优质文档火电厂烟气脱硫技巧

1、天津大学天津大学环境科学与工程学院环境科学与工程学院马德刚马德刚l20032003年我国煤炭消费量：年我国煤炭消费量：15.815.8亿吨，其中火电厂燃亿吨，其中火电厂燃煤量：煤量：8.58.5亿吨，比亿吨，比20002000年增长了年增长了44%44%，占全国煤炭消，占全国煤炭消费增长量的费增长量的80%80%。l20032003年全国年全国soso2 2排放量：排放量：21672167万吨，比万吨，比20022002年增长年增长12%12%，其中火电厂：，其中火电厂：12001200万吨，增长了万吨，增长了460460万吨，占全万吨，占全国排放总增长量的国排放总增长量的88%88%。l如不

2、加以治理，预计到如不加以治理，预计到20202020年，全国年，全国soso2 2排放量：排放量：47804780万吨左右，火电厂：万吨左右，火电厂：31003100多万吨，与多万吨，与20002000年相比年相比增加增加2 2倍。倍。l我国基本消除酸雨污染所允许的我国基本消除酸雨污染所允许的soso2 2最大排放量为最大排放量为1200-14001200-1400万吨。万吨。 l“十一五”期间，现有燃煤电厂需安装烟气脱硫设施1.37亿千瓦，共221个项目，可形成二氧化硫减排能力约490万吨。加上淘汰落后、燃用低硫煤、节能降耗等措施，到2010年，现有燃煤电厂二氧化硫排放总量由2005年的13

3、00万吨下降到502万吨，下降61.4%。规划的实施，对实现“十一五”时期全国二氧化硫排放总量削减10%的约束性目标和改善全国大气环境质量将起决定性作用。 我国火电厂脱硫发展史我国火电厂脱硫发展史 我国火电厂脱硫始于我国火电厂脱硫始于2020世纪世纪7070年代，但年代，但发展缓慢。当时对国际上出现的不少好的工发展缓慢。当时对国际上出现的不少好的工艺都进行了不同规模的半工业化试验，包括艺都进行了不同规模的半工业化试验，包括湿法、干法和半干法等，我国自己还开发了湿法、干法和半干法等，我国自己还开发了磷铵肥法。磷铵肥法。 “ “八五八五”期间，国家决定，引进几套示期间，国家决定，引进几套示范装置，

4、消化吸收，为范装置，消化吸收，为“九五九五”大上做好准大上做好准备。备。 重庆珞璜电厂的湿式石灰石石膏法重庆珞璜电厂的湿式石灰石石膏法 太原第一热电厂的简易湿式石灰石石膏法太原第一热电厂的简易湿式石灰石石膏法 山东黄岛电厂的旋转喷雾干燥法山东黄岛电厂的旋转喷雾干燥法 南京下关电厂的南京下关电厂的lifaclifac法法 深圳西部电厂的海水脱硫深圳西部电厂的海水脱硫 成都热电厂的电子束脱硫。成都热电厂的电子束脱硫。 项项 目目 重庆珞璜电厂重庆珞璜电厂 太原一热电厂太原一热电厂 山东黄岛电厂山东黄岛电厂 南京下关电厂南京下关电厂 深圳西部电厂深圳西部电厂 成都热电厂成都热电厂 机组机组/mw 4

5、360 200 100 2125 200 200烟气量烟气量/nm3/h 1170000 300000 300000 550000 1100000 300000fgd工艺工艺 石灰石石膏法石灰石石膏法 简易石灰石法简易石灰石法 旋转喷雾干燥旋转喷雾干燥 lifac 海水脱硫海水脱硫 电子束法电子束法副产物副产物 石膏石膏 淤渣淤渣 灰渣灰渣 灰渣灰渣 废水废水 硫铵硝铵硫铵硝铵外商外商 三菱重工（日）三菱重工（日） epdc（日）（日） epdc（日）（日） ivo（芬兰）（芬兰） abb（挪威）（挪威） 荏原（日）荏原（日） 建成年份建成年份 1992、1999 1996 1996 1999

6、 1999 1998 投资投资/万元万元 55830 13100 9520 10600 9730占电厂投资占电厂投资/% 1520 810 1015 7左右左右 78 运行费运行费/万元万元/a 8319 625 1634 875 钙硫比钙硫比 1.011.02 1.011.02 1.52.0 2.03.0 吸收剂利用率吸收剂利用率/% 90 90 40503540 3540 脱硫效率脱硫效率/% 90 80 7080 6085 90 80 除此之外，还引进：德国斯坦米除此之外，还引进：德国斯坦米勒的湿式石灰石石膏法，另外还有勒的湿式石灰石石膏法，另外还有浙江钱清电厂、云南小龙潭电厂、浙江钱清

7、电厂、云南小龙潭电厂、福建后石电厂、四川内江电厂、宜福建后石电厂、四川内江电厂、宜宾黄梅电厂等，都引进了不同的脱宾黄梅电厂等，都引进了不同的脱硫工艺。硫工艺。 以烟气脱硫为主。规定：以烟气脱硫为主。规定： 燃用含硫量燃用含硫量2%2%煤的机组或大容量机组（煤的机组或大容量机组（200mw200mw）的电厂建设烟气脱硫设施时，宜优先考虑采用湿式石的电厂建设烟气脱硫设施时，宜优先考虑采用湿式石灰石灰石石膏工艺，脱硫率应保证在石膏工艺，脱硫率应保证在90%90%以上，投运率应以上，投运率应保证在电厂正常发电时间的保证在电厂正常发电时间的95%95%以上。以上。 燃用含硫量燃用含硫量2%2%煤的中小电

8、厂锅炉（煤的中小电厂锅炉（200mw200mw），），或是剩余寿命低于或是剩余寿命低于1010年的老机组，建设烟气脱硫设施年的老机组，建设烟气脱硫设施时，在保证达标排放，并满足时，在保证达标排放，并满足soso2 2排放总量控制要求的排放总量控制要求的前提下，宜优先采用半干法、干法或其它费用较低的前提下，宜优先采用半干法、干法或其它费用较低的成熟技术，脱硫率应保证在成熟技术，脱硫率应保证在75%75%以上，投运率应保证在以上，投运率应保证在电厂正常发电时间的电厂正常发电时间的95%95%以上。以上。 目前，大型机组烟气脱硫，核心关键技术目前，大型机组烟气脱硫，核心关键技术和设备仍然依赖于国外。

