烟气脱硫技术的发展及应用现状
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法和脉冲电晕等离子体法。 2131211 电子束照射法( EBA 法)
70 年代初由日本荏原制作所提出, 并与 日本原子能研 究所共同进行研究。80 年代 在美国印地安纳州建成 24000Nm3/ h 的中试 装置并进行试 验。目前 已在日本、美国、法
国、俄罗斯等建立 20 余套试验装置及示范工 程。我国成都热电厂和波兰 KaWeCyn 电厂 分别在建 300000N m3/ h 和 150000N m3/ h 规 模的示范工程。
此法是美国 JOY 公事和丹麦 NIRO 公 司联合研制出的新工艺。自 1978 年北美安 装了第一套 工业装置 以来, 发展迅猛, 已有 12 个国家采用, 其市场占有率已达 10129% 。 过去 SDA 法只适合中、低硫煤, 现在已研制 出适合高硫煤的流程。
SDA 法关键设备是高速旋转雾化器, 通 过它将吸收剂浆液雾化成细小雾滴与烟气进 行传 质 传 热 反 应。其 转 速 可 达 15000 ~ 20000r/ min。转速与雾化效果及脱硫效率成
1997 年 4 月 第 15 卷 第 2 期
环境工程 EN V IRO NM E NTA L ENG IN EERIN G
A pril , 1997 Vol. 15, N o. 2
烟
气 治
烟气脱硫技术的发展及应用现状
理
冯玲 杨景玲 蔡树中
( 冶金工业部建筑研究总院环保所 北京 100088)
摘要 综述了烟气脱硫技术的发展过程、技 术现状 及世界 各国烟气 脱硫装 置的应 用状况, 同时 简 要介绍了我国烟气脱硫技术的研究现状及引进技术装置的情况。 关键词 烟气脱硫 综述
20
环境工程
1997 年 4 月 第 15Байду номын сангаас卷第 2 期
值得一 提 的 是日 本 千代 田 公 司 CT ) 121 法。其核心是 JBR 射流沸腾反应器, 烟 气以沸腾状通过浆液, 发生反应。省略了再 循环泵、雾化喷嘴、氧化槽和浓缩装置等, 使 投资及运行费用大为降低, 运行稳定可靠, 为 湿法注入了活力。
晕, 增强 了其活性, 缩短 了反应所 需滞留时 间, 有 效提 高 了 脱 硫 效率。当 Ca/ S = 115 时, 脱硫效率为 60% ~ 70% 。
1997 年 4 月 第 15 卷第 2 期
环境工程
21
CDSI 法的投资及占地仅为传统湿法的 10% 和 27% 。对现有电厂改造尤为适用。 21312 等离子体法
Ca/ S 钙的利用率( % ) 脱硫效率( % ) 投资占电厂总投资比例( %) 脱硫费用(元/ tSO2 脱除) 设备占地面积 灰渣状态 烟气再热
> 11 5 11 1 > 90 > 90
13~ 19 900~ 1250
大 湿 需
1~ 3
<2
<2
115 40~ 45
21 0
11 5
35~ 40 40~ 45
FGD 技术按工艺特点分为湿法、半干法 和干法三大类。按副产物的处置方式又分回 收和抛弃两种流程。 211 湿法脱硫工艺
湿法脱硫工艺应用最多, 占脱硫总装机 容量的 83102% 。而其中占绝对统治地位的 石灰/ 石灰石 ) ) ) 石膏法是目前世界上技术 最成熟, 实用业绩最多, 运行状况最稳定的脱 硫工艺, 脱硫效率在 90% 以上。已有近三十 年的运行经验。副产石膏可回收利用, 亦可 抛弃处置。
80~ 85 70~ 75 60~ 70
8~ 12
3~ 5
2~ 4
750~ 1050 600~ 900 600~ 800
中
小
极小
干
干
干
无需
无需
无需
3 FGD 装置的应用情况 烟气脱硫 是目前控 制 SO 2 排 放量最有
效和应用最广的技术。目前, 全世界已有 15 个国家和地区应用了 FGD 装置, 其设备总容 量相当于 2~ 215 亿 kW( 电站装机容量) , 每 年去除 SO21000 万 t 。据统 计, 1992 年全球 安 装 FGD 装 置 646 套, 其 中 美 国 占 55130% 、德国占 2614% 、日本占 816% , 其余 国家占 917% 。
