热电锅炉烟气脱硫脱硝技术PPT课件.ppt

烟气脱硫技术交流 1 主要内容 一 SO2的污染二 常见的脱硫技术简介三 石灰石 石膏湿法脱硫系统四 烟气脱硫系统运行维护五 脱硫系统的常见故障六 脱硫系统监测 2 一 SO2的污染 1SO2的排放SO2的主要来源分为两大类 天然污染源和人为污染源 3 SO2污染源的特点 4 2SO2的危害 SO2的污染属于低浓度长期污染 对生态环境一般是一种慢性叠加性长期危害 它已经对自然生态平衡 人类健康 工农业生产 建筑物 材料等方面造成一定程度的危害 2 1SO2对人体的危害SO2对人体健康的影响主要是通过呼吸道系统进入人体 与呼吸器官作用 引起或加重呼吸器官的疾病 如鼻炎 咽喉炎 支气管炎 支气管哮喘 肺气肿 肺癌等 大量资料表明 SO2与大气中其他污染物协同作用 对人体健康的危害更大 5 2 2SO2对植物的危害 a植物对SO2特别敏感 主要通过叶面气孔进入植物体内 在细胞或细胞液中生成SO32 或HSO3 和H b破坏植物的正常生理机能 使光合作用降低 影响体内物质代谢和酶的活性 从而使叶细胞发生质壁分离 收缩或崩溃 叶绿素分解等 c从表面看 叶片出现伤斑 发黄 枯卷 落叶 落果或生长缓慢等 严重时则会枯死 d同时会使植物对病虫害的抵 6 2 3SO2造成的社会经济损失 据资料介绍 美国每排放1tSO2造成社会经济损失为220美元 我国平均每吨SO2造成的社会经济损失为1700元人民币 照此计算 我国每年因排放SO2造成的社会经济损失约相当于近千亿人民币 而且使人的寿命缩短38天 控制火电厂SO2排放火电厂SO2排放量已占SO2排放总量近50 随着经济发展和电能需求增加 火电厂排放比重将继续增大 火电厂是SO2排放总量控制的重点行业 7 3SO2污染的控制途径 控制SO2的方法 1 燃烧前脱硫2 炉内脱硫3 烟气脱硫 8 3 1燃烧前脱硫 燃烧前脱硫就是在煤燃烧前把煤中的硫分脱除掉 燃烧前脱硫技术主要有物理洗选煤法 化学洗选煤法 煤的气化和液化等 煤的燃烧前的脱硫技术尽管还存在着种种问题 但其优点是能同时除去灰分 减轻运输量 减轻锅炉的沾污和磨损 还可回收部分硫资源 9 3 2炉内脱硫 炉内脱硫是在燃烧过程中 向炉内加入固硫剂如CaCO3等 使煤中硫分转化成硫酸盐 随炉渣灰排除 典型的技术有LIMB炉内喷钙技术 LIFAC烟气脱硫工艺 其脱硫效率一般为40 85 10 3 3烟气脱硫 烟气脱硫技术 FGD 是当前应用最广 效率最高的脱硫技术 在今后一个相当长的时期内 将是控制SO2排放的主要方法 世界各国研究开发和商业应用的烟气脱硫技术估计超过200种 按脱硫剂和副产物的干湿形态 烟气脱硫又可分为湿法 半干法和干法工艺 湿法FGD工艺占主流 典型的有 石灰石 石灰 石膏法 海水脱硫法 氧化镁法 氨法等 典型的干 半干 法烟气脱硫工艺的有 烟气循环流化床法 喷雾干燥法 电子束辐照法等 11 目前 在国内应用最多的是石灰石 石膏法 海水脱硫法和烟气循环流化床法 12 4脱硫工程的发展 1 早期 全部采用全套进口设备 造价高 达1000元 kW2 主要采用引进国外技术和核心设备进行国内配套 国内脱硫公司承包3 目前 系统设备国产化程度日益提高 脱硫成本大幅度下降脱硫工程的建设的工期从过去22 24个月被严重压缩到12 16个月 严重影响到设计质量 设备质量 施工质量以及运行人员配置和脱硫维护质量 造成FGD不能正常连续运行 13 二 常见的脱硫技术简介 1炉内脱硫1 1炉内喷钙脱硫炉内喷钙脱硫工艺是将石灰石磨制成30mm左右的微粒 在锅炉900 的部位喷入 石灰石受热分解成氧化钙和二氧化碳 氧化钙与二氧化硫反应生成硫酸钙而达到脱硫的目的 其炉内化学反应方程为 CaCO3 CaO CO2CaO SO2 O2 CaSO4CaO SO3 CaSO4CaO 2HCl CaCl2 H2OCaCO3受热分解为CaO的反应速度快 而硫化反应相对缓慢 14 1 2炉内喷钙加尾部增湿活化脱硫工艺 分为两步 锅炉炉膛内喷射石灰石粉炉后烟道增设活化反应器吸收剂 石灰石粉副产物 亚硫酸钙 硫酸钙 