三融環(huán)保煙氣脫硫

燃煤電廠煙氣脫硫、脫硝技術(shù)探討山東三融環(huán)保工程有限公司二○一四年五月主講：魏培華三融環(huán)保簡介山東三融環(huán)保工程有限公司是國內(nèi)環(huán)保行業(yè)的骨干企業(yè)、山東省大氣污染治理煙氣脫硫、脫硝工程龍頭企業(yè)之一，主要從事火電廠煙氣脫硫（FGD）、脫硝（SCR）、電力除塵工程的設(shè)計、建設(shè)、調(diào)試、運(yùn)營，提供系統(tǒng)集成總承包一條龍服務(wù)。還涉及系能源，脫硝催化劑生產(chǎn)，設(shè)備制造等行業(yè)。

現(xiàn)階段有7個在運(yùn)脫硫運(yùn)營項目，其中山東5個脫硫BOT運(yùn)營項目，山西2個脫硫運(yùn)營。山西瑞光1個脫硝運(yùn)營。運(yùn)營市場還在進(jìn)一步擴(kuò)大。脫硫部分技術(shù)研討主要內(nèi)容一、燃煤電廠煙氣脫硫技術(shù)、原理和應(yīng)用現(xiàn)狀二、濕法脫硫工藝的現(xiàn)狀及應(yīng)用三、脫硫設(shè)施運(yùn)行管理要點四、核查過程中關(guān)注的重點第一章燃煤電廠煙氣脫硫技術(shù)、原理和應(yīng)用現(xiàn)狀2010年全國降水pH年均值等值線圖我國酸雨分布區(qū)域主要集中在長江沿線及以南–青藏高原以東地區(qū)。主要包括浙江、江西、湖南、福建的大部分地區(qū)，長江三角洲、安徽南部、湖北西部、重慶南部、四川東南部、貴州東北部、廣西東北部及廣東中部地區(qū)。硫酸型向硫酸硝酸復(fù)合型酸雨轉(zhuǎn)變；1、SO2排放對環(huán)境的影響2、國家政策及法規(guī)的要求2011年7月29日，國家環(huán)境保護(hù)部和國家質(zhì)量監(jiān)督檢驗檢疫總局發(fā)布了最新的《火電廠大氣污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》。

《標(biāo)準(zhǔn)》中規(guī)定氮氧化物：自2012年1月1日起，對于新建火力發(fā)電鍋爐及燃?xì)廨啓C(jī)機(jī)組執(zhí)行100mg/m3的SO2限值；自2014年7月1日起，現(xiàn)有的火力發(fā)電鍋爐和燃?xì)廨啓C(jī)機(jī)組執(zhí)行200mg/m3的限值；只是對W型火焰爐、循環(huán)流化床及2003年12月31日之前建成投產(chǎn)或通過項目環(huán)境影響報告審批的鍋爐可執(zhí)行400mg/m3的SO2限值。2、國家政策及法規(guī)的要求3、SO2控制技術(shù)燃料空氣煙氣脫除石灰石-石膏法

(應(yīng)用最多)鎂法鈉法氨法海水法干法

鍋爐燃燒中處理燃燒后處理煙囪洗煤，選煤爐內(nèi)噴鈣煤炭洗選：現(xiàn)階段大多采用物理選煤，根據(jù)物理性質(zhì)差異分選，如重力分選。目前僅能除去煤炭中的部分無機(jī)硫，對于煤炭中的有機(jī)硫尚無經(jīng)濟(jì)可行的去除技術(shù)。爐內(nèi)噴鈣：將石灰石粉磨至150目左右，用壓縮空氣噴射到爐內(nèi)最佳溫度區(qū)，并使脫硫劑石灰石與煙氣有良好的接觸和反應(yīng)時間，石灰石受熱分解成氧化鈣和二氧化碳，再與煙氣中二氧化硫，反應(yīng)生成亞硫酸鈣和硫酸鈣，最終被氧化成硫酸鈣。4、燃燒前、中技術(shù)燃燒后脫硫：在鍋爐尾部電除塵后至煙囪之間的煙道處加裝脫硫設(shè)備,目前95％以上的燃煤鍋爐采用此方式實施脫硫,是控制二氧化硫和酸雨污染最有效、最主要的技術(shù)手段。5、煙氣脫硫技術(shù)按有無液相介入分類濕法半干法干法海水法電子束法按有無液相介入分類濕法：進(jìn)入濕吸收劑；排出濕物質(zhì)

