七十六頁2.煙氣循環(huán)(xnhun)流化床脫硫技術(shù) 煙氣循環(huán)流化床脫硫技術(shù)是把固體流態(tài)化技術(shù)引入到煙氣脫硫工藝中的一項(xiàng)新技術(shù)，在20世紀(jì)(shj)80年代以后有了很大發(fā)展。 煙氣循環(huán)流化床是采用含濕量為3%5%的石灰粉作為脫硫劑，在流化床中與高速流動(dòng)的煙氣接觸完成脫硫。在流化床尾部除下來的吸收劑經(jīng)增濕后循環(huán)使用。在鈣硫比為1.11.5的情況下，脫硫率可達(dá)80%90%。共七十六頁煙氣循環(huán)流化床工藝系統(tǒng)簡(jiǎn)單，運(yùn)行可靠，占地面積小，投資和運(yùn)行費(fèi)用低，無廢水排放，

14、是一種(y zhn)較好的干法脫硫工藝。 循環(huán)流化床反應(yīng)器 排煙消石灰干粉倉 分 靜電除塵器 離 器 干灰再循環(huán) 干灰排放 鍋爐煙氣 噴水加濕 飛灰煙氣循環(huán)流化床工藝系統(tǒng)(xtng)簡(jiǎn)單，運(yùn)行可靠，占地面積小，投資和運(yùn)行費(fèi)用低，無廢水排放，是一種較好的干法脫硫工藝。共七十六頁 Ca(OH)2 + SO2 CaSO3 + H2O C a(OH)2 + SO2 +1/2O2 CaSO4 + H2O主要(zhyo)反應(yīng)式共七十六頁3.旋轉(zhuǎn)(xunzhun)噴霧干燥法煙氣脫硫 稱半干法工藝，基本(jbn)工藝路線是將石灰制成一定濃度的漿液供給脫硫塔，在脫硫塔中由高速旋轉(zhuǎn)（約10000轉(zhuǎn)/min左右）的

15、噴霧裝置將漿液霧化成100m以下的霧滴，同時(shí)與含SO2的熱煙氣接觸；在霧滴干燥的同時(shí)，完成對(duì)SO2的吸收。經(jīng)除塵分離后煙氣排放，脫硫渣循環(huán)使用。共七十六頁旋轉(zhuǎn)(xunzhun)噴霧干燥法脫硫，工藝過程簡(jiǎn)單，設(shè)備少，占地小，不需對(duì)脫硫產(chǎn)品進(jìn)行二次處理，沒有廢水排放，脫硫后的煙氣不需二次加熱。該法適用于燃用中、低硫煤鍋爐的煙氣脫硫。 漿液槽 消石灰漿液 旋轉(zhuǎn)噴霧 除塵器 去煙囪 鍋爐煙氣 干燥塔 （靜電(jngdin)或布袋式） 脫硫渣再循環(huán) 脫硫渣再循環(huán) 排入灰場(chǎng) 旋轉(zhuǎn)噴霧干燥法工藝流程示意圖共七十六頁 Ca(OH)2 + SO2 CaSO3 + H2O C a(OH)2 + SO2 +1/2O

16、2 CaSO4 + H2O主要(zhyo)反應(yīng)式共七十六頁4.爐內(nèi)噴鈣尾部(wi b)增濕脫硫（LIFAC）技術(shù) LIFAC脫硫工藝是在爐內(nèi)噴鈣脫硫技術(shù)的基礎(chǔ)上，在尾部煙道加裝了增濕活化器，在活化器中，噴入的水霧與煙氣中的未反應(yīng)的氧化鈣顆粒反應(yīng)，生成活性更高的氫氧化鈣，對(duì)SO2進(jìn)一步吸收，總脫硫率可達(dá)70%80%。目前(mqin)，芬蘭公司對(duì)裝置作了改進(jìn)，采用吸收劑再循環(huán)，可使脫硫率接近90%。LIFAC工藝適用于燃用中、低硫煤鍋爐，投資少，占地小，特別適用于老廠改造。沒有廢水排放，煙氣不需二次加熱，運(yùn)行費(fèi)用低。但脫硫率較低，鈣硫比高，吸收劑利用率低。 共七十六頁 水石灰石粉 煙氣 活煤 粉