15 炉内喷钙加尾部增湿活化工艺流程 16 炉内喷钙加尾部增湿活化工艺 主要参数 吸收剂 石灰石粉副产物 亚硫酸钙 硫酸钙脱硫效率 70 80 左右适用煤种 中低硫煤吸收剂利用率 30 45 单塔应用的经济规模 200MW以下废水 无国内应用 2 125MW钱清 下关电厂Ca S 2时 脱硫率 75 17 2烟气脱硫 烟气脱硫 FGD FlueGasDesulfurization 技术是当前应用最广泛 效率最高的脱硫技术 是控制二氧化硫排放 防止大气污染 保护环境的一个重要手段 工业发达国家从70年代起相继颁布法令 强制火电厂安装烟气脱硫装置 促进了烟气脱硫技术的发展和完善 目前国外火电厂烟气脱硫技术的主要发展趋势是 烟气脱硫高 装机容量大 技术水平先进 投资省 占地小 运行费用低 自动化程度高 可靠性好等 18 目前经常采用以下脱硫工艺 1 喷雾干燥法脱硫工艺2 循环流化床干法3 海水脱硫4 氧化镁法5 石灰石 石灰 石膏法6 其他 氨法 电子束法 19 2 1喷雾干燥法脱硫工艺 喷雾干燥工艺为半干法烟气脱硫工艺 以石灰浆为吸收剂 浆液雾化成细小液滴 100 m 与热烟气接触 液滴蒸发干燥与SO2反应生成亚硫酸钙 吸收剂 石灰副产物 亚硫酸钙 硫酸钙 20 喷雾干燥法工艺流程图 21 喷雾干燥法化学反应机理 22 喷雾干燥法工艺 主要特点 吸收剂 高品位石灰 副产物 亚硫酸钙 硫酸钙 脱硫效率 85 左右 适用煤种 中低硫煤 Ca S 1 2 1 4 单塔应用的经济规模 450MW 废水 无 黄岛电厂 白马 23 2 2循环流化床烟气脱硫工艺原理 Ca OH 2粉末与烟气中的SO2 HCl和HF等其他酸性气体发生反应 生成CaSO3 1 2H2O CaSO4 2H2O CaCl2和CaF2等物质 去除烟气中的酸性气体 24 工艺原理 H2O SO2 H2SO3Ca OH 2 H2SO3 CaSO3 1 2H2O 3 2H2O部分CaSO3 1 2H2O在烟气中 被过量空气中的O2氧化成CaSO4 2H2O CaSO3 1 2H2O 3 2H2O 1 2O2 CaSO4 2H2O 25 循环流化床烟气脱硫工艺 26 2020 2 6 27 核心技术 LCFB FGD工艺以循环流化床原理为基础 使吸收剂在反应器内多次循环 大大提高了吸收剂的利用率 它不但具有干法脱硫工艺的许多优点 如流程简单 占地少 投资低等 而且脱硫效率能达到80 90 存在不足 1 除尘器的防腐及烟尘排放2 变工况下脱硫灰的输送3 脱硫灰的综合利用有待落实 28 烟气循环流化床脱硫工艺的主要特点是 1 脱硫效率较高2 技术成熟3 运行可靠性好4 占地面积少5 投资较省6 吸收剂利用率较高 29 2 3海水脱硫 海水呈碱性 pH值一般为8 0 8 3 其碱度在2 3mg l左右 对酸性气体如SO2具有很大的吸收和中和能力 SO2被海水吸收后 最终产物为可溶性硫酸盐 而海水的主要组成部分就是硫酸盐 海水脱硫对海洋的影响较小 国外研究人员和工程技术人员开发了多种海水脱硫工艺 30 海水脱硫工艺是利用海水的碱度达到脱除烟气中二氧化硫的脱硫方法 在脱硫吸收塔内 海水喷淋洗涤进入吸收塔内的燃煤烟气 烟气中的二氧化硫被海水吸收而除去 净化后的烟气经除雾器除雾 经烟气换热器加热后排放 吸收二氧化硫后的海水与大量未脱硫的海水混合后 经曝气池曝气处理 使其中的SO32 被氧化成为稳定的SO42 并使海水的pH值与COD调整达到排放标准后排放大海 海水脱硫基本原理 31 海水脱工艺的主要特点是 1 完全利用海水的天然碱度 脱硫效率高 不需要其他吸收剂 2 工艺中产生完全溶解的硫酸盐排放到海洋中 没有固体物质产生 3 脱硫工艺设备少 投资省 操作简单 适用于靠海边 扩散条件较好 用海水作为冷却水 燃用低硫煤的电厂 32 2 4氧化镁法 氧化镁湿法脱硫工艺采用MgO作为脱硫吸收剂 将MgO通过吸收剂浆液制备系统制成Mg OH 2过饱和液 过饱和液经泵打入吸收塔与烟气充分接触 使烟气中的二氧化硫与浆液中的Mg OH 2进行反应生成MgSO3 从吸收塔排出的亚硫酸镁浆液经浓缩 