火电厂脱硫工艺

1、南京工业大学环境学院 梁柱 火电厂烟气脱硫工艺分析火电厂烟气脱硫工艺分析 一、二氧化硫危险评估 二、火电厂烟气脱硫必要性 三、我国控制so2排放的相关政策、法律法规和标准 四、火电厂烟气脱硫工艺技术概况 五、石灰石-石膏法 part 1 二氧化硫危险评估 森林退化 一、so2 危险评估 二氧化硫是照成大气污染和酸雨加剧的主要原因二氧化硫是照成大气污染和酸雨加剧的主要原因 土壤酸化 一、so2 危险评估 鱼类死亡 一、so2 危险评估 文物面目全非 直 接 危 害 身 体 健 康 一、so2 危险评估 part 2 火电厂烟气脱硫必要性 二、火电厂烟气脱硫的必要性 进入21世纪以来，我国so2排

2、放总量不断增长，火电厂so2 排放量占全国so2排放总量比例不断增长 二、火电厂烟气脱硫的必要性 年度年度全国总量全国总量两控区两控区 火电厂火电厂 排放量排放量占全国总量比占全国总量比 2000 19.95113.1646.37031.93% 2001 19.47810.7336.54033.58% 2002 19.26611.4856.66034.57% 2003 21.58712.8108.26038.26% 2004 22.55012.8409.29041.20% 2005 25.49014.72011.00043.15% 2006 25.88813.76011.55044.62% 2

3、007上半年上半年 12.634 表表 1 20002007年上半年我国年上半年我国so2排放量排放量 mt 二、火电厂烟气脱硫的必要性 所以，加大火电厂s02 的控制力度就显得非常紧迫和必要。 目前烟气脱硫被认为是控制s02 最行之有效的途径。 part 3 我国控制so2排放的相关政策、法律法规和标准 三、我国控制so2排放的相关政策、法律法规和标准 相关政策相关政策 火电厂烟气脱硫特许经 营试点工作方案 酸雨控制区和二氧化硫酸雨控制区和二氧化硫 污染控制区划分方案污染控制区划分方案 燃煤二氧化硫排放污染防 治技术政策（环发2002 26号） 关于加快火电厂烟气 脱硫产业化发展的若干 意见

4、 法律法规法律法规 三、我国控制so2排放的相关政策、法律法规和标准 单击添加单击添加 中华人民共和国中华人民共和国 大气污染防治法大气污染防治法 单击添加单击添加 击添加击添加 排污费征收使排污费征收使 用管理条例用管理条例 清洁生产促进法清洁生产促进法 相关标准相关标准 火电厂大气污染火电厂大气污染 物排放标准物排放标准 （gb13223-2011代代 替替gb13223-2003) 火电厂烟气脱硫火电厂烟气脱硫 工程技术规范石灰工程技术规范石灰 石石/石灰石灰石膏法石膏法 （hj/t 179-2005） 火电厂烟气脱硫火电厂烟气脱硫 工程技术规范烟气工程技术规范烟气 循环流化床法循环流化

5、床法(hj t 1782005) 三、我国控制so2排放的相关政策、法律法规和标准 三、我国控制so2排放的相关政策、法律法规和标准 火电厂大气污染物排放标准里的相关要求： part 4 火电厂烟气脱硫工艺技术概况 四、我国火电厂烟气脱硫工艺技术概况 1.分类 湿法脱硫工艺 脱硫工艺 干法脱硫工艺 半干法脱硫工艺 石灰石 石灰一石 膏法 双碱法 海水法 氧化镁法 氨法 湿法脱硫工艺 炉内喷钙脱硫法 荷电干法吸收剂喷射脱硫法 电子束照射法 吸附法 干法脱硫工艺 01 喷雾干燥法 02循环流化床法 03增湿灰循环法 04烟道喷射法烟道喷射法 半干法脱硫工艺 烟气脱硫效率 对吸收剂的利用率 对周围生