17、鍋爐 化 靜電除塵器 去煙囪空 氣 器 灰渣(hu zh)再循環(huán) 去灰場(chǎng) LIFAC法工藝流程示意圖共七十六頁 石灰石粉噴入9501050的溫度區(qū)，以生成多孔的、比表面積大、反應(yīng)活性高的CaO。 爐內(nèi)反應(yīng)：脫硫率30%左右 CaCO3 CaO + CO2 CaO + SO2 CaSO3 CaO + SO2 + 1/2O2 CaSO4 尾部(wi b)增濕活化反應(yīng)器中的反應(yīng)，： CaO + H2O Ca(OH)2 Ca(OH)2 + SO2 CaSO3 + H2O C a(OH)2 + SO2 +1/2O2 CaSO4 + H2O 總的脫硫率達(dá)到70% 80%.共七十六頁 5.電子束法煙氣(yn

18、 q)脫硫（EBA）技術(shù)利用電子加速器產(chǎn)生的等離子體(dnglzt)，氧化煙氣中的SO2和NOX，同時(shí)與噴入的水和氨反應(yīng)，生成 硫酸銨和硝酸銨，達(dá)到同時(shí)脫硫、脫氮的目的。 水 液 軟 空 氨 水 氣 除塵器 冷 除塵器 去煙囪 鍋爐煙氣 1 2 卻 反應(yīng)器 塔 肥料共七十六頁在反應(yīng)器中經(jīng)過以下四步主要反應(yīng)： 第一步，生成活性基團(tuán)O2、H2O + e* OH、HO2 、H、O2+、eO + O2 + M O3 + M（M為N2等分子）第二步，活性基團(tuán)將SO2和NOX氧化成它們的高價(jià)氧化物 NO + O NO2 SO2 + O SO3第三步，生成的SO3和NO2立即和噴入的軟水反應(yīng)，生成H2SO4

19、和HNO3： SO3 + H2O H2SO4 NO2 + H2O HNO3第四步，生成H2SO4和HNO3與液氨反應(yīng)，生成硫酸銨和硝酸銨： H2SO4 + NH3 （NH4）2SO4 HNO3 + NH3 NH4NO3 電子束脫硫技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)是反應(yīng)速率快，在一個(gè)裝置內(nèi)同時(shí)脫硫、脫氮，副產(chǎn)肥料，實(shí)現(xiàn)了廢物資源化，沒有廢水排放。該工藝適應(yīng)性強(qiáng)。缺點(diǎn)(qudin)是控制系統(tǒng)復(fù)雜，要求嚴(yán)格，能耗高。共七十六頁6.海水煙氣(yn q)脫硫技術(shù) 海水煙氣脫硫是利用海水中固有的堿度( pH=8.28.3 )吸收(xshu)中和煙氣中的SO2，吸收過SO2的海水，經(jīng)海水恢復(fù)系統(tǒng)處理后排入大海。 國(guó)際上海水脫硫技

20、術(shù)分為兩類，一類是用純海水作脫硫劑的技術(shù)，脫硫率一般在85%90%，在世界上應(yīng)用較多。另一類在海水中加入一定量的消石灰，脫硫率較高，但應(yīng)用較少。共七十六頁 升溫后煙氣排向煙囪 吸收用海水 氣 除塵器 氣 吸 海 空鍋爐煙氣 換 收 水 氣 熱 塔 器 海水恢復(fù)(huf)系統(tǒng) 排入大海 海水脫硫投資省、運(yùn)行費(fèi)用低。缺點(diǎn)是占地面積大，系統(tǒng)存在腐蝕問題。 共七十六頁煙氣脫硫工藝流程的確定(qudng)原則 選擇合適的脫硫工藝 確定工藝的基礎(chǔ)參數(shù):煙氣流量，溫度，二氧化硫的含量，粉塵含量，脫硫效率，排煙溫度等 選擇脫硫工藝方案 ：設(shè)備投資，環(huán)保要求，對(duì)環(huán)境的影響(yngxing)、廢水的排放，灰場(chǎng)的占

