火电厂烟气脱硫技术学习教案.pptx

Click to edit Master title style,Click to edit Master text styles,Second level,Third level,Fourth level,Fifth level,11/7/2009,#,#,单击此处编辑母版标题样式,会计学,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,会计学,1,火电厂烟气(yn q)脱硫技术,第一页，共75页。,我国SO2的排放(pi fn),2003年我国煤炭消费量：15.8亿吨，其中(qzhng)火电厂燃煤量：8.5亿吨，比2000年增长了44%，占全国煤炭消费增长量的80%。,2003年全国SO2排放量：2167万吨，比2002年增长12%，其中(qzhng)火电厂：1200万吨，增长了460万吨，占全国排放总增长量的88%。,如不加以治理，预计到2020年，全国SO2排放量：4780万吨左右，火电厂：3100多万吨，与2000年相比增加2倍。,我国基本消除酸雨污染所允许的SO2最大排放量为1200-1400万吨。,第1页/共75页,第二页，共75页。,现有燃煤电厂二氧化硫(r yng hu li)治理“十一五”规划,“十一五”期间(qjin)，现有燃煤电厂需安装烟气脱硫设施1.37亿千瓦，共221个项目，可形成二氧化硫减排能力约490万吨。加上淘汰落后、燃用低硫煤、节能降耗等措施，到2010年，现有燃煤电厂二氧化硫排放总量由2005年的1300万吨下降到502万吨，下降61.4%。规划的实施，对实现“十一五”时期全国二氧化硫排放总量削减10%的约束性目标和改善全国大气环境质量将起决定性作用。,第2页/共75页,第三页，共75页。,我国火电厂脱硫现状(xinzhung),我国火电厂脱硫发展史,我国火电厂脱硫始于20世纪70年代，但发展缓慢。当时对国际上出现的不少好的工艺都进行了不同规模的半工业化试验，包括湿法、干法和半干法等，我国自己还开发(kif)了磷铵肥法。,“八五”期间，国家决定，引进几套示范装置，消化吸收，为“九五”大上做好准备。,第3页/共75页,第四页，共75页。,全国引进了6套示范(shfn)装置：,重庆珞璜电厂的湿式石灰石石膏法,太原(ti yun)第一热电厂的简易湿式石灰石石膏法,山东黄岛电厂的旋转喷雾干燥法,南京下关电厂的LIFAC法,深圳西部电厂的海水脱硫,成都热电厂的电子束脱硫。,第4页/共75页,第五页，共75页。,引进的火电厂6大示范(shfn)工程简况,项 目 重庆珞璜电厂 太原一热电厂 山东黄岛电厂 南京下关电厂 深圳西部电厂 成都热电厂,机组/MW 4360 200 100 2125 200 200,烟气量/Nm3/h 1170000 300000 300000 550000 1100000 300000,FGD工艺 石灰石石膏法 简易石灰石法 旋转喷雾干燥 LIFAC 海水脱硫 电子束法,副产物 石膏 淤渣 灰渣 灰渣 废水 硫铵硝铵,外商(wishng)三菱重工（日）EPDC（日）EPDC（日）IVO（芬兰）ABB（挪威）荏原（日）,建成年份 1992、1999 1996 1996 1999 1999 1998,投资/万元 55830 13100 9520 10600 9730,占电厂投资/%1520 810 1015 7左右 78 ,运行费/万元/a 8319 625 1634 875 ,钙硫比 1.011.02 1.011.02 1.52.0 2.03.0 ,吸收剂利用率/%90 90 40503540 3540 ,脱硫效率/%90 80 7080 6085 90 80,第5页/共75页,第六页，共75页。,除此之外，还引进：德国斯坦米勒的湿式石灰石石膏法，另外(ln wi)还有浙江钱清电厂、云南小龙潭电厂、福建后石电厂、四川内江电厂、宜宾黄梅电厂等，都引进了不同的脱硫工艺。,第6页/共75页,第七页，共75页。,我国火电厂脱硫的技术(jsh)政策,以烟气脱硫为主。