濕法是利用堿性溶液為脫硫劑，應(yīng)用吸收原理在氣、液、固三相中進(jìn)行脫硫的方法。濕法脫硫是目前商業(yè)應(yīng)用最廣大的煙氣脫硫方法。以石灰石、生石灰為基礎(chǔ)的鈣法以氧化鎂為基礎(chǔ)的鎂法以合成氨為基礎(chǔ)的氨法海水脫硫以亞硫酸鈉、氫氧化鈉為基礎(chǔ)的鈉法濕法脫硫半干法：進(jìn)入濕吸收劑；排出干物質(zhì)

半方法是指在有液相和氣相介入脫硫方法，脫硫產(chǎn)物為干粉狀。優(yōu)點：投資少，運(yùn)行費用低、腐蝕小、占地面積小、工藝可靠性強(qiáng)。缺點：反應(yīng)速度較低，介于干法和濕法之間，效率不高，運(yùn)行好的情況下可達(dá)到70%,設(shè)備磨損嚴(yán)重，運(yùn)行不善容易堵塔，運(yùn)行原料成本高干法：進(jìn)入干吸收劑；排出干物質(zhì)。

干法是指無液相介入完全在干燥狀態(tài)下進(jìn)行脫硫的方法。如向爐內(nèi)噴干燥的生石灰或石灰石粉末，即脫硫產(chǎn)物為粉狀。

優(yōu)點：相對于濕法系統(tǒng)來講，設(shè)備簡單，占地面積小、投資和運(yùn)行費用低、操作方便、能耗低、生成物便于處理、無污水處理系統(tǒng)等。缺點：反應(yīng)慢，脫硫效率低，先進(jìn)的可達(dá)60-80%.吸收劑利用率低，磨損、結(jié)構(gòu)現(xiàn)象嚴(yán)重，設(shè)備維護(hù)成本高，可靠性低，壽命短海水法：采用海水對煙氣脫硫的方法

此方法受地域條件限制。且有氯化物嚴(yán)重腐蝕設(shè)備的問題。脫硫殘液PH很低，必須配置參數(shù)合理的水質(zhì)恢復(fù)系統(tǒng)，才能達(dá)到環(huán)保要求的排放條件。優(yōu)點工藝簡單，不需要添加任何化學(xué)物質(zhì)，沒有固體副產(chǎn)物生成，效率可達(dá)90%以上，投資及運(yùn)行費用低，建設(shè)周期短，便于維護(hù)缺點：收到地點限制，應(yīng)用范圍小，海水脫硫工藝一般適用于靠海邊、擴(kuò)散條件較好、用海水作為冷卻水、燃用低硫煤的電廠。電子束法：是一種利用高能物理原理，采用電子束輻照煙氣，或以脈沖產(chǎn)生電暈對煙氣實施脫硫的方法。電子束法使用的脫硫劑為合成氨，目前僅限于噸位不大的燃煤鍋爐煙氣脫硫。。第二章濕法脫硫工藝的現(xiàn)狀及應(yīng)用石灰石-石膏法1、石灰石-石膏法石灰石／石膏法的原理：石灰石的溶解過程：CaCO3+2H+→Ca2++CO2+H2OSO2的吸收過程：SO2+H2O→H2SO3H2SO3→H++HSO3-(低PH值時)（吸收區(qū)下部）H2SO3→2H++SO32-(高PH值時)（吸收區(qū)上部）Ca2++2HSO3-→Ca(HSO3)2Ca2++SO32-→CaSO3反應(yīng)產(chǎn)物的氧化：Ca(HSO3)2+CaCO3+O2

2CaSO4+CO2+H2O結(jié)晶生成石膏：CaSO4+2H2O→CaSO4·2H2O分為煙氣系統(tǒng)，吸收劑制備系統(tǒng)，吸收塔系統(tǒng)，工藝水系統(tǒng)，氧化系統(tǒng)，事故漿液系統(tǒng)，脫水系統(tǒng)石灰石／石膏法的主要優(yōu)點是：適用的煤種范圍廣、脫硫效率高（有的裝置Ca/S=1時

