脱硫原理

烟气循环流化床脱硫工艺原理
CFB工艺在空预器和除尘器间安装流化塔。wenku.baidu.com烟气塔底进入同喷入的消石灰干粉和增湿水接触并反应。
塔内烟气流速设计在固/气二相相对速度较高的范围，
物料层呈悬浮状。 烟气SO2被消石灰吸收生成亚硫酸钙。并摩擦不断出现新 表面参与反应。 被烟气带出塔的颗粒由后续除尘器收集并再次回流到吸
风机 锅 炉
加热器
水 活 化 器
石灰 石粉 仓
石灰 石仓
再 循 环 灰
底渣 副产品
粉碎
4 尾部烟气脱硫技术
在锅炉空预器出口、低温烟气段脱硫的技术称为尾部脱硫技术 分类：湿 法：石灰石/石膏洗涤法、海水洗涤法、氨法等 半干法：喷雾干燥法。
干 法：烟道喷射法、烟气循环流化床（CFB) 等
4.1 湿式石灰石/石膏烟气脱硫工艺
1).烟气系统 2).石灰石浆液制备系统 3).SO2吸收系统 4).石膏脱水系统
石灰石 贮仓
水力旋流器 冲洗水
石膏脱水
吸收剂浆液制备
输送机
皮带过滤 机 石膏
球磨机 废水
浆液贮槽
4.1.3 石灰石/石膏湿法烟气脱硫装置
4.1.4 湿法脱硫装置关键设备
4.2 半干法脱硫工艺－喷雾干燥工艺
以石灰作为吸收剂。石灰消化制成消石灰浆。消石灰浆液
烟气循环流化床工艺流程图
粉仓 粉仓
气 干消化器
水
脱硫除尘器 烟囱
循 环 流 化 床 气
再循环仓
气
AH
工艺水
锅
炉
副产品仓
副产品中间仓
气
外运
4.4 湿法烟气脱硫技术选择
脱硫工艺的选择应遵循“工艺成熟、运行稳定、脱硫效率 高、投资省、无二次污染”的原则，综合比较后提出合适方案。 目前工业烟气脱硫装置多采用石灰石/石膏工艺，原因主要有 以下几点： 1. 石灰石/石膏湿法脱硫工艺吸收剂价价廉易得、吸收剂的利 用率高。 2. 能适用于任何含硫量的煤种的烟气脱硫，脱硫效率可达到 95%以上。 3. 目前世界上技术最为成熟、应用最多的脱硫工艺，运行可 靠。
1.3 我国两控区范围控制图
pH >5 .6 pH <5 .6 酸雨控制区 二氧化硫控制区
2 烟气脱硫技术的发展历程及现状 2.1 烟气脱硫技术的发展过程
三个阶段 1970年首批排放标准的颁布带来了第一次发展高潮。主要 在美国和日本，以湿式洗涤法为主。 80年代许多国家相继颁布SO2排放标准，推动了烟气脱硫技 术的发展。主要在欧洲，湿法更完善、干法有较大发展。 1990年以后，美国修订标准，亚洲各国相继制定SO2排放标 准，烟气脱硫技术又有新的发展，全球各地FGD建设日趋增加， 湿法更优化、干法更完善。
收塔参与反应。
烟气循环流化床工艺的优点： － 脱硫效率高，适应范围广 － 吸收剂利用率较高 － 占地小，投资及维修费用较低 － 启停方便，负荷跟踪特性好，可在30％负荷时投用 － 无污水排放，烟气可不加热 － 可脱除SO3，氯化物和氟化物，对现有烟囱腐蚀小 烟气循环流化床工艺的缺点： － 使用石灰作为吸收剂 － 脱硫副产品应用尚待开发
5.5 吸收塔结构设计
1、吸收塔直径 2、吸收塔高度 3、进出口烟道尺寸 4、浆液泵、石膏泵、 循环泵等位置。 5、吸收区、氧化区的 高度。 6、喷淋层之间距离。 7、除雾器布置方式。
认识实习测试题: 1、中国大气污染的特征是什么？ 2、烟气脱硫技术的分类及其代表性的工艺（3类）？ 3、石灰石-石膏湿法烟气脱硫工艺的主要系统组成？ 4、目前新修订的大气污染控制标准的主要技术内容？ 5、控制燃煤SO2污染技术分类有哪些（4类）？
炉内喷射工艺流程简图
石灰 石粉 仓
工艺水
石灰 石仓 鼓风机 锅 炉
烟囱
粉煤灰及副产品 粉碎
3.2 炉内喷钙－增湿活化工艺(LIFAC)
原理：
