烟气脱硫工艺介绍

1、L o g oL o g o烟气脱硫工艺介绍烟气脱硫工艺介绍L o g oL o g o讲义流程讲义流程v1、脱硫概述v2、脱硫工艺v3、脱硫过程检测v4、总结与讨论L o g oL o g o第一节 脱硫概述L o g oL o g o脱硫概述脱硫概述烟气脱硫除去烟气中的硫及化合物的过程，主要指烟气中的SO、SO2。以达到环境要求。通过对国内外脱硫技术以及国内电力行业引进脱硫工艺试点厂情况的分析研究，目前脱硫方法一般可划分为燃烧前脱硫、燃烧中脱硫和燃烧后脱硫等3类。 L o g oL o g o第二节 脱硫工艺L o g oL o g o燃烧前脱硫燃烧前脱硫燃烧前脱硫就是在煤燃烧前把煤中的硫

2、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、水煤浆技术等。洗选煤是采用物理、化学或生物方式对锅炉使用的原煤进行清洗，将煤中的硫部分除掉，使煤得以净化并生产出不同质量、规格的产品。微生物脱硫技术从本质上讲也是一种化学法，它是把煤粉悬浮在含细菌的气泡液中，细菌产生的酶能促进硫氧化成硫酸盐，从而达到脱硫的目的；煤炭液化是将煤转化为清洁的液体燃料（汽油、柴油、航空煤油等）或化工原料的一种先进的洁净煤技术。水煤浆（CoalWaterMixture，简称CWM）是将灰份小于10%，硫份小于0.5%、挥发份高的原料煤，研磨成250300m的细煤粉，按65%70%的煤、30%35

3、%的水和约1%的添加剂的比例配制而成，水煤浆可以像燃料油一样运输、储存和燃烧，燃烧时水煤浆从喷嘴高速喷出，雾化成5070m的雾滴，在预热到600700的炉膛内迅速蒸发，并拌有微爆，煤中挥发分析出而着火，其着火温度比干煤粉还低。L o g oL o g o燃烧中脱硫（炉内脱硫燃烧中脱硫（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，随炉渣排除。其基本原理是：CaCO3=高温=CaOCO2 CaOSO2=CaSO3 2CaSO3O2=2CaSO4 LIMB炉内喷钙技术炉内喷钙多段燃烧降低氮氧化物的脱硫技术，简称LIMB；CaS在2以上时，用石灰石或消石

4、灰作吸收剂，脱硫率分别可达40%和60%。LIFAC烟气脱硫工艺LIFAC工艺即在燃煤锅炉内适当温度区喷射石灰石粉，并在锅炉空气预热器后增设活化反应器，用以脱除烟气中的SO2。LIFAC工艺的脱硫效率一般为60%85。L o g oL o g o燃烧后脱硫（烟气脱硫）燃烧后脱硫（烟气脱硫）燃烧后脱硫，又称烟气脱硫（Fluegasdesulfurization，简称FGD）,在FGD技术中,按脱硫剂的种类划分,可分为以下五种方法：以CaCO3（石灰石）为基础的钙法，以MgO为基础的镁法，以Na2SO3为基础的钠法，以NH3为基础的氨法，以有机碱为基础的有机碱法。世界上普遍使用的商业化技术是钙法，

5、所占比例在90%以上。按吸收剂及脱硫产物在脱硫过程中的干湿状态又可将脱硫技术分为湿法、干法和半干（半湿）法。湿法FGD技术是用含有吸收剂的溶液或浆液在湿状态下脱硫和处理脱硫产物，该法具有脱硫反应速度快、设备简单、脱硫效率高等优点，但普遍存在腐蚀严重、运行维护费用高及易造成二次污染等问题。干法FGD技术的脱硫吸收和产物处理均在干状态下进行，该法具有无污水废酸排出、设备腐蚀程度较轻，烟气在净化过程中无明显降温、净化后烟温高、利于烟囱排气扩散、二次污染少等优点，但存在脱硫效率低，反应速度较慢、设备庞大等问题。半干法FGD技术是指脱硫剂在干燥状态下脱硫、在湿状态下再生（如水洗活性炭再生流程），或者在湿

6、状态下脱硫、在干状态下处理脱硫产物（如喷雾干燥法）的烟气脱硫技术。特别是在湿状态下脱硫、在干状态下处理脱硫产物的半干法，以其既有湿法脱硫反应速度快、脱硫效率高的优点，又有干法无污水废酸排出、脱硫后产物易于处理的优势而受到人们广泛的关注。按脱硫产物的用途，可分为抛弃法和回收法两种。 L o g oL o g o石灰石石灰石石膏法烟气脱硫工艺石膏法烟气脱硫工艺 （WFGD）工作原理是：将石灰石粉加水制成浆液作为吸收剂泵入吸收塔与烟气充分接触混合，烟气中的二氧化硫与浆液中的碳酸钙以及从塔下部鼓入的空气进行氧化反应生成硫酸钙，硫酸钙达到一定饱和度后，结晶形成二水石膏。经吸收塔排出的石膏浆液经浓缩、脱水