规定：,燃用含硫量2%煤的机组或大容量机组（200MW）的电厂建设烟气脱硫设施时，宜优先考虑采用湿式石灰石石膏工艺，脱硫率应保证在90%以上，投运率应保证在电厂正常发电时间的95%以上。,燃用含硫量2%煤的中小电厂锅炉(gul)（200MW），或是剩余寿命低于10年的老机组，建设烟气脱硫设施时，在保证达标排放，并满足SO2排放总量控制要求的前提下，宜优先采用半干法、干法或其它费用较低的成熟技术，脱硫率应保证在75%以上，投运率应保证在电厂正常发电时间的95%以上。,第7页/共75页,第八页，共75页。,我国火电厂脱硫发展趋势,目前，大型机组烟气(yn q)脱硫，核心关键技术和设备仍然依赖于国外。投资和运行费用仍然降不下来，不适合我国国情。烟气(yn q)脱硫国产化是必然趋势。这里提出了两大任务：要实现烟气(yn q)脱硫技术的国产化和烟气(yn q)脱硫设备的国产化。2000年原国家经贸委就发布了火电厂烟气(yn q)脱硫关键技术与设备国产化规划要点,第8页/共75页,第九页，共75页。,规划要点的指导思想,总体规划、突出重点、依据市场、依托项目、技贸结合、引进技术、立足创新、重点攻关、提高质量、形成能力，逐步提高国产化水平。利用国内科研、设计和制造部门现有技术力量和生产能力，在引进、消化吸收国外先进的烟气脱硫技术的基础上，加强(jiqing)技术创新、开发适合我国国情的火电厂烟气脱硫工艺，逐步实现火电厂烟气脱硫关键技术和设备的国产化。,第9页/共75页,第十页，共75页。,规划要点：烟气(yn q)脱硫国产化目标 分四步考虑：,第一步:至2001年末，初步掌握火电厂湿法脱硫设计技术，启动火电厂烟气脱硫国产化示范工程，湿法烟气脱硫设备国产化率达80%左右(zuyu)。同时，选择若干种其它烟气脱硫工艺作为国产化的示范工程，编制国产化实施方案。,第二步:至2003年末，具备独立完成火电厂湿法烟气脱硫工艺设计的能力，开发适合我国国情的火电厂烟气脱硫工艺，湿法烟气脱硫设备国产化率达90%以上。组织实施其它烟气脱硫国产化示范工程，并具备相应的设计能力。,第三步:至2005年末，湿法烟气脱硫设备国产化率达95%以上。其它烟气脱硫工艺也要基本实现脱硫设备国产化。,第四步:至2010年，湿法烟气脱硫设备国产化率达100%。掌握其它若干种烟气脱硫工艺的设计，设备国产化率达到95%以上。,第10页/共75页,第十一页，共75页。,规划(guhu)要点：国产化具体内容：首先设计技术 国产化，其次设备国产化。,设计技术国产化：,引进国外设备的同时引进设计技术，并要消 化吸收和创新。,设备国产化分三类：,已实现(shxin)国产化的设备，,可以实现(shxin)国产化的设备，,短期内需要引进的设备。,第11页/共75页,第十二页，共75页。,烟气(yn q)脱硫国产化的内容,设计技术(jsh)国产化：,*设计参数的选取,*工艺计算,*吸收塔结构设计,*工艺设备选型和配套,*设备布置,*控制系统设计,*调试技术(jsh),*施工安装标准和技术(jsh)规范,*工程管理和验收,*运行和检修规程等。,第12页/共75页,第十三页，共75页。,设备国产化（以湿式石灰石-石膏法工艺为例）：,目前可以国产化的设备有：,*风机(fn j)类,*泵类,*吸收塔箱罐及钢结构类,*物料输送设备类,*除尘设备,*定量给料类,*制粉设备类,*翅管式和热管式烟气换热器,*防腐内衬,*DCS控制系统等。,第13页/共75页,第十四页，共75页。,目前已具备条件开发的设备有：,*水力旋流分离器,*真空皮带(p di)脱水机及附属设备,*压力雾化喷嘴,*除雾器,*回转式和强制热媒水循环式烟气换热器,*搅拌设备,*特大容量的脱硫干风机,*强制氧化用大流量高压离心风机,*脱硫DCS系统控制软件等。,第14页/共75页,第十五页，共75页。,目前仍需进口的设备有：,*大容量脱硫湿风机,*重要的检测采样一次元器件（包括进、出口SO2检测仪、烟尘检测仪、浆液浓度计、浆液流量计等）及其控制系统,*关键部位阀门,*喷淋系统,*除雾器,*大容量循环浆泵,*烟气换热器,*真空(zhnkng)皮带脱水机等。,第15页/共75页,第十六页，共75页。,烟气脱硫工艺(gngy)分类,.按吸收剂的状态划分：,a.