电厂烟气脱硫技术培训.ppt

电厂烟气脱硫技术培训讲稿 长沙理工大学能动学院 湖南省长沙市天心区赤岭路45号410076Email zhang yunfeng45 电话0731 2818565 办 主讲人 张云峰 主讲人简介 张云峰 1972 1 河南民权人1991 1995年 东南大学动力系工程热物理专业1995 1999年 中国建筑材料科学研究院 从事 八五 攻关项目 堇青石 莫来石窑具耐火材料的研究 1999 2004年 东南大学动力系热能工程专业 工学博士2004 至今 在长沙理工大学能动学院从事教学和科研 研究方向是 煤燃烧污染物排放控制技术及高效传热传质 主要培训内容1 第一部分绪论政策与法规脱硫技术发展与现状第二部分脱硫技术概述脱硫技术分类湿法烟气脱硫理论基础第三部分电厂湿法石灰石 石膏脱硫系统WFGD系统总体各分系统及其设备 主要培训内容2 第四部分WFGD工艺防腐抗磨防腐抗磨概述及防腐工艺选择防腐工艺实例第五部分WFGD存在的问题及处理方法富液处理副产品石膏再利用 主要培训内容3 选讲 第六部分WFGD系统设计 建造及运行维护WFGD系统设计WFGD系统建造WFGD系统运行调试第七部分电厂烟气脱硫技术经济分析投资分析运行成本分析 第一部分绪论 前言中国城市的大气污染的特征 煤烟型大气污染 主要是硫排放 其中90 来自煤炭 煤中硫的存在形式 无机硫 黄铁矿和硫酸盐 有机硫 硫醇和硫醚 政策与法规 中国的动力煤资源全硫的加权平均含量为1 15 含硫量为小于0 5 的超低硫煤占39 35 含硫量在0 5 1 0 的低硫煤占16 46 含硫量在1 0 1 5 的中低硫煤占16 68 含硫量在1 5 2 0 的中硫煤占9 49 含硫量为2 0 3 0 的中高硫煤占7 85 含硫量分别为3 0 5 0 的高硫煤和大于5 0 的特高硫煤占7 05 我国二氧化硫的排放量以每年 3 4 的速度不断增长有55 的城市二氧化硫超过标准二氧化硫的排放会导致严重的环境问题 1 酸雨会造成森林 水生物生态平衡破坏 土壤酸性贫瘠 腐蚀金属材料 破坏建筑 文物古迹 影响人体健康 我国的酸性降雨为硫酸型的 2 二氧化硫对人体健康有极大的危害 SO2对人体的呼吸器官有很强的毒害作用 会造成鼻炎 支气管炎 哮喘 肺气肿 肺癌等 1 2 10 6容积浓度的SO2在几个小时内即可引起叶片组织的局部损坏0 3 10 6容积浓度以上的浓度能使某些最敏感的植物发生慢性中毒一些城市燃用1吨煤所产生的二氧化硫和酸雨造成的经济损失达 50 70 元 据不完全统计 我国在 七五 期间仅两广 四川 贵州四省因酸雨造成的直接和间接经济损失就达每年160亿元 脱 3 SO2会给植物带来严重的危害 I相关政策法规 我国政府制定的政策和法规1990年12月 国务院环委会决定着手对酸沉降污染控制问题采取控制措施1991年10月29日国家环保局于发布了 燃煤电厂大气污染物排放标准 在1991 1992年国家环保局组织有关单位进行了工业燃煤二氧化硫收费标准及实施方案的研究 并于1992年2月21日由国务院发出通知 在广东 贵州两省和柳州 南宁 桂林 杭州 青岛 重庆 长沙 宜昌和宜宾等九个城市进行征收工业燃煤二氧化硫排污费和酸雨的综合防治工作 相关政策法规 第一部分绪论 1995年8月29日经全国人代会批准颁布了 中华人民共和国污染防治法 修正案 首次对燃煤二氧化硫控制作出了明确的规定 在酸雨控制区和二氧化硫污染控制区内排放二氧化硫的火电厂和其它大中型企业 属于新建项目不能用低硫煤的 必须建设配套的脱硫 除尘装置或采取其它控制二氧化硫排放 除尘的措施 属于已建企业不用低硫煤的 应当采取控制二氧化硫排放 除尘的措施 国家鼓励企业采用先进的脱硫 除尘技术 火电厂烟气脱硫关键技术与设备国产化规划要点 国家经贸委制定 1999 国产化目标分为四步 至2001年 初步掌握火电厂湿法脱硫设计技术 启动火电厂脱硫国产化示范工程 湿法烟气脱硫设备国产化率达80 左右 同时 选择若干种其它烟气脱硫工艺作为国产化的示范工程 编制国产化实施方案 至2003末 具备独立完成火电厂湿法烟气脱硫工艺设计的能力 开发适合我国国情的火电厂烟气脱硫工艺 湿法烟气脱硫设备国产化率达90 以上 组织实施其它若干种烟气脱硫国产化示范工程 并具有相应的设计能力 火电厂烟气脱硫关键技术与设备国产化规划要点 国家经贸委制定 1999 国产化目标分为四步 至2005年末 湿法烟气脱硫设备国产化率达95 以上 其它若干种烟气脱硫工艺也要基本实现脱硫设备国产化 至2010年 湿法烟气脱硫设备国产化率达100 掌握其它若干种烟气脱硫工艺的设计 设备国产化率达到95 以上 实施火电厂烟气脱硫国产化的措施 加强火电厂烟气脱硫国产化的组织领导 组织实施烟气脱硫国产化示范工程 积极扶植脱硫设备的生产和供应 实行招投标制度 加强规范化管理 