9、投资和运行费用仍和设备仍然依赖于国外。投资和运行费用仍然降不下来，不适合我国国情。烟气脱硫国然降不下来，不适合我国国情。烟气脱硫国产化是必然趋势。这里提出了两大任务：要产化是必然趋势。这里提出了两大任务：要实现烟气脱硫技术的国产化和烟气脱硫设备实现烟气脱硫技术的国产化和烟气脱硫设备的国产化。的国产化。20002000年原国家经贸委就发布了年原国家经贸委就发布了火电厂烟气脱硫关键技术与设备国产化规火电厂烟气脱硫关键技术与设备国产化规划要点划要点 规划要点的指导思想规划要点的指导思想 总体规划、突出重点、依据市场、总体规划、突出重点、依据市场、依托项目、技贸结合、引进技术、立足依托项目、技贸结合、

10、引进技术、立足创新、重点攻关、提高质量、形成能力，创新、重点攻关、提高质量、形成能力，逐步提高国产化水平。利用国内科研、逐步提高国产化水平。利用国内科研、设计和制造部门现有技术力量和生产能设计和制造部门现有技术力量和生产能力，在引进、消化吸收国外先进的烟气力，在引进、消化吸收国外先进的烟气脱硫技术的基础上，加强技术创新、开脱硫技术的基础上，加强技术创新、开发适合我国国情的火电厂烟气脱硫工艺，发适合我国国情的火电厂烟气脱硫工艺，逐步实现火电厂烟气脱硫关键技术和设逐步实现火电厂烟气脱硫关键技术和设备的国产化。备的国产化。 第一步第一步: :至至20012001年末，初步掌握火电厂湿法脱硫设计技术，

11、年末，初步掌握火电厂湿法脱硫设计技术，启动火电厂烟气脱硫国产化示范工程，湿法烟气脱硫设备启动火电厂烟气脱硫国产化示范工程，湿法烟气脱硫设备国产化率达国产化率达80%80%左右。同时，选择若干种其它烟气脱硫工左右。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。艺作为国产化的示范工程，编制国产化实施方案。 第二步第二步: :至至20032003年末，具备独立完成火电厂湿法烟气脱硫年末，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艺，湿法烟气脱硫设备国产化率

12、达90%90%以上。组织实施其以上。组织实施其它烟气脱硫国产化示范工程，并具备相应的设计能力。它烟气脱硫国产化示范工程，并具备相应的设计能力。 第三步第三步: :至至20052005年末，湿法烟气脱硫设备国产化率达年末，湿法烟气脱硫设备国产化率达95%95%以以上。其它烟气脱硫工艺也要基本实现脱硫设备国产化。上。其它烟气脱硫工艺也要基本实现脱硫设备国产化。 第四步第四步: :至至20102010年，湿法烟气脱硫设备国产化率达年，湿法烟气脱硫设备国产化率达100%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%95%以上。以上。

13、，设计技术国产化：设计技术国产化： 引进国外设备的同时引进设计技术，并要消引进国外设备的同时引进设计技术，并要消 化吸收和创新。化吸收和创新。设备国产化分三类：设备国产化分三类： 已实现国产化的设备，已实现国产化的设备， 可以实现国产化的设备，可以实现国产化的设备， 短期内需要引进的设备。短期内需要引进的设备。设计技术国产化：设计技术国产化：l* *设计参数的选取设计参数的选取l* *工艺计算工艺计算l* *吸收塔结构设计吸收塔结构设计l* *工艺设备选型和配套工艺设备选型和配套l* *设备布置设备布置l* *控制系统设计控制系统设计l* *调试技术调试技术l* *施工安装标准和技术规范施工安

14、装标准和技术规范l* *工程管理和验收工程管理和验收l* *运行和检修规程等。运行和检修规程等。设备国产化（以湿式石灰石设备国产化（以湿式石灰石- -石膏法工艺为例）：石膏法工艺为例）：目前可以国产化的设备有：目前可以国产化的设备有：l* *风机类风机类l* *泵类泵类l* *吸收塔箱罐及钢结构类吸收塔箱罐及钢结构类l* *物料输送设备类物料输送设备类l* *除尘设备除尘设备l* *定量给料类定量给料类l* *制粉设备类制粉设备类l* *翅管式和热管式烟气换热器翅管式和热管式烟气换热器l* *防腐内衬防腐内衬l* *dcsdcs控制系统等。控制系统等。目前已具备条件开发的设备有：目前已具备条件

15、开发的设备有：l* *水力旋流分离器水力旋流分离器l* *真空皮带脱水机及附属设备真空皮带脱水机及附属设备l* *压力雾化喷嘴压力雾化喷嘴l* *除雾器除雾器l* *回转式和强制热媒水循环式烟气换热器回转式和强制热媒水循环式烟气换热器l* *搅拌设备搅拌设备l* *特大容量的脱硫干风机特大容量的脱硫干风机l* *强制氧化用大流量高压离心风机强制氧化用大流量高压离心风机l* *脱硫脱硫dcsdcs系统控制软件等。系统控制软件等。目前仍需进口的设备有：目前仍需进口的设备有：l* *大容量脱硫湿风机大容量脱硫湿风机l* *重要的检测采样一次元器件（包括进、出口重要的检测采样一次元器件（包括进、出口s

16、oso2 2检测仪、烟尘检测仪、浆液浓度计、浆液检测仪、烟尘检测仪、浆液浓度计、浆液流量计等）及其控制系统流量计等）及其控制系统l* *关键部位阀门关键部位阀门l* *喷淋系统喷淋系统l* *除雾器除雾器l* *大容量循环浆泵大容量循环浆泵l* *烟气换热器烟气换热器l* *真空皮带脱水机等。真空皮带脱水机等。 . .按吸收剂的状态划分：按吸收剂的状态划分：a.a.干法：利用固态吸收剂、吸附剂或催化剂脱硫的方法。烟气循环流化干法：利用固态吸收剂、吸附剂或催化剂脱硫的方法。烟气循环流化床脱硫工艺，是目前我国在中小型发电锅炉上重点推广的工艺。床脱硫工艺，是目前我国在中小型发电锅炉上重点推广的工艺。