21、用、周圍生態(tài)環(huán)境，系統(tǒng)占地面積及布置條件，吸收劑的來源、利用率，水源問題，脫硫系統(tǒng)的電耗，燃煤含硫量，脫硫渣的處理與利用，原有設(shè)備的情況，鍋爐、灰收集及處理系統(tǒng)、風(fēng)機(jī)、煙囪等、對(duì)機(jī)組運(yùn)行方式的適應(yīng)性和影響(yngxing)，工藝的成熟程度等。 共七十六頁煙氣(yn q)脫硫工藝流程的確定原則 設(shè)備投資 ：2000年時(shí)段，國(guó)內(nèi)大型火電機(jī)組的脫硫工程由國(guó)外承建，造價(jià)大約每千瓦8001200元?，F(xiàn)階段通過技術(shù)引進(jìn)、消化和設(shè)備國(guó)產(chǎn)化，濕式脫硫項(xiàng)目的造價(jià)大約每千瓦300400元。 環(huán)保要求(yoqi) 系統(tǒng)占地面積 脫硫劑的選擇 燃煤含硫量 鈣硫比 共七十六頁共七十六頁濕式石灰石石膏(shgo)法煙氣脫

22、硫工藝 工藝特點(diǎn) 根據(jù)吸收法的原理，利用石灰石漿液做吸收劑，在吸收塔內(nèi)吸收脫除煙氣中的SO2，最終生成石膏。具有以下優(yōu)點(diǎn)(yudin)：* 技術(shù)最成熟、應(yīng)用范圍廣（適應(yīng)高、中、低硫煤）、脫硫效率高（可達(dá)95%以上）；* 原料來源廣泛、價(jià)廉易得；* 系統(tǒng)運(yùn)行可靠，變負(fù)荷運(yùn)行特性優(yōu)良；* 副產(chǎn)品可充分利用，是良好的建筑材料。 主要缺點(diǎn)：初投資較大，系統(tǒng)復(fù)雜。 但有大幅度降低投資的可能。共七十六頁工藝(gngy)系統(tǒng)簡(jiǎn)介 系統(tǒng)包括：氣-氣換熱器、吸收塔、石灰石粉和石灰石漿液制備(zhbi)、漿液循環(huán)槽、石膏脫水系統(tǒng) 除霧器 石膏制備系統(tǒng) 凈 化后煙氣 氣 吸 旋 氣 流 換 收 器 除塵后煙氣 熱

23、噴淋層 器 塔 真空皮帶脫水機(jī) 漿液制備 漿液循環(huán)槽 氧化空氣 石膏共七十六頁濕式石灰石石膏(shgo)法工藝過程 吸收塔自下而上分為三個(gè)區(qū)：循環(huán)槽：漿液儲(chǔ)存器和反應(yīng)器，主要反應(yīng)：石灰石溶解、亞硫酸鹽氧化生成石膏。洗滌區(qū)（噴淋層）：布置有多層噴嘴，根據(jù)(gnj)處理煙氣量決定開啟層數(shù)。 氣體區(qū)在噴淋層上部至吸收塔出口，中間裝有除霧器。共七十六頁 系統(tǒng)包括以下4個(gè)主要工藝(gngy)過程： * 向循環(huán)槽中加入新鮮漿液； * 吸收SO2并進(jìn)行反應(yīng)生成亞硫酸鈣； * 亞硫酸鈣氧化生成石膏（二水硫酸鈣）； * 從循環(huán)槽中分離出石膏。吸收塔中總的反應(yīng)式如下： CaCO3+2SO2+H2O = Ca(HS