，脫硫效率大于90%）、吸收劑利用率高（可大于90％）、設(shè)備運(yùn)轉(zhuǎn)率高（可達(dá)90％以上）

、工作的可靠性高（目前最成熟的煙氣脫硫工藝）、脫硫劑—石灰石來源豐富且廉價。

石灰石/石膏法的缺點：初期投資費用太高、運(yùn)行費用高、占地面積大。石灰石／石膏法是目前商用最廣泛的脫方法，在國內(nèi)外的市場占有率在90%以上。

氧化鎂脫硫技術(shù)是一種成熟度僅次于鈣法的脫硫工藝，其工藝與石灰石石膏法非常類似。氧化鎂脫硫工藝在世界各地都有非常多的應(yīng)用業(yè)績，其中在日本已經(jīng)應(yīng)用了100多個項目，臺灣的電站95%是用氧化鎂法，另外在美國、德國等地都已經(jīng)應(yīng)用，并且目前在我國部分地區(qū)已經(jīng)有了應(yīng)用的業(yè)績。氧化鎂法相比石灰石法相比鎂法對SO2的吸收能力更強(qiáng)，各項投資相對低20%左右。但他要求附近有氧化鎂礦石，并且氧化鎂價格比石灰石貴很多，副產(chǎn)物硫酸鎂如不能銷售會造成運(yùn)行成本的大量增加。該過程中會有8%的MgO流

失，造成二次污染2、氧化鎂法

氨法脫硫原理是采用氨水作為脫硫吸收劑，與進(jìn)入吸收塔的煙氣接觸混合，煙氣中SO2與氨水反應(yīng)，生成亞硫酸銨，經(jīng)與鼓入的強(qiáng)制氧化空氣進(jìn)行氧化反應(yīng)，生成硫酸銨溶液，經(jīng)結(jié)晶、離心機(jī)脫水、干燥器干燥后即制得化學(xué)肥料硫酸銨。氨法脫硫還有一定的脫硝作用3、氨法

SO2＋H2O＋NH3=(NH4)HSO32(NH4)HSO3+O2+=2(NH4)2SO4+H2O氨法也是一種技術(shù)成熟的脫硫工藝，優(yōu)點有

1由于氨水與SO2反應(yīng)速度要比石灰石（或石灰）與SO2反應(yīng)速度大得多，同時氨法不

需吸收劑再循環(huán)系統(tǒng)，因而系統(tǒng)要比石灰右—石膏法小、簡單，其

投資費用比石灰石—石膏法低得多；

2

在工藝中不存在石灰石作為脫硫劑時的結(jié)垢和堵塞現(xiàn)象；3

利用廢氨水作為脫硫劑，降低成本4

氨法工藝無廢水排放，除化肥硫酸氨外也無廢渣排放缺點：1

氨水來源也是選擇此工藝的必要條件；

2氣溶膠和氨損。在氨法脫硫過程中，亞硫酸銨和亞硫酸氫銨氣溶膠隨凈煙氣排出，造成氨的損耗3

副產(chǎn)品硫酸銨的銷路和價格是氨法工藝應(yīng)用的先決條件，這是由于氨法所采用的吸收劑氨水價格遠(yuǎn)比石灰石高，其吸收劑費用很高，如果副產(chǎn)品無銷路或銷售價格低，不能抵消大部分吸收劑費用，則不能

應(yīng)用氨法工藝.

第三章脫硫設(shè)施運(yùn)行管理要點石灰石石膏法1、出口SO2排放濃度（達(dá)到國家環(huán)保要求）2、SO2脫除率（國內(nèi)一般承諾90-95%）3、鈣硫比（國內(nèi)一般不超過1.03）4、脫硫廠用電率5、水耗6、系統(tǒng)壓力損失；

