SO3_如何消除蓝烟.ppt

单击此处编辑母版标题样式,*,*,*,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,关于燃煤电厂的蓝烟,/,黄烟问题,马果骏,2008,年,4,月,1,首次发现蓝烟,/,黄烟,首次发现,SO,3,引起的蓝烟是在,2000,年，美国电力公司的,Gavin,电厂的总计容量为,2600MW,锅炉上安装了,SCR,之后，发现出现蓝烟现象,2,烟囱排放的酸性烟羽,3,高硫煤,SCR,锅炉的烟羽,4,兰烟,5,蓝烟和处理后的烟羽,6,蓝烟和处理后的烟羽,7,蓝烟,8,蓝烟和白烟,9,龙山电厂,600MW,机组,10,韶关电厂安装湿法脱硫后的烟羽,11,韶关电厂安装湿法脱硫后的烟羽,12,韶关电厂安装湿法脱硫后的烟羽,13,韶关电厂安装湿法脱硫后的烟羽,14,国内已报告出现蓝烟,/,黄烟的电厂,利港,北京一热,韶关,北仑港,太原二热,龙山,15,出现蓝烟,/,黄烟的原因,烟气中含有,SO,3,生成的硫酸气溶胶,烟气中亚微米粉尘颗粒，作为,H,2,SO,4,的凝结中心，加强了凝结过程,硫酸气溶胶的直径很小，对光线产生散射,瑞利散射,散射强度与波长的,4,次方成反比,颗粒直径越小，对于短波长的散射越强，因此使得烟羽呈现蓝色；而在烟羽的另一侧会呈现黄褐色，蓝烟,/,黄烟实际上是一个问题,16,影响出现蓝烟,/,黄烟的因素,烟羽的颜色和不透明度（浊度）取决于：,气溶胶的浓度、大小,太阳光的角度,烟气的温度,大气环境条件,经验表明，当烟气中的硫酸气溶胶的浓度超过,5-10ppm,就有可能会出现蓝烟,/,黄烟，,10,20ppm,时，出现蓝烟,/,黄烟的几率很高,硫酸气溶胶的浓度越高，颜色越浓而且烟羽的长度也越长，严重时甚至可以落地,17,SO,3,的源和汇（,1,）,在众多影响烟羽浊度的因素中，只有,SO,3,及其生成的硫酸气溶胶是可以由电厂控制的,SO,3,的形成和浓度取决于很多因素，而且这些因素在各个电厂之间有很大的不同，因此很难对烟气中,SO,3,的浓度进行预测,影响,SO,3,的因素反映在燃料的成分、燃烧和其他污染物控制装置的设计以及电厂的操作等许多方面，因此没有一个普适的解决方案,18,SO,3,的源和汇（,2,）,对于燃煤锅炉，,SO,3,的产生受到多个系统的影响，包括,炉膛,SCR,系统,空气预热器（,APH,）,静电除尘器（,ESP,）,湿法脱硫系统（,FGD,）,在燃烧和烟气调质中生成,SO,3,的化学反应的不同，会造成同一个电厂排放的,SO,3,的不同,19,SO,3,的源和汇炉内（,3,）,所有含硫的燃料在燃烧过程中都会生成,SO,2,SO,2,会在锅炉管壁上的积灰的催化作用下，与原子态氧（,O,）和分子态氧（,O,2,）反应，转化为,SO,3,转化的效率取决于下列因素：,燃料的成分,烟气温度,过剩空气量,管壁积灰的成分,20,SO,3,的源和汇炉内（,4,）,SO,2,转化为,SO,3,主要发生在辐射受热段和对流段，转化率大约在,1,对于一个典型的炉膛，如果烟气中的,SO,2,的浓度为,2000ppm,，那么在省煤器出口处的烟气中，,SO,3,的浓度大约为,20ppm,21,在,SCR,中使用的是钒基催化剂，会将部分,SO,2,氧化为,SO,3,转换率取决于催化剂的种类和烟气的温度，温度越高，产生的,SO,3,就越多,一般转换率大约为,0.5,1.5,，对于,SO,2,含量为,2000ppm,的烟气，会在,SCR,的出口增加,20ppm,的,SO,3,SO,3,的源和汇,SCR,（,5,）,22,SO,3,的源和汇空预器（,6,）,空气预热器是,SO,3,的汇，即会减少,SO,3,SO,3,的减少量取决于烟气的温度和空预器的类型，回转式还是管式,烟气的冷却速度越快，空预器出口的烟温越低，,SO,3,的减少量越大,通常空预器对,SO,3,的脱除率为,10,15,要注意的是，在烟温降低的同时，生成,H,2,SO,4,风险就会增大,23,SO,3,的源和汇,ESP,（,7,）,静电除尘器也是,SO,3,的汇，会减少,SO,3,的含量,减少的程度取决于烟气温度和飞灰的成分,如果飞灰对,SO,3,的脱除率太高，会影响,ESP,的除尘效率,通常对,SO,3,的脱除率为,10,15,24,SO,3,的源和汇,FGD,（,8,）,湿法洗涤塔会减少,SO,3,的排放,由于经过湿法洗涤之后的烟气温度低于硫酸的露点温度，因此烟气中的,SO,3,都以硫酸雾的形态排出,洗涤塔对,SO,3,的脱除效率取决于洗涤塔的设计，尤其是塔内的温度剖面，脱除率通常为,30,40,由于吸收塔对于硫酸气溶胶的脱除很差，因此烟气中大部分的转换成为硫酸的,SO,3,都会从烟囱排入大气,在烟囱的测量中很难将,SO,3,和硫酸分开，因此