7、，使其含水量小于10%，然后用输送机送至石膏贮仓堆放，脱硫后的烟气经过除雾器除去雾滴，再经过换热器加热升温后，由烟囱排入大气。由于吸收塔内吸收剂浆液通过循环泵反复循环与烟气接触，吸收剂利用率很高，钙硫比较低，脱硫效率可大于95% 。 L o g oL o g o从锅炉引风机后的总烟道上引出的烟气，通过增压风机升压进入回转式烟气换热器（RGGH）降温，然后再进入吸收塔。在吸收塔内脱硫净化，经除雾器除去水雾后，又经RGGH升温至80以上，再接入主体发电工程的烟道经烟囱排入大气。在主体发电工程烟道上设置旁路挡板门，当锅炉启动、FGD装置故障、检修停运时，烟气由旁路挡板经烟囱排放。石灰石浆液通过循环泵

8、从吸收塔浆池送至塔内喷管、喷嘴系统，与烟气接触发生化学反应吸收烟气中的SO2，在吸收塔循环浆池中利用氧化空气将亚硫酸钙氧化成硫酸钙。石膏排出泵将石膏浆液从吸收塔送到石膏脱水系统。工艺流程L o g oL o g oYANG LINGSlide 11v 反应方程式如下：（1） 吸收吸收 CaOH2OCa（OH）2 CaCO3SO21/2H2OCaSO31/2H2OCO2 Ca（OH）2SO2CaSO31/2H2O1/2H2O CaSO31/2H2OSO21/2H2OCa（HSO3）2v （2） 氧化氧化 2 CaSO31/2H2OO23H2O2 CaSO42H2O Ca（HSO3）21/2O2H

9、2OCaSO42H2OSO2 v 在吸收液中必须加入有机添加剂，防止设备的结垢。 该法终产物为石膏。简易石灰石/石膏法对终产物不加回收，直接抛弃；亦可采用后处理分离出成品石膏回收利用。 L o g oL o g o工艺流程图工艺流程图L o g oL o g ov 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。v 吸收氧化系统,由洗涤循环系统除雾器和氧化工序组成的吸收塔,喷淋塔,填料塔等。v 烟气再热系统（可选）v 脱硫风机v 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。系统构成系统构成L o g oL o g o主要特点v脱硫效率高，引进早，技术成熟，可靠性高。v

10、对煤种变化的适应性强。v系统复杂，占地面积较大，一次性建设投资相对较大。v吸收剂资源丰富，价格便宜，运行钙硫比高。v必须设置烟气再热系统。 L o g oL o g o目前需重视的问题1.GGH的漏风对脱硫效率的影响，及其腐蚀、结垢的问题。2.除雾器的阻塞、结垢问题。3.必须对现有电除尘器进行改造，以满足FGD的要求及总体达标排放。4.脱硫副产物的综合利用。脱硫副产品的处置方式、二水石膏的价格及销路问题。5.对于以气溶胶型式存在的SO3脱除效果差。6.脱硫废水的处理问题。7.脱硫剂需要开山凿石或烧制石灰，对自然生态有较大影响，在脱硫过程中释放出二氧化碳，加剧温室效应。L o g oL o g

11、o氨法脱硫氨法脱硫L o g oL o g o工艺主要特点工艺主要特点1.脱硫效率高，反应速度快，占地面积、运行阻力、水耗电耗均较小。2.反应机理简单，技术成熟，可靠性高。国外已有300MW等级机组7年以上的运行经验，国内电厂正在积极筹划。3.对煤种变化的适应性强，副产品硫酸铵利用价值高，含硫量越高，经济效益越好。4.系统复杂，进口设备比重大，占地面积较大，一次性建设投资相对较大。5.吸收剂资源丰富，来源于肥料中的氨，脱硫后产生硫酸铵，又回到化肥中，不影响氨的生产系统。吸收剂的取得不影响自然生态。6.无废水废渣的排放，无废气排放，无二次污染。L o g oL o g o（1）结垢问题： 因硫酸