干法的工艺特点是: 反应在无液相介入 的完全干燥的状态下进行, 反应产物亦为干 粉状, 不存在腐蚀、结露等问题。 21311 荷电干式喷射脱硫法( CDSI 法)
此法是美国 ALANCO 环境公司开发研 制的专利技术。第一套装置在美国亚历桑那 州运行。
其核心是: 吸收剂以高速通过高压静电 电晕充电区, 得到强大的静电荷( 负电荷) 后, 被喷射到烟气流中, 扩散形成均匀的悬浊状 态。吸收 剂 粒子 表 面充 分暴 露, 增 加 了与 SO 2 反应 的机会。同时 由于粒 子表现 的电
扩大。 PPCP 法是靠脉冲高压电源在普通反应
器中 形 成 等 离 子 体, 产 生 高 能 电 子 ( 5 ~ 20eV) , 由于它只提高电子温度, 而不提高离 子温度, 能量效率比 EBA 高 2 倍。PPCP 法 设备 简 单、操 作 简 便、投 资 是 EBA 法 的 60% , 因此成为国际上干法脱硫脱硝的研究 前沿。
此外, ABB 公司的 海水脱硫工艺, 因其 运行费用极低, 废水直排入海中自净, 而在近 海地区电厂有一定的实用价值。 212 半干法脱硫工艺
半干法的工艺特点是: 反应在气、固、液 三相中进行, 利用烟气显热蒸发吸收液中的 水份, 使最终产物为干粉状。若与袋式除尘 器配合使用, 将能提高 10% 的脱硫效率。脱 硫废渣一般抛弃处置, 但最近德国将此废渣 成功地用于建材生产, 使半干法的应用前景 更为乐观。 21211 旋转喷雾干燥法( SDA 法)
22
环境工程
1997 年 4 月 第 15 卷第 2 期
图 1 各国 SO2 年排放量
图 2 各国烟气脱硫能力
技术以湿式石灰/ 石灰石 ) ) ) 石膏法为主, 占 75% 以上。由于日本资源匮乏, 因此大多采 用回收流程。日本国内所用石膏基本来自烟 气脱硫的回收产物。
EBA 法是靠电子 束加速器产生 高能电 子( 400~ 800keV) , 需要大功率, 长期连续稳 定工作的电子枪, 同时需要防辐射屏蔽, 而且 运行、维护技术要求高。为此出现了脉冲电
晕等离子体法。
2131212 脉冲电晕等离子体法( P PCP 法) 此法 是 1986 年日 本 专 家增 田 闪一 在
1 前言 1988 年世界 卫生组织和联 合国环境规
划署公布的调 查报告中 指出: 根据 15 年来 60 多个国家监测获得的统计资料显示, 由人 类制造的 SO2 每年达 118 亿 t , 比烟尘等悬 浮粒子 110 亿 t 还多, 已成为大气环境的第 一大污染物。
1995 年我国 SO 2 的排放量达 2341 万 t ( 包括乡镇企业) , 超过美国目前的 2100 万 t, 成为世界 SO2 排放第一大国。
EBA 法的基础上 提出的。由于 它省去昂贵 的电子束加速器, 避免了电子枪寿命短和 X 射线屏蔽等问题, 因此一经提出各国专家竞 相研究。目前日本、意大利、荷兰、美国都在 积极开展研究, 已建成 14000Nm3/ h 的试验 装置, 能耗 12~ 15Wh/ Nm3。我国许多高等 院校及科研单位也纷纷加入研究行列, 进行 了小试研究, 取得了能耗 4Wh/ N m3 的国际 领先研究 成果, 但规模仅 为 12N m3/ h, 尚需
干法 脱硫工艺 还有欧洲 的活性 炭吸附 法, 日本北海道电力公司的 L IL AC 粉煤灰吸 附法也都有工业装置运行。
表 1 列出了几种工艺成熟、应用较广的 方法比较
表 1 几种 FGD 工艺经济性能比 较
工艺 流程
湿式石灰石) 石膏法 SDA 法 L IFAC 法 CDSI 法
适用煤种含硫量(% )
这是 70 年代发展起来的同时脱硫脱硝 技术。被国际上 认为是最 有前途的 新一代
F GD 技术。它主要是利用高能 电子使烟气 中的 SO2、N Ox、H2O 、O2 等分子被激活、电离 甚至裂解、产生大量离子及自由基等活性粒 子, 由于它们的强氧化性, 使 SO2、N Ox 被氧 化, 在注 入氨的情况 下, 生 成硫铵和 硝铵化 肥。根据高能电子的来源可分为电子束照射