干法(n f)：利用固态吸收剂、吸附剂或催化剂脱硫的方法。烟气循环流化床脱硫工艺，是目前我国在中小型发电锅炉上重点推广的工艺。,b.半干法(n f)：采用液态吸收剂，利用烟气的热量，在脱硫反应的同时，蒸发吸收剂中的水分，使脱硫产物成为固态。,c.湿法：采用液态吸收剂吸收烟气中的SO2。如湿式石灰石-石膏法等。在国内外，湿式石灰石-石膏法占湿法的80%，我国已将湿式石灰石-石膏法作为大容量机组（200MW）的电厂烟气脱硫优先考虑的方法。,.按脱硫产物划分：主要是根据对吸收产物的处理划分的。,a.抛弃法：在采用碱性浆液如石灰、石灰石等碱性浆液作吸收剂时，生成的是亚硫酸盐和硫酸盐，将这些产物抛弃。,b.回收法：将脱硫产物以可利用资源进行回收的方法。如回收石膏、SO2、稀硫酸、硫酸铵和硝酸铵。,.按脱硫原理划分：,a.吸收法,b.吸附法,c.催化转化法,第16页/共75页,第十七页，共75页。,1.湿式石灰石-石膏(shgo)法烟气脱硫,湿式石灰石-石膏法是将石灰石粉制成浆液，在吸收装置中将烟气中的SO2脱除而副产石膏的方法。该方法是目前应用最广的一种烟气脱硫（FGD）方法。脱硫率可达95%以上，运行可靠，技术最为成熟，可适用于高、中、低硫煤。最大缺点是设备庞大(pngd)，占地面积大，投资和运行费用高。,第17页/共75页,第十八页，共75页。,工艺(gngy)系统简介,系统(xtng)包括：气-气换热器、吸收塔、石灰石粉和石灰石浆液制备、浆液循环槽、石膏脱水系统(xtng),除雾器 石膏制备系统(xtng)净 化后烟气 气,吸 旋,气 流,换 收 器,除尘后烟气 热 喷淋层,器 塔,真空皮带脱水机,浆液制备 浆液循环槽,氧化空气 石膏,第18页/共75页,第十九页，共75页。,2.烟气(yn q)循环流化床脱硫技术,烟气循环流化床脱硫技术是把固体流态化技术引入到烟气脱硫工艺中的一项新技术，在20世纪80年代以后有了很大发展。,烟气循环流化床是采用(ciyng)含湿量为3%5%的石灰粉作为脱硫剂，在流化床中与高速流动的烟气接触完成脱硫。在流化床尾部除下来的吸收剂经增湿后循环使用。在钙硫比为1.11.5的情况下，脱硫率可达80%90%。,第19页/共75页,第二十页，共75页。,烟气循环流化床工艺系统简单，运行可靠，占地面积小，投资和运行费用低，无废水排放，是一种(y zhn)较好的干法脱硫工艺。,循环流化床反应器 排烟,消石灰,干粉仓 分 静电除尘器,离,器,干灰再循环 干灰排放,锅炉烟气 喷水加湿,飞灰,烟气循环流化床工艺(gngy)系统简单，运行可靠，占地面积小，投资和运行费用低，无废水排放，是一种较好的干法脱硫工艺(gngy)。,第20页/共75页,第二十一页，共75页。,Ca(OH),2,+SO,2,CaSO,3,+H,2,O,C a(OH),2,+SO,2,+1/2O,2,CaSO,4,+H,2,O,主要(zhyo)反应式,第21页/共75页,第二十二页，共75页。,3.旋转(xunzhun)喷雾干燥法烟气脱硫,称半干法工艺，基本工艺路线是将石灰制成一定浓度的浆液供给脱硫塔，在脱硫塔中由高速旋转（约10000转/min左右(zuyu)）的喷雾装置将浆液雾化成100m以下的雾滴，同时与含SO2的热烟气接触；在雾滴干燥的同时，完成对SO2的吸收。经除尘分离后烟气排放，脱硫渣循环使用。,第22页/共75页,第二十三页，共75页。,旋转喷雾干燥法脱硫，工艺过程简单，设备(shbi)少，占地小，不需对脱硫产品进行二次处理，没有废水排放，脱硫后的烟气不需二次加热。该法适用于燃用中、低硫煤锅炉的烟气脱硫。,浆液槽 消石灰浆液,旋转喷雾 除尘器 去烟囱,锅炉烟气 干燥塔 （静电(jngdin)或布袋式）,脱硫渣再循环 脱硫渣再循环 排入灰场,旋转喷雾干燥法工艺流程示意图,第23页/共75页,第二十四页，共75页。,Ca(OH),2,+SO,2,CaSO,3,+H,2,O,C a(OH),2,+SO,2,+1/2O,2,CaSO,4,+H,2,O,主要(zhyo)反应式,第24页/共75页,第二十五页，共75页。,4.