17、b.b.半干法：采用液态吸收剂，利用烟气的热量，在脱硫反应的同时，蒸半干法：采用液态吸收剂，利用烟气的热量，在脱硫反应的同时，蒸发吸收剂中的水分，使脱硫产物成为固态。发吸收剂中的水分，使脱硫产物成为固态。c.c.湿法：采用液态吸收剂吸收烟气中的湿法：采用液态吸收剂吸收烟气中的soso2 2。如湿式石灰石。如湿式石灰石- -石膏法等。石膏法等。在国内外，湿式石灰石在国内外，湿式石灰石- -石膏法占湿法的石膏法占湿法的80%80%，我国已将湿式石灰石，我国已将湿式石灰石- -石膏法作为大容量机组（石膏法作为大容量机组（200mw200mw）的电厂烟气脱硫优先考虑的方法。）的电厂烟气脱硫优先考虑的方

18、法。. .按脱硫产物划分：主要是根据对吸收产物的处理划分的。按脱硫产物划分：主要是根据对吸收产物的处理划分的。a.a.抛弃法：在采用碱性浆液如石灰、石灰石等碱性浆液作吸收剂时，生抛弃法：在采用碱性浆液如石灰、石灰石等碱性浆液作吸收剂时，生成的是亚硫酸盐和硫酸盐，将这些产物抛弃。成的是亚硫酸盐和硫酸盐，将这些产物抛弃。b.b.回收法：将脱硫产物以可利用资源进行回收的方法。如回收石膏、回收法：将脱硫产物以可利用资源进行回收的方法。如回收石膏、soso2 2、稀硫酸、硫酸铵和硝酸铵。稀硫酸、硫酸铵和硝酸铵。. .按脱硫原理划分：按脱硫原理划分：a.a.吸收法吸收法b.b.吸附法吸附法c.c.催化转化

19、法催化转化法 湿式石灰石湿式石灰石- -石膏法是将石灰石粉制成石膏法是将石灰石粉制成浆液，在吸收装置中将烟气中的浆液，在吸收装置中将烟气中的soso2 2脱除脱除而副产石膏的方法。该方法是目前应用最而副产石膏的方法。该方法是目前应用最广的一种烟气脱硫（广的一种烟气脱硫（fgdfgd）方法。脱硫率）方法。脱硫率可达可达95%95%以上，运行可靠，技术最为成熟，以上，运行可靠，技术最为成熟，可适用于高、中、低硫煤。最大缺点是设可适用于高、中、低硫煤。最大缺点是设备庞大，占地面积大，投资和运行费用高。备庞大，占地面积大，投资和运行费用高。 系统包括：气系统包括：气- -气换热器、吸收塔、石灰石粉和石

20、灰石浆液制备、气换热器、吸收塔、石灰石粉和石灰石浆液制备、浆液循环槽、石膏脱水系统浆液循环槽、石膏脱水系统 除雾器除雾器 石膏制备系统石膏制备系统 净净 化后烟气化后烟气 气气 吸吸 旋旋 气气 流流 换换 收收 器器 除尘后烟气除尘后烟气 热热 喷淋层喷淋层 器器 塔塔 真空真空皮带脱水机皮带脱水机 浆液制备浆液制备 浆液循环槽浆液循环槽 氧化空气氧化空气 石膏石膏 烟气循环流化床脱硫技术是把固体流态化技烟气循环流化床脱硫技术是把固体流态化技术引入到烟气脱硫工艺中的一项新技术，在术引入到烟气脱硫工艺中的一项新技术，在2020世纪世纪8080年代以后有了很大发展。年代以后有了很大发展。 烟气循

21、环流化床是采用含湿量为烟气循环流化床是采用含湿量为3%3%5%5%的石的石灰粉作为脱硫剂，在流化床中与高速流动的烟灰粉作为脱硫剂，在流化床中与高速流动的烟气接触完成脱硫。在流化床尾部除下来的吸收气接触完成脱硫。在流化床尾部除下来的吸收剂经增湿后循环使用。在钙硫比为剂经增湿后循环使用。在钙硫比为1.11.11.51.5的的情况下，脱硫率可达情况下，脱硫率可达80%80%90%90%。 循环流化床反应器循环流化床反应器 排烟排烟消石灰消石灰干粉仓干粉仓 分分 静电除尘器静电除尘器 离离 器器 干灰再循环干灰再循环 干灰排放干灰排放 锅炉烟气锅炉烟气 喷水加湿喷水加湿 飞灰飞灰 烟气循环流化床工艺系

22、统简单，运行可靠，占地烟气循环流化床工艺系统简单，运行可靠，占地面积小，投资和运行费用低，无废水排放，是面积小，投资和运行费用低，无废水排放，是一种较好的干法脱硫工艺。一种较好的干法脱硫工艺。 ca(oh) ca(oh)2 2 + so+ so2 2 caso caso3 3 + h + h2 2o o c a(oh) c a(oh)2 2 + so+ so2 2 +1/2o+1/2o2 2 caso caso4 4 + h + h2 2o o主要反应式 称半干法工艺，基本工艺路线是将石称半干法工艺，基本工艺路线是将石灰制成一定浓度的浆液供给脱硫塔，在灰制成一定浓度的浆液供给脱硫塔，在脱硫塔中

23、由高速旋转脱硫塔中由高速旋转（约（约1000010000转转/min/min左左右）右）的喷雾装置将浆液雾化成的喷雾装置将浆液雾化成100m100m以以下的下的雾雾滴，同时与含滴，同时与含soso2 2的热烟气接触的热烟气接触；在雾滴干燥在雾滴干燥的的同时，完成对同时，完成对soso2 2的吸收。的吸收。经除尘分离经除尘分离后后烟气排放，脱硫渣循环使烟气排放，脱硫渣循环使用。用。l 浆液槽浆液槽 消石灰浆液消石灰浆液l ll 旋转喷雾旋转喷雾 除尘器除尘器 去烟囱去烟囱l 锅炉烟气锅炉烟气 干燥塔干燥塔 （静电或布袋式）（静电或布袋式）l l l l l 脱硫渣再循环脱硫渣再循环 脱硫渣再循环