近年来, 为降低运行费用, 在吸收剂的选 用上又有新的突破。如用废电石渣或电厂飞
灰制成吸收浆液, 利用其中的 CaO 等碱性物 质, 达到 脱硫目的, 在美国 已有工业 装置运 行。
湿法工艺中, 除上述传统方法外, 还有碱 式硫酸铝法( 同和法) 、水和稀酸吸收法( 千代 田法) 、双碱 法、氨 酸法、钠盐循环 法( W ) L 法) 、氧化镁法等, 均有工业化装置运行。通 常根据原材料来源及副产物销路, 合理选用。
L IFAC 法 比较适合中、低硫煤, 其投资 及运行费用具有明显优势, 较具竞争力。国 内专家认为其综合经济性较好, 适合我国国 情, 应大力进行推广研究。
此外, 美国的 ADVACAT E 管道喷射脱 硫工 艺、丹 麦 F LS- miljo a/ s 公司 的 FL S ) GSA 气体悬浊脱硫工艺、奥地利 AE 公司的 DCF B 循环 流化 床脱 硫工 艺也 都属于 半干 法, 在欧美均有工业装置运行。 213 干法脱硫工艺
SO2 给人类带来最 严重的问题是酸雨, 目前已危及世界各国, 大幅度地削减 SO2 迫 在眉 捷。未 来目 标是: 全球 每年 减少 4000 万 tSO2, 其中北欧 2000 万 t, 北美 1000 万 t, 其余地区 1000 万 t。只有这样, 全球性酸雨 污染才能得以缓解。
SO 2 的控制途径有三个: 燃烧前脱硫、燃 烧中脱硫及燃烧后脱硫即烟气脱硫 ( FGD) , 目前烟气 脱硫被认为是控制 SO 2 最行之有 效的途径。 2 FGD 技术的发展现状
从美、德、日三国大规模应用 F GD 装置 来看, 其成效显著, 虽然近年来三国电站装机 总量 不断 增加, 但 SO2 排 放总 量却逐 年减 少, 见图 1、图 2。
311 日本的状况 日本是世界上最早大规模应用 F GD 装 置的国家。截止 1990 年, 其装置达 1900 多
套, 总装机容量达 015~ 016 亿 kW。应用的
正比。目前其脱硫效率可达 80% ~ 85% , 虽 然较湿法低, 但投资及运行费用也较低。具 有较好的经济性, 被誉为 80 年代的 F GD 技 术。 21212 炉内喷钙增湿活化法( L IFAC 法)
此法是芬兰 IVO 公司和 T ampella 公司 联合开发, 是在炉内喷钙的基础上发展起来。 传统喷钙工艺的脱硫效率仅为 20% ~ 30% , 而 L IFAC 法在空气预热器和除尘器间加装 一个活化反 应器, 并喷水增 湿, 促 进脱硫反 应, 使最终的脱硫效率达到 70% ~ 75% 。此 工艺 1985 年在芬兰建成第一套工业化装置, 短短几年, 就占领 216% 的脱硫市场。
THE DEVELOPMENT OF FLUE GAS DESULPHURIZATION TECHNOLOGY AND ITS APPLICATION
Feng Ling Y ang Jingling Cai Shuzho ng ( Research Institute of M etallurg ical Environmental Protection, Beijing , 100088) ABSTRACT T he paper gener ally illustrates the development of flue g as desulphur ization technology and t he application of desulphurization equipment in the world. T he paper also g ives brief introduction o n domestic flue gas desulphurization technology research and the usage of impor ted equipment and t echnolog y in the matter. KEY WORDS F lue gas desulphur ization general introduct ion.
