第6章-烟气脱硫

第6章脱硫技术1主要内容硫的危害硫的来源硫的控制方法烟气脱硫湿式石灰石-石膏法循环流化床烟气脱硫法

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1.硫的危害

硫的危害SO2酸雨呼吸系统疾病鼻粘膜刺激眼睛腐蚀建筑物造成水污染危害水生生物危害植物造成生态破坏Text32.硫的来源煤石油气硫的存在形态硫铁矿（FeS2）有机硫H2S有机硫硫酸盐CaSO4·2H2O,FeSO4·7H2O单质硫S含量一般0.5%-5%0.5%-2%<1%42009年世界主要国家能源消耗构成5世界一次能源结构2014年中美一次能源结构6火力发电厂72005年2010年二氧化硫排放总量2549万吨2267万吨电力行业二氧化硫排放量1328万吨956万吨火电供电煤耗370克标准煤/千瓦时333克标准煤/千瓦时2015年2086万吨800万吨325克标准煤/千瓦时节能减排“十二五”规划节能减排“十一五”规划8火电厂大气污染物排放标准-20039火电厂大气污染物排放标准-201110

3.硫的控制方法

3.1燃烧前-预处理脱硫3.2燃烧过程中-固定硫3.3燃烧后-烟气脱硫113.1燃烧前-预处理脱硫

物理法脱硫浮选法、重力沉降法磁选法、风力选煤法化学法脱硫碱法脱硫、氧化法脱硫热解与氢化脱硫生物法脱硫微生物脱除铁矿硫燃烧前12

3.2燃烧过程中-固定硫

原理：在燃烧过程中加入固硫剂，与硫氧化物反应，生成比较稳定的硫酸盐，固定于灰渣中。钙系固硫剂金属氧化物如CaO、MgO等；氢氧化物如Ca(OH)2、Mg(OH)2等；盐类如CaCO3、MgCO3等钠系固硫剂氢氧化物如NaOH，KOH等；盐类如Na2CO3、K2CO3等13炉内加钙固硫技术14煅烧反应为：CaCO3→CaO+CO2↑Ca(OH)2→CaO+H2O↑CaCO3-MgCO3→CaO+MgO+2CO2↑煅烧产物CaO与SO2

可发生如下反应：CaO+SO2→CaSO3CaSO3+1/2CaO2→CaSO4钙基脱硫剂：主要为石灰石(CaCO3)、熟石灰(Ca(OH)2)、白云石(CaCO3-MgCO3）脱硫效率：在Ca/S比为1.5～2时，炉内脱硫可达40～50%；在Ca/S比为3～4时脱硫效率可达50～60％。15

3.3燃烧后-烟气脱硫

烟气脱硫（FGD-FlueGasDesulfurization）在锅炉尾部除尘器后至烟囱之间的烟道处加装脱硫设备。目前95％以上的燃煤锅炉采用烟气脱硫,是控制二氧化硫和酸雨污染最有效、最主要的技术手段。锅炉16锅炉除尘吸收塔-脱硫烟囱17

4.烟气脱硫

抛弃法回收法按产物是否回用烟气脱硫分类：18湿法干法按吸收剂形态19以石灰石、生石灰为基础的钙法以氧化镁为基础的镁法以合成氨为基础的氨法以有机碱为基础的碱法以亚硫酸钠、氢氧化钠为基础的钠法按脱硫剂分类20典型工艺钙法钠碱法氨法镁法双碱法

炉内喷钙－炉后增湿增湿灰循环脱硫旋转喷雾干燥法循环流化床脱硫电子束法湿法脱硫工艺：干法脱硫工艺：21钙法：以石灰石、生石灰为基础。22钠法：以亚硫酸钠、氢氧化钠为基础。23双碱法（1）脱硫过程Na2CO3＋SO2→Na2SO3＋CO2↑2NaOH＋SO2→Na2SO3＋H2ONa2SO3＋SO2＋H2O→2NaHSO3（2）再生过程（用石灰乳）2NaHSO3＋Ca（OH）2→Na2SO3＋CaSO3Na2SO3＋Ca（OH）2→2NaOH＋CaSO324

国内火电厂烟气脱硫的应用

255.湿式石灰石-石膏法湿式石灰石-石膏法是利用石灰或石灰石浆液作为洗涤液吸收净化烟道气中的SO2，并副产石膏。“七五”期间重庆珞璜电厂引进日本三菱重工的2套湿式石灰石-石膏法烟气脱硫装置，于1992和1993年正式投入商业运行脱硫率达95%以上，副产品石膏纯度高于90%。是国内外最主要的脱硫方法265.1组成系统5.2反应原理5.3设计参数及影响因素5.4特点27

5.1组成系统

组成系统：烟气系统吸收剂制备系统——石灰石浆液吸收与氧化系统——脱硫塔副产物处理回收系统——石膏工艺水系统废水处理系统事故处理系统（紧急系统）自动控制系统安全运行自动保护系统电气系统2829组成系统①烟气系统除尘系统（电除尘或袋式除尘器）风机系统（引风机和增压风机等）气／气换热器（GGH）系统各种烟道、闸门30②吸收剂制备系统：石灰石破碎系统制浆系统贮浆槽和控制系统31③吸收和氧化系统除雾器吸收区氧化槽

