国内外烟气脱硫技术发展现状及各种技术利弊.ppt

环保产业国际研讨会国内外烟气脱硫技术发展现状及各种技术利弊郝吉明清华大学环境科学与工程研究院2003年12月16日 国内外烟气脱硫技术发展现状及各种技术利弊 1 国内外烟气脱硫技术发展现状2 各种烟气脱硫技术的经济分析3 各种烟气脱硫技术的综合评价 国内外烟气脱硫技术发展现状 湿法 上百种 石灰石 石灰 石膏法 海水法 镁法 钠法 双碱法 氨法 海水法 磷铵肥法 简易湿式除尘脱硫一体化技术 其它 碱式硫酸铝法 氧化鋅法等 半干法法 喷雾干燥法 炉内喷钙加尾部增湿活化 管道喷射法干法 烟气循环流化床SO2 NOx联合脱除技术 固体吸附 再生法 如CuO 蚇OxSO工艺 电子束辐射法法脉冲电晕法湿式工艺 国内外烟气脱硫技术发展现状 国内外烟气脱硫技术发展现状 石灰石石膏法优点是脱硫效率高 可达95 以上 钙利用率高在93 以上 系统可靠性达99 自动化程度高 技术成熟度和可靠性高 缺点是投资大 一般要占到电厂总投资的10 15 吸收塔和管道需要防腐处理 脱硫产品石膏产生量大 目前开发利用率低 大都直接堆放或填埋 占地面积大 脱硫动力消耗较大 占总发电量的1 5 2 重庆珞璜电厂石灰石石膏法烟气脱硫装置流程图 松藻煤矿高硫无烟煤含硫量3 5 5 0 烟气入口SO2浓度10 000mg m3 W 飞灰含量213mg Nm3 W FGD脱硫效率96 保证 95 出口烟气温度 90 石灰石超细粉250目 筛余5 钙利用率93 烟气流速4 3m s 停留时间3 3s 单机耗电6400kWh h 石膏纯度约90 副产石膏约34万吨 国内外烟气脱硫技术发展现状 简易石灰石石膏法 简易湿法的吸收塔进行简化 使其集冷却 除尘 吸收和氧化于一体 同时烟气不设置换热器而是利用一部分旁路烟气与净化后烟气混合以达到排放烟气的升温目的 优点是投资较传统法低 约为50 80 设备较为紧凑 动力消耗约占发电量的1 1 5 其脱硫率可达到70 80 的中等效率 缺点是缺乏在国外大规模应用的业绩 部分引进技术的水汽循环比大 运行成本较高 简易湿式石灰石 石膏法适用于大中型工业锅炉和中等脱硫效率要求的电站锅炉 燃高硫煤机组和新建机组脱硫一般不提倡采用此法 国内外烟气脱硫技术发展现状 山东潍坊化工厂热点分厂1 2 锅炉简易湿式石灰 石膏法 进口 烟气量93 300Nm3 hr SO2浓度1050ppm 烟气温度66 出口 烟气量96500Nm3 hr SO2浓度185ppm 烟气温度41 脱硫效率大于70 吸收剂废电石渣 纯度75 石膏含水率19 纯度 95 国内外烟气脱硫技术发展现状 南宁化工厂35t hr锅炉简易湿式石灰 石膏法 进口 烟气量50 700Nm3 hr SO2浓度2 300ppm 烟气温度59 出口 烟气量96 500Nm3 hr SO2浓度440ppm 烟气温度51 脱硫效率 70 石膏含水率12 15 纯度 90 国内外烟气脱硫技术发展现状 太原热电厂引进的日立高速平流湿法脱硫工艺 进口 烟气量60万Nm3 hr SO2浓度2000ppm 烟气温度140 烟尘浓度500mg Nm3出口烟气温度45 脱硫效率大于80 吸收剂为石灰石 粒度100目 利用率85 国内外烟气脱硫技术发展现状 旋转喷雾法 雾化器是核心设备 分喷嘴型和旋转离心雾化器两种 目前国内商需依赖进口 喷嘴雾化器的优点是可平行安装 切换方便 各喷嘴可独立运行 可以在线维护 缺点是要求表面耐磨性高 旋转离心雾化器由旋转盘或雾化轮使浆液分碎 所产生的液滴大小与浆液流量关系不大 因而具有较好的调节能力 缺点是结构复杂 维修困难 国内外烟气脱硫技术发展现状 优点 脱硫原料为石灰 在钙硫比为1 5时 其脱硫效率可达到75 90 投资费用较低 约占电厂投资的5 10 脱硫产物呈干态 并和飞灰相混 无需装设除雾器及烟气再热器 设备不易腐蚀 缺点 吸收剂采用石灰浆 费用较高 吸收剂利用率低于湿法 特别是用于高硫煤时经济性差 飞灰和脱硫产物相混可能影响综合利用 对干燥过程控制要求较苛刻 产生的脱硫副产品目前尚不能大规模工业应用 喷雾干燥法较适用于燃中 低硫煤 含S 2 的锅炉脱硫 一般机组容量不大于200MW 