70 年代初由日本荏原制作所提出, 并与 日本原子能研 究所共同进行研究。80 年代 在美国印地安纳州建成 24000Nm3/ h 的中试 装置并进行试 验。目前 已在日本、美国、法
国、俄罗斯等建立 20 余套试验装置及示范工 程。我国成都热电厂和波兰 KaWeCyn 电厂 分别在建 300000N m3/ h 和 150000N m3/ h 规 模的示范工程。
此法是美国 JOY 公事和丹麦 NIRO 公 司联合研制出的新工艺。自 1978 年北美安 装了第一套 工业装置 以来, 发展迅猛, 已有 12 个国家采用, 其市场占有率已达 10129% 。 过去 SDA 法只适合中、低硫煤, 现在已研制 出适合高硫煤的流程。
SDA 法关键设备是高速旋转雾化器, 通 过它将吸收剂浆液雾化成细小雾滴与烟气进 行传 质 传 热 反 应。其 转 速 可 达 15000 ~ 20000r/ min。转速与雾化效果及脱硫效率成
1997 年 4 月 第 15 卷 第 2 期
环境工程 EN V IRO NM E NTA L ENG IN EERIN G
A pril , 1997 Vol. 15, N o. 2
烟
气 治
烟气脱硫技术的发展及应用现状
理
冯玲 杨景玲 蔡树中
( 冶金工业部建筑研究总院环保所 北京 100088)
摘要 综述了烟气脱硫技术的发展过程、技 术现状 及世界 各国烟气 脱硫装 置的应 用状况, 同时 简 要介绍了我国烟气脱硫技术的研究现状及引进技术装置的情况。 关键词 烟气脱硫 综述
20
环境工程
1997 年 4 月 第 15Байду номын сангаас卷第 2 期
值得一 提 的 是日 本 千代 田 公 司 CT ) 121 法。其核心是 JBR 射流沸腾反应器, 烟 气以沸腾状通过浆液, 发生反应。省略了再 循环泵、雾化喷嘴、氧化槽和浓缩装置等, 使 投资及运行费用大为降低, 运行稳定可靠, 为 湿法注入了活力。
晕, 增强 了其活性, 缩短 了反应所 需滞留时 间, 有 效提 高 了 脱 硫 效率。当 Ca/ S = 115 时, 脱硫效率为 60% ~ 70% 。
1997 年 4 月 第 15 卷第 2 期
环境工程
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CDSI 法的投资及占地仅为传统湿法的 10% 和 27% 。对现有电厂改造尤为适用。 21312 等离子体法
Ca/ S 钙的利用率( % ) 脱硫效率( % ) 投资占电厂总投资比例( %) 脱硫费用(元/ tSO2 脱除) 设备占地面积 灰渣状态 烟气再热
> 11 5 11 1 > 90 > 90
13~ 19 900~ 1250
大 湿 需
1~ 3
<2
<2
115 40~ 45
21 0
11 5
35~ 40 40~ 45
FGD 技术按工艺特点分为湿法、半干法 和干法三大类。按副产物的处置方式又分回 收和抛弃两种流程。 211 湿法脱硫工艺
湿法脱硫工艺应用最多, 占脱硫总装机 容量的 83102% 。而其中占绝对统治地位的 石灰/ 石灰石 ) ) ) 石膏法是目前世界上技术 最成熟, 实用业绩最多, 运行状况最稳定的脱 硫工艺, 脱硫效率在 90% 以上。已有近三十 年的运行经验。副产石膏可回收利用, 亦可 抛弃处置。
80~ 85 70~ 75 60~ 70
8~ 12
3~ 5
2~ 4
750~ 1050 600~ 900 600~ 800
中
小
极小
干
干
干
无需
无需
无需
3 FGD 装置的应用情况 烟气脱硫 是目前控 制 SO 2 排 放量最有
效和应用最广的技术。目前, 全世界已有 15 个国家和地区应用了 FGD 装置, 其设备总容 量相当于 2~ 215 亿 kW( 电站装机容量) , 每 年去除 SO21000 万 t 。据统 计, 1992 年全球 安 装 FGD 装 置 646 套, 其 中 美 国 占 55130% 、德国占 2614% 、日本占 816% , 其余 国家占 917% 。