32④副产品处理回收系统旋流分离脱水机33水平皮带过滤机给料端水平皮带过滤机排料端34

5.2反应原理

湿式石灰石－石膏法原理脱硫过程：CaCO3+SO2＋1/2H2O→CaSO3·

1/2H2O

＋CO2

CaO+SO2+½H2O→CaSO3·

1/2H2O

氧化过程：

2CaSO3·1/2H2O＋O2＋3H2O→2CaSO4·2H2OP346表8-635

5.3设计参数及影响因素

设计参数及影响因素主要有：石灰石的细度浆液的pH气体流速液气比钙硫比Ca/S浆液的浓度系统结垢P352-表8-936石灰石的细度脱硫剂的细度决定了比表面积,从而直接影响与SO2反应的能力，最终影响产物的纯度。石灰石通常的细度为200目~300目，目数越大越有利于脱硫效率的提高37浆液的pHpH影响石灰石的溶解度、石膏的结晶、SO2的吸收石灰石系统的pH严格控制在5.4~5.8之间，效率最佳石灰系统的pH可提高到7~8气体流速气体流速：烟气气速太高，会使接触时间减少，导致效率降低，且高气速会增加带雾量；若降低气速，则需增加烟道直径，导致占地面积增大。通常空塔气速控制在2~3m/s,停留时间1.5~4.5s38液气比在相同的条件下，液气比越大，气液接触越充分，脱硫效率越高；但液气比大，动力的消耗就越大，烟气出口的温度就越低；要根据具体的情况，选择合适的液气比，使得在保证脱硫效率的同时，降低运行费用。湿式石灰石法的液气比在10-15

L/m339钙硫比Ca/S钙硫比是进入脱硫系统的钙基吸收剂的摩尔量与SO2摩尔量之比。高的钙硫比有利于提高脱硫效率，但钙硫比越高，表明吸收剂的利用率越低，所消耗的石灰石用量越高，运行费用提高湿式石灰石法的Ca/S接近1，一般为1.02-1.05干法1.5-2，燃烧中脱硫2.0-2.540石膏浆液的浓度随着吸收剂和SO2反应的进行，吸收塔内浆液浓度会不断升高。当浓度大于1150kg/m3时，CaSO4·2H2O的浓度趋于饱和，对SO2的吸收有抑制作用应严格控制石膏浆液浓度在1050-1150kg/m341系统结垢湿式石灰石系统易结垢部位主要包括除雾器、浆液循环槽、吸收塔入口、管路系统等。系统结垢会引起管道阻塞、腐蚀、磨损、阻力增加主要结垢形式——灰垢、石膏垢、亚硫酸钙和硫酸钙同时结晶（CSS垢）42防垢措施温度控制在40~60℃一般取55℃温度低于40℃,易形成CaSO3结垢温度高于60℃

,易形成CaSO4结垢加大液气比减少塔内构件添加防垢助剂氯化钙（CaCl2）Mg2+己二酸氨其他防结垢方法有：43运行湿式石灰石-石膏法烟气脱硫系统，应采取措施预防结垢。下列哪一项措施是错误的()提高锅炉电除尘效率控制吸收塔浆液石膏过饱和度运行时不冲洗除雾器停运时对浆液的管道及时冲洗44

5.4特点

优点：脱硫效率高，95%以上；钙的利用率高，可达90%以上；处理烟气量大，可与大型锅炉单元匹配吸收剂来源广泛、价格低廉副产物石膏可回收用作建筑材料；缺点：易发生设备结垢堵塞或磨损设备。工艺流程复杂,投资大,运行费用偏高适合于大型企业进行烟气脱硫45多选：湿式石灰石-石膏烟气脱硫工艺具有以下哪些特点？（）属于气液反应，不会堵塞结垢属于碱吸收反应，吸收液pH值大于8钙硫比低，钙利用率高脱硫效率高，可达95%以上46

6.循环流化床烟气脱硫法

循环流化床-烟气脱硫法CirculatingFluidizedBed-FlueGasDesulfurization（CFB-FGD）20世纪80年代中后期，德国Lurgi公司研究的循环流化床烟气脱硫工艺（干法），以循环流化床原理为基础，通过脱硫剂的多次再循环，使脱硫剂与烟气接触时间增加，一般可达30min以上，从而提高了脱硫效率和脱硫剂的利用率。47CFB-FGD系统组成：吸收剂制备及供应系统、吸收塔系统、物料再循环系统、工艺水系统、除尘器系统仪表控制系统48循环流化床反应塔脱硫灰仓干灰启动灰仓H2O罗茨风机石灰静电除尘器洁净烟气循环流化床脱硫技术工艺示意图消石灰储仓烟气49回料斜槽螺旋加料器塔体气流分布板水喷嘴烟气入口50主要反应过程：CaO+H2O→Ca(OH)2Ca(OH)2+SO2→CaSO3·1/2H2O+1/2H2OCa(OH)2+SO3→CaSO4·1/2H2O+1/2H2OCaSO3·1/2H2O+1/2O2→CaSO4·1/2H2O51技术特点：(1)脱硫效率高:在钙硫比为1.1～1.5时，脱硫效率可达90%以上，是目前各种干法、半干法烟气脱硫工艺中最高的，可与湿法工艺相媲美；(2)工程投资费用、运行费用和脱硫成本较低，是湿法工艺的50%～70%。(3)工艺流程简单，系统设备少，是湿法工艺的40%～50%，且转动部件少，降低了维护和检修费用；(4)占地面积小，是湿法工艺的30%～40%，且系统布置灵活，非常适合现有机组的改造和场地紧缺的新建机组。52(5)能源消耗低，如电耗、水耗等，为湿法工艺的30%～50%。(6)对燃煤硫分的适应性强，可用于0.3%～6.5%的燃煤硫分。且应用于中低硫煤时(<2%)，其经济性优于湿法工艺。(7)无脱硫废水排放