一般这两个组分的量是不分开计算的,25,计算实例（,1,）,假定某电厂的燃煤含硫量为,1%,烟气中的,SO2,的浓度大约为,800ppm,烟气中的,SO2/SO3,转换率按,1.5%,计算，,SO3,浓度为,12ppm,如果,SCR,的转换率为平均,1.5%,，那么,SCR,出口的,SO3,浓度为约,24ppm,空预器的,SO3,脱除率假定为,10%,，静电除尘器的脱除率为,10%,，湿法除尘器的脱除率为,30%,，总的脱除率为,45%,烟囱的入口的,SO3/,硫酸浓度为,13.2ppm,26,计算实例（,2,）,除了不安装,SCR,之外，其它条件同前例,炉膛出口的,SO3,浓度为,12ppm,空预器、静电除尘器和湿法,FGD,的总的脱除效率为,45%,烟囱入口的烟气中的,SO3/,硫酸的浓度为,6.6ppm,27,计算结果分析,对于燃煤含硫量为,1.5%,，即使不安装,SCR,，只安装静电除尘器和湿法,FGD,，烟囱入口的烟气中的,SO3/,硫酸浓度就将,10ppm,，就会有很高的可能出现蓝烟,/,黄烟,28,控制,SO,3,的策略的三步曲（,1,）,在了解了,SO,3,形成和电厂各系统对,SO,3,的影响之后，可以采取一个分成,3,个步骤的控制策略,第一步：是弄清在现有电厂的设计和运行中,SO,3,的产生和脱除的情况；需要进行一些测试，以便了解各个子系统,SO,3,的增加和减少的实际情况。检查试验得到的数据是否和电厂的历史数据相一致是非常重要的,29,控制,SO,3,的策略的三步曲（,2,）,第二步：评估所提出的改变电厂设备和运行方式对,SO,3,排放的影响,这就需要以项目中的电厂的具体条件和类似配置的电厂的经验为基础，研究一个最有可能发生的,SO,3,生成和脱除的概要描述,为了得到优化的控制策略，需要借助一些分析工具，比如,CFD,来研究多种工况下的控制效果,30,控制,SO,3,的策略的三步曲（,3,）,第三步：在可用的,SO,3,控制工艺中进行选择,这些可选工艺包括：,改用低转换率的,SCR,催化剂,在,SCR,下游进行吸收剂喷射，可用的吸收剂有：,消石灰,氢氧化镁浆液,亚硫酸氢钠,倍半碳酸钠（,Sodium,Sesquicarbonate,）,实际上是在湿法脱硫之前又加了一个干法脱硫装置,31,CFD,模式研究的意义,CFD,模式研究可以让决策者比较各种控制措施之间的性能风险,例如在各种不同负荷下，炉膛上部和下部的工况，,CFD,可以模拟浆液喷射的效果并提供,SO,3,控制技术的基本设计的一些考虑,可以预先进行一些特殊的设计和运行考虑，比如喷射位置和浆液喷入流量，都可以进行模拟和设计,32,弄请几个概念,电厂的蓝烟,/,黄烟问题主要是由两个因素造成的,烟气中,SO3,的浓度过高,采用了湿法烟气脱硫工艺，使得烟气中的水分处于饱和状态，,如果不形成硫酸的气溶胶，,SO3,是无色的气体，即使,SO3,很高，也不会出现蓝烟,/,黄烟。这就是不采用湿法脱硫的电厂不会出现蓝烟,/,黄烟原因,湿法,FGD,即使安装了,GGH,，由于再热后的烟气温度仍低于烟气的硫酸露点温度，因此不能解决蓝烟,/,黄烟问题,33,弄请几个概念,蓝烟,/,黄烟是否是由,NOx,引起的？,烟气中,95%,以上的,NOx,是,NO,，,NO,是无色透明的气体,NO,在空气中会被氧化生成棕黄色的,NO2,，在空气中氧化速度很慢，但是在有臭氧存在的条件下，可以很快被氧化,美国纽约州的一个电厂，发现在离烟囱出口较远处出现了黄烟，当仅仅出现在夏季，即臭氧季节,很多案例是在安装,SCR,之后，,NOx,的浓度大大降低后才出现了蓝烟,/,黄烟问题，因此在逻辑上也不成立,很多电厂发现，只要停运湿法,FGD,，就不会出现蓝烟,/,黄烟了，这证明了蓝烟,/,黄烟是由于湿法,FGD,引起的,34,弄请几个概念,蓝烟,/黄烟是否对人体有害？,由于硫酸的出口浓度只有,ppm,数量级，经过大气的稀释之后，没有证据发现低浓度的硫酸气溶胶对人体有害,但是硫酸气溶胶和烟气和大气中的金属微粒相结合，形成可吸入物，这些可吸入物对人体的毒害非常强，是目前关注的重点,硫酸气溶胶对环境的影响,大气中的可吸入作为烟气中的硫酸气溶胶凝结中心并形成霾，降低了大气的能见度,35,干法烟气脱硫的优点,干法烟气脱硫对于,SO3,的脱除效率很高，一般可达到,90%,以上,干法脱硫后的烟气酸露点温度大大降低，一般在,60C,以下，因此未脱除的,SO3,不会生成硫酸气溶胶，不可能出现蓝烟,/,黄烟,干法烟气脱硫的烟温高于烟气水露点温度，因此一般不会产由水蒸气形成的白色可见烟羽,干法烟气脱硫对烟道和烟囱没有腐蚀问题，也不会在烟囱周围形成烟囱雨,36,最终的决策,在选择了对项目适用的控制工艺之后，需要进行技术经济分析，以便选出性价比最好的，并能满足环保要求的方案,37,