电厂烟气脱硫系统简介.ppt

电厂烟气脱硫系统简介,湿式石灰石石膏法烟气脱硫工艺,典型的工艺流程,系统构成,石灰石制备系统：由石灰石粉料仓、石灰石磨机及测量站构成。 吸收塔：由洗涤循环系统除雾器和氧化工序组成的吸收塔。 烟气系统（脱硫风机、烟气再热系统） 石膏脱水装置：由水力旋流分离器、真空皮带过滤机和储存系统组成。 工艺水及废水处理系统 自动控制系统等,系统构成（一）烟气系统,烟气系统：指锅炉烟气排出之后直到最后经过烟囱排放到大气中的全行程控制系统。 由除尘系统、脱硫系统、气/气换热器系统、烟道烟囱及各种闸板门、旁道装置等组成。 脱硫风机 装设烟气脱硫装置后，整个脱硫系统的烟气阻力约为2940Pa，单靠原有锅炉引风机（IDF）需设助推风机，或称脱硫风机（BUF),脱硫风机有四种布置方案，四种布置方案比较见下表。,一、脱硫风机,升压风机的选择（一） 在目前国内200MW600MW机组大型锅炉上，离心风机、动调轴流风机和静调轴流风机均占有较大比例。用于烟气系统，离心风机由于叶片型式多样，有前弯型、后弯型、板式等，使得其抗磨损性能好；另外，离心风机在设计工况点的效率最高。但离心风机的最大缺点一是叶片直径大，占地和检修都不易解决，二是变负荷调节性能差，随着风机参数的变化，效率下降很快。,动叶可调式轴流风机 动叶可调轴流风机具有调节性能高的优点，能很好的适应变工况负荷运行，它主要的缺点一是耐磨性差，在烟气系统中，叶片的磨损甚至剃光头的事，在国内时有发生；二是液压调节系统较复杂，给维修及运行费用上造成一定困难。,静叶可调式轴流风机 静叶可调轴流风机的优缺点均介于动调和离心之间，它的变负荷调节性能比离心机好，但比动调稍差。与动调相比，静调在BMCR和ECR工况点的效率差别在1%左右，在半负荷工况下差别约为56%；但由于其空气动力性能的优越，使其耐磨性能较好。另外，它的调节系统采用简单的电动执行机构调节，可靠性较高，系统简单，维修也方便。早期的静调风机主要是在拆缺转子时，要连带拆下中空轴，比较麻烦，现在在二者之间采用短轴连接，使转子能简便拆卸。随着检修条件和性能的改善，静调轴流风机日益普遍用于大型电站锅炉，同时，在FGD系统中亦被广泛采用。,风机选型（二） 随着机组容量的大型化，风机的介质流量较大，离心风机体积大、占地大，检修起吊困难的弊端，使其较少被采用，轴流风机则得到广泛的使用。 一次性投资 静叶可调轴流风机比较便宜，大概是动调价格的7080%左右，并且由于其转速低，设备基础的费用也略低。 维修费用 风机的维修费用主要考虑的是叶片的更换。动调风机的叶片是靠堆焊和喷涂耐磨材料来提高磨损寿命，其寿命较静调短，但叶片更换费用高；另外，其液压系统结构虽精密，但也易出现漏油、卡涩，现场维修量也大。,风机选型（三） 静调风机主要是靠改善风机的气体流动特性设计叶型和轮毂，使含尘气体避免冲刷叶片根部而冲刷叶尖部和后导叶，另外，同样要求下，静调的转速比动调低一至二档。同时在叶片和后导叶上喷涂耐磨材料，寿命相对长一些，叶片更换费用也较低。 备品备件的费用 静调风机以焊接结构件为主，风机轴承采用无油系统的油脂润滑；动调风机加工件多，又有调节油站和润滑油站。因而动调的备品备件和专用工具也较多，这也会产生一定的费用。,风机选型（四） 可靠性 动调和静调轴流风机的可靠性指标均为99%，但由于动、静调各自的结构特点，在高温含尘烟气的工作条件下，动调叶片磨损的潜在风险较静调高。 结论 从运行经济性分析，虽然动调的运行效率略高于静调，但考虑维护、检修费用、一次性投资，静调的经济性要略强于动调； 从安全可靠性、安装维护方面，静调为优。 