用于高硫煤时脱硫剂制备费用提高 设备磨损加剧 除尘负荷提高 在技术和经济上都不适用 国内外烟气脱硫技术发展现状 四川白马电厂70 000Nm3 hr中试工艺流程图 四川芙蓉无烟煤含硫量3 5 烟气入口温度162 SO2浓度为3000ppm 氧化钙纯度60 70 细度200目 试验浆液浓度6 16 脱硫灰渣钙盐含量较高 国内外烟气脱硫技术发展现状 炉内喷钙尾部增湿 优点是 系统简单 改造容易 喷钙对炉膛燃烧影响不大 热量损失不超过总燃料量的0 3 投资约为电厂投资5 8 脱硫费用较低 其缺点是 脱硫率不高 一般在钙硫比为2时 炉膛内的脱硫率为15 30 系统总效率可达60 75 由于钙硫比较高 加重了后续除尘器的负荷 除尘效率下降 锅炉对流受热面有时会出现轻微积灰 适用于含硫小于1 的低硫煤脱硫 以及在用小机组锅炉的脱硫改造 国内外烟气脱硫技术发展现状 处理总烟气量864 348Nm3 h燃煤含硫量0 92 脱硫率75 钙硫化2 5石灰石粉细度80 95 影响锅炉效率 0 61 系统电力负荷760kw系统使用年限15年占地面积1350m2 国内外烟气脱硫技术发展现状 海水法脱硫 特点是 用天然海水作吸收剂 不添加任何其它化物质 无需吸收剂制备系统 工艺比较简单 吸收系统不会产生结垢 堵塞等问题 系统利用率高 脱硫效率较高 对于低硫煤可达70 90 投资和运行费用较低 通常比石灰石 石膏法低三分之一 比较适合于沿海地区电厂烟气脱硫 但由于海水的天然碱度较低 一般只能用于含硫低于1 的燃煤烟气脱硫 目前还缺少脱硫排放液对海洋长期生态系统影响的研究评价 海水脱硫分两类 1 用纯海水作为吸收剂 以挪威ABB公司开发的Flakt Hydro工艺为代表 已商业应用 2 在海水中添加石灰调节碱度 以美国Bechte公司工艺为代表 已示范但未商业化 国内外烟气脱硫技术发展现状 晋北烟煤含硫量0 63 实际混合煤种含硫量为0 75 烟气量110万Nm3 h 入口烟气温度104 145 海水流量设计值 2m3 S 凝汽器出口海水温度为27 40 海水盐度为2 3 设计系统脱硫率90 排放海水的pH6 5 电厂排水水质满足三类标准 出口烟气温度70 以上 国内外烟气脱硫技术发展现状 电子束法脱硫 优点是 系统脱硫效率高 可达90 并有一定的脱氮作用 副产硫铵和硝铵 是潜在的农用肥料 设备紧凑 占地少 缺点是 动力消耗较大 占发电量的1 5 2 5 过程中需使用液氨 有潜在的二次污染风险 技术成熟度低 核心设备是电子加速器 我国的高能大功率加速器技术尚未过关 国内外烟气脱硫技术发展现状 成都热电厂100MW电子束脱硫示范工程 烟气流量300 000Nm3 h烟气温度132 SO2浓度1800ppmNOx浓度400ppm脱硫率80 90 脱硝率10 出口温度61 副产品产量2470kg h浓氨消耗654kg h水消耗16t h电消耗2305kWh h蒸汽消耗3t h占地55 41m2 国内外烟气脱硫技术发展现状 国外烟气脱硫技术 1 湿法脱硫技术 占全世界FGD装置总量的85 左右 其中石灰石 石膏法约占36 7 其它湿法脱硫技术约占48 3 2 半干法脱硫技术 主要包括喷雾干燥脱硫技术 炉内喷射吸收剂 增温活化脱硫技术等 约占全世界FGD装置总量的10 3 干法脱硫技术 包括烟气循环流化床脱硫技术 等离子体烟气脱硫技术等 据统计 全球燃煤电厂已有近千台烟气脱硫装置 总装机容量达240GW 国内外烟气脱硫技术发展现状 国内外烟气脱硫技术发展现状 全世界烟气脱硫容量 MWe 的历史增长趋势 国内外烟气脱硫技术发展现状 不同烟气脱硫工艺的装机容量 MWe 1998年 国内外烟气脱硫技术发展现状 日本FGD工艺的类型 国内外烟气脱硫技术发展现状 日本各种技术使用比例 SO2emissioninJapan SO2emissioninJapan SO2emissioninJapan ReductionbyIndustrialStructureChange SO2emissioninJapan SO2emissioninJapan Actualemissions Predictedemissionswithoutcontrol