1. 同炉内喷钙工艺 2. 强化管道增湿为气/固/液三相增湿活化塔 3. 同时采用物料再循环增加吸收剂利用率
炉内喷钙－尾部增湿工艺(LIFAC)流程图
烟囱
喷雾干燥工艺的优点： － 工艺流程简单，便于操作 － 负荷跟踪特性好 － 脱硫效率高 － 能耗低，约占发电量0.5％－1％ － 投资比湿法低 喷雾干燥工艺的缺点: － 采用浆液作为吸收剂，需要配套吸收剂制备系统 － 石灰价格约为石灰石的4－5倍，因此，运行费用较高 － 雾化装置发生磨损和破裂，寿命有限，需经常调换 － 脱硫产物的综合利用尚待开发
3.炉内脱硫技术
3.1 炉内喷钙工艺原理
吸收剂直接喷入炉膛，在炉膛和下游烟道中与烟气 SO2发生反应，生成稳定的脱硫产物。常用吸收剂是石灰 石细粉，经高温分解为活性氧化钙，与烟气中SO2反应生 成无水硫酸钙 CaCO3 + 热量 CaO + CO2 CaO + SO2 + 1/2O2 CaSO4 + 热量 同时还能充分吸收烟气中的SO3、氯化物和氟化物。 CaO + SO3 CaSO4 + 热量 CaO + 2HCl CaCl2 + H2O + 热量 CaO + 2HF CaF2 + 热量
5.2 系统流程的确定
废水 工艺水 旁路挡板 原烟气 进口挡板 氧化空气 石灰石/石灰 增压风机
气－气换热器
浆液旋流器 废水旋流器
出口挡板
烟囱
净烟气 除雾器 过滤水箱 原烟气 喷淋器 吸收塔 排出空气
真空系统
过 滤 水 泵
真空皮带脱水机
氧化风机
吸收塔浆池 浆液循环泵
脱 水 石 膏
吸收剂制备系统
石灰石浆液泵
石灰石浆液在洗涤塔内吸收烟气SO2 SO2 ＋H2O H2SO3 CaCO3 + H2SO3 CaSO3 + CO2 + H2O 在氧化浆池中CaSO3被鼓风氧化 CaSO3 + 1/2O2 + 2H2O CaSO42H2O CaSO3 + 1/2H2O CaSO31/2H2O 湿法石灰石工艺分类： 按副产品处置方式：石膏法、抛弃法。 按烟气与介质流向：逆流、顺流、喷射流泡反应等。 （氧化） （溶解） （吸收）
1.2 我国现行及其它代表性标准
新标准：⑴新建锅炉执行一般地区100mg/m3、重点地区50mg/m3的限值 ；⑵广西、重庆、四川、贵州等执行200mg/m3的限值。 GB13223-2003： ⑴新建、改建和扩建的火电锅炉执行400mg/m3排放浓 度限值；⑵属资源综合利用的煤矸石火电锅炉执行800mg/m3的限值。
2.2 烟气脱硫工艺的分类
(1)湿法脱硫技术，占全世界FGD装置总量的82%左右，其中石 灰-石膏法约占42.3%，其它湿法脱硫技术约占39.4%； (2)半干法脱硫技术，主要包括喷雾干燥脱硫技术、炉内喷射 吸收剂/增温活化脱硫技术等，约占全世界FGD装置总量的近11%； (3)干法脱硫技术，包括烟气循环流化床脱硫技术、等离子体 脱硫技术等。
经旋转喷雾装置雾化成非常细的液滴，在吸收塔内与烟气混合。 通过气、液两相传质反应，同时雾化后的吸收剂浆液滴受热蒸 发，形成粉末状的脱硫副产物。烟气由于液滴蒸发而降温，同 时烟气中的SO2与吸收剂的Ca(OH)2反应，生成CaSO3。 Ca(OH)2 + SO2 CaSO3 +H2O CaSO3 + 1/2O2 + 2H2O CaSO4 + 2H2O 反应后烟气由下游除尘器处理，收集脱硫副产物，通过 引风机由烟囱排出。
喷雾干燥烟气脱硫工艺的流程图
烟囱
旋流器
锅 炉
石 灰 石灰 储存 仓
计量槽
水
脱硫反应 塔 S
熟化槽
粉 碎
供浆槽
至冲灰管 至冲灰管
至脱硫灰仓
4.3 干法脱硫工艺
1. 干法脱硫工艺从50年代开始，从烟道喷射工艺发展
2.