24、脱硫渣再循环 排入灰场排入灰场l l l 旋转喷雾干燥法工艺流程示意图旋转喷雾干燥法工艺流程示意图 ca(oh) ca(oh)2 2 + so+ so2 2 caso caso3 3 + h + h2 2o o c a(oh) c a(oh)2 2 + so+ so2 2 +1/2o+1/2o2 2 caso caso4 4 + h + h2 2o o主要反应式 lifaclifac脱硫工艺是在炉内喷钙脱硫技术的基础脱硫工艺是在炉内喷钙脱硫技术的基础上，在尾部烟道加装了增湿活化器，在活化器中，上，在尾部烟道加装了增湿活化器，在活化器中，喷入的水雾与烟气中的未反应的氧化钙颗粒反应，喷入的水雾与烟

25、气中的未反应的氧化钙颗粒反应，生成活性更高的氢氧化钙，对生成活性更高的氢氧化钙，对soso2 2进一步吸收，进一步吸收，总脱硫率可达总脱硫率可达70%70%80%80%。目前，芬兰公司对装置。目前，芬兰公司对装置作了改进，采用吸收剂再循环，可使脱硫率接近作了改进，采用吸收剂再循环，可使脱硫率接近90%90%。lifaclifac工艺适用于燃用中、低硫煤锅炉，投资工艺适用于燃用中、低硫煤锅炉，投资少，占地小，特别适用于老厂改造。没有废水排少，占地小，特别适用于老厂改造。没有废水排放，烟气不需二次加热，运行费用低。但脱硫率放，烟气不需二次加热，运行费用低。但脱硫率较低，钙硫比高，吸收剂利用率低。较

26、低，钙硫比高，吸收剂利用率低。 水水 石灰石粉石灰石粉 烟气烟气 活活煤煤 粉粉 锅炉锅炉 化化 静电除尘器静电除尘器 去烟囱去烟囱空空 气气 器器 灰渣再循环灰渣再循环 去灰场去灰场 lifaclifac法工艺流程示意图法工艺流程示意图 石灰石粉喷入石灰石粉喷入95095010501050的温度区，以生的温度区，以生成多孔的、比表面积大、反应活性高的成多孔的、比表面积大、反应活性高的caocao。 炉内反应：脱硫率炉内反应：脱硫率30%30%左右左右 cacocaco3 3 cao + co cao + co2 2 cao + so cao + so2 2 caso caso3 3 cao

27、+ so cao + so2 2 + 1/2o + 1/2o2 2 caso caso4 4 尾部增湿活化反应器中的反应，：尾部增湿活化反应器中的反应，： cao + hcao + h2 2o ca(oh)o ca(oh)2 2 ca(oh) ca(oh)2 2 + so+ so2 2 caso caso3 3 + h + h2 2o o c a(oh) c a(oh)2 2 + so+ so2 2 +1/2o+1/2o2 2 caso caso4 4 + h + h2 2o o 总的脱硫率达到总的脱硫率达到70%70% 80%.80%. 5.电子束法烟气脱硫（eba）技术利用电子加速器产生的

28、等离子体，氧化烟气中的so2和nox，同时与喷入的水和氨反应，生成 硫酸铵和硝酸铵，达到同时脱硫、脱氮的目的。 水 液 软 空 氨 水 气 除尘器 冷 除尘器 去烟囱 锅炉烟气 1 2 却 反应器 塔 肥料在反应器中经过以下四步主要反应在反应器中经过以下四步主要反应： 第一步，生成活性基团第一步，生成活性基团o2、h2o + e* oh、ho2 、h、o2+、eo + o2 + m o3 + m（m为为n2等分子等分子）第二步，活性基团将第二步，活性基团将soso2 2和和nonox x氧化成它们的高价氧化物氧化成它们的高价氧化物 no + o nono + o no2 2 so so2 2

29、+ o so + o so3 3第三步，生成的第三步，生成的soso3 3和和nono2 2立即和喷入的软水反应，生成立即和喷入的软水反应，生成h h2 2soso4 4和和hnohno3 3： soso3 3 + h + h2 2o o h h2 2soso4 4 no no2 2 + h + h2 2o o hno hno3 3第四步，生成第四步，生成h h2 2soso4 4和和hnohno3 3与液氨反应，生成硫酸铵和硝酸铵：与液氨反应，生成硫酸铵和硝酸铵： h h2 2soso4 4 + nh+ nh3 3 （nhnh4 4）2 2soso4 4 hno hno3 3 + nh +

30、nh3 3 nh nh4 4nono3 3 电子束脱硫技术的优点是反应速率快，在一个装置内同时电子束脱硫技术的优点是反应速率快，在一个装置内同时脱硫、脱氮，副产肥料，实现了废物资源化，没有废水脱硫、脱氮，副产肥料，实现了废物资源化，没有废水排放。该工艺适应性强。缺点是控制系统复杂，要求严排放。该工艺适应性强。缺点是控制系统复杂，要求严格，能耗高。格，能耗高。 海 水 烟 气 脱 硫 是 利 用 海 水 中 固 有 的 碱 度海 水 烟 气 脱 硫 是 利 用 海 水 中 固 有 的 碱 度( ph=8.2( ph=8.28.3 )8.3 )吸收中和烟气中的吸收中和烟气中的soso2 2，吸收过

31、，吸收过soso2 2的海水，经海水恢复系统处理后排入大海。的海水，经海水恢复系统处理后排入大海。 国际上海水脱硫技术分为两类，一类是用纯海国际上海水脱硫技术分为两类，一类是用纯海水作脱硫剂的技术，脱硫率一般在水作脱硫剂的技术，脱硫率一般在85%85%90%90%，在，在世界上应用较多。另一类在海水中加入一定量的世界上应用较多。另一类在海水中加入一定量的消石灰，脱硫率较高，但应用较少。消石灰，脱硫率较高，但应用较少。 升温后烟气排向烟囱升温后烟气排向烟囱 吸收用海水吸收用海水 气气 除尘器除尘器 气气 吸吸 海海 空空锅炉烟气锅炉烟气 换换 收收 水水 气气 热热 塔塔 器器 海水恢复系统海水

