CFB烟气脱硫工艺.ppt

1 烟气循环流化床脱硫技术 2005年4月 2 1 概况 利用循环流化床的原理对烟气进行脱硫70年代初 由LURGI公司首先用在炼铝设备的尾气处理 80年代中用于动力锅炉主要的供货商有三家 LURGI公司的烟气CFB脱硫工艺WULFF公司的RCFB烟气脱硫工艺F L SMITH公司的GSA烟气脱硫工艺 3 2 工艺概况 1 利用循环流化床原理增加吸收塔内物料密度优化传热传质过程物料碰撞 摩擦 提高吸收剂的活性增加再循环倍率延长吸收剂与烟气反应的时间达到了与湿法工艺接近的脱硫效率钙硫比Ca S 1 2脱硫效率 90 4 2 工艺概况 2 吸收剂 石灰CaO 纯度85 以上脱硫副产物 CaCO3 Ca OH 2 CaSO3 CaSO4出口烟气温度 70 C负荷变化适应范围 30 100 系统压降 2000 3000kPa电耗 97 5 2 工艺流程图 6 3 工艺特点 投资 运行费用小 占地少 无废水排放烟气无需再加热脱硫率高 且可适用各种含硫量的煤 S 0 6 6 5 负荷适应能力强 30 100 吸收塔用普通碳钢起动 停机方便 适用于调峰机组工艺简单 便于操作 可靠性高脱硫灰呈干态 便于综合利用 7 4 主要设备 1 CFB烟气脱硫系统的主要设备包括 石灰干消化器吸收塔脱硫灰再循环装置吸收塔下游除尘器控制系统 8 4 主要设备 2 石灰干消化器 1 功能 将生石灰 CaO 消化成熟石灰 Ca OH 2 卧式双轴搅拌器经计量泵加入消化水 通过双轴桨叶搅拌使消化水和石灰粉拌和均匀 同时保持消化温度在103 C 使表面游离水分蒸发特点 消化水由两个喷嘴加入 便于调节排汽管根部加入切向热风 防止水汽携带的消石灰粉粘结挂壁消化器出口有可调节高度的溢流堰 用以控制消化槽的粉位及消化时间结构简单 操作方便 适宜中小型锅炉 9 4 主要设备 3 石灰消化器 2 流化床干消化器由流化风机 消化塔 两级旋风分离器组成利用流化床原理 将密度小的消石灰分离出来 未消化好的颗粒返回吸收塔特点 消化质量好 颗粒细 充分利用吸收剂投资高 调节困难 操作上尚有一些问题适宜于大型锅炉的烟气脱硫 10 4 主要设备 4 吸收塔功能 形成流化床 吸收SO2结构 垂直空塔 底部为文丘里装置和排灰装置 文丘里扩散段安装回流式压力水喷嘴主要参数 空塔烟气流速 5 7m s 塔内滞留时间约3秒 空塔烟气压降 600Pa 床料压降 400 1000Pa 出口烟气温度 70 80C 出口烟气含尘量 1000g m3结构材料 碳钢 无需防腐内衬 11 吸收塔外形图 12 4 主要设备 5 脱硫灰再循环装置功能 将除尘器收集下来的脱硫灰返回到吸收塔结构 吸收塔下游的电除尘器或布袋除尘器灰斗的脱硫灰经计量给料阀排入空气斜槽 送回吸收塔主要部件 计量给料阀 空气斜槽 流化风机 流化风加热 除湿装置 13 4 主要设备 6 吸收塔下游除尘器功能 收集从吸收塔排出的脱硫灰 并将部分脱硫灰返回吸收塔 方案选择 可以采用电除尘器或布袋除尘器 采用电除尘器须注意气流分布的均匀性 对于烟气量塔 而且只有一个吸收塔时 宜采用布袋除尘器 14 4 主要设备 7 吸收塔下游除尘器的烟气量分配 15 4 主要设备 8 吸收塔下游除尘器电除尘器技术难点 吸收塔出口烟气含尘浓度约为1000g m3 因此必须设置预除尘器 如百叶窗或重力沉降室 百叶窗的压降约为500Pa 除尘效率约为40 左右国内尚无入口含尘浓度达600g m3以上的电除尘器的设计技术 需要引进 由国内制造脱硫电除尘器的电气控制性能要求高 漏风率要小 保温好 在机械结构上也有特殊的设计 16 4 主要设备 9 吸收塔下游除尘器布袋除尘器采用高气布比脉冲清灰袋式除尘器由于高气压 低流量清灰 HPLV 容易产生凝结水 造成滤袋笼架锈蚀 滤袋堵塞 影响滤袋寿命 