湿法脱硫技术及设备系统介绍

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4) 烟气在烟囱中的凝结水量会比较大,对脱硫后 净烟气引起的尾部烟道和烟囱的腐蚀问题必须 予以足够的重视。
烟气挡板
旁路挡板保护开启条件:
FGD进口烟气温度高或低; FGD进口烟气含尘量高; 锅炉投油时; 锅炉MFT; 进口挡板关; 循环泵全部跳闸; 增压风机跳闸; 出口挡板异常关闭; GGH故障停运
石灰石-石膏湿法脱硫 工艺及系统设备介绍
目录
1. 脱硫技术概述 2. 石灰石-石膏湿法脱硫的理论基础 3. 石灰石-石膏湿法脱硫系统组成及
主要设备介绍 4. 湿法脱硫的主要工艺参数辨识 5. 湿法脱硫装置运行中常见的问题
依据
HJ/T 179-2005《火电厂烟气脱硫工程技术规范 石灰石 /石灰-石膏法》
日本川崎
23-25%
Bischoff 、AE 15%
半山、北京一热
浙江天地、武汉 凯迪、江苏太仓 国华宁海 广东连州
3 石灰石-石膏湿法脱硫系统 的组成及主要设备
典型石灰石-石膏湿法脱硫系统的组成:
(1)SO2吸收系统 (2)烟气系统 (3)石灰石浆液制备系统 (4)石膏脱水系统 (5)供水和排放系统 (6)废水处理系统
《关于加快火电厂烟气脱硫产业化发展的若干意见》
1) 燃用含硫量大于1%煤且容量大于200MW(含200MW)的机组, 应重点考虑采用石灰石-石膏湿法脱硫工艺技术。
2) 燃用含硫量小于1%煤并且容量小于200MW的机组,可考虑 采用干法、半干法或其它一次性投资较低的成熟技术。
3) 在200MW及以上机组采用干法、半干法或其它一次性投资较 低的成熟技术,应进行充分论证,并提供国内外已有相同 或更大容量的烟气脱硫设施成功投运的实例。
2. 设备评估。重点评估脱硫主设Hale Waihona Puke Baidu及主要辅助设备的国产 化情况、设备参数选择合理性;事故、故障、维修状况; 磨损、积垢、腐蚀情况等。
3. 系统性能评估。重点评估系统匹配程度、装置布置和设 备参数选择合理性、系统可靠性、物耗水平、副产品品 质及利用、废水排放量及水质、二次污染等。
4. 经济性评估。重点评估工程及设备造价、运行费用等。 5. 管理水平评估。重点评估使用方对脱硫装置管理、运行、
去除率【%】
SO2去除率与燃料S量的关系
92.0
设计点
91.0
90.0
89.0
校核点
88.0
87.0 0.75 0.80 0.85 0.90 0.95 1.00 1.05 1.10 1.15 1.20 1.25 1.30 1.35 1.40
燃料含S量【%】
(2)石灰石粉品质
CaCO3纯度、MgO、Al2O3、 SiO2 颗粒度
pH与结垢;随着pH的升高, CaSO3·1/2H2O的溶解度显著下降, 而CaSO4·2H2O的溶解度略为上升。
pH与脱硫盲区(石灰石闭塞)
吸收塔浆液密度控制值
脱硫公司
密度设计值
实例
marsulex
14.5-15.5% 广东沙角A
SteinmÜller 、 13-15%
B&W、 IHI 17-19%
Nm3
/
min)
吸收塔中浆液体积 浆液停留时间=
石膏排出泵的流量
石膏过饱和度 α= C/C*×100% 相对过饱和度 β= (C-C*)/C* C-----浆液中的石膏实际浓度 C*------工艺条件下石膏的平衡浓度
pH对HSO3-氧化速率的影响
高pH有利于SO2的吸收,低pH有利 于石灰石的溶解和CaSO3·1/2H2O的 氧化;
DL/T5196-2004 《火力发电厂烟气脱硫设计技术规程》 DL/T 943-2005 《烟气湿法脱硫用石灰石粉反应速率的
测定》 DL/T 986-2005 《湿法烟气脱硫工艺性能检测技术规
范》 DL/T997-2006《火电厂石灰石-石膏湿法脱硫废水水质
控制指标》06-10-1实行 DL/T998-2006《石灰石-石膏湿法脱硫装置性能验收试
验规范》06-10-1实行
国家经贸委2000年2月《火电厂烟气脱硫 关键技术与设备国产化规划要点》
——脱硫工艺的选择 ——设计、设备国产化的目标
国家发改委2005年5月《关于加快火电厂 烟气脱硫产业化发展的若干意见》