培育和扶持有实力的脱硫工程公司 研究制定促进火电厂脱硫国产化的配套政策 国家采用脱硫技术原则新建燃煤含硫 1 电站必须安装FGD 300MW新建机组 以湿法FGD为主1 的机组 要求补装FGD投运和在建的脱硫工程装机容量已超过2000万kW 湿式脱硫工艺发展史 1930第一台湿式FGD 全尺寸 在英国BatterSea电厂投运1953美国TVA进行了小规模试验研究1964前苏联在一个冶炼厂的尾部安装了一套湿式洗涤装置1965 1966日本先后在3个电厂安装了石灰 石灰石洗涤装置1965美国对石灰石洗涤工艺进行了中试1971美国TVA EPA在Shawnee电厂进行了现场工业性试验1975中国上海闸北电厂首次进行了现场中间试验80年代中期 原西德在吸收日本和美国的试验研究和运行经验的基础上 结合国情进行了深入的研究 积累了经验 现已形成了自己独特的商业装置90年代 湿法FGD工艺在发达工业国家的燃煤电厂得到了广泛应用 1 1974年 1976年 上海闸北电厂进行石灰石 石膏法烟气脱硫的工程试验 试验规模为2500米3 时 2 1977年 上海市南市电厂进行稀酸催化氧化法试验 规模为500米3 时 3 1978年 湖南300电厂进行亚硫酸钠法试验 规模为5000米3 时 4 1979年 湖北松木坪电厂含碘铵肥法小试 规模为5000米3 时 5 1982年 四川成都电厂进行磷活性碳法试验 规模为1359米3 时 1988年 四川豆坝电厂中试 规模为5000米3 时 1994年 1996年四川豆坝电厂工程试验 规模为8 10万米3 时 国家重点项目 投资810 890万元 6 1984年 四川内江白马电厂旋转喷雾干燥法试验 规模为5000米3 时 1988年进行中试 规模为70000米3 时 投资1100万元 已经国家鉴定 原决定 八五 进行示范工程 后因故未安排 7 四川重庆天原化工厂自备电厂2 35吨 时锅炉进行亚硫酸钠法试验 投资2 3千万元 运行18天 因系统堵塞被迫停运 8 四川重庆珞璜电厂2 36万千瓦机组 进口日本三菱公司石灰石 石膏法技术 设备费3600万美元 已投运 国内烟气脱硫简介 9 利用日本赠款试验电厂 山东青岛黄岛电厂进行旋转喷雾干燥法中试 已试运行 由日本电源开发公司投资36 5亿日元 其中设备费7000万日元 规模30万米3 时 设备由三菱公司负责制造 安装 陕西太原第一热电厂日本投资36亿日元进行简易湿式石灰石工艺工程试验 规模30万米3 时 四川成都电厂日本投资1100万美元进行电子束氨法工程试验 规模也是30万米3 时 10 利用德国政府的软贷款都是石灰石 石膏法工艺 参与电厂有北京东郊2 410T H热电厂 杭州半山2 12 5KW电厂 重庆2 20万KW电厂 11 深圳玛湾电厂二期工程 西部电厂用AB公司的海水脱硫技术 规模是30万千瓦机组 投资1570万美元 不包括土建安装 12 贵州贵阳电厂8 炉5万千瓦机组用石灰石抛弃法进行工程试验 投资约500万元 是 八五 的任务 13 武汉水力电力大学开发的湿式石灰石三相流化床除尘脱硫工艺 14 南京下关电厂以及绍兴钱清热电厂利用丹麦LAVIC炉内喷钙 烟道增湿的脱硫工艺 15 清华大学 液柱喷射烟气脱硫技术和干式烟气脱硫技术 国内烟气脱硫简介 1 脱硫 脱氮技术分类 1 炉前脱 炉中脱 炉后脱 2 物理法 化学法 生物法2 脱硫 脱氮技术的发展湿式石灰石 石膏法 湿法烟气脱硫技术 旋转喷雾法脱硫技术循环流化床 悬浮法 烟气脱硫LIFAC法 炉内喷钙及尾部烟道增湿活化 LIMB法 LIFAC 多级燃烧器降低NOx 先进的烟气脱硝技术 SCR 电子束法 第一部分绪论 脱硫技术发展与现状 湿法石灰石石膏脱硫工艺 旋转喷雾干燥法烟气脱硫技术 悬浮法烟气脱硫技术 CFB法 LIFAC法烟气脱硫技术 LIMB法烟气脱硫技术 该项技术的工艺流程 见图1 由排烟冷却 氨的喷入 电子束照射与副产品收集等工序组成 电子束脱硫工艺流程 带炉内煅烧的烟气循环流化床脱硫技术 第二部分脱硫技术概述 炉前 原煤在投入使用前 用物理 物理化学 化学及微生物等方法 将煤中的硫份脱除掉 炉前脱硫能除去灰份 减轻运输量 减轻锅炉的粘污和磨损 减少灰渣处理量 还可回收部分硫资源 如洗选煤 水煤浆 煤气化 煤液化 磁分离 微波照射 微生物降解等 脱硫 脱氮技术分类 脱硫 脱氮技术分类 炉中 在煤等矿物燃料燃烧过程中进行脱硫脱氮的处理 如炉内直接喷射脱硫剂 分段燃烧与吸收剂喷射联合 GR SI 炉内喷钙和氧化钙活化 LIFAC 煤气 蒸汽联合循环 IGCC 型煤固硫 循环流化床燃烧 CFBC 增压流化床燃烧燃气 蒸汽联合循环 PFBC CC 炉中技术现状 炉内温度太高 烟气中含有较多的CO2和H2O 炉内喷入的脱硫剂容易发生烧结 表面积快速减少 反应活性和反应速率降低 当温度超过1300 时 所产生的产物CaSO4会 