干法的工艺特点是: 反应在无液相介入 的完全干燥的状态下进行, 反应产物亦为干 粉状, 不存在腐蚀、结露等问题。 21311 荷电干式喷射脱硫法( CDSI 法)
此法是美国 ALANCO 环境公司开发研 制的专利技术。第一套装置在美国亚历桑那 州运行。
其核心是: 吸收剂以高速通过高压静电 电晕充电区, 得到强大的静电荷( 负电荷) 后, 被喷射到烟气流中, 扩散形成均匀的悬浊状 态。吸收 剂 粒子 表 面充 分暴 露, 增 加 了与 SO 2 反应 的机会。同时 由于粒 子表现 的电
扩大。 PPCP 法是靠脉冲高压电源在普通反应
器中 形 成 等 离 子 体, 产 生 高 能 电 子 ( 5 ~ 20eV) , 由于它只提高电子温度, 而不提高离 子温度, 能量效率比 EBA 高 2 倍。PPCP 法 设备 简 单、操 作 简 便、投 资 是 EBA 法 的 60% , 因此成为国际上干法脱硫脱硝的研究 前沿。
此外, ABB 公司的 海水脱硫工艺, 因其 运行费用极低, 废水直排入海中自净, 而在近 海地区电厂有一定的实用价值。 212 半干法脱硫工艺
半干法的工艺特点是: 反应在气、固、液 三相中进行, 利用烟气显热蒸发吸收液中的 水份, 使最终产物为干粉状。若与袋式除尘 器配合使用, 将能提高 10% 的脱硫效率。脱 硫废渣一般抛弃处置, 但最近德国将此废渣 成功地用于建材生产, 使半干法的应用前景 更为乐观。 21211 旋转喷雾干燥法( SDA 法)
22
环境工程
1997 年 4 月 第 15 卷第 2 期
图 1 各国 SO2 年排放量
图 2 各国烟气脱硫能力
技术以湿式石灰/ 石灰石 ) ) ) 石膏法为主, 占 75% 以上。由于日本资源匮乏, 因此大多采 用回收流程。日本国内所用石膏基本来自烟 气脱硫的回收产物。
EBA 法是靠电子 束加速器产生 高能电 子( 400~ 800keV) , 需要大功率, 长期连续稳 定工作的电子枪, 同时需要防辐射屏蔽, 而且 运行、维护技术要求高。为此出现了脉冲电
晕等离子体法。
2131212 脉冲电晕等离子体法( P PCP 法) 此法 是 1986 年日 本 专 家增 田 闪一 在
1 前言 1988 年世界 卫生组织和联 合国环境规
划署公布的调 查报告中 指出: 根据 15 年来 60 多个国家监测获得的统计资料显示, 由人 类制造的 SO2 每年达 118 亿 t , 比烟尘等悬 浮粒子 110 亿 t 还多, 已成为大气环境的第 一大污染物。
1995 年我国 SO 2 的排放量达 2341 万 t ( 包括乡镇企业) , 超过美国目前的 2100 万 t, 成为世界 SO2 排放第一大国。
EBA 法的基础上 提出的。由于 它省去昂贵 的电子束加速器, 避免了电子枪寿命短和 X 射线屏蔽等问题, 因此一经提出各国专家竞 相研究。目前日本、意大利、荷兰、美国都在 积极开展研究, 已建成 14000Nm3/ h 的试验 装置, 能耗 12~ 15Wh/ Nm3。我国许多高等 院校及科研单位也纷纷加入研究行列, 进行 了小试研究, 取得了能耗 4Wh/ N m3 的国际 领先研究 成果, 但规模仅 为 12N m3/ h, 尚需
干法 脱硫工艺 还有欧洲 的活性 炭吸附 法, 日本北海道电力公司的 L IL AC 粉煤灰吸 附法也都有工业装置运行。
表 1 列出了几种工艺成熟、应用较广的 方法比较
表 1 几种 FGD 工艺经济性能比 较
工艺 流程
湿式石灰石) 石膏法 SDA 法 L IFAC 法 CDSI 法
适用煤种含硫量(% )
这是 70 年代发展起来的同时脱硫脱硝 技术。被国际上 认为是最 有前途的 新一代
F GD 技术。它主要是利用高能 电子使烟气 中的 SO2、N Ox、H2O 、O2 等分子被激活、电离 甚至裂解、产生大量离子及自由基等活性粒 子, 由于它们的强氧化性, 使 SO2、N Ox 被氧 化, 在注 入氨的情况 下, 生 成硫铵和 硝铵化 肥。根据高能电子的来源可分为电子束照射