ReductionbyIndustrialStructureChange SO2emissioninJapan Reductionbyenergyconservation 国内外烟气脱硫技术发展现状 日本各种技术使用比例 国内外烟气脱硫技术发展现状 美国历年FGD装置应用统计 国内外烟气脱硫技术发展现状 美国湿法FGD装置应用统计 国内外烟气脱硫技术发展现状 美国干法FGD装置应用统计 国内外烟气脱硫技术发展现状 1986 1995年美国的烟气脱硫技术统计 国内外烟气脱硫技术发展现状及各种技术利弊 1 国内外烟气脱硫技术发展现状2 各种烟气脱硫技术的经济分析3 各种烟气脱硫技术的综合评价 各种烟气脱硫技术的经济分析 烟气脱硫技术费用计算方法 初投资 F 1 工程建设费 设备费 土建工程费 工程安装费 建设周期利息 2 不可预见费 3 工程设计费 4 其它杂项费用 运行 维护费用 Y 1 原材料的费用 2 劳动力费用 3 维护费用 脱硫成本 F 为年均化的投资与年运行维护费用之和 分 每脱一吨SO2的费用 脱硫使每度电增加成本 各种烟气脱硫技术的经济分析 烟气脱硫技术费用分析 各种烟气脱硫技术的经济分析 FGD系统投资 运行费用分析 各种烟气脱硫技术的经济分析 国外烟气脱硫技术经济性 注 污染控制和主厂的寿命均按20年考虑 各种烟气脱硫技术的经济分析 国外烟气脱硫技术经济性 FGD技术控制费用低于预期估计 许多技术削减每吨SO2的费用相近虽然非经济因素影响较大 湿式洗涤器由于其费用较低将得到广泛使用设计简化可以节省湿式FGD技术30 以上的投资 各种烟气脱硫技术的经济分析 湿式石灰石石膏法经济性 各种烟气脱硫技术的经济分析 喷雾干燥法经济性 国内外烟气脱硫技术发展现状及各种技术利弊 1 国内外烟气脱硫技术发展现状2 各种烟气脱硫技术的经济分析3 各种烟气脱硫技术的综合评价 各种烟气脱硫技术的综合评价 烟气脱硫技术综合评价的指标体系 各种烟气脱硫技术的综合评价 评价指标 1 技术成熟度 依脱硫技术目前所处的开发阶段 分为实验室 中试 示范和商业化四个阶段 2 技术性能 包括脱硫效率 处理能力 技术复杂程度 占地情况 再热需要及副产品利用等 反映技术的综合性能 3 环境特性 环境特性根据处理后烟气的SO2排放量与排放标准比较进行评价 低于标准的评为很好 达到标准为好 接近标准为中 达不到标准为不好4 经济性 选用技术的总投资和SO2单位脱硫成本为综合经济性的评价指标 各种烟气脱硫技术的综合评价 各种烟气脱硫技术的综合评价 美国电力研究所 EPRI 认为一套先进的脱硫装置有3个要求 1 脱硫效率大于95 2 可靠性大于99 3 能量消耗应小于电站出力的2 5 各种烟气脱硫技术的综合评价 参照上面提到的综合评价标准 提出4个选用脱硫工艺的原则 1 脱硫后排烟中的SO2应符合国家排放标准的规定并有一定余度 即系统具有很好的可升级性能 以便适应未来可能的排放标准的进一步降低 同时 脱硫系统要满足建设机组环境评价要求 2 脱硫设施的经济性要好 在选择脱硫工艺时 应对有关脱硫工艺的初投资及运行费用进行详细的计算比较 优化选用初投资低 运行费用低的脱硫工艺 这样可以尽量少增加脱硫设施导致的电厂电价成本的上升 使其更具有竞争能力 3 脱硫系统技术成熟 运行可靠 至少在国外已商业化 并有较多的应用业绩 比如 脱硫设施运行不影响发电机组的正常运行 脱硫设施的脱硫率稳定 并且在客观条件或环境发生某些变化时 能通过调整脱硫设施某些运行参数 保持脱硫后排烟SO2含量在环保允许范围内 脱硫设施寿命长 机电设备和控制仪表性能优良 防腐 防结垢性能好 系统维修工作量小 4 选择脱硫设施的其它原则 国产化率和稳定运行情况 耗水量高低 脱硫剂供应 脱硫副产物的综合利用或处理 小结 我国燃煤SO2污染控制技术的研究 开发和引进工作已进行多年 少数引进国外的脱硫工艺已在可靠 有效地运行 所以我国全面消化吸收国外先进成熟技术 实现产业化的条件已经成熟 烟气脱硫技术的投资占电厂投资的比例因所用技术的不同存在差异 湿式石灰石 石膏法较高 占电厂总投资的比例约为10 16 炉内喷钙尾部增湿工艺较低 占电厂总投资的比例约为