综合指标：在烟气系统中，静叶可调轴流风机优于动叶可调轴流风机 。,烟气再热系统 烟气经过湿法FGD系统洗涤后，温度降到5060，低于露点，为了增加烟囱排放烟气的能力，减少可见烟团的出现，许多国家规定了烟囱出口的最低排烟温度，如德国。不同的火电厂有不同的方法再热处理烟气。最简单的方法是使用燃烧天然气或是低硫油的后燃器。与旋转式气气热交换器和多管气气热交换器相比，这种方法要消耗大量的能量，此外燃料燃烧又是另外一个污染源。另一种是采用蒸汽烟气再热器，使用工艺蒸汽或锅炉产生的热量。蒸汽烟气再热器的基本投资比蓄热式气气热交换器低，但运行费用高。此外还必须注意高温蒸汽在管道烟气侧结垢。安装蒸汽烟气再热器主要是空间限制造成的。,二、烟气再热系统,蓄热式气气热交换器（GGH）（一） 烟气再热器有蓄热式和非蓄热式两种。蓄热式工艺利用未脱硫的热烟气加热冷烟气，简称GGH。蓄热式又分回转式换热器、介质循环换热器和管式换热器，均通过载热体或载热介质将烟气的热量传递给冷烟气。旋转式换热器与电厂用的旋转式空气预热器的工作原理相同，是通过平滑的或带波纹的金属薄片或载热体将烟气的热量传递给净化后的冷烟气。旋转式在150运行中遇到的问题是热烟气会泄漏到冷烟气中，占总流量的35。,蓄热式气气热交换器（GGH）（二） 当烟气中二氧化硫浓度很高或要求的脱硫率非常高时，需要使用无泄漏的再热器。这种气气热交换器是吸热器和再热器的组合，由电除尘器来的烟气被多管吸热器从130冷却到97，FGD净化后的烟气被再热器从48加热到80以上。无泄漏的气气热交换器的投资明显高于旋转式的投资。不过可以由泄漏率的降低和占空间更小的设备布置（对旋转式，烟道必须平行布置），来补偿。,蓄热式气气热交换器（GGH）（三） 另一种新型热交换器是热管，不需要泵。管内的水在吸热段蒸发，蒸汽沿管上升至烟气加热区，然后冷凝放热加热低温烟气。未防止腐蚀，离开除雾器的低温烟气首先在用耐腐蚀材料制造的蒸汽烟气加热器中升温，然后再被热管加热。低温区热管用耐腐蚀材料制造，而高温区用低炭钢制造。系统采用高效除雾器。,烟气再热器型式的选择（一) 目前大量在FGD系统中使用的烟气再热器有二种：回转式GGH和管式WMH（水媒体加热器）。这两种烟气再热器各有优缺点。 漏风 管式加热器是通过焊接进行密封的，没有漏风；回转式则有漏风。一般在不采用低泄漏装置的GGH中，漏风量在1.53，而采用低泄漏密封装置后，漏风量在0.5左右，目前国内外FGD系统一般要求在1左右。 漏风的产生，要求脱硫塔的脱硫效率相应提高，以保证整个FGD系统的脱硫效率满足要求。,回转式烟气加热器的漏风是绝对的，但管式加热器的不漏却是相对有时段的。在运行一段时间后，由于焊缝的裂缝和冷端的腐蚀，也会产生漏管，而且一旦漏风发生，很难消除，只能堵管或换管。 占地和重量 对小型机组来讲，二者差不多，但对大型机组而言，回转式烟气加热器比管式烟气加热器重量要小很多，占地也小，这样，对于加热器的基础和支撑结构，也有较大差别 一般而言，管式加热器分为二部分，加热部分和放热部分，媒体走管侧，烟气走壳侧，由于烟气流速和加热器阻力的限制，一般体积较为庞大。加热部分和放热部分都较大，占地约为回转式的2倍以上。,烟气再热器型式的选择（二) 阻力 一般而言，管式换热气的阻力大于回转式换热气。 回转式换热器可以通过选择一大尺寸换热器来达到进一步降低阻力的目的。而管式换热气本身的尺寸就已经远大于回转式换热器，进一步降低阻力的成本会非常之高。管式换热气的烟气内部流通方式也比回转式换热器要复杂的多。 清洗 相对回转式换热器而言，管式换热器一旦发生冷端堵灰或腐蚀很难处理。除非进行拆除更换。 