24、O3)2+CO2 含CaCO3的漿液從吸收塔上部噴入，吸收煙氣中的SO2，生成Ca(HSO3)2 并落入循環(huán)槽中，然后通過鼓入的空氣使Ca（HSO3）2氧化成CaSO4, 結(jié)晶生成石膏： Ca(HSO3)2+O2+ CaCO3+3 H2O =2CaSO4.2H2O+CO2 共七十六頁 當(dāng)循環(huán)槽漿液中的石膏達(dá)到一定過飽和度時(shí)（約130%），抽出一部分送往石膏處理站，制成工業(yè)石膏。同時(shí)向循環(huán)槽中加入新鮮漿液，以保持吸收劑漿液的pH值。 石膏漿液 一級(jí)脫水（含水量達(dá)到40%）并用新鮮水沖洗 真空皮帶脫水（含水率達(dá)到10%以下），以便進(jìn)一步利用。 吸收后煙氣 除霧器 氣-氣換熱器升溫 排入大氣(dq)

25、。 定期沖洗除霧器。沖洗水落入槽中，保持系統(tǒng)水平衡。共七十六頁濕式石灰石石膏(shgo)法工藝控制原理 SO2的吸收過程在濕式石灰石石膏脫硫工藝中，漿液吸收SO2是一個(gè)氣液傳質(zhì)過程，分為4個(gè)階段：* 氣態(tài)反應(yīng)物質(zhì)(wzh)從氣相主體向氣-液界面的傳遞；* 氣態(tài)反應(yīng)物穿過氣-液界面進(jìn)入液相并發(fā)生反應(yīng)；* 液相中的CaCO3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。共七十六頁用水吸收一般(ybn)被認(rèn)為是物理吸收過程，過程的機(jī)理可用雙膜理論來分析。 氣液界面 SO2擴(kuò)散(kusn)方向 氣相主體 液相主體 氣膜 液膜 雙膜理論示意圖共七十六頁 根據(jù)雙膜理論， SO

26、2以分子擴(kuò)散的方式通過氣膜和液膜，其傳遞阻力為兩膜阻力之和。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傳遞的阻力主要集中在液膜。 為了克服液膜阻力，使吸收(xshu)過程能快速進(jìn)行，工程上采用了兩項(xiàng)措施：1.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小，以增大氣-液傳質(zhì)面積；2.在吸收(xshu)液中加入化學(xué)活性物質(zhì)，本工藝是加入了CaCO3。 共七十六頁SO2進(jìn)入液相，首先發(fā)生如下一系列反應(yīng)： SO2+H2O H2SO3 H2SO3 H+ HSO3- HSO3- H+ SO32- 方程式表示(biosh)的溶液成分與溶液的pH值有關(guān)。共七十六頁下圖表示(bio

27、sh)了與pH值這種關(guān)系。 pH 10 SO32- 存在區(qū) 5 HSO3- 存在區(qū) SO2+H2O 與 H2SO3 平衡區(qū) 共七十六頁 根據(jù)Miller等人的研究，HSO3-離子在pH值為4.5時(shí)氧化速率最大，但實(shí)際運(yùn)行時(shí)漿液的pH值為5.45.8，此種情況下，HSO3-離子很難被氧化，為此，工藝上向循環(huán)(xnhun)槽中鼓入空氣，使HSO3-強(qiáng)制氧化成SO42-。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。 共七十六頁 石膏(shgo)的結(jié)晶HSO3轉(zhuǎn)化成SO42-，并與Ca2+發(fā)生反應(yīng)，生成CaSO4，最后生成有用的石膏： Ca2+SO42+2H2O CaSO42H2O