12、铵易溶于水，通过PH值调解可以控制硫酸铵颗粒结晶的大小，同时对易结垢和阻塞的部位进行水洗即可解决。v （2）腐蚀问题： 硫酸铵具有腐蚀性，对于防腐的要求较石灰石-石膏法更为严格。玻璃钢、内衬玻璃鳞片或合金钢（A59）的吸收塔可以满足要求。v （3）烟气排放中的气溶胶控制问题： 通过调整PH值、氧化程度、和氨的加入方式等方法可以在一定程度上控制气溶胶的形成，并在脱硫塔出口装设湿式电除尘器，收集SO3送回锅炉燃烧，同时有效的去除其他气溶胶，同时保证烟气中残留氨和铵盐类气溶胶能够得到有效控制。v （4）氯离子浓缩问题： 取一定液体定期喷洒在硫酸铵工艺过程中干燥，生成氯化铵，无废水排放。v （5）吸收

13、剂的选择及管理 液氨或高浓度的氨水属危险品，在保证可靠来源的情况下，在运输、管理上应当结合安全性、经济性进行确定。电厂普遍有氢站的管理经验，应能有效的处理液氨的存放及管理。几个重点问题分析几个重点问题分析L o g oL o g o海水脱硫工艺海水脱硫工艺 烟气海水脱硫工艺是利用天然海水的碱度实现脱除烟气中二氧化硫的一种脱硫方法。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。 L o g oL o g o水膜除尘脱硫水膜除尘脱硫v 含尘气体由简体下部顺切向引入，旋转上升，尘粒受离心力作用而被分离，抛向

14、筒体内壁，被简体内壁流动的水膜层所吸附，随水流到底部锥体，经排尘口卸出。水膜层的形成是由布置在筒体的上部几个喷嘴、将水顺切向喷至器壁。这样，在简体内壁始终覆盖一层旋转向下流动的很薄水膜，达到提高除尘效果的目的。 L o g oL o g o半干法脱硫半干法脱硫喷雾干燥法脱硫工艺以石灰为脱硫吸收剂，石灰经消化并加水制成消石灰乳，消半干法脱硫工艺流程石灰乳由泵打入位于吸收塔内的雾化装置，在吸收塔内，被雾化成细小液滴的吸收剂与烟气混合接触，与烟气中的SO2发生化学反应生成CaSO,烟气中的SO2被脱除。与此同时，吸收剂带入的水分迅速被蒸发而干燥，烟气温度随之降低。脱硫反应产物及未被利用的吸收剂以干燥

15、的颗粒物形式随烟气带出吸收塔，进入除尘器被收集下来。脱硫后的烟气经除尘器除尘后排放。为了提高脱硫吸收剂的利用率，一般将部分除尘器收集物加入制浆系统进行循环利用。该工艺有两种不同的雾化形式可供选择，一种为旋转喷雾轮雾化，另一种为气液两相流。 L o g oL o g o干法脱硫工艺(CFB-FGD)工艺流程v 烟气循环流化床脱硫（CFB-FGD） 工艺由吸收剂制备、吸收塔、脱硫灰再循环、除尘器及控制系统等部分组成。该工艺一般采用干态的消石灰粉作为吸收剂。v 锅炉排出的未经处理的烟气从底部进入吸收塔，烟气经吸收塔底文丘里结构加速后与加入的消石灰、循环灰及水发生反应，除去烟气中的SO2 等气体。烟气

16、中夹带的吸收剂和脱硫灰，在通过吸收塔下部的文丘里管时，受到气流的加速而悬浮起来，形成激烈的湍动状态，使颗粒与烟气之间具有很大的相对滑落速度，颗粒反应界面不断摩擦、碰撞更新，从而极大地强化了气固间的传热、传质。同时为了达到最佳的反应温度，通过向吸收塔内喷水，使烟气温度冷却到70左右。v 携带大量吸收剂和反应产物的烟气从吸收塔顶部侧向下行进入脱硫除尘器，进行气固分离，经气固分离后的烟气含尘量不超过30mg/Nm3。为了降低吸收剂的耗量，大部分收集到的细灰及反应混合物返回吸收塔进一步反应，只有一小部分被认为不再具有吸收能力的较粗颗粒被作为脱硫副产物排到电厂脱硫灰库。最后经除尘器净化后的烟气经引风机排

17、入烟囱。L o g oL o g o干法脱硫工艺(CFB-FGD)主要特点v综合造价低，系统简单。烟气循环流化床脱硫工艺整个综合造价相当于湿法的75。v维护工作量和费用低，整个维护费用占总投资的1。v电耗低。烟气循环流化床脱硫工艺的电耗占发电量的0.7%1%。v水耗量低，整个水耗量是湿法水耗量的60左右。v不需要考虑防腐，整个脱硫系统设备主要由碳钢构成。v工艺简单可靠，不受燃煤含硫量限制，只需改变钙硫比和吸收剂投入量就可以适应燃煤含硫量的变化。v对锅炉负荷适应力强，通过调节吸收剂加入量、水量、吸收塔压降，能快速相应锅炉负荷的变化情况。v反应过程中不产生温室气体，完全去除SO3，没有废水排放，没