对回转式换热器而言，可通过配备有效的吹灰器进行压缩空气吹灰及水冲洗。即使发生冷端堵灰或腐蚀，可通过更换冷端换热面进行消除。回转式换热器还可通过其它方式解决上述问题。 安装与维修 管式加热器工厂化程度较高，现场安装工作量较小，回转式加热器虽然是模块式计，结构紧凑，但现场安装工作量较大，时间较长。 在正常维修方面，管式加热器维修量较回转式小。但如果管式加热器一旦出现堵灰堵灰或腐蚀漏管，则维修工作量较大。,烟气再热器型式的选择（三) 对于脱硫装置 在脱硫装置中，由于烟气的温度低于露点温度，而且含有大量的水分，防止低温腐蚀就非常关键。 由于本身特点的限制，管式换热器存在低温死角，其发生低温腐蚀的可能性和速度大于回转式换热器。 材料 由于管式换热器全部为焊接结构，其材料的选择有很大的限制性，管子一般选择耐腐蚀钢材，增加了成本。而回转式换热器则可在较大范围内选择更为有效的防腐材料，如传热元件采用镀搪瓷技术等。 所以，推荐使用回转式烟气加热器。,冷却塔排放烟气 与常规做法不同，烟气不通过烟囱排放，而被送至自然通风冷却塔，在塔内，烟气从配水装置上方均匀排放，与冷却水不接触。由于烟气温度约50，高于塔内湿空气温度，发生混合换热现象，混合的结果改变塔内气体流动工况。塔内气体向上流动的原动力为湿空气产生的热浮力，热浮力克服流动阻力而使气体流动。一般情况下，进入冷却塔的烟气密度低于塔内气体的密度，对冷却塔的热浮力产生正面影响。而且，进入塔内的烟气占塔内气体的容积份额一般不会超过10，因为所占容积份额小，对塔内气体流速影响甚微。此外，冷却塔的阻力系数主要决定于配水装置，而烟气在配水装置以上进入，对配水装置区间段阻力不产生影响。因此，对总阻力的影响甚微，在工程上亦可忽略不计。,对于不太严格的二氧化硫排放，允许一部分烟气不经过吸收塔与处理后的烟气进行混合，这样可以取消再热器。旁路烟气法可用于低硫煤的锅炉。,旁路烟气法,系统构成（二）：石灰石制备系统,细度要求：90通过325目筛（44微米）或250目筛（63微米）。 纯度要求：石灰石含量大于90。 可磨性也有一定的要求。 简介：将石灰石粉由罐车运到料仓储存，然后通过给料机、输粉机将石灰石粉输入浆池，加水制备成固体含量分数为1050的浆液。,系统构成（三）：吸收氧化系统,一、吸收塔 吸收塔是烟气脱硫的核心装置，要求气液接触面积大、气体的吸收反应良好，压力损失小。并且适用于大容量烟气处理。吸收塔的主要有喷淋塔、填料塔、双回路塔和喷射鼓泡塔、复合塔等类型。,喷淋塔 是湿法脱硫的主流塔型，多采用逆流方式布置，烟气流速为3m/s左右，液气比与煤的含硫量和脱硫率关系较大，一般在825L/m之间。优点是:内部部件少，故结垢的可能性小，压力损失也小。逆流运行有利于烟气与吸收液充分接触，但阻力损失比顺流大。,填料塔 填料塔是由日本三菱重工开发，采用塑料隔栅作填料，相对延长了气液两相的接触时间，从而保证较高的脱硫率。隔栅填料塔为顺流或逆流，顺流时的空塔气速约45米/秒，与逆流塔相比结构紧凑。压降因隔栅填充高度而异。,双回路塔 最早由美国Reserch-Conttrell公司开发，又称Noell-KRC工艺，在美国和德国应用较多。双回路塔被一个集液斗分成两个回路：下段作为预冷却区，并进行一级脱硫，pH控制在4.05.0，有利于氧化和石灰石的溶解，防止结垢和提高石灰石的利用率；上段为吸收区，其排水经集液斗引入另设的加料槽，在此加入新鲜的石灰石，维持较高的pH（6.0左右），以获得较高的脱硫率。,喷射鼓泡塔 由千代田公司开发研制，又称CT-121，烟气通过喷射分配器以一定的压力进入吸收液，形成一定高度的喷射气泡层，可省去再循环泵和喷林装置。