石灰石石膏濕法煙氣脫硫工藝簡(jiǎn)介

1、1,,,2,煙氣脫硫技術(shù)現(xiàn)狀與趨勢(shì),丁煒鵬 王丹,3,燃煤SO2排放控制的主要方法,?燃燒前脫硫 選煤、細(xì)菌脫硫、高磁場(chǎng)分離?燃燒中脫硫 循環(huán)流化床鍋爐、爐內(nèi)噴鈣?燃燒后脫硫 煙氣脫硫?目前，煙氣脫硫仍然是削減SO2排放 最有效、實(shí)用的方法,4,煙氣脫硫工藝的分類,分類的方法按脫硫率的高低分類高、中、低脫硫率工藝按脫硫副產(chǎn)品的處置方式分類回收利用法、拋棄法按使用的吸收劑的種類分類鈣基、鈉基、

2、氨基按吸收劑和脫硫產(chǎn)物的狀態(tài)分類濕法、半干法、干法,5,煙氣脫硫工藝的分類－按脫硫副產(chǎn)品的處置方式分類,6,按使用的吸收劑的種類分類,?鈣法 濕式鈣法、半干式鈣法?海水煙氣脫硫?氨法 GE氨法（maruslex）、NKK氨法、Bischoff氨法、電子束氨法、NADS氨－肥法?鈉法?鎂法?活性炭吸附法,7,煙氣脫硫工藝的分類－按脫硫率的分類,?低脫硫率工藝 （90%）：濕法洗滌工藝，如石灰石/石膏、 電子束氨法

3、、鎂加強(qiáng)石灰工藝等,8,煙氣脫硫工藝的分類－按使用的吸收劑的種類分類,定義濕法煙氣脫硫工藝吸收劑以漿液狀態(tài)進(jìn)入吸收塔，脫硫產(chǎn)物為濕態(tài)的工藝半干法煙氣脫硫工藝吸收劑以漿液狀態(tài)進(jìn)入吸收塔，脫硫產(chǎn)物為干態(tài)的工藝干態(tài)煙氣脫硫工藝吸收劑以干態(tài)進(jìn)入吸收塔，脫硫產(chǎn)物為干態(tài)的工藝,9,濕法煙氣脫硫工藝,?石灰石-石膏濕法煙氣脫硫 ?海水脫硫 ?濕式氨法?氧化鎂法?雙堿法,10,石灰石石膏濕法煙氣脫硫工藝簡(jiǎn)介,?濕式石灰石石膏法煙氣

4、脫硫技術(shù)采用石灰石為脫硫吸收劑，石灰石經(jīng)破碎、研磨制成石灰漿液在吸收塔內(nèi)與煙氣接觸。煙氣中的SO2與漿液中的碳酸鈣以及氧化空氣進(jìn)行反應(yīng)，SO2被吸收脫除。反應(yīng)后的煙氣經(jīng)過除霧器、再熱器加熱后排放，漿液經(jīng)旋流器、真空皮帶機(jī)濃縮脫水，最終生成石膏。?脫硫過程在溶液中進(jìn)行，脫硫劑和脫硫產(chǎn)物均為濕態(tài)?世界范圍 85％，其中石灰石法 36.7% 日本：98％ 美國：92％ 德國：90％?此工藝是世界

5、范圍內(nèi)廣泛應(yīng)用、成熟的煙氣脫硫技術(shù),11,石灰石-石膏濕法煙氣脫硫工藝簡(jiǎn)介,12,,工藝原理,13,,優(yōu)點(diǎn)： ?工藝最為成熟、運(yùn)行可靠、應(yīng)用最為廣泛 ?脫硫劑來源廣泛，價(jià)格低廉 ?副產(chǎn)物容易處理和處置 ?適用于大型燃煤電站鍋爐 ?煤種適應(yīng)性廣 ?脫硫效率高90％－99％ ?脫硫劑利用率高，反應(yīng)充分，鈣硫比低（1－1.1）缺點(diǎn)： ?投資高，運(yùn)行費(fèi)用高 ?容易造成二次污染 ?工藝流程復(fù)雜 ?操作不當(dāng)有結(jié)垢缺陷,技術(shù)特