32、恢复系统 排入大海排入大海 海水脱硫投资省、运行费用低。缺点是占地面海水脱硫投资省、运行费用低。缺点是占地面积大，系统存在腐蚀问题。积大，系统存在腐蚀问题。 烟气脱硫工艺流程的确定原则 l选择合适的脱硫工艺 确定工艺的基础参数:烟气流量，温度，二氧化硫的含量，粉尘含量，脱硫效率，排烟温度等 选择脱硫工艺方案 ：设备投资，环保要求，对环境的影响、废水的排放，灰场的占用、周围生态环境，系统占地面积及布置条件，吸收剂的来源、利用率，水源问题，脱硫系统的电耗，燃煤含硫量，脱硫渣的处理与利用，原有设备的情况，锅炉、灰收集及处理系统、风机、烟囱等、对机组运行方式的适应性和影响，工艺的成熟程度等。 烟气脱硫

33、工艺流程的确定原则 l设备投资设备投资 ：2000年时段，国内大型火电机组的脱年时段，国内大型火电机组的脱硫工程由国外承建，造价大约每千瓦硫工程由国外承建，造价大约每千瓦8001200元。元。现阶段通过技术引进、消化和设备国产化，湿式现阶段通过技术引进、消化和设备国产化，湿式脱硫项目的造价大约每千瓦脱硫项目的造价大约每千瓦300400元。元。 l环保要求环保要求 l系统占地面积系统占地面积 l脱硫剂的选择脱硫剂的选择 l燃煤含硫量燃煤含硫量 l钙硫比钙硫比 工艺特点工艺特点 根据吸收法的原理，利用石灰石浆液做吸收剂，在吸收塔根据吸收法的原理，利用石灰石浆液做吸收剂，在吸收塔内吸收脱除烟气中的内

34、吸收脱除烟气中的soso2 2，最终生成石膏。，最终生成石膏。具有以下优点：具有以下优点：* * 技术最成熟、应用范围广（适应高、中、低硫煤）、脱硫技术最成熟、应用范围广（适应高、中、低硫煤）、脱硫效率高（可达效率高（可达95%95%以上）；以上）；* * 原料来源广泛、价廉易得；原料来源广泛、价廉易得；* * 系统运行可靠，变负荷运行特性优良；系统运行可靠，变负荷运行特性优良；* * 副产品可充分利用，是良好的建筑材料。副产品可充分利用，是良好的建筑材料。 主要缺点：初投资较大，系统复杂。主要缺点：初投资较大，系统复杂。 但有大幅度降低投资的可能。但有大幅度降低投资的可能。 系统包括：气系统

35、包括：气- -气换热器、吸收塔、石灰石粉和石灰石浆液制备、气换热器、吸收塔、石灰石粉和石灰石浆液制备、浆液循环槽、石膏脱水系统浆液循环槽、石膏脱水系统 除雾器除雾器 石膏制备系统石膏制备系统 净净 化后烟气化后烟气 气气 吸吸 旋旋 气气 流流 换换 收收 器器 除尘后烟气除尘后烟气 热热 喷淋层喷淋层 器器 塔塔 真空真空皮带脱水机皮带脱水机 浆液制备浆液制备 浆液循环槽浆液循环槽 氧化空气氧化空气 石膏石膏 吸收塔自下而上分为三个区：吸收塔自下而上分为三个区：循环槽：循环槽：浆液储存器和反应器，主要反应：浆液储存器和反应器，主要反应：石灰石溶解、亚硫酸盐氧化生成石膏。石灰石溶解、亚硫酸盐氧

36、化生成石膏。洗涤区（喷淋层）：洗涤区（喷淋层）：布置有多层喷嘴，根布置有多层喷嘴，根据处理烟气量决定开启层数。据处理烟气量决定开启层数。 气体区气体区在喷淋层上部至吸收塔出口，中间在喷淋层上部至吸收塔出口，中间装有除雾器。装有除雾器。 系统包括以下系统包括以下4 4个主要工艺过程：个主要工艺过程： * * 向循环槽中加入新鲜浆液；向循环槽中加入新鲜浆液； * * 吸收吸收soso2 2并进行反应生成亚硫酸钙；并进行反应生成亚硫酸钙； * * 亚硫酸钙氧化生成石膏（二水硫酸钙）；亚硫酸钙氧化生成石膏（二水硫酸钙）； * * 从循环槽中分离出石膏。从循环槽中分离出石膏。吸收塔中总的反应式如下：吸收

37、塔中总的反应式如下： cacocaco3 3+2so+2so2 2+h+h2 2o = ca(hsoo = ca(hso3 3) )2 2+co+co2 2 含含cacocaco3 3的浆液从吸收塔上部喷入，吸收烟气中的浆液从吸收塔上部喷入，吸收烟气中的的soso2 2，生成，生成ca(hsoca(hso3 3) )2 2 并落入循环槽中，然后通并落入循环槽中，然后通过鼓入的空气使过鼓入的空气使caca（hsohso3 3）2 2氧化成氧化成casocaso4 4, , 结晶结晶生成石膏：生成石膏： ca(hsoca(hso3 3) )2 2+o+o2 2+ caco+ caco3 3+3 h

38、+3 h2 2o =2casoo =2caso4 4.2h.2h2 2o+coo+co2 2 当循环槽浆液中的石膏达到一定过饱和度时当循环槽浆液中的石膏达到一定过饱和度时（约（约130%130%），抽出一部分送往石膏处理站，制成），抽出一部分送往石膏处理站，制成工业石膏。同时向循环槽中加入新鲜浆液，以保工业石膏。同时向循环槽中加入新鲜浆液，以保持吸收剂浆液的持吸收剂浆液的phph值。值。 石膏浆液石膏浆液 一级脱水（含水量达到一级脱水（含水量达到40%40%）并用新鲜水冲洗并用新鲜水冲洗 真空皮带脱水（含水率达真空皮带脱水（含水率达到到10%10%以下），以便进一步利用。以下），以便进一步利用