28、如果生成粗顆粒結(jié)晶（約100m）石膏，易于分離和脫水。石膏晶體如果是層狀、針狀或非常細(xì)的顆粒，不僅非常難脫水，而且還可能引起系統(tǒng)結(jié)垢(ji u)。必須進(jìn)行控制。共七十六頁石膏溶液(rngy)的相對(duì)過飽和度 =（C- C*）/ C*式中:石膏溶液的相對(duì)過飽和度 C溶液中石膏的實(shí)際濃度 C*工藝條件下，石膏的平衡濃度。當(dāng)C C*時(shí)，溶液中不會(huì)有晶體析出(xch)；當(dāng)C C*時(shí)，溶液中將首先出現(xiàn)晶種， 并逐漸形成結(jié)晶。 共七十六頁晶種生成和晶體(jngt)增長(zhǎng)過程 晶種生成 晶體(jngt)增長(zhǎng) 速 度 過飽和度 共七十六頁濕式石灰石石膏法的主要(zhyo)設(shè)備設(shè)計(jì)要點(diǎn) 吸收塔是濕式石灰石石膏法的關(guān)

29、鍵設(shè)備。早期：填料(tinlio)塔，但由于填料(tinlio)塔易堵塞?，F(xiàn)在：空塔。 傳統(tǒng)空塔氣速低、處理氣量小，因此各國(guó)都在提高空塔氣速上下功夫。這直接牽涉到設(shè)備投資的大小。 國(guó)外最大的空塔氣速達(dá)4.5m s 共七十六頁主要(zhyo)設(shè)備設(shè)計(jì)要點(diǎn)吸收塔 塔徑、塔高、噴嘴、除霧器漿液循環(huán)槽石膏制備系統(tǒng)(xtng) 水力旋流器、真空皮帶脫水機(jī)氣-氣換熱器 共七十六頁塔徑的確定(qudng)塔徑與空塔氣速、處理煙氣量的關(guān)系： D4Vs u式中塔徑，m Vs 操作條件(tiojin)下氣體體積流量，Nm3 s u 混合氣體線速度，m s共七十六頁塔高的確定(qudng) 塔高依吸收段的高度而定。

30、吸收段的高度是高脫硫率的重要保證。 吸收段高度的確定原則是保證氣-液有充分的接觸時(shí)間，以保證吸收劑與SO2充分反應(yīng)。確定了吸收段高度之后，再考慮噴嘴布置、除霧器、塔底氣流分布、漿液循環(huán)槽等。最后(zuhu)確定塔高。塔體高度的確定還要考慮與配套系統(tǒng)的整體關(guān)系，以確定其水平標(biāo)高。共七十六頁噴嘴(pnzu)的設(shè)計(jì)與選擇 噴嘴的設(shè)計(jì)(shj)要求： .滿足吸收劑噴淋量,.使噴出的液滴具有盡可能大的比表面積，以增大氣液的接觸面積，提高反應(yīng)活性和反應(yīng)速率。 國(guó)內(nèi)外對(duì)用于空塔噴嘴的研究和使用上，大約有四個(gè)方向。.噴嘴的結(jié)構(gòu)。.噴嘴在塔內(nèi)的布置。.噴射方向。.噴射速度。共七十六頁除霧器的設(shè)計(jì)(shj)與選擇

31、除霧器的類型(lixng)： 重力沉降、 慣性碰撞、 離心分離、 吸附過濾、 靜電吸引等。電廠煙氣脫硫中對(duì)除霧器的要求： 處理能力大、氣液分離效果好、阻力低、防堵能力強(qiáng)、便于清洗、操作周期長(zhǎng)。 共七十六頁漿液(jingy)循環(huán)槽 漿液循環(huán)槽是煙氣脫硫系統(tǒng)中重要的化學(xué)反應(yīng)場(chǎng)所。在這里進(jìn)行著石灰石的溶解、HSO32- 的氧化和石膏的結(jié)晶。要求循環(huán)槽中要保持相對(duì)穩(wěn)定的石灰石漿液濃度、石膏的過飽和度（濃度）和漿液的pH值。這三者必須維持一個(gè)相對(duì)的平衡關(guān)系(gun x)，這要從漿液循環(huán)槽的結(jié)構(gòu)和容積上去考慮。 漿液循環(huán)槽的附屬系統(tǒng)，包括氧化空氣的導(dǎo)入、漿液的攪拌等都要在設(shè)計(jì)上考慮。 要設(shè)計(jì)一個(gè)漿液事故儲(chǔ)