净化后的烟气经上升管进入混合室，除雾后排放。特点是：可在低pH下运行，一般为3.54.5，生成的石膏晶体颗粒大，易于脱水；脱硫率的高低与系统的压降有关，可通过增大喷射管的浸没深度来提高压降，提高脱硫率。,二、除雾器 除雾器一般设置在吸收塔顶部（低流速烟气垂直布置）或出口烟道（高流速烟气水平布置),通常为二级除雾器。除雾器设置冲洗水，间歇冲洗冲洗除雾器。湿法烟气脱硫采用的主要是折流板除雾器，其次是旋流板除雾器。,折流板除雾器 折流板除雾器是利用液滴与某种固体表面相撞击而将液滴凝聚并捕集的，气体通过曲折的挡板，流线多次偏转，液滴则由于惯性而撞击在挡板被捕集下来。通常，折流板除雾器中两板之间的距离为20-30mm，对于垂直安置，气体平均流速为23m/s；对于水平放置，气体流速一般为610m/s。气体流速过高会引起二次夹带。,旋流板除雾器 气流在穿过除雾器板片间隙时变成旋转气流，其中的液滴在惯性作用下以一定的仰角射出作螺旋运动而被甩向外侧，汇集流到溢流槽内，达到除雾的目的，除雾率可达9099。,三、氧化槽 氧化槽的功能是接收和储存石灰石，溶解石灰石，鼓风氧化CaSO3，结晶生成石膏。早期的湿法脱硫几乎都是在脱硫塔外另设氧化塔，由脱硫塔排出的浆液再被引入专门的压力氧化槽中，并添加硫酸，在pH为34的条件下被鼓风氧化。这种工艺易发生结垢和阻塞问题。随着工艺的发展，将氧化系统组合在塔底的浆池内，利用大容积浆液完成石膏的结晶过程，就地氧化。循环的石灰石在氧化槽内设计停留时间一般为48min，与石灰石的反应性能有关。,四、雾化喷嘴 雾化喷嘴的功能是将大量的石灰石浆液转化为能够提供足够接触面积的雾化小液滴以有效脱除烟气中二氧化硫。湿法脱硫采用的喷嘴一般为离心压力雾化喷嘴，可粗略分为旋转型和离心型。常用的有空心锥切线型、实心锥切线型、双空心锥切线型、实心锥型、螺旋型等5种。,空心锥切线型 采用这种设计的喷嘴，石灰石浆从切线方向进入喷嘴的涡旋腔内，然后从与入口方向成直角的喷孔喷出，可允许自由通过的颗粒尺寸大约是喷孔尺寸的80100，喷嘴无内部分离部件。传统的用于FGD的喷嘴是采用炭化硅材料铸造的空心锥形旋流切线型喷嘴（如美国BETE公司的TH系列）通常在0.1-0.2MPa压力下工作，旋流切线形与相似的传统实心锥形旋流喷嘴相比，前者比后者畅通直径大很多，尤其是在喷射循环使用的石灰石浆时更实用。,实心锥切线型 这种喷嘴的设计思路与空心锥切线喷嘴近似，所不同的是在涡旋腔封闭端的顶部使部分液体转向喷入喷雾区的中央，以此来实现实心锥形喷雾的效果，这种可允许自由通过的颗粒尺寸大约是喷孔尺寸的80100，这种喷嘴喷射的液滴平均粒径比相同尺寸的空心锥形喷嘴的大3050，BETE的TSC系列就是这种喷嘴，在吸收塔中应用时它可以采用氮连接炭化硅陶瓷材料（SNBSC).,双空心锥切线形 这种喷嘴就是在一个空心锥切线腔体上设计两个喷孔，在吸收塔中，一个喷孔向上喷，另一个向下喷，这种喷嘴允许通过的颗粒尺寸为喷孔直径的80100。BETE的DTH系列为双空心锥切线设计的喷嘴，DTH系列喷嘴也可以采用氮连接炭化硅陶瓷材料制造。,实心锥（一） 这种喷嘴通过内部的叶片使石灰石浆形成旋流，然后以入口的轴线为轴从喷孔喷出，根据不同的设计，这种喷嘴允许通过的最大颗粒直径为喷孔直径的25100不等，在同等条件下，这种喷嘴所能提供的雾化粒径相当于相同尺寸的空心锥切线形喷嘴的6070。BETE的最大自由通道MP系列就是专门设计开发出来的可以提供自由畅通直径大，同时又兼顾了旋流切线设计所拥有的良好的实心锥形喷雾雾化特点的喷嘴。在相同流量和压力条件下，BETE的MP系列喷嘴可提供的平均雾化粒径要比采用切线内部旋流设计的喷嘴小30。