3.
4. 5.
到目前先进、高效率的NID、CFB等工艺，上述炉内 喷射工艺也属于干法工艺 干法工艺是指用干的吸收剂脱硫、产生干的脱硫副 产品工艺 干法通常采用石灰/消石灰为吸收剂 增湿过程能较大的优化反应吸收过程 干法工艺脱硫效率在设计Ca/S比从45～93％
5 湿法烟气脱硫基本工艺设计
5.1 工艺设计步骤
1、确认烟气参数、煤质资料、吸收剂成份、脱硫效率 2、系统流程的确定 3、物料平衡计算 4、各子系统流程的确定（烟气系统、SO2吸收系统、吸收剂制 备系统、石膏处置系统、工艺水系统、浆液排空系统、废水 排放和处理系统、电气系统、控制系统） 5、总平面布置 6、吸收塔结构设计
新型工艺：液柱塔、优化的石灰石－石膏法等。
4.1.1 工艺特点
－ 无内部构件，结垢可能性小；
－ 运行阻力相对较低； － 负荷跟踪特性好。
4.1.2 石灰石/石膏洗涤塔工艺流程
烟气再热器(GGH)
气体处理及 二氧化硫吸收
锅炉 除尘器 燃料 空气 除灰 引风机
工艺水 烟囱
空气
吸收塔 SO2 吸收塔排浆
火电厂烟气脱硫技术简述
张东平 二零一二年五月
1 中国大气污染特征及控制标准
1.1 中国大气污染特征
1、中国是当今世界上几乎唯一以煤为初级能源的经济大国。 目前世界各国的能源结构中煤炭比例已下降到22.4%，已 低于天然气的25.51%。1980年至2010年，全世界煤炭产量 增加量的50%以上是由于中国增量的结果。 2、煤炭为主的能源结构，意味着能源系统的整体效率降低。 大气中SO2有一半以上来源于火电厂。
石灰石/石灰-石膏湿法脱硫
5.3 物料平衡核算
5.4 各子系统流程的确定
烟气系统：是全烟气脱硫？选择轴流式还是离心式风机 ？GGH是否保留？烟道、吸收塔等设备采用何种防腐方式？ SO2吸收系统：多炉一塔还是一炉一塔？几层喷淋层？什
么类型的除雾器？氧化风机布置几台？
吸收剂制备系统：直接购置石灰石粉末、购置一定块度 的石灰石磨制？湿式制浆还是干式制浆？ 石膏处理系统：石膏抛弃还是回收利用？
世 界FGD 技 术 构 成
4 5 6 3 2 1
技术比例
用于不同燃煤含硫量的 FGD 装置数比例
100% 80% 60% 40% 20% 0% 湿式工艺 S<1% 喷雾干燥 S=1-2% 喷吸收剂 S>2%
1. 石 灰 石 石 膏 法 42.3%; 2. 其 它 湿 法39.4% 3. 喷 雾 干 燥 法11% 3. 喷 吸 着 剂 .2%; 4. 再 生 法2.8% 5. 硫 氮 联 脱 法1.8%
2.3 烟气脱硫技术的发展趋势
高脱硫率 优化设计的湿法脱硫率在95%以上；喷雾干燥 工艺可达85%～90%；改进的LIFAC工艺可达80%； 高可用率 单塔处理能力不断提高。可用率较高，基本与 锅炉同步运行。 工艺流程简化 流程简单，设备少，不需要对原有的系统 作太大的改动，就能获得很高的脱硫率。 投资和运行费用低 湿法脱硫系统的投资费用约占电厂总 投资的4%左右；干法和半干法一般分别在2.5%和3.0%。 目前单位造价约200-300元/kW。