32、槽。共七十六頁石膏制備(zhbi)系統(tǒng)石膏制備系統(tǒng)包括2個(gè)部分： 水力旋流器：石膏與石灰石分離，使石膏含水率達(dá)到40%，同時(shí)對(duì)石膏進(jìn)行洗滌，除去氯、氟、鐵等雜質(zhì)。 真空皮帶(p di)脫水機(jī)：使石膏的含水率降到10%以下。 大型真空皮帶脫水機(jī)及其附屬裝置目前尚在進(jìn)行國(guó)產(chǎn)化開發(fā)。 共七十六頁氣-氣換熱器（G.G.H） 將除塵后的高溫?zé)煔饨禍兀?0左右），使由吸收塔排出的冷煙氣（55左右）升溫。 氣-氣換熱器的種類：翅管式、熱管式、回轉(zhuǎn)式、強(qiáng)制熱煤水循環(huán)式等。設(shè)計(jì)時(shí)需要考慮設(shè)備的選型、結(jié)構(gòu)、換熱面積、傳熱速率和運(yùn)行阻力，氣-氣換熱器雖多采用(ciyng)不銹鋼制作，但也要嚴(yán)重關(guān)切它的腐蝕問題。 目

33、前用于煙氣脫硫的大型氣-氣換熱器也在進(jìn)行國(guó)產(chǎn)化開發(fā)中。存在兩種觀點(diǎn)共七十六頁濕式石灰石-石膏(shgo)法FGD主要運(yùn)行參數(shù)及控制 a.空塔氣速 b.液氣比c.脫硫效率(xio l)d.漿液濃度（漿液pH值）e.系統(tǒng)中的防垢f.石膏的質(zhì)量控制共七十六頁a.空塔氣速 填料塔:1.52m/s，板式塔、空塔：2m/s以上，湍球塔：4m/s左右。填料塔操作時(shí)不能產(chǎn)生“液泛”；板式塔不能產(chǎn)生“噴塔”；湍球塔不能產(chǎn)生“短路”等。 空塔氣速越高，處理能力越大，但塔高也必須越高，要考慮氣液接觸時(shí)間(shjin)。使用空塔脫硫時(shí)，空塔氣速一般控制在23 m/s左右，煙氣在塔內(nèi)的停留時(shí)間(shjin)1.54.5

34、s。SO2濃度越高，停留時(shí)間應(yīng)越長(zhǎng)。停留時(shí)間與SO2的去除率成正比，但不是線性關(guān)系。 高的空塔氣速會(huì)造成嚴(yán)重的霧沫夾帶，這將給除霧器增加負(fù)擔(dān)。共七十六頁b.液氣比 脫硫效率的重要保證。液氣比增大，氣液傳質(zhì)(chun zh)速率增大，從而增大SO2去除率。在工程中，允許最小的液氣比（L/G）min由吸收劑漿液特性、控制結(jié)垢和堵塞決定。實(shí)際L/G比（L/G）min要大許多。可根據(jù)以下原則考慮：文丘里或噴淋塔，氣-液接觸面積與L/G成正比，因此L/G與脫硫效率有直接的正比關(guān)系，而與SO2濃度無關(guān)。共七十六頁c.脫硫效率(xio l) 煙氣量、氣液接觸時(shí)間、煙氣進(jìn)口SO2濃度、漿液pH值等因素，都直接