——规范脱硫市场 ——开展后评估
后评估的主要内容
1. 工艺技术评估。重点评估工艺技术的先进性、可靠性和 适用性。
300MW以下——高效离心风机 300MW——1台轴流风机 600-700MW——1或2台动叶可调轴流风机 800-1000MW——2台动叶可调轴流风机 增压风机的风量应为锅炉满负荷工况下烟气量
的110%,压头应考虑10℃温度裕量下阻力 的120%
气-气再热器
经GGH后的烟气温度不低于80℃; 采用回转式GGH的漏风率不大于1%; GGH的受热面应有防腐、防磨、防堵塞、
52.5% 51.5%
51.554.88%
50-52%
0.2% 0.4-0.9% 0.19-0.43% 2%
SiO2 1.5%
颗粒度 325目 90%
0.474.2%
40um
0.47-4.2% 0.27%
40um 80%
44um 90%
(3)运行控制与脱硫率
1) 浆液pH( Ca/S); 2) 液气比(L/G)、浆液循环量; 3) 浆液停留时间、过饱和度(1.2~
不安装GGH带来的问题
1) FGD系统的工艺水耗要增加30-40%左右;
2) 在环境空气中的水分接近饱和、气象扩散条件 不好时,烟气离开烟囱出口时会形成冷凝水滴, 形成所谓“烟囱雨”现象;
3) 必须对在取消GGH之后的NOx的落地浓度和最大 落地浓度点离烟囱的距离进行核算,并取得有 关环保部门的批准;
SO2吸收系统的主要设备
吸收塔(喷淋) 浆液循环泵(卧式单吸离心泵) 氧化风机(罗茨风机) 除雾器 浆液搅拌装置
烟气系统的主要设备
way 1 (by-pass damper open) way 2 (by-pass damper closed)
absorber
《石灰石-石膏湿法脱硫技术规范》 中有关增压风机的要求
1.3); 4) 脱硫副反应(Mg、Al、Cl)
脱硫率
单位时间内烟气脱硫系统脱除SO2的量与进入脱 硫系统时烟气中的SO2量之比
脱硫率 C2 C1 100% C2
C2——脱硫前烟气中SO2的折算浓度(mg/m3, 过剩空气系数燃煤取1.4,燃油、气取1.2);
C1——脱硫后烟气中SO2的折算浓度(mg/m3, 过剩空气系数燃煤取1.4,燃油、气取1.2);
注,液注在上升与下落过程中重复 接触烟气
华能珞璜二期
将烟气直接通到浆液中,通过烟气 日本川崎
在浆液中鼓起的气泡与浆液进行接 触反应
广东台山电厂
2 石灰石-石膏湿法脱硫工艺 的理论基础
工艺过程
化学反应
向吸收塔添加石灰石浆液 石灰石溶解
浆液喷淋或鼓泡 向吸收塔鼓入氧化空气
SO2的吸收 亚硫酸盐的氧化
浆液循环、搅拌
硫酸盐的形成及 石膏结晶
主要化学反应:
吸收: SO2+H2O H++HSO3-H++SO32-
溶解: CaCO3 + H+ Ca2+ +HCO3-
中和: HCO3- + H+ CO2+ H2O
氧化: SO32- +O2 SO42-
结晶: Ca2+ +SO32- + H2O CaSO3·1/2H2O Ca2+ +SO42- + H2O CaSO4·2H2O
系统可用率
指脱硫装置每年正常运行时间与发电机组 每年总运行时间的百分比。
A -B
可用率 =
x100%
A
A:发电机组每年的总运行时间,h B:脱硫装置每年因脱硫系统故障导致的停运时间,h
液气比、浆液停留时间、过饱和度
液气比
单位时间内浆液喷淋量(L / min) 单位时间内吸收塔入口的湿烟气体积流量(
低硫煤250目(55 μm ),90%过筛率 高硫煤325目(44μm),90%过筛率 活性(反应速率) 1)pH =5.5,转化分数=80%; 2)pH = 5.5,6小时; 3) 恒定加酸,比较pH变化曲线
石灰石成分要求
CaO MgO
江苏太仓 国华宁海
B&W、 SteinmÜller
广东沙角A
双循环回路运行。下循环pH值低, 美国Research有利于氧化反应及石膏生成,上循 Cottrell公司和德国 环pH值高,有利于吸收反应进行 诺尔-克尔兹公司
浆液池分上下两个区,上部氧化区 低pH值运行;下部新加入吸收剂, 山东三融 pH值较高,有利于吸收反应
浆液从下往上喷射,形成树状的液 日本三菱重工,
钙硫比
投入脱硫系统中钙基吸收剂与脱除的SO2摩尔数之比
St .