6、點(diǎn),14,,?美國Marsulex ?德國魯奇-比曉夫 ?美國B&W ?奧地利AEE,主流技術(shù),15,海水脫硫工藝－工藝流程,,16,海水脫硫技術(shù)－工藝原理,吸收SO2(g)?SO2(aq)SO2(aq) +H2O?H2SO3 ?H++HSO3-中和H+ +CO32- ? HCO3-H+ + HCO3- ?CO2(g)+ H2O氧化HSO3- + 1/2O2 ?SO42- + H+,17,海水脫硫－技術(shù)情況

7、,吸收劑：海水脫硫率：70－90％脫硫產(chǎn)物：SO42-優(yōu)點(diǎn)：技術(shù)成熟、系統(tǒng)簡(jiǎn)單、投資低、運(yùn)行費(fèi)低、脫硫效率高特點(diǎn)：適用于沿海地區(qū)電廠，適用于低含硫量煙氣（S<1%）技術(shù)擁有：挪威ABB公司、魯奇·比曉夫,18,濕式氨法－工藝流程,19,濕式氨法－工藝原理,氨法脫硫以水溶液中的SO2和NH3的反應(yīng)為基礎(chǔ):吸收:SO2 + H2O + xNH3＝(NH4)xH2-xSO3 (亞硫銨)氧化:(NH4)xH2-xS

8、O3 + 1/2O2 + (2-x)NH3=(NH4)2SO4 (硫銨),20,濕式氨法－技術(shù)特點(diǎn),硫酸銨的化學(xué)溶液能夠避免任何內(nèi)部結(jié)垢的發(fā)生，相對(duì)于石灰石脫硫塔具有的結(jié)垢缺陷與石灰石相比，氨具有更高的反應(yīng)活性，不同硫含量條件下，SO2脫除率可高達(dá)98%以上氨脫硫塔可生產(chǎn)出高價(jià)值的副產(chǎn)物，而不是低價(jià)值的硫酸鈣和亞硫酸鹽污泥與石灰石相比，氨脫硫塔運(yùn)行具有較高的靈活性，特別在高硫含量的情況與石灰石相比，氨脫硫塔的操作具有較高的可靠性和有

9、效性,21,MgO－工藝流程,22,氧化鎂法－工藝原理,吸收 MgO + H2O → Mg(OH)2 Mg(OH)2 + SO2 → MgSO3 + H2O MgSO3 + 1/2O2 → MgSO4煅燒分解和還原 MgSO3 → MgO + SO2MgSO4＋C → MgO + SO2＋ 1/2CO2,23,MgO－技術(shù)特點(diǎn),脫硫效率可達(dá)99%以上液/氣比為3-5L/m3， 僅相當(dāng)于鈣基脫硫的1/3-1/6系統(tǒng)運(yùn)行

10、不易沉積、不堵塞，維護(hù)更容易造價(jià)比石灰石/石膏法低約20%，運(yùn)行耗電量?jī)H為發(fā)電量的0.6-0.8%,比石灰石法省一半以上副產(chǎn)品亞硫酸鎂和硫酸鎂的再利用經(jīng)濟(jì)效益高，實(shí)現(xiàn)“循環(huán)經(jīng)濟(jì)”模式工程實(shí)例：中國廣東深圳南玻集團(tuán)玻璃窯爐,24,雙堿法-簡(jiǎn)介,雙堿法是先用堿金屬鹽類如NaOH、Na2CO3、NaHCO3等的水溶液吸收SO2，然后在另一石灰石反應(yīng)器中用石灰或石灰石對(duì)吸收SO2后的溶液再生，再生后的吸收液送回吸收塔循環(huán)使用，而SO2則以