易于分解成CaO和SO2 脱硫率较低 10 30 新的研究进展提高吸收剂的活性 改善SO2的扩散过程 以有机钙盐代替石灰石以有机固体废弃物和石灰为燃料制备的有机钙混合物优点 方便地用于现有锅炉的脱硫脱硝 使锅炉达到环保要求有效地回收和利用城市固体废弃物 进一步改善环境有机钙具有一定的热值 使用后能降低锅炉的煤耗改变吸收剂的喷入位置 避免吸收剂的烧结失活 炉后 FGD 对矿物燃料燃烧后所排放的烟气进行脱硫脱氮的处理 主要分为三大类 干法 半干法 湿法 1 干法 氧化铜法 电子束照射法 EX 脉冲电晕放电法 活性炭吸附法 催化氧化和还原法 2 半干法 循环流化床烟气脱硫技术 转炉钢渣脱硫法 NID法 喷雾干燥法 3 湿法 氨法 双碱法 钠碱法 氧化镁法 海水法 石灰石 石灰法 钙基湿式法 根据副产物处置方法可分为 回收法 抛弃法 脱硫 脱氮技术分类 图2湿法脱硫工艺中采用不同吸收剂的比例份额 图13种脱硫工艺 湿法 干法 其他 市场中的比例份额 干法 镁法 图氨法烟气脱硫工艺流程 半干法 喷雾脱硫 典型的2 600MW机组脱硫流程图文丘里吸收塔 先进的烟气脱硝技术 SCR 硫的循环路径 海水 FGD工艺流程 第二部分脱硫技术概论 湿法烟气脱硫理论基础 湿法烟气脱硫理论基础 在水中 气相SO2被吸收并经过下列反应离解SO2 气 H2OSO2 液 H2OSO2 液 H2OH HSO3 2H SO32 由于H 被OH 中和生成水使得这一平衡向右进行 OH 离子是由水中融解的石灰石生成的 且鼓入的空气可将生成的CO2带走 CaCO3Ca2 CO32 CO32 H2OOH HCO32 2OH CO2 液 鼓入的空气也可用来氧化HSO3 和SO32 离子 最后生成石膏沉淀物 HSO3 1 2O2SO42 H SO32 1 2O2SO42 Ca2 SO42 CaSO4 SO2吸收 亚硫酸根氧化石膏结晶 碳酸钙溶解 化学反应 第三部分电厂湿法石灰石 石膏脱硫系统 第三部分电厂湿法石灰石 石膏脱硫系统 WFGD系统总体 德国BPP环保公司 北京热电公司引进 WFGD分系统及其设备 WFGD分系统及其设备 一 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 吸收塔系统及设备 由洗涤循环系统 除雾器和氧化结晶排浆系统组成 烟气再热系统 GGH 可选 脱硫风机 动叶可调轴流风机 静叶可调 离心风机 氧化风机石膏脱水装置 由水力旋流分离器 真空皮带过滤机和储存系统组成 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10 50 的浆液 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 石灰石制备系统 石灰石制备系统 湿磨 吸收塔系统及设备 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 吸收塔又主要分为喷淋塔 填料塔 双回路塔和喷射鼓泡塔 复合塔等类型 吸收塔系统及设备 吸收塔系统及设备 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8 25L 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 喷射鼓泡塔 填料塔是由日本三菱重工开发 采用塑料隔栅作填料 由千代田公司开发研制 又称CT 121 吸收塔系统及设备 德国鲁奇 能捷斯 比晓夫公司 LLB 引进了石灰石 石膏湿法脱硫工艺LLB公司的石灰石 石膏湿法脱硫工艺系统还具有如下突出的特点 1 应用脉冲悬浮系统 避免安装机械搅拌器 2 采用池分离器技术 可以分别为氧化和结晶提供最佳反应条件 吸收塔系统及设备 吸收塔系统及设备 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 除雾器 吸收塔系统及设备 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2 3m s 对于水平放置 气体流速一般为6 10m s 气体流速过高会引起二次夹带 吸收塔系统及设备 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90 99 人字形除雾器 吸收塔系统及设备 吸收塔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3 4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4 8min 与石灰石的反应性能有关 氧化风机 氧化系统 吸收塔系统及设备 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 