M SO2 mCaCO3
V RG (cSO2 ,原 cSO2 ,净 )M CaCO3
St-----Ca/S
mCaCO3-----石灰石耗量,kg/h VRG-烟气流量(标态, 干态, 6%O2),m3/h CSO2-烟气中SO2含量(标态, 干态, 6%O2),mg/m3 MCaCO3-CaCO3摩尔质量,100.09 MSO2- SO2摩尔质量,64.06
石膏脱水系统
一级脱水(石膏旋流站) 二级脱水(真空皮带机)
吸收塔排出浆液(18%)
底流(45%) 溢流(5%)
石膏(90%)
滤液 废水(1-2%)
脱硫废水处理系统
排放的必要性(废水越多,脱硫反应越有利) 废水特性:
(1)pH值较低; (2)含有大量的悬浮物; (3)第一类污染物如Hg、Cr、As、Pb等浓度较 高。废水中Cl-、SO42- 、Fe3+ 、Ca2+ 、Mg2+ 等 离子浓度也较高。 (4)COD较高
影响脱硫效率的因素
一、参与脱硫反应的物质(烟气、石灰石粉、 工艺水)
二、运行控制(pH,停留时间)
(1)烟气与脱硫效率
▪ FGD入口SO2浓度 ▪ HCl、HF浓度
CaCO3 +2 HCl<==>CaCl2+ CO2 +H2O CaCO3 +2 HF <==>CaF2 + CO2 +H2O ▪ 烟尘 ▪ 烟温
维护的能力和效果;供应商的技术实力、管理水平、合 同执行情况、售后服务、信誉等。
1 脱硫技术概述
《火电厂烟气脱硫关键技术与设备国产化规划要点》 中推荐的烟气脱硫技术
干法及 半干法
湿法
方法名称
旋转喷雾干燥法 LIFAC法 循环流化床 电子束照射法 氨水洗涤法 海水脱硫 石灰石-石膏湿法
工程实例
山东黄岛 钱清、南京下关 云南大唐开远300MW 杭州协联热电 天津碱厂(60MW) 深圳妈湾、漳州后石 华能珞璜、杭州半山
通行的钙硫比计算公式
xCaCO3
St 1
M CaCO3
x x CaSO4 •2H2O
CaSO3 •0.5H2O
M M CaSO4 •2H2O
CaSO3 •0.5H2O
St- Ca/S摩尔比
XCaCO3-石膏中CaCO3 含量,% XCaSO4·2H2O -石膏中CaSO4·2H2O 含量,% XCaSO3·0.5H2O -石膏中CaSO3·0.5H2O含量,% MCaCO3—CaCO3的摩尔质量 100.09 MCaSO4·2H2O -CaSO4·2H2O的摩尔质量,172.18 MCaSO3·0.5H2O - CaSO3·0.5H2O的摩尔质量,129.15
4) 燃用含硫量小于1%煤的海滨电厂,在海水碱度满足工艺要 求、海域环境影响评价通过国家有关部门审查,并经全面 技术经济比较后,可以考虑采用海水法脱硫工艺。
石灰石-石膏湿法脱硫的主要特点
1) 脱硫效率高。脱硫后烟气中二氧化硫、烟尘大大 减少。
2) 技术成熟,运行可靠性好。国外投运率一般可达 98%以上,
防沾污等措施,不安装GGH的系统应从距 离吸收塔至少5m处开始采取防腐措施; GGH下部烟道应装设疏水系统
安装GGH带来的问题
▪ 优点:1)提高排烟温度和抬升高度; 2)减轻湿法脱硫后烟囱冒白烟问题
▪ 缺点 :1)投资和运行费用增加 ; 2)降低脱硫效率 ; 3)脱硫系统运行故障增加 ; 4)增加相应的能耗、水耗
3) 对煤种适应性强。 4) 占地面积大,一次性建设投资相对较大。 5) 吸收剂资源丰富,价格便宜。 6) 脱硫副产物便于综合利用。 7) 技术进步快。
塔型
单回路 喷淋塔 双回路 喷淋塔
比晓夫塔
液柱塔
鼓泡塔
特点
实例
塔的上部是喷淋层; 塔的中部为吸收区; 浆液池下部为氧化区
IHI、B&W、 SteinmÜller、AE、 ABB、MASULEX
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