39、。 吸收后烟气吸收后烟气 除雾器除雾器 气气- -气换热器升气换热器升温温 排入大气。排入大气。 定期冲洗除雾器。冲洗水落入槽中，保持系定期冲洗除雾器。冲洗水落入槽中，保持系统水平衡统水平衡。 soso2 2的吸收过程的吸收过程在湿式石灰石在湿式石灰石石膏脱硫工艺中，浆液吸收石膏脱硫工艺中，浆液吸收soso2 2是是一个气液传质过程，分为一个气液传质过程，分为4 4个阶段：个阶段：* * 气态反应物质从气相主体向气气态反应物质从气相主体向气- -液界面的传递；液界面的传递；* * 气态反应物穿过气气态反应物穿过气- -液界面进入液相并发生反应；液界面进入液相并发生反应；* * 液相中的液相中的

40、cacocaco3 3由液相主体向相界面附近的反应由液相主体向相界面附近的反应区迁移；区迁移；* * 反应生成物从反应区向液相主体的迁移。反应生成物从反应区向液相主体的迁移。 气液界面气液界面 soso2 2扩散方向扩散方向 气相主体气相主体 液相主体液相主体 气膜气膜 液膜液膜 双膜理论示意图双膜理论示意图l 根据双膜理论，根据双膜理论， soso2 2以分子扩散的方式通以分子扩散的方式通过气膜和液膜，其传递阻力为两膜阻力之和。过气膜和液膜，其传递阻力为两膜阻力之和。研究发现，研究发现，soso2 2在气相中的扩散常数远远大于在气相中的扩散常数远远大于液相扩散常数，所以液相扩散常数，所以so

41、so2 2传递的阻力主要集中传递的阻力主要集中在液膜。在液膜。l 为了克服液膜阻力，使吸收过程能快速进为了克服液膜阻力，使吸收过程能快速进行，工程上采用了两项措施：行，工程上采用了两项措施：1.1.增加液气比，增加液气比，并使之高度湍动，同时使液滴的颗粒尽可能小，并使之高度湍动，同时使液滴的颗粒尽可能小，以增大气以增大气- -液传质面积；液传质面积；2.2.在吸收液中加入化在吸收液中加入化学活性物质，本工艺是加入了学活性物质，本工艺是加入了cacocaco3 3。 lsoso2 2进入液相，首先发生如下一系列反应：进入液相，首先发生如下一系列反应：ll soso2 2+h+h2 2o o h

42、h2 2soso3 3 l h h2 2soso3 3 h h+ + hso+ hso3 3- - l hsohso3 3- - h h+ + so+ so3 32-2- l方程式表示的溶液成分与溶液的方程式表示的溶液成分与溶液的phph值有关值有关。l下图表示了与下图表示了与ph值这种关系。值这种关系。l phl 10l so32- 存在区存在区l l 5 hso3- 存在区存在区l l so2+h2o 与与 h2so3l 平衡区平衡区l l 根据根据millermiller等人的研究，等人的研究，hsohso3 3- -离子离子在在phph值为值为4.54.5时氧化速率最大，但实际运时氧化

43、速率最大，但实际运行时浆液的行时浆液的phph值为值为5.45.45.85.8，此种情况，此种情况下，下，hsohso3 3- -离子很难被氧化，为此，工艺离子很难被氧化，为此，工艺上向循环槽中鼓入空气，使上向循环槽中鼓入空气，使hsohso3 3- -强制氧强制氧化成化成soso4 42-2-。更加大了。更加大了soso2 2溶解的推动力，溶解的推动力，从而使从而使soso2 2不断地由气相转移到液相。不断地由气相转移到液相。 lhsohso3 3转化成转化成soso4 42-2-，并与，并与caca2+2+发生反应，发生反应，生成生成casocaso4 4，最后生成有用的石膏：，最后生成有

44、用的石膏： caca2+2+so+so4 42 2+2h+2h2 2o o caso caso4 42h2h2 2ool如果生成粗颗粒结晶（约如果生成粗颗粒结晶（约100100m m）石膏，）石膏，易于分离和脱水。石膏晶体如果是层状、易于分离和脱水。石膏晶体如果是层状、针状或非常细的颗粒，不仅非常难脱水，针状或非常细的颗粒，不仅非常难脱水，而且还可能引起系统结垢。而且还可能引起系统结垢。必须进行控必须进行控制。制。 l = =（c- cc- c* *）/ c/ c* *式中式中:石膏溶液的相对过饱和度石膏溶液的相对过饱和度l c c溶液中石膏的实际浓度溶液中石膏的实际浓度l c c* *工艺条

45、件下，石膏的平衡浓度。工艺条件下，石膏的平衡浓度。l当当c c c c* *时，溶液中不会有晶体析出；时，溶液中不会有晶体析出；l当当c cc c* *时，溶液中将首先出现晶种，时，溶液中将首先出现晶种， 并逐渐形成结晶。并逐渐形成结晶。 和过程 l 晶种生成晶种生成 晶体增长晶体增长l l l 速速l 度度l 过饱和度过饱和度l l 吸收塔是湿式石灰石吸收塔是湿式石灰石石膏法的关键石膏法的关键设备。早期：填料塔，但由于填料塔易设备。早期：填料塔，但由于填料塔易堵塞。现在：空塔。堵塞。现在：空塔。l 传统空塔气速低、处理气量小，因传统空塔气速低、处理气量小，因此各国都在提高空塔气速上下功夫。这

46、此各国都在提高空塔气速上下功夫。这直接牵涉到设备投资的大小。直接牵涉到设备投资的大小。l 国外最大的空塔气速达国外最大的空塔气速达4.5m s 4.5m s l吸收塔吸收塔 塔径、塔高、喷嘴、除雾器塔径、塔高、喷嘴、除雾器l浆液循环槽浆液循环槽l石膏制备系统石膏制备系统 水力旋流器、真空皮带脱水机水力旋流器、真空皮带脱水机l气气- -气换热器气换热器 l塔径与空塔气速、处理烟气量的关系：塔径与空塔气速、处理烟气量的关系： d d4vs u4vs u式中式中塔径，塔径，m m vs vs 操作条件下气体体积流量，操作条件下气体体积流量，nmnm3 3 s s u u 混合气体线速度，混合气体线速

