烟气脱硫方案比较与分析.doc

烟气脱硫方案的比较与分析 作者：贾广明 付连兵 韩正文摘要： 本文主要介绍了烟气湿法脱硫和海水脱硫的技术原理、施工方案、工艺特点、成本控制等方面内容，并进行了比较分析，简单介绍了烟气湿法和海水脱硫在环保中的重大作用。关键词：烟气脱硫 技术原理 对比分析一、引言 随着国民经济的高速增长，电力工业已成为经济建设中的主力，而设备投运燃煤产生的烟气对大气的污染也越来越严重，怎样解决燃煤后产生的有害气体、溶液等物资成为迫切需要。SO2是烟气中最主要的污染气体，控制它主要有三个途径：(1) 减少煤中的含硫量，即采用低硫煤；(2) 采用清洁煤燃烧技术，在燃烧阶段尽量减少SO2的生成；(3) 烟气脱硫技术。而投入烟气脱硫装置（简称FGD）成为当今燃煤锅炉控制二氧化硫排放的主要措施。烟气脱硫(FGD)技术是目前国际、国内应用最多的方法。烟气脱硫方法很多，成熟的技术主要分为三类：湿法、干法、半干法，另外还有循环硫化床法、氨法、镁法、海水脱硫、电子束辐射法等。以下重点介绍滇东电厂和黄岛电厂的烟气湿法脱硫和海水脱硫的原理、技术流程、安装方法等，由此来对比、分析研究脱硫技术的应用。二、工程概述石灰石-石膏湿法工艺是当今世界各国应用最多且最为成熟的工艺。云南滇东发电厂新建工程4600MW机组烟气脱硫工程，产品由北京博奇电力科技有限公司引进日本技术设计，采用湿法烟气脱硫，吸收系统采用日本技术鼓泡塔型式，整体布置在引风机出口烟道的后侧，布置紧凑。GGH框架总高度为44米，烟风道有1300吨，GGH本体500吨，钢结构600吨，吸收塔400吨，进口出口烟道支架150吨，在原烟气进口处配备2台增压风机，2台氧化风机、3台烟气冷却泵、4台大型吸收塔搅拌机等。黄岛工地2660MW，5#、6#机组烟气海水脱硫系统是采用挪威Alstom公司技术，采用纯海水法工艺方案。整体布置在引风机出口烟道的后侧，其系统烟风道重550吨，钢结构130吨，吸收塔6层，在烟气挡板门处配备2台密封风机、1台电加热器，2台海水增压泵、2台曝气风机等。脱硫烟道分别由烟道钢支架、吸收塔原烟道、净烟道组成。吸收塔原烟道重192.389吨，布置在引风机与吸收塔之间；净烟道重279.557吨，布置在吸收塔与烟囱之间。除尘后的锅炉烟气从引风机排出后，通过原烟道后进入吸收塔通过海水喷淋进行脱硫处理，脱硫处理后的烟气经净烟道，由烟囱排出。三、技术原理 湿式石灰石/石灰石膏法该工艺采用石灰石或石灰浆液为吸收剂，脱硫副产物为石膏(CaSO4*2H2O)。它包括石灰石输送系统、吸收剂浆液配制系统、烟气系统、2 吸收系统、烟气除雾再热系统、石膏脱水及贮存和石膏抛弃系统、废水处理系统、脱硫控制系统。滇东电厂湿式石灰 /石灰石浆液脱硫系统在运行过程中 ,从锅炉引风机引出的烟气全部进入系统 ,首先通过德国巴克杜尔生产的气气热交换器()对未脱硫烟气进行降温 ,再自上而下进入吸收塔进行脱硫反应 ,完成脱硫后的净化烟气经溢流槽及两级除雾后 ,再通过热交换器的烟气吸热侧 ,被重新加热到 88以上。烟气中2 的脱除是在吸收塔内完成。当烟气中的2 在吸收塔填料格栅界面上与吸收剂浆液接触时 ,借助于气液两相浓度梯度 ,通过扩散过程把2 传质到液相 ,形成2 3 ,并电离成+、- 3 与2 - 3 ,部分2 - 3 被烟气中的氧气氧化形成2 - 4,而浆液中的3 在低 值条件下电离的2 +与其反应形成稳定的二水石膏 ,部分2 - 3 先与2 +反应生成3 ,然后被烟气中氧气，氧化形成石膏，以达到脱除烟气中2的目的。 