半干法烟气脱硫技术

半干法烟气脱硫工艺基本概念
) Ca/S 及脱硫剂利用率
– Ca/S指进入系统的钙基脱硫剂摩尔数与进口烟气SO2摩尔数之比。 – 脱硫剂利用率是指实际参加反应的钙基脱硫剂摩尔数与进入系统的钙基 脱硫剂摩尔数之比。
) 露点温度、绝热饱和温度、近绝热饱和温差、排烟温度
– 若保持未饱和的湿空气（烟气）中水蒸气含量不变，即水蒸气分压力不 变，而湿空气的温度逐渐降低，并达到饱和状态如图中14线。再冷却， 则水蒸气在该点温度下开始凝结，生成水滴和结露。此开始结露的温度 成为露点温度。其变化过程的实质是：等湿、冷却。所以露点温度就是 与湿空气水蒸气分压力相对应的饱和温度，即 t d = f ( pv ) – 在一个绝热饱和器中，当湿度为、温度为的不饱和烟气（空气）与雾化 （浆）液滴密切接触时，水分不断向烟气中汽化，汽化所需的潜热只能 来自烟气，因此烟气温度随过程的进行逐渐下降，湿度则升高，但是烟 气的焓却不变化。若该过程进行到烟气被水饱和，即达到稳定状态时， 烟气的温度不再下降，此时的温度称为初始状态烟气的绝热饱和温度。
旋风分离器 吸收塔 水合石灰 水 给料箱 浆液罐 水 空气 烟气 去灰场 再循环 灰 电除尘器 烟囱
布袋除尘器
半干法烟气脱硫工艺的物料平衡图
Ca(OH)2 浆液 增湿降温水 烟尘（20g/m3） 烟 气 脱硫塔 压空 Ca(OH)2 粉
粉煤灰＋脱硫产物飞灰 烟 气
140～200℃，RH≈2％
65～85℃，RH≈50～90％
半干法烟气脱硫工艺（Semidry FGD）
无论加入的脱硫剂是干态的或湿态的，脱硫的最终反应产物都是干态 的。 （半）干法烟气脱硫工艺用于电厂始于80年代。
干态
半干法烟气脱硫工艺（Semidry FGD）
湿态
半干法烟气脱硫工艺（Semidry FGD）
该工艺与常规的湿法工艺相比有以下优点： （1）投资费用低；占地面积少； （2）脱硫产物呈干态，并与飞灰相混； （3）无需装设除雾器及烟气再热器； （4）设备不易腐蚀，不易发生结垢及堵塞； 该工艺的缺点： （1）吸收剂的利用率低于湿法烟气脱硫工艺，用于高硫煤时经济性差； （2）飞灰与脱硫产物的相混可能影响综合利用； （3）对干燥过程控制要求很高。
α' C = C '× α
α'
C ——折算后的烟尘、二氧化硫、氮氧化物排放浓度，mg/m3 C ' ——实测的烟尘、二氧化硫、氮氧化物排放浓度，mg/m3
——实测的过量空气系数 α ' =
20.9 20.9 − O2
α
——标准规定的过量空气系数；燃煤锅炉为1.4；燃油锅炉为1.2
半干法烟气脱硫工艺的工艺流程图
SO2 + H 2 O → H 2 SO3
Ca (OH ) 2 + H 2 SO3 → CaSO3 + 2 H 2 O
CaSO3 ( L) → CaSO3 ( S )
1 O2 → CaSO 4 ( L) 2
– 部分 CaSO3 ( L) 被溶于液滴中的氧所氧化：CaSO3 ( L) +
半干法烟气脱硫工艺原理
) CFB-FGD (Circulating Fluidized Bed FGD) 循环流化床烟气脱硫工艺 ) SDA (Spray Drying Absorption) 喷雾干燥吸收脱硫工艺 ) GSA (Gas Suspension Absorption FGD) 烟气悬浮吸收脱硫工艺 ) RCFB (Reflux Circulating Fluidized Bed FGD) 回流式烟气脱硫工艺 ) DSI (In-duct Dry Sorbent Injection) 烟道干式吸收剂喷射工艺 ) LIFAC (Limestone Injection into the Furnace and Activation of Caicium oxide) 炉内喷钙氧化钙活化脱硫工艺 ) LIMB-Coolside(Limestone Injection Multistage Burner Coolside) 石灰石多级喷射+Coolside ) BLI (Boiler Limestone Injection Activation) 锅炉石灰石喷射活化工艺
SO2 塔底或外排 脱硫灰 （粉煤灰＋CaSO3）
（1-η）SO2
半干法烟气脱硫工艺原理
• 1、物理过程
• 在吸收塔内的吸收主要分为两个阶段进行。 – 第一阶段为恒速干燥阶段
吸收剂浆液雾滴存在较大的自由液体表面，液滴内部分子处于自由运动状 态，水分由液滴内部很容易移动到液滴表面，补充表面气化失去的水分，以保持 表面饱和，蒸发速度仅受热能传递到液体表面的速度控制，单位面积的液滴蒸发 速度较大且恒定。这一阶段由于表面水分的存在，为吸收剂和SO 2 的反应创造了良 好的条件，传质交换呈液相反应，反应速度大，约50%的吸收反应发生在这一阶 段，所需的时间仅为1～2秒。
SDA（Spray Drying Absorption） 旋转喷雾干燥脱硫技术
• • 旋转喷雾干燥法烟气脱硫技术是80年代迅速发展起来的一种新兴脱硫工艺。 目前世界上装有这种脱硫装置的发电机组总容量超过15000MW，已投入正常 运行的超过6000MW,单机容量超过500 MW，这些装置主要用于燃用中低硫煤 的电厂烟气脱硫。 国内在“七五”攻关中对SDA进行了研究。 1984年2月在四川白马电厂建成了处理烟气量为3500Nm3/h的旋转喷雾半 干法烟气脱硫小型试验装置。 1990年初，在白马电厂建成了烟气处理量为70000Nm3/h中试装置。 • 性能指标：燃煤含硫量3.5%，Ca/S=1.4，脱硫效率为80%。
• 3、影响脱硫效率的主要因素
脱硫效率随Ca/S的变化
100
¾ Ca/S
脱硫效率(％)
0
0
1
2
3
Ca/S
半干法烟气脱硫工艺原理 • 3、影响脱硫效率的主要因素
¾ 吸收塔出口烟温；（T=AST+AAST）
脱硫效率随AAST的变化
100
脱硫效率(％)
0
0
10
20
30
AAST
半干法烟气脱硫工艺原理 • 3、影响脱硫效率的主要因素
– 布置在吸收塔出口，用以除去吸收塔出口烟气中脱硫灰，使烟气中含尘浓度 达到符合排放标准的除尘器 .