47、度，m sm s 塔高塔高依吸收段的高度而定。吸收段的高依吸收段的高度而定。吸收段的高度是高脱硫率的重要保证。度是高脱硫率的重要保证。 吸收段高度吸收段高度的确定原则是保证气的确定原则是保证气- -液有充液有充分的接触时间，以保证吸收剂与分的接触时间，以保证吸收剂与soso2 2充分充分反应。确定了吸收段高度之后，再考虑反应。确定了吸收段高度之后，再考虑喷嘴布置、除雾器、塔底气流分布、浆喷嘴布置、除雾器、塔底气流分布、浆液循环槽等。最后确定塔高。塔体高度液循环槽等。最后确定塔高。塔体高度的确定还要考虑与配套系统的整体关系，的确定还要考虑与配套系统的整体关系，以确定其水平标高以确定其水平标高。

48、l 喷嘴的设计要求：喷嘴的设计要求： . .满足吸收剂喷满足吸收剂喷淋量淋量, ,. .使喷出的液滴具有尽可能大的使喷出的液滴具有尽可能大的比表面积，以增大气液的接触面积，提比表面积，以增大气液的接触面积，提高反应活性和反应速率。高反应活性和反应速率。l 国内外对用于空塔喷嘴的研究和使用国内外对用于空塔喷嘴的研究和使用上，大约有四个方向。上，大约有四个方向。. .喷嘴的结构。喷嘴的结构。. .喷嘴在塔内的布置。喷嘴在塔内的布置。. .喷射方向。喷射方向。. .喷射速度。喷射速度。除雾器的类型除雾器的类型： 重力沉降、重力沉降、 惯性碰撞、惯性碰撞、 离心分离、离心分离、 吸附过滤、吸附过滤、

49、静电吸引等静电吸引等。l电厂烟气脱硫中对除雾器的要求电厂烟气脱硫中对除雾器的要求： 处理能力大、气液分离效果好、阻处理能力大、气液分离效果好、阻力低、防堵能力强、便于清洗、操作周力低、防堵能力强、便于清洗、操作周期期长。长。 l 浆液循环槽是烟气脱硫系统中重要的化学反浆液循环槽是烟气脱硫系统中重要的化学反应场所。在这里进行着石灰石的溶解、应场所。在这里进行着石灰石的溶解、hsohso3 32- 2- 的氧化和石膏的结晶。要求循环槽中要保持相的氧化和石膏的结晶。要求循环槽中要保持相对稳定的石灰石浆液浓度、石膏的过饱和度对稳定的石灰石浆液浓度、石膏的过饱和度（浓度）和浆液的（浓度）和浆液的phph

50、值。这三者必须维持一个值。这三者必须维持一个相对的平衡关系，这要从浆液循环槽的结构和相对的平衡关系，这要从浆液循环槽的结构和容积上去考虑。容积上去考虑。l 浆液循环槽的附属系统，包括氧化空气的导浆液循环槽的附属系统，包括氧化空气的导入、浆液的搅拌等都要在设计上考虑。入、浆液的搅拌等都要在设计上考虑。l 要设计一个浆液事故储槽。要设计一个浆液事故储槽。l石膏制备系统包括石膏制备系统包括2 2个部分：个部分：l 水力旋流器：石膏与石灰石分离，使石水力旋流器：石膏与石灰石分离，使石膏含水率达到膏含水率达到40%40%，同时对石膏进行洗涤，同时对石膏进行洗涤，除去氯、氟、铁等杂质。除去氯、氟、铁等杂质

51、。l 真空皮带脱水机：使石膏的含水率降到真空皮带脱水机：使石膏的含水率降到10%10%以下。以下。l 大型真空皮带脱水机及其附属装置目大型真空皮带脱水机及其附属装置目前尚在进行国产化开发。前尚在进行国产化开发。 l 将除尘后的高温烟气降温（将除尘后的高温烟气降温（9090左右），使左右），使由吸收塔排出的冷烟气（由吸收塔排出的冷烟气（5555左右）升温。左右）升温。l 气气- -气换热器的种类：翅管式、热管式、回转气换热器的种类：翅管式、热管式、回转式、强制热煤水循环式等。设计时需要考虑设式、强制热煤水循环式等。设计时需要考虑设备的选型、结构、换热面积、传热速率和运行备的选型、结构、换热面积、

52、传热速率和运行阻力，气阻力，气- -气换热器虽多采用不锈钢制作，但气换热器虽多采用不锈钢制作，但也要严重关切它的腐蚀问题。也要严重关切它的腐蚀问题。l 目前用于烟气脱硫的大型气目前用于烟气脱硫的大型气- -气换热器也在进气换热器也在进行国产化开发中。行国产化开发中。l存在两种观点存在两种观点 la.a.空塔气速空塔气速 lb.b.液气比液气比lc.c.脱硫效率脱硫效率ld.d.浆液浓度（浆液浆液浓度（浆液phph值）值）le.e.系统中的防垢系统中的防垢lf.f.石膏的质量控制石膏的质量控制 l 填料塔填料塔:1.5:1.52m/s2m/s，板式塔、空塔：，板式塔、空塔：2m/s2m/s以上，

53、湍球塔：以上，湍球塔：4m/s4m/s左右。填料塔操作时不能左右。填料塔操作时不能产生产生“液泛液泛”；板式塔不能产生；板式塔不能产生“喷塔喷塔”；湍；湍球塔不能产生球塔不能产生“短路短路”等。等。l 空塔气速越高，处理能力越大，但塔高也空塔气速越高，处理能力越大，但塔高也必须越高，要考虑气液接触时间。使用空塔脱必须越高，要考虑气液接触时间。使用空塔脱硫时，空塔气速一般控制在硫时，空塔气速一般控制在2 23 m/s3 m/s左右，烟左右，烟气在塔内的停留时间气在塔内的停留时间1.51.54.5s4.5s。soso2 2浓度越高，浓度越高，停留时间应越长。停留时间与停留时间应越长。停留时间与so