石膏除雾器烟囱原烟气石灰石工业用水氧化用空气石膏真空脱水机吸收塔 (JBR)GGH换热器增压风机净烟气净烟气石灰石浆液箱图一：烟气湿法脱硫工艺流程图 海水脱硫工艺本系统是采用挪威Alstom公司先进的海水脱硫技术。海水脱硫工艺是利用天然海水的碱度达到脱除烟气中SO2目的的一种脱硫方法。在脱硫吸收塔内,大量海水喷淋洗涤进入吸收塔内的燃煤烟气,烟气中的SO2被海水吸收而除去,净化后的烟气经除雾器除雾后排放。吸收SO2后的海水在曝气池中与海水混合,曝气处理,使其中不稳定的亚硫酸根被氧化成为稳定的硫酸根,并使海水的PH值与COD等指标恢复到海水水质标准后排入大海。海水本身呈现碱性，具有很强的吸收和中和SO2之类酸性气体的能力。SO2被吸收在海水中后的最终产物是溶解硫酸盐，而溶解硫酸盐就是海水的主要成分之一。海水吸收烟气中的SO2是在一次通过的过程中完成的，吸收塔排出的水进入海水处理装置，空气也被鼓入海水处理装置，将被吸收的SO2氧化成硫酸盐离子。经处理的海水最终仍流回海洋。该工艺主要原理如下：烟气中的SO2在吸收塔中被海水吸收生成亚硫酸根(SO32)和氧离子(H)：SO2(气)SO2(液)SO2(液)H2OSO322H在吸收SO2的海水中通入大量空气 ，使SO32与空气中的氧反应生成硫酸根离子(SO42)：SO32O2(气)SO42同时，利用海水中的碳酸根和碳酸氢根离子(CO32、HCO3)中和氢离子(H)使海水pH得以恢复：CO32HHCO3HCO3HCO2(气液)H2O恢复到自然环境水质标准后排海图二：海水脱硫工艺流程图原烟气除尘器气气换热器净烟气烟囱吸收塔曝气池电厂排放的冷却海水吸收剂海水四、施工方案、运行、工艺特点、环保、成本控制分析对比脱硫方案湿法脱硫海水脱硫施工方案1、烟气湿法脱硫系统主要由吸收塔、GGH、增压风机及公用系统等几部分组成，GGH主要使用大型机械， 2、CC1000履带吊，布置在GGH西侧，工况为54米主臂+24米副臂，行走中心线距最外侧列柱8.5米，最小半径12米，最大起重量26 t，最大半径26米，最小起重量23.4t，吊钩和其他附属吊具包括在起重量内，由于钩重2.2 t，吊装大部分设备的半径在20米，当R=20米 Q=24.7t 减去吊钩和其他附属吊具包括在起重量，实际吊装起重量为20t，GGH设备均不超过20t，烟道在组合场制作，重量控制在20t之内，CC1000履带吊满足整个GGH吊装要求。3、在GGH东侧布置一台100t履带吊，工况为42米，满足吊装增压风机设备、增压风机进出口烟道、GGH出口至主烟道的吊装。4、脱硫设备堆放场、烟道组合制作场，同轨布置两台60t/42m龙门吊，一台用于设备卸车、设备的临时堆放，另一台用于脱硫大件烟道制作，在其西侧布置1台30t/32m龙门吊，用于脱硫烟道钢结构及脱硫烟道小件的制作场。1、根据烟道外形尺寸、施工现场的具体条件、本项目配备的大型机械确定大型机械布置方案和施工吊装方案，大型机械布置方案与滇东湿法脱硫基本相同，机械配备使用CC1800履带吊，布置在吸收塔东侧 。2、脱硫设备堆放场、烟道组合制作场，布置一台50t龙门吊，用于设备卸车、设备的临时堆放及脱硫大件烟道制作。3、吊装布置CC1800履带吊， 50T汽车吊配合，水平运输配置50T龙门吊、16米加长拖车、低驾。