35、(zhji)影響著脫硫效率。 脫硫負(fù)荷增大時(shí)，脫硫效率下降。氣液接觸時(shí)間長(zhǎng)，脫硫效率高。 當(dāng)進(jìn)口濃度增大，脫硫效率成直線下降。 當(dāng)漿液的pH值在5.45.8之間時(shí)，可以獲得高的脫硫效率。共七十六頁d.漿液(jingy)濃度（漿液(jingy)pH值） 漿液濃度是保證脫硫效率的又一個(gè)(y )重要因素。必須嚴(yán)格控制漿液pH值在5.45.8之間，這要靠漿液濃度來控制。pH值下降：補(bǔ)充新鮮漿液。在大型脫硫裝置中，這些都是由自動(dòng)控制系統(tǒng)來完成的，但在設(shè)計(jì)程序上要有設(shè)定。共七十六頁e.系統(tǒng)(xtng)中的防垢 系統(tǒng)中易結(jié)垢的部位包括除霧器、漿液循環(huán)槽和管路系統(tǒng)。 除霧器要定期用不含石膏的新水沖洗。提高(t

36、 go)石灰石利用率，有助于防止除霧器結(jié)垢。 循環(huán)槽中主要是防止CaSO3和CaSO4的結(jié)垢。過低的溫度（40）和較高的pH值（6）易形成CaSO3結(jié)垢。維持漿液中合適的晶種密度、控制漿液溫度在60以下可以防止CaSO4結(jié)垢。共七十六頁f.石膏的質(zhì)量(zhling)控制 1、過飽和度是首要因素。一般維持過飽和度在1.251.30的范圍內(nèi)。 2、pH值會(huì)改變亞硫酸鹽的氧化速率，因此，用控制漿液pH值可影響過飽和度，工藝上一般控制漿液濃度在20%左右。 3、使用顆粒小的石灰石粉（4060m ），提高漿液的化學(xué)反應(yīng)(huxu fnyng)活性。 4、保證漿液循環(huán)槽的溫度在4060之間，可保證生成的石

37、膏為二水石膏。 共七十六頁 5、氧化空氣量的影響。通常根據(jù)漿液中亞硫酸鹽的含量，計(jì)算出所需的理論空氣量，然后乘上一個(gè)1.82.5的系數(shù)。 6、機(jī)械力對(duì)石膏結(jié)晶的影響是雙向的，因此，攪拌強(qiáng)度是工藝設(shè)計(jì)和運(yùn)行方式控制的難點(diǎn)(ndin)。 7、石膏脫水工序影響脫硫石膏的純度。共七十六頁煙氣循環(huán)(xnhun)流化床脫硫技術(shù) 煙氣循環(huán)流化床脫硫技術(shù)是把固體流態(tài)化技術(shù)引入到煙氣脫硫工藝中的一項(xiàng)新技術(shù)，在20世紀(jì)80年代以后有了很大發(fā)展。 煙氣循環(huán)流化床是采用含濕量為3%5%的石灰粉作為(zuwi)脫硫劑，在流化床中與高速流動(dòng)的煙氣接觸完成脫硫。在流化床尾部除下來的吸收劑經(jīng)增濕后循環(huán)使用。在鈣硫比為1.11

38、.5的情況下，脫硫率可達(dá)80%90%。共七十六頁煙氣(yn q)循環(huán)流化床脫硫的工藝流程： 循環(huán)流化床反應(yīng)器 排煙消石灰干粉倉 分 靜電除塵器 離 器 干灰再循環(huán) 干灰排放 鍋爐煙氣 噴水加濕 飛灰 煙氣循環(huán)流化床工藝系統(tǒng)簡(jiǎn)單(jindn)，運(yùn)行可靠，占地面積小，投資和運(yùn)行費(fèi)用低，無廢水排放，是一種較好的干法脫硫工藝。煙氣循環(huán)流化床工藝系統(tǒng)簡(jiǎn)單，運(yùn)行可靠，占地面積小，投資和運(yùn)行費(fèi)用低，無廢水排放，是一種較好的干法脫硫工藝。共七十六頁德國(guó)LLB公司(n s)的CFB工藝 吸收劑以干態(tài)的消石灰粉從反應(yīng)塔上游的入口煙道噴入，屬干法脫硫工藝；采用獨(dú)立的煙氣增濕系統(tǒng)，亦即增濕水量?jī)H與反應(yīng)塔出口的煙氣溫度有關(guān)，而與煙氣中的S