炉内喷钙尾部(wi b)增湿脱硫（LIFAC）技术,LIFAC脱硫工艺是在炉内喷钙脱硫技术的基础上，在尾部(wi b)烟道加装了增湿活化器，在活化器中，喷入的水雾与烟气中的未反应的氧化钙颗粒反应，生成活性更高的氢氧化钙，对SO2进一步吸收，总脱硫率可达70%80%。目前，芬兰公司对装置作了改进，采用吸收剂再循环，可使脱硫率接近90%。,LIFAC工艺适用于燃用中、低硫煤锅炉，投资少，占地小，特别适用于老厂改造。没有废水排放，烟气不需二次加热，运行费用低。但脱硫率较低，钙硫比高，吸收剂利用率低。,第25页/共75页,第二十六页，共75页。,水,石灰石粉 烟气(yn q)活,煤 粉 锅炉 化 静电除尘器 去烟囱,空 气 器,灰渣再循环 去灰场,LIFAC法工艺流程示意图,第26页/共75页,第二十七页，共75页。,石灰石粉喷入9501050的温度区，以生成(shn chn)多孔的、比表面积大、反应活性高的CaO。,炉内反应：脱硫率30%左右,CaCO3 CaO+CO2,CaO+SO2 CaSO3,CaO+SO2+1/2O2 CaSO4,尾部增湿活化反应器中的反应，：,CaO+H2O Ca(OH)2,Ca(OH)2 +SO2 CaSO3+H2O,C a(OH)2 +SO2+1/2O2 CaSO4+H2O,总的脱硫率达到70%80%.,第27页/共75页,第二十八页，共75页。,5.电子束法烟气(yn q)脱硫（EBA）技术,利用电子(dinz)加速器产生的等离子体，氧化烟气,中的SO2和NOX，同时与喷入的水和氨反应(fnyng)，生成,硫酸铵和硝酸铵，达到同时脱硫、脱氮的目的。,水 液 软 空,氨 水 气,除尘器 冷 除尘器 去烟囱,锅炉烟气,1 2,却 反应器,塔,肥料,第28页/共75页,第二十九页，共75页。,在反应器中经过以下四步主要反应：,第一步，生成活性基团,O2、H2O+e*OH、HO2、H、O2+、e,O+O2+M O3+M（M为N2等分子）,第二步，活性基团将SO2和NOX氧化成它们的高价氧化物,NO+O NO2,SO2+O SO3,第三步，生成的SO3和NO2立即和喷入的软水反应，生成H2SO4和HNO3：,SO3+H2O H2SO4,NO2+H2O HNO3,第四步，生成H2SO4和HNO3与液氨反应，生成硫酸铵和硝酸铵：,H2SO4 +NH3 （NH4）2SO4,HNO3+NH3 NH4NO3,电子束脱硫技术的优点是反应速率快，在一个装置内同时脱硫、脱氮，副产肥料，实现了废物资源化，没有废水排放。该工艺适应性强。缺点是控制系统复杂(fz)，要求严格，能耗高。,第29页/共75页,第三十页，共75页。,6.海水烟气(yn q)脱硫技术,海水烟气脱硫是利用海水中固有的碱度(pH=8.28.3)吸收中和烟气中的SO2，吸收过SO2的海水，经海水恢复系统处理后排入大海。,国际上海水脱硫技术分为(fn wi)两类，一类是用纯海水作脱硫剂的技术，脱硫率一般在85%90%，在世界上应用较多。另一类在海水中加入一定量的消石灰，脱硫率较高，但应用较少。,第30页/共75页,第三十一页，共75页。,升温后烟气排向烟囱,吸收用海水,气,除尘器 气 吸 海 空,锅炉烟气 换 收 水 气,热 塔,器 海水恢复系统 排入大海,海水脱硫投资省、运行费用低。缺点是占地面积大，系统存在腐蚀(fsh)问题。,第31页/共75页,第三十二页，共75页。,烟气脱硫工艺流程的确定(qudng)原则,选择合适的脱硫工艺,确定工艺的基础参数:烟气流量，温度，二氧化硫的含量，粉尘含量，脱硫效率，排烟温度等,选择脱硫工艺方案：设备投资，环保要求，对环境的影响、废水的排放，灰场的占用、周围生态环境，系统占地面积及布置条件(tiojin)，吸收剂的来源、利用率，水源问题，脱硫系统的电耗，燃煤含硫量，脱硫渣的处理与利用，原有设备的情况，锅炉、灰收集及处理系统、风机、烟囱等、对机组运行方式的适应性和影响，工艺的成熟程度等。,第32页/共75页,第三十三页，共75页。,烟气脱硫工艺流程的确定(qudng)原则,设备投资：2000年时段，国内大型火电机组的脱硫工程由国外承建，造价(zoji)大约每千瓦8001200元。