18、有二次污染。L o g oL o g o干法脱硫工艺(CFB-FGD)需重视的问题v对于改造机组，脱硫除尘器及新增引风机无法布置，占地大。v脱硫副产物的综合利用。脱硫副产品的处置方式、脱硫灰的价格及销路，特别是脱硫灰中的亚硫酸钙含量过高不利于建筑利用的问题。v运行钙硫比高，脱硫剂的利用率低，特别对于高硫煤钙硫比过高。v脱硫系统在干态下运行，磨损较为严重，特别是流速较高的文丘里管部分。v脱硫剂采用生石灰，价格较高，不易保存。v脱硫剂需要开山凿石或烧制石灰，对自然生态有较大影响。L o g oL o g o干法脱硫干法脱硫干法烟气脱硫是指应用粉状或粒干法烟气脱硫是指应用粉状或粒状吸收剂、吸附剂或催

19、化剂来脱状吸收剂、吸附剂或催化剂来脱除烟气中的除烟气中的SO2。它的优点是工。它的优点是工艺过程简单，无污水、污酸处理艺过程简单，无污水、污酸处理问题，能耗低，特别是净化后烟问题，能耗低，特别是净化后烟气温度较高，有利于烟囱排气扩气温度较高，有利于烟囱排气扩散，不会产生散，不会产生“白烟白烟”现象，净现象，净化后的烟气不需要二次加热，腐化后的烟气不需要二次加热，腐蚀性小蚀性小;其缺点是脱硫效率较低，其缺点是脱硫效率较低，设备庞大、投资大、占地面积大，设备庞大、投资大、占地面积大，操作技术要求高。操作技术要求高。 L o g oL o g o脱硫工艺的比较脱硫工艺的比较湿法工艺半干法炉内喷钙尾部

20、增湿海水脱硫电子束法技术成熟程度成熟成熟成熟成熟工业试验适用煤种不限中低硫煤中低硫煤低硫煤中高硫煤单机应用的经济性规模200MW及以上300MW及以下300MW及以下不限不限脱硫率95%以上7585%7580%90%以上90%吸收剂石灰石/石灰石灰石灰石海水液氨副产物石膏亚硫酸钙亚硫酸钙硫铵/硝铵废水有无无无市场占有率高，80%以上一般，58%较少少国内应用珞璜、北京、半山、重庆、太一黄岛、白马下关、钱清深圳西部成都工程造价较高中等较低中等较高运行维护量较大中等中等较少较大L o g oL o g o第三节 脱硫过程监测L o g oL o g o脱硫过程脱硫过程压力变送器烟气、泵出/入口、仪

21、表风压力。差压变送器过滤器、烟气差压、吸收塔液位温度变送器温度信号转变为420mA信号电磁流量计石灰石浆液、石膏浆液流量质量流量计GAMMA石灰石石膏浆液密度测量超声波液位计地坑排水坑工业水箱等液位PH分析仪表石膏浆液PH值浊度分析仪表废水排放浊度泥位计澄清池泥位石灰/石膏湿法脱硫工艺中测量仪表汇总L o g oL o g oYANG LINGSlide 29v 测量烟气/仪空压力v 型号：PMC71-ACA1H2GHAAAv 工况：烟气压力通常压力不会大于 10KPa，仪表空气压力小于10bar。烟气中含有SO2和NOx。v 注意事项：烟气温度和粉尘都不是问题，导压管向上走就可以，通常不需要

22、选用带膜盒的单法兰的压力变送器，316L材料即可。n 优点：陶瓷膜片抗腐蚀，耐磨损。测量小量程稳定性高，尤其适用于高真空工况，过载能力优于金属膜片。L o g oL o g oYANG LINGSlide 30v 测量石膏浆液/石灰石浆液流量v 型号：10P50-EA1A1AA0A4AA 50P50-AF1A1A10AAAAv 注意事项： 石膏浆液和石灰石浆液都有一定的腐蚀性和磨损性，PFA的耐腐蚀性同PTFE但是耐磨损性能要稍高于PTFE，电极材质选用哈C。v 产品特点：四电极结构，两个测量电极，一个空管检测电极和一个接地电极可检测流体是否满管，接地电极充分保证电极接地，以确保测量的稳定性L o g oL