54、so2 2的去除率成的去除率成正比，但不是线性关系。正比，但不是线性关系。l 高的空塔气速会造成严重的雾沫夹带，这将高的空塔气速会造成严重的雾沫夹带，这将给除雾器增加负担。给除雾器增加负担。l 脱硫效率的重要保证。液气比增大，气脱硫效率的重要保证。液气比增大，气液传质速率增大，从而增大液传质速率增大，从而增大soso2 2去除率。去除率。在工程中，允许最小的液气比（在工程中，允许最小的液气比（l/gl/g）minmin由吸收剂浆液特性、控制结垢和堵塞决由吸收剂浆液特性、控制结垢和堵塞决定。实际定。实际l/gl/g比（比（l/gl/g）minmin要大许多。可要大许多。可根据以下原则考虑：文丘里

55、或喷淋塔，根据以下原则考虑：文丘里或喷淋塔，气气- -液接触面积与液接触面积与l/gl/g成正比，因此成正比，因此l/gl/g与与脱硫效率有直接的正比关系，而与脱硫效率有直接的正比关系，而与soso2 2浓浓度无关。度无关。l 烟气量、气液接触时间、烟气进口烟气量、气液接触时间、烟气进口so2浓度、浆液浓度、浆液ph值等因素，都直接影响着值等因素，都直接影响着脱硫效率。脱硫效率。l 脱硫负荷增大时，脱硫效率下降。气脱硫负荷增大时，脱硫效率下降。气液接触时间长，脱硫效率高。液接触时间长，脱硫效率高。l 当进口浓度增大，脱硫效率成直线下当进口浓度增大，脱硫效率成直线下降。降。l 当浆液的当浆液的p

56、h值在值在5.45.8之间时，可以之间时，可以获得高的脱硫效率。获得高的脱硫效率。 l 浆液浓度是保证脱硫效率的又一浆液浓度是保证脱硫效率的又一个重要因素。必须严格控制浆液个重要因素。必须严格控制浆液ph值在值在5.45.8之间，这要靠浆液浓度之间，这要靠浆液浓度来控制。来控制。ph值下降：补充新鲜浆液。值下降：补充新鲜浆液。在大型脱硫装置中，这些都是由自在大型脱硫装置中，这些都是由自动控制系统来完成的，但在设计程动控制系统来完成的，但在设计程序上要有设定。序上要有设定。l 系统中易结垢的部位包括除雾器、浆系统中易结垢的部位包括除雾器、浆液循环槽和管路系统。液循环槽和管路系统。l 除雾器要定期

57、用不含石膏的新水冲洗。除雾器要定期用不含石膏的新水冲洗。提高石灰石利用率，有助于防止除雾器提高石灰石利用率，有助于防止除雾器结垢。结垢。l 循环槽中主要是防止循环槽中主要是防止caso3和和caso4的的结垢。过低的温度（结垢。过低的温度（40）和较高的）和较高的ph值（值（6）易形成）易形成caso3结垢。维持浆结垢。维持浆液中合适的晶种密度、控制浆液温度在液中合适的晶种密度、控制浆液温度在60以下可以防止以下可以防止caso4结垢。结垢。l 1、过饱和度是首要因素。一般维持过饱和、过饱和度是首要因素。一般维持过饱和度在度在1.251.30的范围内。的范围内。l 2、ph值会改变亚硫酸盐的氧

58、化速率，因此，值会改变亚硫酸盐的氧化速率，因此，用控制浆液用控制浆液ph值可影响过饱和度，工艺上一般值可影响过饱和度，工艺上一般控制浆液浓度在控制浆液浓度在20%左右。左右。l 3、使用颗粒小的石灰石粉（、使用颗粒小的石灰石粉（4060m ），），提高浆液的化学反应活性。提高浆液的化学反应活性。l 4、保证浆液循环槽的温度在、保证浆液循环槽的温度在4060之间，之间，可保证生成的石膏为二水石膏。可保证生成的石膏为二水石膏。l l 5、氧化空气量的影响。通常根据浆液、氧化空气量的影响。通常根据浆液中亚硫酸盐的含量，计算出所需的理论空中亚硫酸盐的含量，计算出所需的理论空气量，然后乘上一个气量，然后

59、乘上一个1.82.5的系数。的系数。l 6、机械力对石膏结晶的影响是双向的，、机械力对石膏结晶的影响是双向的，因此，搅拌强度是工艺设计和运行方式控因此，搅拌强度是工艺设计和运行方式控制的难点。制的难点。l 7、石膏脱水工序影响脱硫石膏的纯度。、石膏脱水工序影响脱硫石膏的纯度。 烟气循环流化床脱硫技术是把固体流态化技烟气循环流化床脱硫技术是把固体流态化技术引入到烟气脱硫工艺中的一项新技术，在术引入到烟气脱硫工艺中的一项新技术，在2020世纪世纪8080年代以后有了很大发展。年代以后有了很大发展。 烟气循环流化床是采用含湿量为烟气循环流化床是采用含湿量为3%3%5%5%的石的石灰粉作为脱硫剂，在流化床中与高速流动的烟灰粉作为脱硫剂，在流化床中与高速流动的烟气接触完成脱硫。在流化床尾部除下来的吸收气接触完成脱硫。在流化床尾部除下来的吸收剂经增湿后循环使用。在钙硫比为剂经增湿后循环使用。在钙硫比为1.11.11.51.5的的情况下，脱硫率可达情况下，脱硫率可达80%80%90%90%。 循环流化床反应器循环流化床反应器 排烟排烟消石灰消石灰干粉仓干粉仓 分分 静电除尘器静电除尘器 离离 器器 干灰再循环干灰再循环 干灰排放干灰排放 锅炉烟气锅炉烟气 喷水加湿喷水加湿 飞灰飞灰 烟气循环流化床工艺系统简烟气循环流化床工艺系统简单，运行可靠，占地面积小，投资和运行费用低，无单，运行可靠