1、脫硫系統(tǒng)應(yīng)達(dá)到的主要性能指標(biāo)分為石灰石、石灰石粉石灰石粉品質(zhì)要求2、脫硫劑儲存制備。3、吸收塔PH吸收塔運(yùn)行的最佳PH為5左右PH<4時吸收塔漿液將不再吸收二氧化硫。并且增加對脫硫循環(huán)泵的腐蝕。PH太大時，容易結(jié)垢，堵塞管道通過調(diào)整供漿量來調(diào)節(jié)吸收塔PH當(dāng)PH降低時，增大供漿量提高系統(tǒng)PH;當(dāng)PH增加時，減少供漿量降低系統(tǒng)PH。保證系統(tǒng)在合適的PH下運(yùn)行，提高系統(tǒng)運(yùn)行效率。被腐蝕的循環(huán)泵葉輪氧化風(fēng)機(jī)的運(yùn)行直接關(guān)系到氧化效率，氧化風(fēng)量低時CaSO3無法被氧化為CaSO4，吸收塔漿液失去吸收SO2的能力。同時導(dǎo)致吸收塔無法脫除石膏。在運(yùn)行過程中應(yīng)保證足夠的氧化風(fēng)量，氧化風(fēng)機(jī)的運(yùn)行是脫硫穩(wěn)定運(yùn)行的關(guān)鍵因素，一般要求一運(yùn)一備。4、氧化風(fēng)量

漿液中粉塵過多會影響石灰石的溶解，導(dǎo)則漿液中PH值降低、脫硫效率下降。嚴(yán)重時可能導(dǎo)致漿液中毒。重視電除塵的管理，提高電除塵的除塵效率是保證脫硫設(shè)施安全穩(wěn)定運(yùn)行的重要條件之一。各脫硫系統(tǒng)對粉塵要求不同，一般要求在100mg/m3以內(nèi)。5、粉塵含量

氯在系統(tǒng)中主要以氯化鈣形式存在,去除困難,影響脫硫效率,后續(xù)處理工藝復(fù)雜,在運(yùn)行中應(yīng)嚴(yán)格控制系統(tǒng)中Cl-含量(一般控制在20000ppm以內(nèi)),確保其在設(shè)計(一般設(shè)計在40000ppm左右)允許范圍內(nèi)。Cl-含量過高會增加對鋼材的腐蝕，嚴(yán)重影響泵，攪拌器，塔體的壽命。還會石膏脫水困難，使含水量增加，石膏難以成型，影響石膏品質(zhì)，降低效益。

運(yùn)行中通過增加廢水的排放來控制Cl-濃度。6、Cl-含量

吸收塔漿液密是影響脫硫效率的關(guān)鍵因素。密度過高會造成以下危害1吸收塔結(jié)垢嚴(yán)重，2除霧器除霧效果難以保證，3對防腐層沖刷嚴(yán)重，增加塔底沉積4影響亞硫酸鈣氧化效率。密度過低時脫硫劑含量減少，也不利于提高脫硫效果一般控制吸收塔密度控制在1050-1200kg/m3之間。7、吸收塔漿液密度第四章核查過程中關(guān)注的重點一脫硫計算ppm為體積濃度，是氣體體積的百萬分之一。mg/Nm3為質(zhì)量濃度，即每立方米空氣中所含污染物的質(zhì)量。ppm與mg/Nm3二者之間的換算公式為：其中A為質(zhì)量濃度mg/Nm3，C為ppm,M物質(zhì)的分子量。

NOX分子量：46

CO分子量：28

SO2分子量：64可以通過上述公式進(jìn)行轉(zhuǎn)換

1.1、mg/Nm3與ppm的概念及換算SO2與燃煤含硫量的對應(yīng)關(guān)系：鍋爐燃燒過剩系數(shù)為1.4時，含硫率為1%的煤炭燃燒后，排放濃度大致為2100mg/Nm3。其他含硫率可按下式推算：含硫率=入口SO2濃度/2100/100。如：入口SO2濃度為600PPm,則燃煤含硫率=600*2.86/2100/100=0.82%1.2、SO2與燃煤含硫量的對應(yīng)關(guān)系1.3、SO2產(chǎn)生量及排放量的計算SO2的產(chǎn)生量=1.6×B×S1.6是硫與二氧化硫的轉(zhuǎn)換系數(shù)B是原煤量S是煤的硫份比如:燃燒100萬噸的原煤，硫份為1%，那么SO2的產(chǎn)生量=1.6×100萬噸×1%=1.6萬噸SO2的排放量＝產(chǎn)生量×（1－脫硫效率×投運(yùn)率）如:該機(jī)組的脫硫效率為90％，投運(yùn)率為90％，SO2的排放量＝1.6萬噸×【（1－90％）×90％】＝0.304萬噸。如果該機(jī)組的投運(yùn)率為50％，則SO2的排放量＝0.88萬噸。