现阶段通过技术引进、消化和设备国产化，湿式脱硫项目的造价(zoji)大约每千瓦300400元。,环保要求,系统占地面积,脱硫剂的选择,燃煤含硫量,钙硫比,第33页/共75页,第三十四页，共75页。,第34页/共75页,第三十五页，共75页。,湿式石灰石石膏(shgo)法烟气脱硫工艺,工艺特点,根据吸收法的原理，利用石灰石浆液做吸收剂，在吸收塔内吸收脱除烟气中的SO2，最终生成石膏。,具有以下优点：,*技术最成熟、应用范围广（适应高、中、低硫煤）、脱硫效率高（可达95%以上）；,*原料来源广泛、价廉易得；,*系统运行可靠，变负荷运行特性优良(yuling)；,*副产品可充分利用，是良好的建筑材料。,主要缺点：初投资较大，系统复杂。,但有大幅度降低投资的可能。,第35页/共75页,第三十六页，共75页。,工艺系统(xtng)简介,系统包括(boku)：气-气换热器、吸收塔、石灰石粉和石灰石浆液制备、浆液循环槽、石膏脱水系统,除雾器 石膏制备系统 净 化后烟气 气,吸 旋,气 流,换 收 器,除尘后烟气 热 喷淋层,器 塔,真空皮带脱水机,浆液制备 浆液循环槽,氧化空气 石膏,第36页/共75页,第三十七页，共75页。,湿式石灰石石膏法工艺(gngy)过程,吸收塔自下而上分为三个区：,循环槽：浆液储存器和反应器，主要反应：石灰石溶解、亚硫酸盐氧化(ynghu)生成石膏。,洗涤区（喷淋层）：布置有多层喷嘴，根据处理烟气量决定开启层数。,气体区在喷淋层上部至吸收塔出口，中间装有除雾器。,第37页/共75页,第三十八页，共75页。,系统包括以下4个主要工艺过程：,*向循环槽中加入新鲜浆液；,*吸收SO2并进行反应生成亚硫酸钙；,*亚硫酸钙氧化生成石膏（二水(r shu)硫酸钙）；,*从循环槽中分离出石膏。,吸收塔中总的反应式如下：,CaCO3+2SO2+H2O=Ca(HSO3)2+CO2,含CaCO3的浆液从吸收塔上部喷入，吸收烟气中的SO2，生成Ca(HSO3)2 并落入循环槽中，然后通过鼓入的空气使Ca（HSO3）2氧化成CaSO4,结晶生成石膏：,Ca(HSO3)2+O2+CaCO3+3 H2O=2CaSO4.2H2O+CO2,第38页/共75页,第三十九页，共75页。,当循环槽浆液中的石膏达到一定(ydng)过饱和度时（约130%），抽出一部分送往石膏处理站，制成工业石膏。同时向循环槽中加入新鲜浆液，以保持吸收剂浆液的pH值。,石膏浆液 一级脱水（含水量达到40%）并用新鲜水冲洗 真空皮带脱水（含水率达到10%以下），以便进一步利用。,吸收后烟气 除雾器 气-气换热器升温 排入大气。,定期冲洗除雾器。冲洗水落入槽中，保持系统水平衡。,第39页/共75页,第四十页，共75页。,湿式石灰石石膏法工艺(gngy)控制原理,SO2的吸收过程,在湿式石灰石石膏脱硫工艺中，浆液吸收SO2是一个气液传质过程，分为4个阶段(jidun)：,*气态反应物质从气相主体向气-液界面的传递；,*气态反应物穿过气-液界面进入液相并发生反应；,*液相中的CaCO3由液相主体向相界面附近的反应区迁移；,*反应生成物从反应区向液相主体的迁移。,第40页/共75页,第四十一页，共75页。,用水吸收一般被认为是物理吸收过程，过程的机理可用双膜理论(lln)来分析。,气液界面,SO2扩散(kusn)方向,气相主体 液相主体,气膜 液膜,双膜理论示意图,第41页/共75页,第四十二页，共75页。,根据双膜理论，SO2以分子扩散的方式(fngsh)通过气膜和液膜，其传递阻力为两膜阻力之和。研究发现，SO2在气相中的扩散常数远远大于液相扩散常数，所以SO2传递的阻力主要集中在液膜。,为了克服液膜阻力，使吸收过程能快速进行，工程上采用了两项措施：1.增加液气比，并使之高度湍动，同时使液滴的颗粒尽可能小，以增大气-液传质面积；2.在吸收液中加入化学活性物质，本工艺是加入了CaCO3。,第42页/共75页,第四十三页，共75页。,SO2进入液相，首先(shuxin)发生如下一系列反应：,SO2+H2O H2SO3,H2SO3 H+HSO3-,HSO3-H+SO32-,方程式表示的溶液成分与溶液的pH值有关。,第43页/共75页,第四十四页，共75页。