6、态环境的影响 对火电厂机组运行的影响 脱硫工艺流程的成熟程度 2.烟气脱硫工艺选择指标 脱硫设备所占的面积脱硫工艺的复杂度等 脱硫后的副产品的处置 01 04 02 06 05 03 石灰石/石灰石膏脱硫 旋转喷雾干燥法 氨法 氧化镁法 烟气循环流化床 炉内喷钙-尾部增湿法 3.我国火电厂主要脱硫工艺 4.几种工艺流程对比 序号工艺名称工艺原理工艺特点应用情况 1 石灰石/石灰 石膏湿法 利用石灰石粉料浆洗涤烟气，使石灰石与烟气中的 so2反应生成亚硫 酸钙，脱去烟气中的 so2，再将亚硫酸钙氧化反应生成石膏。 优点：脱硫率高：95%、工艺成熟、适合所有煤种、操作稳定、 操作弹性好、 脱硫剂易

7、得、 运行成本低、 副产物石膏可以综合利用， 不会形成二次污染； 缺点：工艺流程较长，投资较高； 国外应用广泛，使用比例占 80-90%。国内有应用实例。 2氨法 氨或硫酸铵在吸收塔内吸收烟气中的二氧化硫、 三氧化硫， 生成亚硫酸 铵或硫酸铵，其中亚硫酸铵经氧化生成硫酸铵，经过脱水、干燥后就得 到固体硫酸铵。 优点：脱硫工艺简单、 脱硫效率高、煤种适应性强、 燃料含硫越高， 副产物经济效益越好 缺点：电化学腐蚀非常严重、脱硫剂价格贵 国内外都有广泛的应用案例 3氧化镁法 回收法： 氧化镁经过熟化反应生成氢氧化镁， 制成一定浓度的氢氧化镁 浆液， 在吸收塔内氢氧化镁和二氧化硫反应生成亚硫酸镁，

8、亚硫酸镁经 强制氧化生成硫酸镁。 再生法： 氢氧化镁在吸收塔内和二氧化硫反应生成亚硫酸镁后， 抑制亚 硫酸镁生成硫酸镁，将其分离、干燥、焙烧后， 产生氧化镁和二氧化硫 富气，氧化镁循环再用，二氧化硫富气用于制造硫酸。 优点：技术成熟、原料来源充足、脱硫效率高、运行成本较低 缺点：设备投资大、脱硫剂价格较高 在日本已经应用了 100 多个项 目，台湾的电站 95%是用氧化 镁法，另外在美国、德国等地 都已经应用，并且目前在我国 部分地区已经有了应用的业 绩。 4 旋转喷雾干 燥法 将生石灰制成石灰浆，将石灰浆喷入烟气中，使氢氧化钙与烟气中的 so2反应生成亚硫酸钙。 优点：工艺流程简单，投资也较

9、小。 缺点：脱硫率较低：约 70-80%、操作弹性较小、钙硫比高，运行 成本高、副产物无法利用且易发生二次污染（亚硫酸钙分解） 。 国内外均有少数成功应用实例 （黄岛电厂） 5 炉内喷钙-尾 部增湿法 直接向锅炉炉膛内喷入石灰石粉，石灰石粉在高温下分解为氧化钙， 氧 化钙与烟气中的 so2反应生成亚硫酸钙。为了提高脱硫率，在尾部喷 入水雾，增加氧化钙与烟气中的 so2反应活性。 优点：工艺流程比石灰石-石膏法简单，投资也较小。 缺点：脱硫率较低：约 70%、操作弹性较小、钙硫比高，运行成本 高、副产物无法利用且易发生二次污染（亚硫酸钙分解） 。 国内外均有少数成功应用实例 （抚顺电厂） 6 烟

