常见脱硫工艺设备及参数.doc

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常见脱硫工艺、 设备及参数
一.脱硫方法分类
脱硫是减少化石燃料( 主要指煤) 生成的SO2排放到大气中的所有技术手段的通称, 常见脱硫方法按照燃烧过程能够分为三类:
⑴燃烧前清洁技术: 煤炭洗选、 煤气化、 液化和水煤浆技术;
⑵燃烧中清洁技术: 循环流化床燃烧、 煤气联合循环发电、 型煤;
⑶燃烧后清洁技术: 烟气脱硫技术。
在上述方法中, 烟气脱硫技术是当前世界上唯一大规模商业化应用的脱硫方式 , 世界各国研究开发和商业应用的烟气脱硫技术已达200种之上。烟气脱硫技术按照反应物的状态能够分为: ⑴湿法烟气脱硫; ⑵干法烟气脱硫。
湿法烟气脱硫技术主要有石灰石/石灰洗涤法, 双碱法、 韦尔曼洛德法、 氧化镁法和氨法。据国际能源机构煤炭研究组织调查表明, 湿式脱硫占世界安装烟气脱硫的机组总容量的85%, 美、 德、 日等发达国家更达到90%以上。湿发烟气脱硫技术特点主要有: ①脱硫效率高, 适用于各种煤种; ②脱硫剂利用率高; ③占用场地大, 一次性投资大; ④反应物显液态, 需进行水处理; ⑤设备易腐蚀, 结垢及堵塞。能够看出, 在资金和场地许可的情况下, 采用湿法烟气脱硫是较稳妥的方法。
干式烟气脱硫技术主要有喷雾干燥法、 炉内喷钙法和循环流化床排烟脱硫法。其特点主要有: ①投资费用较低; ②脱硫产物呈干态, 并与飞灰相混; ③无需装设除雾器及烟气再热器; ④设备不易腐蚀, 不易发生结垢及堵塞; ⑤吸收剂利用率相对较低, 不适用于高硫煤( 含硫量＞2%) 脱硫; ⑥飞灰与脱硫产物相混可能影响综合利用; ⑦对干燥过程控制要求很高。干式烟气脱硫技术适用于硫含量低于2%, 场地及资金受限制的情况, 一般老厂改造适用此方式。
当前循环流化床排烟脱硫法( CFB) 在国内电厂的应用较广, 仅次于石灰石湿法的应用, 已投入使用的最大机组为20万KW, 且效果不理想。
二.石灰石－石膏湿式脱硫装置构成
该法原则上可分为下列结构单元:
⑴浆液系统。由粉仓、 磨机、 漩流分离站、 浆液箱组成。
⑵吸收系统。由洗涤循环系统、 除雾器、 氧化系统组成。
⑶烟气系统。由烟道、 GGH、 密封系统组成。
⑷增压风机。
⑸石膏脱水及储存系统。由水力漩流站、 真空皮带过滤机、 石膏仓组成。
⑹废水处理系统。由加药系统、 中和絮凝系统、 浓缩系统组成。
⑺紧急事故系统。由事故浆液箱、 地坑系统组成。
三.主要技术参数
⑴脱硫率。
⑵液气比。( L/G)
是指吸收塔内单位时间内吸收溶液的量( 升) 与烟气量( 立方米) 的比值( l/m3) 。经验值: 8－25
根据含硫量的不同, 选取不同的值:
含硫量 <1.0% L/G=10-13
含硫量 1.0-3.0% L/G=13-20
含硫量 >3.0% L/G=20以上
⑶钙硫比。( ca/s)
是指一个较长的时段内, 参与反应的ca与s的摩尔数之比。它反映了吸收剂( 石灰石浆液) 的利用率。当前湿法的钙硫比一般在1.01-1.03之间。
⑷水滴直径。
吸收剂( 石灰石浆液) 经喷嘴喷出后呈水雾状, 其水滴直径多在2.0-2.5mm之间。水滴的直径与吸收效率成反相关, 但提高水滴细度必然要求提高喷嘴前压力从而增加能耗。
⑸吸收区高度。
一般指烟气入口管中心线到喷淋层中心线的距离。吸收区高度一方面决定了烟气与脱硫剂的接触时间, 另一方面也决定了接触反应区内水滴的停留时间。这两个时间均与脱硫效率有直接关系。
吸收区高度一般在5－15m之间。
⑹塔内烟气流速。