,下图表示了与pH值这种关系(gun x)。,pH,10,SO32-存在区,5 HSO3-存在区,SO2+H2O 与 H2SO3,平衡区,第44页/共75页,第四十五页，共75页。,根据Miller等人的研究，HSO3-离子在pH值为4.5时氧化速率最大，但实际(shj)运行时浆液的pH值为5.45.8，此种情况下，HSO3-离子很难被氧化，为此，工艺上向循环槽中鼓入空气，使HSO3-强制氧化成SO42-。更加大了SO2溶解的推动力，从而使SO2不断地由气相转移到液相。,第45页/共75页,第四十六页，共75页。,石膏(shgo)的结晶,HSO3转化成SO42-，并与Ca2+发生反应，生成CaSO4，最后生成有用(yu yn)的石膏：,Ca2+SO42+2H2O CaSO42H2O,如果生成粗颗粒结晶（约100m）石膏，易于分离和脱水。石膏晶体如果是层状、针状或非常细的颗粒，不仅非常难脱水，而且还可能引起系统结垢。必须进行控制。,第46页/共75页,第四十七页，共75页。,石膏(shgo)溶液的相对过饱和度,=（C-C*）/C*,式中:石膏溶液(rngy)的相对过饱和度,C溶液(rngy)中石膏的实际浓度,C*工艺条件下，石膏的平衡浓度。,当C C*时，溶液(rngy)中不会有晶体析出；,当C C*时，溶液(rngy)中将首先出现晶种，并逐渐形成结晶。,第47页/共75页,第四十八页，共75页。,晶种生成和晶体增长(zngzhng)过程,晶种生成(shn chn)晶体增长,速,度,过饱和度,第48页/共75页,第四十九页，共75页。,湿式石灰石石膏(shgo)法的主要设备设计要点,吸收塔是湿式石灰石石膏法的关键设备。早期：填料塔，但由于填料塔易堵塞。现在：空塔。,传统空塔气速低、处理气量小，因此各国都在提高空塔气速上下功夫。这直接牵涉到设备投资(tu z)的大小。,国外最大的空塔气速达4.5m s,第49页/共75页,第五十页，共75页。,主要(zhyo)设备设计要点,吸收塔,塔径、塔高、喷嘴(pnzu)、除雾器,浆液循环槽,石膏制备系统,水力旋流器、真空皮带脱水机,气-气换热器,第50页/共75页,第五十一页，共75页。,塔径的确定(qudng),塔径与空塔气速、处理烟气量的关系：,D4Vs u,式中塔径，m,Vs 操作(cozu)条件下气体体积流量，Nm3 s,u 混合气体线速度，m s,第51页/共75页,第五十二页，共75页。,塔高的确定(qudng),塔高依吸收段的高度而定。吸收段的高度是高脱硫率的重要(zhngyo)保证。,吸收段高度的确定原则是保证气-液有充分的接触时间，以保证吸收剂与SO2充分反应。确定了吸收段高度之后，再考虑喷嘴布置、除雾器、塔底气流分布、浆液循环槽等。最后确定塔高。塔体高度的确定还要考虑与配套系统的整体关系，以确定其水平标高。,第52页/共75页,第五十三页，共75页。,喷嘴(pnzu)的设计与选择,喷嘴的设计要求：.满足吸收剂喷淋量,.使喷出的液滴具有尽可能大的比表面积，以增大气液的接触面积，提高反应活性和反应速率。,国内外对用于空塔喷嘴的研究和使用上，大约有四个方向。.喷嘴的结构(jigu)。.喷嘴在塔内的布置。.喷射方向。.喷射速度。,第53页/共75页,第五十四页，共75页。,除雾器的设计(shj)与选择,除雾器的类型(lixng)：,重力沉降、惯性碰撞、离心分离、,吸附过滤、静电吸引等。,电厂烟气脱硫中对除雾器的要求：,处理能力大、气液分离效果好、阻力低、防堵能力强、便于清洗、操作周期长。,第54页/共75页,第五十五页，共75页。,浆液(jingy)循环槽,浆液循环槽是烟气脱硫系统中重要的化学反应场所。在这里进行着石灰石的溶解、HSO32-的氧化和石膏的结晶。要求循环槽中要保持(boch)相对稳定的石灰石浆液浓度、石膏的过饱和度（浓度）和浆液的pH值。这三者必须维持一个相对的平衡关系，这要从浆液循环槽的结构和容积上去考虑。,浆液循环槽的附属系统，包括氧化空气的导入、浆液的搅拌等都要在设计上考虑。,要设计一个浆液事故储槽。,第55页/共75页,第五十六页，共75页。