11、石膏的形式析出，生成亞硫酸鈣和石膏。,25,雙堿法-簡(jiǎn)介,雙堿法是先用堿金屬鹽類如NaOH、Na2CO3、NaHCO3等的水溶液吸收SO2，然后在另一石灰石反應(yīng)器中用石灰或石灰石對(duì)吸收SO2后的溶液再生，再生后的吸收液送回吸收塔循環(huán)使用，而SO2則以石膏的形式析出，生成亞硫酸鈣和石膏。,26,雙堿法-原理,（1）在吸收塔內(nèi)吸收SO2 ： （2）將吸收了的吸收液送至石灰反應(yīng)器，

12、進(jìn)行吸收液的再生和固體副產(chǎn)物的析出。（3）再生的NaOH和Na2SO3等脫硫劑可以循環(huán)使用，由于存在一定的氧氣，因此同時(shí)會(huì)發(fā)生下面的副反應(yīng)：,27,雙堿法-工藝流程,28,雙堿法-工藝特點(diǎn),雙堿法煙氣脫硫技術(shù)為先用可溶性的鈉堿吸收液在吸收塔內(nèi)進(jìn)行脫硫，由于鈉基脫硫劑堿性強(qiáng)，吸收二氧化硫后反應(yīng)產(chǎn)物溶解度大，不會(huì)造成過飽和結(jié)晶，造成結(jié)垢堵塞問題。然后在塔外再用石灰乳或石灰石粉末對(duì)吸收液進(jìn)行再生和分離，再生出的鈉基脫硫劑再被打回脫硫塔

13、循環(huán)使用。降低了投資及運(yùn)行費(fèi)用，比較適用于中小型鍋爐進(jìn)行脫硫改造。,29,半干法煙氣脫硫技術(shù),噴霧干燥法（LSD）爐內(nèi)噴鈣－尾部增濕活化法（LIFAC）氣固再循環(huán)半干法(GSA)煙氣循環(huán)流化床（CFB）新型一體化脫硫工藝（NID）,30,噴霧干燥法－工藝原理,SO2(g）+H2O=H2SO3(aq) Ca(OH)2(aq)+H2SO3 (aq)=CaSO3(aq)+H2O CaSO 3 (aq)= CaSO 3(s) Ca

14、SO 3 (aq)+1/2O2 (aq)= CaSO4 (aq) CaSO4 (aq)= CaSO4 (s) Ca(OH)2(s)= Ca(OH)2(aq),31,噴霧干燥法－工藝流程,32,噴霧干燥－主要工藝設(shè)備,噴霧塔霧化器除塵器吸收劑制備系統(tǒng)灰渣再循環(huán),33,噴霧干燥,技術(shù)特點(diǎn) 工業(yè)應(yīng)用，適用機(jī)組<200MW 適用中、低硫煤（S <2%) 投資較低 80％－90％（Ca/S=1.6）缺點(diǎn)

15、 以石灰作吸收劑、漿液處置困難、霧化裝置易磨損、脫硫產(chǎn)物綜合利用有難度技術(shù)掌握方 美國Joy，丹麥Niro Atomizer工程應(yīng)用：山東黃島熱電廠（25萬Nm3／h）,34,爐內(nèi)噴鈣－尾部增濕活化法LIFAC工藝原理,在爐膛的反應(yīng) CaCO3=CaO+CO2 CaO+SO2+1/2O2=CaSO4 CaO+SO3=CaSO4在活化器的反應(yīng) CaO+H2O＝Ca(OH)2 Ca(OH)2+ SO2

16、＝CaSO3＋H2O CaSO3 +1/2O2=CaSO4,35,LIFAC－工藝流程,36,LIFAC－工藝流程,向高溫爐膛噴射石灰石粉 脫硫率25％－35％，該步占系統(tǒng)總投資的10％左右在爐后活化器中用水或灰漿增濕活化 系統(tǒng)總的脫硫率為75％以上，該步占系統(tǒng)總投資的85％左右灰漿或干灰再循環(huán) 系統(tǒng)總的脫硫率為85％以上，該步占系統(tǒng)總投資的5％左右,37,LIFAC,技術(shù)特點(diǎn) 適用于小機(jī)組，含硫低的煤（S