单件吊装较重，依据图纸每件烟道重量在20T以内，以便于吊装，采用上述机械进行垂直吊装和水平运输。运行情况1、在增压风机入口设置压力变送器，在控制系统中设置增压风机入口压力控制回路，通过调节增压风机导向叶片的开度进行压力调节，保持增压风机入口压力的稳定，因此，不会影响锅炉的运行。2、引入锅炉负荷和引风机状态信号作为辅助信号，获得更好的动力特性。3、运行设备较多，系统复杂，控制复杂，耗电量较大。4、运行需要大量的石灰石浆液，运行成本较高。5、控制系统为离散式DCS系统，是整个锅炉的DCS系统的一部分。1、脱硫其它辅助系统的运行相对独立，除增加耗电量、耗水量等指标外，与锅炉无其它关联，因此，不会影响锅炉的运行。2、当机组主燃料跳闸（MFT）时，联动脱硫装置停止运行；当其中1台吸风机因故障停运时，联动吸风机出口门关闭；当脱硫装置的主要运转设备，如海水增压泵、曝气风机等故障时，停止脱硫装置的运行，并打开事故冷却水电动门和烟道旁路门、同时关闭吸收塔的进出口门。3、设备较石灰石-石膏湿法少，控制较简单，耗电量较少。4、运行成本较低。5、控制系统为离散式DCS系统，是整个锅炉的DCS系统的一部分。工艺特点（1）适应性广，对高、中、低硫煤均可；（2）稳定性好，调节、控制性能好；（3）设备较大，需要大型机械进行吊装。（4）工艺成熟，但设备庞大运行噪声较大（5）设备存在严重的腐蚀问题 ,且设备容易磨损(1)以海水作为吸收剂，节约淡水资源；(2)被吸收的SO 转化成海水中的天然组分硫酸盐，不存在废弃物处理等问题；(3)可以适用中低硫煤(4)不存在结垢堵塞的问题；不产生任何固体。成本控制1、与干法、半干法脱硫相比较，投资高、能耗大、占地大，比较适应于大容量机2、组副产品石膏可以再利用。1、建设和运行费用较低，可直接将凝汽器下游循环水引入脱硫装置，无须专门建设取水设施建设周期短；便于维护及运行。环保情况脱硫效率高，均大于95%；脱硫效率高，一般可达90% 以上；因此，石灰石湿法工艺是应用最广泛的脱硫方式，但系统复杂，工作量大，成本高；而海水法烟气脱硫工艺是纯海水烟气脱硫，环保绿色，成本较低，但受到地域的限制，只能在靠近海域的电厂设置。五、结束语 湿法烟气脱硫是当今世界上采用的脱硫主导工艺。这种工艺在80年代就已经相当成熟，运行非常可靠，脱硫效率高达95%以上。钙的利用率高，对煤种的适应性好，尤其适用于高硫煤，副产品石膏可以作为建材使用。但它的一次性投资很大(约占总投资的15%20%)，占地面积较大。海水脱硫工艺是有一定适用范围的。首先，海边电厂才具备海水充足的条件；其次，海水脱硫工艺主要分为SO2吸收和海水水质恢复两大部分，其中SO2吸收系统能力较大，但水质恢复系统要受SO32SO42转换能力和pH值保证的限制。因此，燃料含硫量应控制在1%左右；另外，海水脱硫要求燃料中重金属元素含量低，除尘器效率高。 海水法火电脱硫工艺具有脱硫率高、可靠性高的特点，同时可以大大降低火电脱硫建设和运行成本，节约大量淡水和矿石资源，该技术如果在沿海火电厂得到推广应用，将有效减少二氧化硫排放量，减缓我国近年酸雨污染日益严重的趋势。参考文献：1、 中华人民共和国环境保护行业标准火电厂烟气脱硫工程技术规范石灰石/石灰石膏法2005-06-24发布 2005-10-01实施 HJ/T-179-2005 国家环境保护总局发布2、火