近年来, 为降低运行费用, 在吸收剂的选 用上又有新的突破。如用废电石渣或电厂飞
灰制成吸收浆液, 利用其中的 CaO 等碱性物 质, 达到 脱硫目的, 在美国 已有工业 装置运 行。
湿法工艺中, 除上述传统方法外, 还有碱 式硫酸铝法( 同和法) 、水和稀酸吸收法( 千代 田法) 、双碱 法、氨 酸法、钠盐循环 法( W ) L 法) 、氧化镁法等, 均有工业化装置运行。通 常根据原材料来源及副产物销路, 合理选用。
L IFAC 法 比较适合中、低硫煤, 其投资 及运行费用具有明显优势, 较具竞争力。国 内专家认为其综合经济性较好, 适合我国国 情, 应大力进行推广研究。
此外, 美国的 ADVACAT E 管道喷射脱 硫工 艺、丹 麦 F LS- miljo a/ s 公司 的 FL S ) GSA 气体悬浊脱硫工艺、奥地利 AE 公司的 DCF B 循环 流化 床脱 硫工 艺也 都属于 半干 法, 在欧美均有工业装置运行。 213 干法脱硫工艺
SO2 给人类带来最 严重的问题是酸雨, 目前已危及世界各国, 大幅度地削减 SO2 迫 在眉 捷。未 来目 标是: 全球 每年 减少 4000 万 tSO2, 其中北欧 2000 万 t, 北美 1000 万 t, 其余地区 1000 万 t。只有这样, 全球性酸雨 污染才能得以缓解。
SO 2 的控制途径有三个: 燃烧前脱硫、燃 烧中脱硫及燃烧后脱硫即烟气脱硫 ( FGD) , 目前烟气 脱硫被认为是控制 SO 2 最行之有 效的途径。 2 FGD 技术的发展现状
从美、德、日三国大规模应用 F GD 装置 来看, 其成效显著, 虽然近年来三国电站装机 总量 不断 增加, 但 SO2 排 放总 量却逐 年减 少, 见图 1、图 2。
311 日本的状况 日本是世界上最早大规模应用 F GD 装 置的国家。截止 1990 年, 其装置达 1900 多
套, 总装机容量达 015~ 016 亿 kW。应用的
正比。目前其脱硫效率可达 80% ~ 85% , 虽 然较湿法低, 但投资及运行费用也较低。具 有较好的经济性, 被誉为 80 年代的 F GD 技 术。 21212 炉内喷钙增湿活化法( L IFAC 法)
此法是芬兰 IVO 公司和 T ampella 公司 联合开发, 是在炉内喷钙的基础上发展起来。 传统喷钙工艺的脱硫效率仅为 20% ~ 30% , 而 L IFAC 法在空气预热器和除尘器间加装 一个活化反 应器, 并喷水增 湿, 促 进脱硫反 应, 使最终的脱硫效率达到 70% ~ 75% 。此 工艺 1985 年在芬兰建成第一套工业化装置, 短短几年, 就占领 216% 的脱硫市场。
THE DEVELOPMENT OF FLUE GAS DESULPHURIZATION TECHNOLOGY AND ITS APPLICATION
Feng Ling Y ang Jingling Cai Shuzho ng ( Research Institute of M etallurg ical Environmental Protection, Beijing , 100088) ABSTRACT T he paper gener ally illustrates the development of flue g as desulphur ization technology and t he application of desulphurization equipment in the world. T he paper also g ives brief introduction o n domestic flue gas desulphurization technology research and the usage of impor ted equipment and t echnolog y in the matter. KEY WORDS F lue gas desulphur ization general introduct ion.