17、<1%） Ca/S比較高，一般為1.8 投資較低 脫硫效率不高：總效率75％左右工業(yè)應(yīng)用 ：南京下關(guān)電廠兩臺(tái)125MW機(jī)組技術(shù)掌握方：芬蘭IVO公司,38,氣固再循環(huán)半干法(GSA)-工藝流程,39,氣固再循環(huán)半干法(GSA),工藝特點(diǎn) 脫硫效率 >90%鈣硫比1.1-1.5:1最大單臺(tái)處理煙氣量 80萬m3/h煙氣出口溫度 >70℃煙氣壓降1,500-2,500Pa脫硫劑：石灰副產(chǎn)物：硫酸鈣

18、、亞硫酸鈣及粉塵工程業(yè)績(jī)：小龍?zhí)栋l(fā)電廠125 MW鍋爐 技術(shù)擁有：丹麥smith muller公司,40,煙氣循環(huán)流化床CFB －工藝流程,41,CFB,吸收劑：石灰、消石灰脫硫效率：80％－95％（Ca/S=1.1-1.2）脫硫原理：吸收劑在吸收塔中呈流化態(tài)，因此與煙氣有很長(zhǎng)時(shí)間的接觸，吸收劑之間的碰撞和摩擦使吸收劑顆粒表面不斷更新，加之吸收塔內(nèi)噴水增濕使這個(gè)系統(tǒng)的脫硫效率達(dá)到很高脫硫產(chǎn)物：未反應(yīng)的吸收劑＋CaSO3＋CaS

19、O4優(yōu)點(diǎn)：系統(tǒng)簡(jiǎn)單，投資低、占地少、節(jié)能、操作簡(jiǎn)便缺點(diǎn)：用石灰作吸收劑、脫硫產(chǎn)物利用有難度、系統(tǒng)壓降大技術(shù)商：德國Wulff、Lurgi,42,新型一體化脫硫工藝（NID） 增濕灰循環(huán)脫硫技術(shù)－工藝流程,43,NID,吸收劑：石灰、消石灰粉脫硫率：90％（Ca/S=1.2）脫硫原理：與噴霧干燥相似。吸收劑先增濕然后噴入到除塵器前的垂直煙道中，吸收SO2，生成CaCO3。反應(yīng)后的吸收劑被除塵器收集，

20、進(jìn)行再循環(huán)脫硫產(chǎn)物：未反應(yīng)的吸收劑＋CaSO3＋CaSO4優(yōu)點(diǎn)：系統(tǒng)簡(jiǎn)單、投資低、占地少、脫硫效率高缺點(diǎn)：以石灰作為吸收劑，處置困難、脫硫產(chǎn)物綜合利用有難度技術(shù)擁有：ABB公司,44,干法煙氣脫硫工藝,電子束法（EBA或EA－FGD）脈沖電暈等離子體法（PPCP）荷電干吸收劑噴射脫硫法（CDSI）超高壓窄脈沖電暈分解有害氣體技術(shù),45,EBA－反應(yīng)原理,EBA為加速器產(chǎn)生的高能電子被煙氣中的分子所吸收，受到激發(fā)，生成大量的

21、反應(yīng)活性極強(qiáng)的自由基或自由原子。PPCP為脈沖電暈放電形成的非平衡等離子體中的高能電子（2－20ev）撞擊煙氣中的H2O、O2等分子形成強(qiáng)氧化性的自由基（O、OH、HO2、O3）。,46,EBA－工藝流程,47,PPCP,主要設(shè)備 高壓窄脈沖電壓發(fā)生器 反應(yīng)器技術(shù)成熟度 中試裝置 20000Nm3/h優(yōu)點(diǎn) 省掉了昂貴的電子加速器及X射線屏蔽 只提高電子溫度而不是離子溫度，能量利用效率高。,48,Mars