,石膏制备(zhbi)系统,石膏制备系统包括2个部分(b fen)：,水力旋流器：石膏与石灰石分离，使石膏含水率达到40%，同时对石膏进行洗涤，除去氯、氟、铁等杂质。,真空皮带脱水机：使石膏的含水率降到10%以下。,大型真空皮带脱水机及其附属装置目前尚在进行国产化开发。,第56页/共75页,第五十七页，共75页。,气,-,气换热器（,G.G.H,）,将除尘后的高温烟气降温（90左右），使由吸收塔排出的冷烟气（55左右）升温。,气-气换热器的种类：翅管式、热管式、回转式、强制热煤水循环式等。设计(shj)时需要考虑设备的选型、结构、换热面积、传热速率和运行阻力，气-气换热器虽多采用不锈钢制作，但也要严重关切它的腐蚀问题。,目前用于烟气脱硫的大型气-气换热器也在进行国产化开发中。,存在两种观点,第57页/共75页,第五十八页，共75页。,湿式石灰石-石膏法FGD主要(zhyo)运行参数及控制,a.空塔气速,b.液气比,c.脱硫效率,d.浆液浓度（浆液pH值）,e.系统中的防垢,f.石膏的质量(zhling)控制,第58页/共75页,第五十九页，共75页。,a.,空塔气速,填料塔:1.52m/s，板式塔、空塔：2m/s以上，湍球塔：4m/s左右。填料塔操作时不能产生“液泛”；板式塔不能产生“喷塔”；湍球塔不能产生“短路”等。,空塔气速越高，处理能力越大，但塔高也必须越高，要考虑气液接触时间。使用空塔脱硫时，空塔气速一般控制在23 m/s左右，烟气在塔内的停留时间1.54.5s。SO2浓度越高，停留时间应越长。停留时间与SO2的去除率成正比，但不是线性关系。,高的空塔气速会造成严重的雾沫夹带(jidi)，这将给除雾器增加负担。,第59页/共75页,第六十页，共75页。,b.,液气比,脱硫效率的重要保证。液气比增大，气液传质速率增大，从而增大SO2去除率。在工程中，允许最小的液气比（L/G）min由吸收剂浆液特性、控制结垢和堵塞决定。实际L/G比（L/G）min要大许多。可根据(gnj)以下原则考虑：文丘里或喷淋塔，气-液接触面积与L/G成正比，因此L/G与脱硫效率有直接的正比关系，而与SO2浓度无关。,第60页/共75页,第六十一页，共75页。,c.脱硫效率(xio l),烟气量、气液接触时间(shjin)、烟气进口SO2浓度、浆液pH值等因素，都直接影响着脱硫效率。,脱硫负荷增大时，脱硫效率下降。气液接触时间(shjin)长，脱硫效率高。,当进口浓度增大，脱硫效率成直线下降。,当浆液的pH值在5.45.8之间时，可以获得高的脱硫效率。,第61页/共75页,第六十二页，共75页。,d.浆液(jingy)浓度（浆液(jingy)pH值）,浆液浓度是保证脱硫效率的又一个重要因素。必须严格控制浆液pH值在5.45.8之间，这要靠浆液浓度来控制。pH值下降：补充新鲜浆液。在大型脱硫装置中，这些都是由自动控制系统(kn zh x tn)来完成的，但在设计程序上要有设定。,第62页/共75页,第六十三页，共75页。,e.系统(xtng)中的防垢,系统中易结垢的部位包括除雾器、浆液循环槽和管路系统。,除雾器要定期用不含石膏的新水冲洗。提高石灰石利用率，有助于防止除雾器结垢。,循环槽中主要是防止CaSO3和CaSO4的结垢。过低的温度（40）和较高的pH值（6）易形成CaSO3结垢。维持浆液中合适(hsh)的晶种密度、控制浆液温度在60以下可以防止CaSO4结垢。,第63页/共75页,第六十四页，共75页。,f.石膏(shgo)的质量控制,1、过饱和度是首要因素。一般维持过饱和度在1.251.30的范围内。,2、pH值会改变亚硫酸盐的氧化速率，因此，用控制浆液pH值可影响过饱和度，工艺上一般控制浆液浓度在20%左右。,3、使用颗粒小的石灰石粉（4060m），提高浆液的化学反应活性。,4、保证浆液循环槽的温度在4060之间，可保证生成(shn chn)的石膏为二水石膏。,第64页/共75页,第六十五页，共75页。,5、氧化空气量的影响。通常根据浆液中亚硫酸盐的含量，计算出所需的理论空气量，然后乘上一个1.82.5的系数。,6、机械力对石膏结晶的影响是双向的，因此，搅拌强度是工艺(gngy)设计和运行方式控制的难点。