理論上，1mol的SO2脫除需1mol的CaCO3，同時產(chǎn)生1mol的CaSO4·2H2O（石膏）。因SO2的分子量為64，CaCO3的分子量為100，CaSO4·2H2O（石膏）的分子量為172

可以簡單理解為脫除64單位的SO2需要100單位的CaCO3，生成172單位的石膏1.4、石灰石用量及石膏產(chǎn)量的計算考慮到鈣硫比、CaCO3純度等因素時脫除1噸SO2的石灰石用量=1噸×100÷64×1.03÷90%=1.79噸1.03為鈣硫比，90%為CaCO3的純度脫除1噸SO2的石膏產(chǎn)量=(1噸×100÷64×1.03÷90%)×172÷100÷(1-10%)=3.4噸10%為石膏含水率也可以忽略為1噸石灰石反應(yīng)生成1.8噸石膏如本月燃煤量為89243噸，燃煤硫含量為0.78%，平均脫硫效率為92%，投運(yùn)率為100%，那么本月石灰石用量應(yīng)為：89243×0.78%×1.6×92%×100%×1.79/90%=2038噸本月石膏產(chǎn)生量為：2038×1.8=3668噸1.4、石灰石用量及石膏產(chǎn)量的計算（續(xù)）二、核查過程中關(guān)注的重點1、通過CEMS數(shù)據(jù)監(jiān)測對每套脫硫裝置，在脫硫入口和出口分別設(shè)置一套在線煙氣分析儀（CEMS）用于脫硫SO2、O2濃度等參數(shù)監(jiān)測。大部分煙氣分析儀采用非色散紅外線吸收法來進(jìn)行測量。

1.1CEMS安裝位置

1.1.1脫硫入口增壓風(fēng)機(jī)入口前，入口原煙氣擋板后。核查過程中關(guān)注的重點入口CEMS測量裝置核查過程中關(guān)注的重點1.1.2脫硫出口

在線煙氣分析儀安裝在脫硫出口煙道上，

出口擋板前或煙囪入口前主煙道上，對于每

爐對應(yīng)一個煙囪的機(jī)組，也可安裝在煙囪上。

環(huán)保監(jiān)測煙氣分析儀一般安裝在煙囪上，距

離地面高度約30～50米，用于全面監(jiān)測煙氣

SO2排放情況。大多數(shù)時候這兩套分析儀合用為一套。核查過程中關(guān)注的重點1.2CEMS測試數(shù)據(jù)分析

通過入口二氧化硫含量和出口二氧化硫含量的對比，可以計算出脫硫裝置的脫硫效率。

SO2

脫除率由下式表示（實際計算時考慮氧含量）：FGD裝置出口SO2濃度（mg/Nm3）脫硫率（％）＝(1－)×100%FGD裝置入口SO2濃度（mg/Nm3）核查過程中關(guān)注的重點1.3CEMS數(shù)據(jù)傳輸

CEMS數(shù)據(jù)將通過硬接線輸出到FGD裝置控制系統(tǒng)，經(jīng)過DCS處理顯示在計算機(jī)畫面上，方便運(yùn)行人員監(jiān)控。環(huán)保監(jiān)測的數(shù)據(jù)，一般通過有線的或無線的傳輸方式，直接傳輸?shù)江h(huán)保局監(jiān)控中心。核查過程中關(guān)注的重點核查過程中關(guān)注的重點案例：某機(jī)組提供的CEMS數(shù)據(jù)表顯示，從7月～11月數(shù)據(jù)為連續(xù)數(shù)據(jù)且符合排放標(biāo)準(zhǔn)要求。但從其向環(huán)保局提出的脫硫停運(yùn)申請及運(yùn)行記錄顯示:該時間段裝置每月停運(yùn)次數(shù)較多，9月多達(dá)7次以上。因機(jī)組發(fā)電未停，由此可見該CEMS數(shù)據(jù)表全部為假數(shù)據(jù)。核查過程中關(guān)注的重點2調(diào)用主機(jī)和脫硫運(yùn)行參數(shù)進(jìn)行對比