22、elex石灰石-石膏濕法脫硫技術(shù)特點(diǎn),49,噴淋吸收塔自下而上可分為三個(gè)主要的功能區(qū)：（1）氧化結(jié)晶區(qū)，該區(qū)即為吸收塔漿液池，主要功能是石灰石溶解、亞硫酸鈣的氧化和石膏結(jié)晶；（2）吸收區(qū)，該區(qū)包括吸收塔入口及其以上的噴淋層，其主要功能是用于吸收煙氣中的酸性污染物及飛灰等物質(zhì)；（3）除霧區(qū)，該區(qū)包括兩級(jí)除霧器，用于分離煙氣中夾帶的霧滴，降低對(duì)下游設(shè)備的腐蝕、減少結(jié)垢和降低吸收劑的損耗。,MET濕法工藝特點(diǎn)一：采用噴淋空塔,50,ME

23、T濕法工藝特點(diǎn)二：ALRD,在吸收塔壁上設(shè)液相再分布器（Absorber Liquid Redistribution Device ），讓液膜重新返回，使氣液最大程度接觸，提高有效的面積和吸收塔的SO2去除率。,51,壁效應(yīng)SO2 的去除率在塔壁處最低。壁效應(yīng)是因?yàn)椋?壁附近較低的噴淋密度。 水/漿液順壁流下使傳質(zhì)效率降低。試驗(yàn)結(jié)果表明： SO2在靠近塔壁濃度最高。 SO2濃

24、度隨離壁的距離降低很快。 離壁4feet處， SO2濃度達(dá)到煙囪處的平均濃度。 離壁10feet處， SO2濃度接近為零。,52,壁效應(yīng) – 測(cè)試結(jié)果,53,ALRD－設(shè)計(jì),ALRD裝置的實(shí)質(zhì)是安裝在吸收塔塔壁上的一個(gè)或幾個(gè)圓環(huán)，此圓環(huán)由合金鋼制作，通常安裝在每層噴淋聯(lián)管的下方，且與吸收塔壁成一定的夾角。整個(gè)圓環(huán)的面積大約占整個(gè)吸收塔截面積的1/5左右。,54,機(jī)組名稱： 華能福州電廠 機(jī)組容量：

25、 2×660MW每臺(tái)機(jī)組煙氣量： 2161520Nm3/h煙氣溫度： 120℃SO2濃度： 3100mg/Nm3SO2脫除率： ≥95％,55,機(jī)組名稱： 四川瀘州電廠 機(jī)組容量： 2×600MW每臺(tái)機(jī)組煙氣量： 2291770Nm3/h煙氣溫度： 118℃ SO2濃度： 2480mg/Nm3SO2脫除率： ≥95

26、％,56,機(jī)組名稱： 越南海防電廠 機(jī)組容量： 2×300MW每臺(tái)機(jī)組煙氣量： 1083195Nm3/h煙氣溫度： 117℃ SO2濃度： 2505mg/Nm3SO2脫除率： ≥90％,57,簡(jiǎn)易濕法,? 新疆眾和股份有限公司自備熱電廠 規(guī)模：4×139t/h燃煤鍋爐 煙氣量：3×14.5萬Nm3/h SO2濃度：15

27、00mg/Nm3 脫硫率：≥90%? 云南曲靖卷煙廠自備熱電廠 規(guī)模：2×260t/h燃煤鍋爐 煙氣量：2×25萬Nm3/h SO2濃度：2000mg/Nm3 脫硫率：≥90%,58,Marselex濕式氨法脫硫技術(shù)特點(diǎn),59,成功解決了氨逃逸問題,氨逃逸原因 ： 吸收劑氨的加入濃度過高，形成短路，氨和二氧化硫直接反應(yīng) ；系統(tǒng)流程設(shè)計(jì)不合理，吸收劑氨的加入方