雾化喷嘴 吸收塔系统及设备 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80 100 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 空心锥切线型 吸收塔系统及设备 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80 100 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30 50 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 吸收塔系统及设备 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80 100 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 双空心锥切线形 吸收塔系统及设备 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25 100 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60 70 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 吸收塔系统及设备 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 实心锥 二 吸收塔系统及设备 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30 100 在平均粒径相当于相同尺寸的空心锥切线形喷嘴的50 60 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 螺旋型 一 烟气再热系统 烟气经过湿法FGD系统洗涤后 温度降到50 左右 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 燃烧天然气或是低硫油的后燃器旋转式气 气热交换器多管气 气热交换器相比采用蒸汽 烟气再热器 烟气再热系统 可选 烟气再热系统 蓄热式 回转式换热器 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 热管 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 非蓄热式 介质循环换热器和管式换热器 多利用未脱硫的热烟气加热冷烟气 简称GGH 主要由中间转子及仓格 上 下梁 主 副支承板 外壳 驱动装置 密封装置 润滑系统及控制系统等组成 GGH的工作原理 烟气再热系统 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 蓄热式气 气热交换器 GGH 密封 增压密封系统 抽取净烟气喷入原烟气侧阻挡进入净烟气侧 烟气挡板板百叶窗 烟气再热系统 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 5 3 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 烟气再热系统 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 烟气再热系统 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 烟气再热系统 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 烟气再热系统 旁路烟气法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 双百叶挡板门 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 脱硫风机 脱硫风机 脱硫风机 升压风机的选择 一 在目前国内200MW 600MW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 脱硫风机 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 脱硫风机 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5 6 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 