脱水 使其含水量小于10 亚硫酸镁颗粒可以分解成MgO作为脱硫剂循环使用 也可以进行综合利用 33 氧化镁法的特点 1 脱硫效率高2 对煤种变化的适应性强3 脱硫剂可以循环使用 34 2 5电子束法脱硫工艺 吸收剂 液氨副产品 硫酸铵 硝酸铵 35 电子束法脱硫工艺流程 36 电子束法脱硫工艺 主要特点 脱硫脱硝10 吸收剂 液氨副产物 硫酸铵 硝酸铵脱硫效率 80 左右适用煤种 中低硫煤吸收剂利用率 90 单塔应用的经济规模 200MW以下废水 无 37 2 6石灰石 石膏湿法烟气法 石灰石 石灰 石膏湿法脱硫工艺采用石灰石或石灰作脱硫吸收剂 石灰石经破碎磨细成粉状与水混合搅拦成吸收浆液 在吸收塔内 吸收浆液与烟气接触混合 烟气中的二氧化硫与浆液中的碳酸钙以及鼓入的氧化空气进行化学反应被脱除 最终反应产物为石膏 脱硫后的烟气经除雾器除去带出的细小液滴后排入烟囱 脱硫石膏浆经脱水装置脱水后回收 38 石灰石 石膏法脱硫烟气脱硫化学反应机理 吸收过程 吸收剂为石灰石 SO2 g H2O H2SO3H2SO3 H HSO3 H CaCO3 Ca2 HCO3 Ca2 HSO3 2H2O CaSO3 2H2O H H HCO3 H2CO3H2CO3 CO2 H2O 39 石灰石 石膏法脱硫烟气脱硫化学反应机理 氧化过程CaSO3 2H2O H Ca HSO3 2H2OHSO3 1 2O2 SO4 H Ca SO4 2H2O CaSO4 2H2O总的氧化反应为 2CaSO3 2H2O O2 2CaSO4 2H2O 40 石灰石 石膏法脱硫特点 优点 1 技术成熟2 吸收剂价廉易得3 脱硫效率高4 对煤种变化的适应性强5 副产品可综合利用缺点 1 系统复杂2 占地面积大3 一次投资较大 41 典型的石灰石 石灰 石膏湿法脱硫工艺 42 主流脱硫工艺特点及选择条件 43 三 石灰石 石膏湿法脱硫系统 主要组成系统 1 烟气系统2 SO2吸收系统3 石灰石制备系统4 石膏脱水系统5 工艺用水系统6 仪用和杂用空气系统7 排空系统8 脱硫废水处理系统 44 1烟气系统 主要由增压风机 烟道挡板 换热器 吸收塔及烟道等设备组成 工艺流程为 锅炉引风机后烟气依次经脱硫系统入口挡板 脱硫增压风机后进入吸收塔 经洗涤脱硫后的烟气温度约50 经挡板门送回主烟道 通过烟囱排入大气 主烟道 旁路烟道 装有旁路挡板门 旁路烟道主要用于锅炉启动工况和脱硫系统检修工况 锅炉启动过程中或脱硫系统检修时 脱硫系统入 出口挡板门关闭 旁路烟道挡板门打开 来自除尘器的烟气经各自的吸风机由旁路烟道直接进入烟囱排出 45 1 1增压风机 目前 大部分脱硫工程招标时的前提是脱硫系统配置旁路挡板门 系统配置以HJ T179 2005 火电厂烟气脱硫工程技术规范石灰石 石灰 石膏法审 为主要依据 建议300MW机组配备1台增压风机 600MW机组根据具体情况可配置2台或1台增压风机 大部分脱硫装置配备1台增压风机 46 重要性 目前 各地环保局对脱硫旁路的开启有严格的限制 如旁路通道挡板不能开启 两台引风机直接与一台增压风机串联运行 因增压风机没有备用 如增压风机停运 整台机组只能被迫停运 采用一台增压风机实质就是采用一台引风机 不符合 火力发电厂设计技术规程 的规定 对电厂的安全生产具有严重的威胁增压风机的小故障会导致机组因环保停运增压风机电耗占脱硫电耗1 3 1 2 47 我国增压风机节电潜力估计总体来说 我国增压风机平均耗电率较高 且参差不齐 与风机本身技术水平不相称 节电潜力较大 根据大量试验结果 增压风机的满负荷运行效率在70 80 之间 48 我国电站风机运行经济性差的主要原因有 1 风机选型参数不合理 裕量过大 2 风机选型不当 3 风机进出口布置较差 4 机组负荷率低 5 运行操作不合理 我国增压风机耗电率高的原因 49 在运风机上加装变转速装置应注意的问题在己投运的风机上加装变转速装置 更要注意风机与管网系统是否匹配的问题 如果风机与管网系统匹配不好 即机组满负荷运行或风机全速运行调节机构 如有 全开时 风机运行效率就不高 那么既使采用变速调