28、式不合理； 吸收塔結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)不合理；液氣比的選擇不合適； 設(shè)計(jì)和運(yùn)行中 pH 值取值或控制值不合理。,60,解決方法,MET氨法專利的精髓保證了反應(yīng)過程中pH值處于最佳范圍，完全氧化及最佳的氨注入方法,在吸收過程中通過離子態(tài)的氨吸收 SO2，而不是通過游離的氨吸收 SO2； 完善的系統(tǒng)設(shè)計(jì)，合理的氨/氨水的注入方式； 防止氨逃逸的特殊吸收塔結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)； 合適的液氣比； 合適的PH 值及其控制措施。,61,特殊吸收塔結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì),

29、考慮到氨具有極易溶于水這一特性，因此在進(jìn)行工藝設(shè)計(jì)時(shí)，在漿液噴淋層的上方及除霧器的下方設(shè)置了一層工藝水噴淋層及吸收格珊，用大量工藝水連續(xù)對(duì)凈煙氣進(jìn)行封鎖式噴淋、洗滌，通過上述措施，利用清水置換凈煙氣中所含的亞硫酸銨/亞硫酸氫銨溶液，溶解脫硫過程中可能產(chǎn)生的亞硫酸氫銨氣溶膠，進(jìn)一步降低了凈煙氣中夾帶的亞硫酸銨/亞硫酸氫銨。 設(shè)計(jì)中將煙氣的降溫與洗滌分開，有效抑制氣溶膠的產(chǎn)生，并通過控制pH值、濃度、溫度、加氨點(diǎn)及水幕裝置等因素來確

30、保氨逃逸最低。,62,CFB半干法煙氣脫硫技術(shù),63,簡(jiǎn)介,半干法煙氣脫硫技術(shù)是除了濕式石灰石-石膏法之外應(yīng)用最多的一種脫硫技術(shù),開發(fā)和應(yīng)用的時(shí)間也較早,而且在運(yùn)用的過程中得到了不斷的完善和發(fā)展。由于半干法煙氣脫硫技術(shù)脫硫劑用的是生石灰,而濕式石灰石-石膏法使用的是石灰石,石灰由于是由石灰石經(jīng)鍛燒而得,因而價(jià)格較石灰石貴許多,這是半干法不及濕法應(yīng)用得多的原因之一;另一影響半干法應(yīng)用的原因是,濕法的副產(chǎn)品脫硫石膏可以再利用(在中國不一定能

31、利用),而半干法的脫硫副產(chǎn)品一般只能拋棄。,64,工藝流程,65,安裝位置,66,典型的文丘里脫硫塔,67,CFB-FGD工藝的主要特點(diǎn),(1)脫硫效率較高:在鈣硫比為1.1～1.5時(shí)，脫硫效率可達(dá)90%以上，是目前各種干法、半干法煙氣脫硫工藝中最高的；(2)工程投資費(fèi)用、運(yùn)行費(fèi)用和脫硫成本較低，為濕法工藝的50%～70%。(3)工藝流程簡(jiǎn)單，系統(tǒng)設(shè)備少，為濕法工藝的40%～50%，且轉(zhuǎn)動(dòng)部件少，降低了維護(hù)和檢修費(fèi)用；(4)占地面

32、積小，且系統(tǒng)布置靈活，非常適合現(xiàn)有機(jī)組的改造和場(chǎng)地緊缺的新建機(jī)組。(5)能源消耗較低，如電耗、水耗等。,68,(6)能有效脫除SO3、氯化物和氟化物等有害氣體，腐蝕性較小，直接使用干煙囪排放脫硫煙氣。(7)對(duì)鍋爐負(fù)荷變化的適用性強(qiáng)，負(fù)荷跟蹤特性好，啟停方便，可在30%負(fù)荷時(shí)投用，對(duì)基本負(fù)荷和調(diào)峰機(jī)組均有很好的適用性。(8)對(duì)燃煤硫分的適應(yīng)性強(qiáng)，可用于0.3%～6.5%的燃煤硫分。且應(yīng)用于中低硫煤時(shí)(<2%)，其經(jīng)濟(jì)性優(yōu)于濕法