,在喷射循环利用的石灰石浆时，BETE的MP系列在保证均匀的喷雾分布的同时又提供了大的自由通道以保证最佳的防堵塞效果。MP系列喷嘴内部两个独特的S形内部叶片使得它可以允许很大直径的颗粒物质通过，所以MP系列喷嘴可以用来输送污浊的、粗糙的以及含纤维物质的混合液体。它高工作效率的设计意味着采用这种喷嘴可以有效地减少泵地压力及运行费用。,螺旋型（一） 在这种喷嘴设计中，随着连续变小的螺旋线体，石灰石浆不断经螺旋线相切后改变方向成片状喷射成同心轴状锥体。这一喷嘴设计无分离部件，自由畅通直径等同与喷孔直径的30100，在平均粒径相当于相同尺寸的空心锥切线形喷嘴的5060。在很低的压力下，螺旋型喷嘴设计也可提供很强的吸收效率，所以这种喷嘴推出后迅速获得脱硫系统的认可，典型的操作压力为0.05-0.1MPa。,在相同压力下，BETE的ST系列螺旋喷嘴提供的喷雾主要由比TH系列小30%50的液滴做成，这就意味着有效的降低操作压力的条件下，ST系列任可提供与较高压力时的空心锥形喷嘴等效的甚至更小的雾化液滴。 BETE的ST系列喷嘴最典型的应用就是FGD系统，这种喷嘴结实、小巧、整体设计，无内部盘片。这种设计提供的雾化区域成同心轴状，外环流量大，液滴直径也大，内环空间充满了大量细密的雾化液滴，这一结构有利于微小的液滴卷入到气流中，增大了化学反应所需的表面积。最典型是由RBSC陶瓷活耐腐蚀的钴合金6材料制造，它有较长的寿命。,大通道螺旋型 这种喷嘴是在螺旋型喷嘴的基础上变形后得到的。比如BETE的STXP系列就是通过增大螺旋体之间的距离后设计出来的，STXP设计允许通过的固体颗粒直径与喷孔直径相同，最大可达到38mm。在尺寸相同、螺旋匝数相同的条件下，STXP的雾滴平均直径与ST系列相近，若ST的螺旋匝数比STXP多一匝，则STXP的D32比ST约30。,系统构成（四）：石膏脱水系统,石膏脱水系统 来自吸收塔底槽的石膏浆先在一台水力旋流分离器中稠化大到其固体含量约4060，同时按其粒度分级。然后将稠化的石膏浆用真空皮带过滤器脱水到所需的残留湿度10。用离心机脱水可使石膏含水量降到5，但运行费用高。为了使氯含量减少到不影响石膏使用的程度，同时必须在过滤皮带上对其进行洗涤。,石膏储存系统 湿石膏的储存方法取决于发电厂烟气脱硫系统石膏的产量、用户的需求量、运输手段以及石膏中间储仓的大小。对于容量为300700m3的中间储仓，石膏在其中的存放时间不应超过一个月。因此，推荐采用带有底部卸料的一次型储仓。,系统构成（五）：废水处理系统,为了防止烟气中为了防止烟气中可溶部分氯气浓度超过规定值和保证石膏的质量，必须从系统中排出一定量的废水。排放的废水或者是水力旋流器分离的溢流水，或者是皮带过滤器第一段的过滤水，这部分水需要通过废水处理装置。废水处理装置与氯离子含量有关，一般控制氯离子质量浓度小于20000mg/l。,系统构成（六）：连续监测系统,主要监测内容： 颗粒物浓度、排放量和烟气组份浓度、排放量； 为计算标态排量还需要监测烟气温度、流速、烟气压力、含水量、含氧量等辅助参数。 目的和作用： 实现污染物排放总量控制； 实现排污在线计量和收费； 推展企业排污交易制度； 指导调节锅炉燃烧工况。,依据及标准 锅炉大气污染物排放标准（GWPB3-1999）中规定新建成使用（含扩建、改造）单台容量14MW（20t/h）的锅炉，必须安装固定的连续监测烟气中烟尘、SO2排放浓度的仪器。 火电厂烟气连续监测技术规范（HJ/T75-2001）和固定污染源排放烟气连续监测系统技术要求与检测方法规范（HJ/T76-2001）对系统性能参数、