,7、石膏脱水工序影响脱硫石膏的纯度。,第65页/共75页,第六十六页，共75页。,烟气循环(xnhun)流化床脱硫技术,烟气循环流化床脱硫技术是把固体流态化技术引入到烟气脱硫工艺中的一项新技术，在20世纪80年代以后有了很大发展。,烟气循环流化床是采用含湿量为3%5%的石灰粉作为脱硫剂，在流化床中与高速(o s)流动的烟气接触完成脱硫。在流化床尾部除下来的吸收剂经增湿后循环使用。在钙硫比为1.11.5的情况下，脱硫率可达80%90%。,第66页/共75页,第六十七页，共75页。,烟气(yn q)循环流化床脱硫的工艺流程：,循环(xnhun)流化床反应器 排烟,消石灰,干粉仓 分 静电除尘器,离,器,干灰再循环(xnhun)干灰排放,锅炉烟气 喷水加湿,飞灰 烟气循环(xnhun)流化床工艺系统简单，运行可靠，占地面积小，投资和运行费用低，无废水排放，是一种较好的干法脱硫工艺。,烟气循环(xnhun)流化床工艺系统简单，运行可靠，占地面积小，投资和运行费用低，无废水排放，是一种较好的干法脱硫工艺。,第67页/共75页,第六十八页，共75页。,德国LLB公司(n s)的CFB工艺,吸收剂以干态的消石灰粉从反应塔上游的入口烟道喷入，属干法脱硫工艺；,采用独立的烟气增湿系统，亦即增湿水量仅与反应塔出口的烟气温度有关，而与烟气中的SO2浓度、吸收剂的喷入量等无关；,采用部分(b fen)净化烟气再循环的方式来提高系统低负荷时的运行可靠性和反应塔床料的稳定性；,采用机械式预除尘器。,第68页/共75页,第六十九页，共75页。,德国Wulff公司(n s)的RCFB工艺,反应塔内增加了扰流板和塔顶物料回流装置，强化了内循环，取消了预除尘器；,吸收剂以干态的消石灰粉或石灰浆液从反应塔底部喷入，属干法(n f)或半干法(n f)脱硫工艺；,反应塔扩散段上安装了若干个回流式压力水喷嘴，使吸收剂颗粒与水雾接触更均匀更充分；,烟气在塔内的停留时间长（4 s以上）。,第69页/共75页,第七十页，共75页。,丹麦(dn mi)F.L.Smith公司的GSA工艺,吸收剂以石灰浆液(jingy)的形式从反应塔底部的中心喷入，属半干法脱硫工艺；,采用高位布置的旋风分离器作为预除尘器.,第70页/共75页,第七十一页，共75页。,烟气循环流化床脱硫技术(jsh)特点,脱硫效率高：在钙硫比为1.11.5时，脱硫效率可达90%以上，是目前各种干法、半干法烟气脱硫工艺中最高的；,工程(gngchng)投资费用、运行费用和脱硫成本较低，为湿法工艺的50%60%。,工艺流程简单，系统设备少，为湿法工艺的40%50%，且转动部件少，从而提高了系统的可靠性，降低了维护和检修费用；,第71页/共75页,第七十二页，共75页。,烟气(yn q)循环流化床脱硫技术特点,占地面积小，为湿法工艺的30%40%，且系统(xtng)布置灵活，适合现有机组的改造和场地紧缺的新建机组；,能源消耗低，如电耗、水耗等，为湿法工艺的30%50%；,能有效脱除SO3、氯化物和氟化物等有害气体，其脱除效率远高于湿法工艺，达90%99%。烟气的湿度相对较低，因而对反应塔及其下游的烟道、烟囱等设备的腐蚀性较小，可不采用烟气再热器，对现有的烟囱可不进行防腐处理，直接使用干烟囱排放脱硫烟气；,第72页/共75页,第七十三页，共75页。,烟气(yn q)循环流化床脱硫技术特点,对锅炉负荷(fh)变化的适用性强，负荷(fh)跟踪特性好，启停方便，可在30负荷(fh)时投用，对基本负荷(fh)和调峰机组均有很好的适用性；,对燃煤硫分的适应性强，可用于0.3%6.5%的燃煤硫分。且应用于中低硫煤时（2%），其经济性优于湿法工艺；,无脱硫废水排放，且脱硫副产品呈干态，不会造成二次污染，对综合利用和处置堆放有利；,第73页/共75页,第七十四页，共75页。,烟气循环流化床脱硫技术(jsh)特点,脱硫后烟尘多采用(ciyng)布袋除尘器捕集。,已有10多年的运行经验，工艺已成熟、可靠，且最大配套机组容量已达300 MW。,在脱硫吸收剂中加入少量的铁基催化剂，可脱除60%90%氮氧化物，具有脱硫脱氮一体化的发展潜力。,第74页/共75页,第七十五页，共75页。,