烟气在塔内的流速一般为2.5-3.8m/s( 逆流式脱硫塔) , 当前许多公司都提高到3.7-4.0m/s, 顺流塔可达4m/s。提高流速有利于提高脱硫率, 因为一方面经过湍流过程可加强传质, 另一方面在逆流塔上可将更多的水滴保持在悬浮状态( 流化床效应) 。其不利之处是烟气阻力损失会增加, 从而使能耗增加。
⑺浆液PH值。
美国国家环保局实验表明, 最佳PH值为5.8-62, 有利于ca2+的析出。
⑻浆液在池循环周期。
指浆液经喷淋系统循环一周的时间。等于: 浆池容积/吸收塔循环泵排量, 一般按4－5分钟设计。在液气比确定后可推算出浆池的设计容量。
⑼浆液在池停留时间。
是指与浆池等容量的浆液完全反应的时间。等于: 浆池容积/石灰石浆液泵排量。一般在15－25小时之间, 时间越长, 石灰石利用率越高, 石膏纯度越好。缺点是浆池要做大。
⑽吸收塔入口温度。
由锅炉来的原烟气温度在160℃左右, 经GGH降温后在120℃左右。该温度越低对吸收越好, 另外温度过高会损坏塔内的非金属设备和防腐层。
⑾烟囱排放温度。
当前要求在80℃以上。这样能够避免Hcl、 HF、 Hclo凝结腐蚀烟囱, 同时也有利于烟气的扩散。
⑿新鲜石灰石浆液补充量。
由浆池内浆液的PH值来决定。当PH值过低时, 增加补充量; PH值过高时, 减少补充量。
⒀浆池内石膏的外排量。
⒁氧化风机的风量。
⒂氯离子的含量。
氯离子对提高提高脱硫效率有利, 但对石膏的品质有影响。
四.主要设备的分类及特点
㈠吸收塔
按照浆液扩散的形式分为:
1.喷淋塔
⑴德国斯坦米勒( 国内合作者: 北京龙源)
特点: 塔内喷淋层与浆液之间( 吸收区) 没有其它设备
⑵德国比肖夫( 国内合作者: 福建龙净、 山东三融、 国化荏原、 东方锅炉)
特点: 塔内浆液由挠动系统驱动, 无搅拌器
⑶美国巴威( 国内合作者: 武汉凯迪、 浙江天地)
特点: 塔内设有托盘, 以增加液气接触面积
⑷日本川崎( 国内合作者: 博奇科技)
特点: 塔内设有一隔板, 烟气侧进侧出
⑸其它: 美国MET( 广州常净、 康瑞健生、 山大华特) 、 美国AE( 重庆远达) 、 日本杜康( 浙江菲达)
2.液柱塔
⑴日本三菱( 重庆远达、 华电环保)
特点: 石灰石浆液从下往上喷, 增加与烟气接触反应的时间
⑵清华同方
3.鼓泡塔
⑴日本千代田
特点: 烟气由上千根支管导入吸收液中, 反应速度快; 没有浆液循环系统和喷淋层, 整套设备占地小, 投资低。
缺点: 烟气阻力大, 增压风机能耗高; 支管有结垢的可能, 且不易维护。
4.填料塔
⑴三菱
特点: 在浆液与喷淋层之间设有填料层, 可增加液气接触面积
缺点: 填料层易结垢、 腐蚀( 珞璜电厂二期FGD装置的经验)
喷淋塔按照烟气出入的方式分为:
1.逆流喷淋塔
2.顺流喷淋塔
3.顺流/逆流喷淋塔
如图所示

㈡气气换热器GGH
1. 蓄热式GGH
利用原烟气的热量, 优点是不需要其它能耗, 缺点是占地面积大, 投资大。分为:
⑴回转式GGH
优点: 换热面积大, 效率高
缺点: 有泄漏
⑵板式GGH
优点: 无泄漏
缺点: 换热面积小
⑶管式GGH
优点: 无泄漏
缺点: 需增加循环水系统
2. 非蓄热式
经过燃烧器直接加热或经过蒸汽间接加热, 一次性投入少, 但运行能耗大。
㈢增压风机的位置
如图所示, 增压风机有如下四种安装位置:

四种方案比较如下:
风机位置
A
B
C
D
烟气温度( ℃)
100-150
70-110
45-55
70-100
磨损
少
少
无
无
腐蚀
无
有
有
少
沾污
少
少
有
无
漏风率/％
3.0
0.3
0.3
3.0
能耗/％
100
90
82
95
当前使用较多的是A方案。