2.1檢查辦法通過主機(jī)某一時段的機(jī)組負(fù)荷、發(fā)電量和該

時段燃煤含硫量，掌握該時段的耗煤量、石灰石

耗量和石膏產(chǎn)量。進(jìn)行數(shù)據(jù)對比的方法：根據(jù)該時段燃燒的煤量和煤質(zhì)，計算出產(chǎn)生

了多少噸二氧化硫，為脫除該二氧化硫消耗了多

少噸石灰石，產(chǎn)生了多少噸石膏，根據(jù)計算值與

實際值進(jìn)行對比得出結(jié)論。核查過程中關(guān)注的重點2.2計算依據(jù)在石灰石—石膏濕法脫硫工藝中，化學(xué)反應(yīng)方程式為：2CaCO3+2SO2+O2+4H2O<==>2CaSO4·2H2O+2CO21mol的SO2脫除需1mol的CaCO3，同時產(chǎn)生1mol的CaSO4·2H2O（石膏）。其中SO2的分子量為64，CaCO3的分子量為100，CaSO4·2H2O（石膏）的分子量為172

核查過程中關(guān)注的重點案例1：某電廠提供的燃煤數(shù)據(jù)為500t/h，煤質(zhì)中含硫率為：1%，脫硫率：95%，根據(jù)測算公式可知，SO2脫除量=500×1%×0.8×2×95%=7.6t/h；純石灰石耗量為：7.6÷64×100=11.875t/h，考慮石灰石純度為92%，Ca/S比為1.03,則石灰石耗量為：11.875×1.03÷92%=13.59t/h；折算到漿液時為每小時消耗38.5m3/h（30%漿液濃度）;

石膏產(chǎn)量為：7.6÷64×172=20.425t/h.

而該廠提供的石灰石耗量數(shù)據(jù)顯示在該時段為30m3/h，折算到石灰石時約10.57t，明顯低于實際需要。故可判斷：該脫硫系統(tǒng)沒有對全煙氣量進(jìn)行全部脫硫。核查過程中關(guān)注的重點案例2機(jī)組燃煤數(shù)據(jù)不合理

某33萬KW電廠2007年6月1＃機(jī)組運(yùn)行發(fā)電量為1161萬KW，2＃機(jī)組運(yùn)行發(fā)電量為1115萬KW，1＃機(jī)組比2＃機(jī)組多發(fā)46萬KW，而330MW機(jī)組發(fā)電46萬KW只需要消耗標(biāo)準(zhǔn)煤170噸。但數(shù)據(jù)統(tǒng)計中顯示1＃機(jī)組卻比2＃機(jī)組多消耗標(biāo)準(zhǔn)煤4200噸，煤的硫含量為2％。

多耗煤的目的是：在計算S02排放總量時，為企業(yè)早日完成總量減排做好數(shù)據(jù)準(zhǔn)備。數(shù)據(jù)為假，不予認(rèn)可。案例3

1臺600MW機(jī)組運(yùn)行數(shù)據(jù)顯示，2007年6月檢修停運(yùn)10天，實際只運(yùn)行了20天，脫硫運(yùn)行數(shù)據(jù)也顯示只運(yùn)行了20天，但提供的耗煤量數(shù)據(jù)表卻顯示連續(xù)運(yùn)行了720小時（30天）。再調(diào)用機(jī)組發(fā)電量統(tǒng)計表進(jìn)行核對得知：機(jī)組在其中10天內(nèi)沒有發(fā)電量的記錄，由此可見，虛構(gòu)了煤耗，其主要的目的與案例2一樣：在計算S02排放總量時，為企業(yè)早日完成總量減排做好數(shù)據(jù)準(zhǔn)備。核查過程中關(guān)注的重點核查過程中關(guān)注的重點3通過增壓風(fēng)機(jī)運(yùn)行狀態(tài)判斷裝置是否正常運(yùn)行旁路擋板關(guān)閉的情況下，增壓風(fēng)機(jī)動（靜）葉片開度與鍋爐