) 生石灰干消化装置
– 使生石灰（CaO）加适量的水混合生成干态消石灰（ Ca(OH)2 ）的装置.
半干法烟气脱硫工艺常用术语
) 流化风机
– 生石灰仓、消石灰仓、脱硫灰仓、除尘器灰斗等靠近出口处的仓壁容易粘 壁。为使不致粘壁堵灰，常间断通入空气使其流动的风机，称流化风机， 也有的称气化风机 .
SDA（Spray Drying Absorption）
3
2 4 1 5
烟气脱硫(FGD)工艺分类及特点
烟气脱硫方法一般分为 湿法（Wet）、干法（Dry）、半干法（Semi-dry）
(脱硫剂) 干 湿 湿
烟气 吸 收 器
(副产物)
干 干法
干 半干法
湿 湿法
图 烟气脱硫技术分类
湿法烟气脱硫技术（Wet FGD）
大量石灰石（或石灰）浆液（一般液气比为5.0－14.0 L/Nm3）充分洗涤烟气，以脱除烟气中的二氧化硫，同时烟气 温度降至绝热饱和温度（一般为50℃）。
内 容 提 要
)烟气脱硫工艺分类及特点 )半干法烟气脱硫工艺常用术语 )半干法烟气脱硫工艺基本概念 )半干法烟气脱硫工艺原理 )半干法烟气脱硫工艺系统 )半干法烟气脱硫工艺常见工艺 )烟气脱硫对锅炉系统的影响 )脱硫灰的综合利用
FGD —— Flue Gas Desulfurization
烟气脱硫工艺分类及特点
– 第二阶段为即降速干燥阶段
随着蒸发继续进行，雾滴表面的自由水分减少，内部粒子间距离减小。当液 滴表面出现固体时，蒸发受到水分限制，开始进入降速干燥阶段。此阶段的特点 是蒸发速度降低，液滴温度升高。当接近烟气温度时，水分扩散距离增加，干燥 速度继续降低，由于吸收剂雾化成非常细小的液滴（25～200µm），以提供足够大 的表面积与 SO 2 接触，加快脱硫反应和干燥过程。
) 脱硫塔
– 是脱硫工艺中的主要设备，在吸收塔中，脱除烟气中的SOx等有害物质
) 脱硫副产物
– 指脱硫工艺中吸收剂与烟气中SOx反应后生成的物质 .
) 近绝热饱和温差
– 指出口烟温与烟气的绝热饱和温度之差，单位：℃ .
半干法烟气脱硫工艺常用术语
) 设备可用率
– – –
可用率 =
A− B−C × 100% A
Gas Handling and Sulfur Dioxide Absorber
特点：
• • • • 脱硫效率高 运行稳定可靠 系统复杂 造价高
Waste disposal system
Reagent Preparation
干法脱硫工艺（Dry-FGD）
采用粉状脱硫剂在干态下与燃煤产生的二氧化硫反应，去除烟气中的 二氧化硫。由于反应无液相介入，反应产物为干粉状，因此不产生废水、 腐蚀等问题。 但是干粉状的钙基脱硫剂对二氧化硫的吸收、吸附速度慢，钙基脱硫 剂利用率和脱硫效率均很低。
式中：A：脱硫装置统计期间可运行小时数。 B：脱硫装置统计期间强迫停运小时数。 C：脱硫装置统计期间强迫降低出力等效停运小时数。
) 脱硫效率
C1 − C 2 脱硫效率 = × 100% C1
–
–
式中，C1：脱硫前烟气中SO2在同一含氧量下的折算浓度； C2：脱硫后烟气中SO2在同一含氧量下的折算浓度。
半干法烟气脱硫工艺常用术语
) 脱硫岛
– 指脱硫装置及为脱硫服务的建（构）筑物 .
) 吸收剂
– 指脱硫工艺中用于吸收硫氧化物等有害物质的反应剂，本工艺的吸收剂是氢 氧化钙和氧化钙（Ca(OH)2和CaO）