增加了工作量 目前多采用低气压 大风量 LPHV 方式清灰由于烟气温度仅70 80C 滤袋材质一般采用RYTON 对于粉尘浓度较高时 可考虑采用P84覆膜滤料过滤风速以0 8 0 9m s为宜 17 4 主要设备 10 低压脉冲袋式除尘器 18 4 主要设备 11 仪表及控制系统主要有3个控制回路出口SO2浓度控制系统 根据进出口的SO2浓度控制消石灰粉的给料量 使出口SO2浓度达到给定值出口烟气温度控制系统 根据吸收塔的出口烟气温度控制吸收塔内的喷水量 将吸收塔出口烟温控制在最佳反应温度范围内吸收塔进出口压降控制系统 根据吸收塔进出口压差控制吸收塔的再循环灰量 保证塔内的物料始终处于良好的流化状态 19 4 主要设备 12 CFB FGD工艺的控制系统 20 5 吸收剂 吸收剂的种类生石灰 CaO 消石灰 Ca OH 2 对吸收剂的要求生石灰 软煅烧石灰 纯度在80 以上 活性应达到DIN1060标准 即石灰加入一定比例的水之后 3分钟内的温升应大于等于60C熟石灰 BET比表面积在15 20m2 g 平均粒径小于10 m 21 6 脱硫副产物 成分CaSO3 H2O约64 CaSO4 H2O约10 CaCO3约18 Ca OH 2约2 H2O约1 状态 白色干粉状 加水后固化 屈服强度可达15 18 mm2 压实密度为1 28g cm3 渗透率约为3X10 11m s用途 很适合用于矿井回填 道路基础 目前已经开发的用途还有用于用于混凝土掺合料 高速公路两侧的隔噪声墙板等 22 7 最近技术进展 1 入口烟气采用多个文丘里喷嘴 以便更适用于处理大烟气量问题 在处理大烟气量的吸收塔中如使用单文丘里喷嘴 为保证有足够的反应区高度 则要求吸收塔的高度很高 增加了造价办法 采用多文丘里喷嘴 特点 降低单个喷嘴的高度和自由流体高度增加文丘里喷嘴的圆周总长度 从而加强了湍流强度 使气固之间传质过程改善 且更容易形成流化床处理烟气量达40万Nm3 h以上的吸收塔宜采用多个文丘里喷嘴 23 7 最近技术进展 2 单个文丘里喷嘴和多个文丘里喷嘴的比较 24 7 最近技术进展 3 采用部分净化烟气再循环 提高系统低负荷时的运行可靠性问题 在低负荷时 由于烟气量少 容易造成多个文丘里喷嘴之间的气量分配不均 造成个别喷嘴失速 床体崩溃办法 通过将净化后的部分烟气再循环 以保持在低负荷时文丘里喷嘴的速度相对稳定特点 无须另加风机 利用原有风机出口的与吸收塔入口的压差即可实现再循环可部分改善低负荷时离心式引风机效率下降的缺点 25 7 最近技术进展 4 净化烟气再循环系统 26 7 最近技术进展 5 在吸收塔上游加入吸收剂和再循环脱硫灰 改善脱硫副产物有较好的流动性问题 当脱硫副产物中总氯化物含量增加时 脱硫副产品流动性降低 会粘附在塔壁上 使系统的运行可靠性降低办法 将吸收剂和再循环灰的加入口由原来位于文丘里装置扩散段 改到吸收塔上游烟道中作用吸收剂和再循环灰提前与SO2接触利用烟气热量加热和快速干燥再循环灰消石灰和氯根在100C以上反应生成吸潮性较差 颗粒较细 不易凝结的碱式氯化钙 CaCl2 Ca OH 2 H2O 而以往在吸收塔内70 80C温度下生成的是容易吸潮的氯化钙 CaCl2 2H2O 27 7 最近技术进展 6 改进后的CFB FGD工艺流程 28 7 最近技术进展 6 炉内喷钙 少用或不用消石灰 以降低运行成本问题 采用石灰或消石灰作为吸收剂成本高 且不利于劳动卫生办法 采用石灰石作为吸收剂 喷入锅炉炉膛中温度为850 1100C的区域 式石灰石分解成石灰 并与烟气中部分SO2反应 未反应的石灰 反应产物以及飞灰一起进入下游的CFB FGD系统中 在吸收塔中喷入适量的水使石灰消化 在较低的温度下继续吸收SO2缺点 脱硫副产物与飞灰混为一体 飞灰不能单独进行综合利用脱硫效率较低 85