10、气循环流 化床 在流化床中将石灰粉按一定的比例加入烟气中， 使石灰粉在烟气当中处 于流化状态反复反应生成亚硫酸钙。 优点：钙利用率高、无运动部件、投资省。 缺点：脱硫率较低：80%、对石灰纯度要求较高，国内石灰不易 保证质量、烟气压头损失大、由于加料不均匀会影响锅炉运行。 国内外均有少数成功应用实例 part 5 石灰石-石膏法 五、石灰石/石灰石膏法 1.工艺简介 石灰石石灰一石膏法是技术最成熟、应用最多、运行状 况最稳定的方法，其脱硫效率在95 以上。世界各国(如 德国、日本等)在大型火电厂中，90 以上采用湿式石灰 石石灰一石膏法烟气脱硫工艺。在我国近几年新建的火 电厂烟气脱硫工艺技术中

11、，石灰石石灰一石膏湿法占了 近90 。 五、石灰石/石灰石膏法 2.反应原理 用石灰石或者石灰浆液吸收烟气中的so2，首先生成亚硫酸钙： 石灰石：caco3+ so2+0.5h2ocaso30.5h2o+co2 石灰：cao+ so2+0.5h2ocaso30.5h2o 然后亚硫酸钙再被氧化为硫酸钙 五、石灰石/石灰石膏法 3.石灰石系统和石灰系统的主要区别 石灰石系统中最关键的反应是ca2+的形成，因为so2， 正是通过ca2+与hso3-反应而得以从溶液中出去的。 这一关键步骤也突出了石灰石系统和石灰系统的一个 极为重要的区别：石灰石系统中， ca2+的产生与h+浓度和 caco3的存在有

12、关；而在石灰系统中， ca2+的产生仅与氧 化钙的存在有关。因此，为了保证液相有足够的ca2+浓度， 石灰石系统在运行时，其ph较石灰系统的低，石灰石系统 的最佳操作ph为5.86.2,石灰系统约为8。 脱硫产物处置 吸收塔 烟风道 电气 自动控制 4.工艺流程及设备 石灰石浆液制备和供应 4.工艺流程及设备 5.吸收塔 so2吸收系统是烟气脱硫系统核心，只要包括吸收塔、 除雾器、循环浆泵和氧化风机的那个设备。 在吸收塔内，烟气中的so2被吸收浆液洗涤并与浆液中的 caco3发生反应，反应生成的亚硫酸钙在吸收塔底部的循 环浆池内被氧化风机鼓入的空气强制氧化，最终生成石膏， 石膏由石膏浆排出泵排

13、出，送入石膏处理系统脱水，烟气 从吸收塔出来后流向除雾器。 5.吸收塔 0 0 1 1 设备腐蚀 0 0 2 2 结垢和堵塞 0 0 3 3 除雾器堵塞 0 0 4 4 脱硫剂的利用率 0 0 5 5 脱硫产物及综合利用 6.影响因素 在吸收塔内，so2的吸收可用双膜理论描述，吸收反应经历以下3 个 过程： a b c so2在液膜表面溶解 so2从气液界面透过液膜向液相传递并 随即与钙基吸收剂发生化学反应 7.工艺参数 so2从气相透过气膜向气液界面传递、扩散 7.工艺参数 吸收塔内的传质过程可用以下双膜模型公式表示： ntu = k(l/g)(k1v+k2)(k3ct+k4) ntu =

14、（y1-y2）/(y1-y-y2)ln(y1-y)/y2) （%）= （y1-y2）/y1100 其中：n t u 传质单元数；传质单元数越大，吸收塔的脱硫效率越高。 k1, k2, k3, k4常量； k 喷淋层布置相关系数； (l/g)液气比（l/m3），与流经吸收塔单位体积烟气量相对应的浆液喷淋量； v 烟气流速（m / s），烟气在吸收塔内的流速； ct吸收剂浓度（k g / m3 ）； 、常数，1 0； y1、y2吸收塔入口、出口处so2浓度（mg/l）； y吸收塔内so2平衡浓度（m g / l）； 吸收塔脱硫效率（% ）。 影响传质单元数的主要因素为：液气比、烟气流速、钙硫比 （吸收剂浓度）、吸收塔的结构等。 脱硫效率高脱硫效率高 1 一般可达95%以上 钙的利用率高钙的利用率高 单机处理烟气量大