脱硫风机 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70 80 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 脱硫风机 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 脱硫风机 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 脱硫风机 5石膏脱水系统 石膏旋流器 真空皮带脱水机 水力旋流分离器稠化 分级固体含量约40 60 真空皮带过滤器脱水残留湿度10 用离心机脱水可使石膏含水量降到5 卧螺式离心机 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300 700m3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 石膏储存系统 公用系统 工艺水系统压缩空气系统事故浆液系统 工艺水系统 系统补给水冲洗水密封水 压缩空气系统 FGD仪用压缩空气由锅炉岛统一提供 脱硫工艺中检修用压缩空气GGH吹灰用压缩空气由脱硫岛内配置专用的空压机供汽 在脱硫岛就地设置储气缓冲罐 即设有1台仪用空气储气罐和1台厂用空气储气罐 仪用空气管采用不锈钢管 当空压机停运时 储存于空气储罐中的压缩空气可供FGD装置运行7分钟 事故浆液系统 吸收塔检修时浆液的贮存提供吸收塔重新启动所需的石膏晶种当吸收塔出现故障或大修时 吸收塔内的浆液可由浆液排放泵排入事故浆液罐 事故浆液罐内的浆液可由事故浆液返回泵 一用一备 返回吸收塔 当浆液需要抛弃时 也可通过事故浆返回泵将浆液打入灰浆池橡胶防腐内衬高强度耐磨 耐腐蚀的顶进式搅拌器 1 1台事故浆液罐及2台浆液返回泵该系统为全厂公用 设有一个排水坑 用以收集吸收系统在运行 冲洗和检修时的排水 坑内有橡胶防腐内衬 并有搅拌器 由伸入坑内的立式水坑泵排水 2 吸收塔排水 第四部分WFGD防腐抗磨 湿法烟气脱硫装置的腐蚀机理 腐蚀源主体为烟气中所含的SO2 当含硫烟气处于脱硫工况时 在强制氧化环境作用下 烟气中的SO2首先与水生成H2SO3及H2SO4 再与碱性吸收剂反应生成硫酸盐沉淀分离 而此阶段 工艺环境温度正好处于稀硫酸活化腐蚀温度状态 其腐蚀速度快 渗透能力强 故其中间产物H2SO3及H2SO4是导致设备腐蚀的主体 烟气中所含NOX 吸收剂浆液中的水及水中所含的氯离子 海水法氯离子腐蚀影响更大 对金属基体也具有腐蚀能力 WFGD装置腐蚀区域及腐蚀特点 亚硫酸露点腐蚀防腐蚀衬层高温热应力失效防腐蚀衬层烟尘磨损失效防腐蚀衬层高温碳化烧蚀失效液滴冲击磨蚀衬里震颤疲劳破坏 烟气输送及热交换系统 防腐蚀衬层稀 亚 硫酸渗透失效防腐蚀衬层热应力腐蚀失效防腐蚀衬层固体物料磨损腐蚀失效防腐蚀衬层机械力损伤失效含亚硫酸热蒸汽腐蚀区 烟气含SO2的吸收及氧化系统 设备防腐衬胶测厚 石灰石浆液制备输送系统的主要腐蚀介质为CaCO3 水及微量Cl 和OH 对衬里而言腐蚀条件并不苛刻 石膏浆液处理输送系统的主要腐蚀介质为CaSO4 2H2O 水及微量Cl H2SO3和H2SO4 对衬里而言腐蚀条件也不苛刻 防腐蚀衬层固体物料磨损腐蚀失效 由于腐蚀环境温度较低 衬里本体强度高 尽管固体物料含量大 但磨损腐蚀失效并不十分严重 故衬里磨损余量适度考虑即可 吸收剂 石灰石浆液 传输及回收系统 主要有 采用耐腐蚀材料制作吸收塔 如采用不锈钢 环氧玻璃钢 硬聚氯乙烯 陶瓷等制作吸收塔及有关设备 设备内壁涂敷防腐材料 如涂敷水玻璃等 设备内衬橡胶等 解决方法 焊接变形后的补救增强 衬里修补技术 磨损 含有烟尘的烟气高速穿过设备及管道 在吸收塔内同吸收液湍流搅动接触 设备磨损相当严重 解决的主要方法有 采用合理的工艺过程设计 如烟气进入吸收塔前要进行高效除尘 以减少高速流动烟尘对设备的磨损 采用耐磨材料制作吸收塔及其有关设备 以及设备的内壁内衬或涂敷耐磨损材料 VEGF鳞片胶泥示意图 防腐抗磨的技术应用 吸收塔 烟道的材质 内衬或涂层均影响装置的使用寿命和成本 吸收塔体可用高 或低 合金钢 碳钢 碳钢内衬橡胶 碳钢内衬有机树脂或玻璃钢 美国因劳动力昂贵 一般采用合金钢 德国普遍采用碳钢内衬橡胶 溴橡胶或氯丁橡胶 使用寿命可达10年 腐蚀特别严重的如浆池底和喷雾区 采用双层衬胶 可延长寿命25 ABB早期用C 276合金钢制作吸收塔 单位成本为63美元 KW 现采用内衬橡胶 成本为22美元 KW 烟道应用碳钢制作时 采用何种防腐措施取决于烟气温度 是否在酸性露点或水蒸汽饱和温度以上 及其成分 尤其是SO2和H2O含量 日本日立公司的防腐措施是 吸收塔入口烟道 吸收塔烟气进口段 采用耐热玻璃鳞片树脂涂层 吸收塔喷淋