第四章 常规火电厂烟气净化

工艺特点接近于化工工业 脱硫系统的设计和运行以强化传质，防止设备的腐蚀和系 统的结垢、堵塞，反应环境的控制，处理大量的化学反 应产物等为主要特征，更接近于化工工业的性质。 仅要求总量控制 脱硫系统运行的目的是降低排向大气的总量，目前大都采 用在一定时间间隔内的排放总量控制。 返回

§4-2 烟气脱硫剂种类和特点
§4-1 烟气净化技术概述
一、烟气净化技术的目的及发展 二、烟气脱硫工艺类型和主流工艺
三、国内烟气脱硫技术应用
四、燃煤烟气脱硫系统的特点
一、烟气净化技术的目的及发展

对于烟气中的SOX，由于在燃烧过程中很难控制生成，因此需要通过 对锅炉排烟进行处理，去除其中的SOX（主要是SO2） 对于烟气中的NOX，当在燃烧过程中的控制不能满足排放标准时，也 对烟气进行处理，使之达标。 目前，国外发达国家一般燃煤锅炉都有严格的SOX排放控制措施。 国内，截至2005年底，我国建成投产的烟气脱硫机组容量达到5300 万千瓦，约占火电装机容量的14％，正在建设的烟气脱硫机组容量 超过1亿千瓦。（我国电力发电装机容量突破5亿千瓦，85%为燃煤火 力发电）
２、年运行费用 烟气脱硫系统运行一年中所发生的全部费用，包括脱
硫剂等原材料消耗费用、设备维修和折旧费、材料费
人员等费用。 ３、脱除每吨SO2的成本
是在烟气脱硫系统寿命期内所发生的一切费用与此期 间的脱硫总量之比．它综合、全面地反映了烟气脱硫 工艺在电厂实施后的经济性，可按下式计算：
脱硫成本＝(工程总投资 +寿命 年运行费)/(年脱硫量 寿命)

装置出力 工程上采用脱ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ装置在设计的脱硫率和钙硫比下所能
连续稳定处理的烟气流量来表示其出力，通常折算到
标准状态下每小时的烟气量，即m3/h来表示。
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三、经济指标
１、工程总投资和单位容量造价

工程总投资指与烟气脱硫工程有关的固定资产投资和建设 费用的总和，与发电机组的容量、状况、场地等因素有关。 单位容量造价是根据工程总投资计算的每 kW机组容量平均 的投资费用。 30 万千瓦及以上新建火电机组的烟气脱硫工


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二、SO2吸收系统的组成和设备
1、脱硫吸收塔结构

烟气脱硫吸收系统是湿法脱硫系统的核心，也是影响脱硫 效果的关键，主要包括脱硫吸收塔、除湿器、浆液搅拌器、 供水和排水装置、浆液分配联箱和雾化喷嘴、循环浆液泵、 浆液排放泵和氧化风机等设备。其中关键是脱硫吸收塔。
脱硫吸收塔的布置方式以及其中的流动方向安排如图4-5所 示，其中应用较多的是多层逆流式脱硫吸收塔。 多层逆流式脱硫吸收塔的结构如图4-6所示，其中可分为烟 气急速冷却区、SO2吸收区、液滴分离区、再循环浆液存
置也正在施工。

中日合作在成都热电厂引进100MW机组30万Nm3/h示范 性电子束脱硫装置，设计脱硫率大于80%，脱硝率15%。

美国ALANCO公司提供给德州电厂的荷电干吸收剂喷射 法脱硫工艺。
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四、燃煤烟气脱硫系统的特点

脱硫装置呈多样性 目前燃煤电厂可供选择的脱硫工艺较多，其脱硫工艺流程、 装置结构和设计参数均存在较大的差别。这与火电机组 的产品单一、主机设备系列化有很大的不同。

湿法烟气脱硫工艺的系统组成和流程如图4-3 所示。关键设备是脱硫吸收塔和烟气换热器。

一定浓度（25%左右）的石灰石浆液进入吸收塔内，同时 锅炉烟气经过换热器后（温度约为100℃）也进入吸收塔， 烟气被石灰石浆液洗涤并脱去其中的SO2，生成亚硫酸钙 CaSO3和硫酸钙CaSO4结晶物。 其中的亚硫酸钙化学性质不稳定并且无利用价值，因此一

般要送入过量空气，使之变为稳定且可回收的亚硫酸钙。

经过脱硫后的烟气被换热器从50 ℃加热到100 ℃以上后经 烟道排出。

为了提高脱硫剂的利用效率，浆液在吸收塔和浆液循环槽 之间不断进行循环。
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２、湿法脱硫化学反应机理

脱硫塔内进行的化学反应数目多且反应机理复杂，主要
的物理和化学过程包括SO2、SO3、HCI被水的吸收过程、
电厂烟气脱硫工程建设的需要。截至2005年底，我国
拥有10万千瓦及以上机组烟气脱硫工程总承包业绩的 公司有近50家；其中，合同容量超过200万千瓦装机的 公司有17家，超过1000万千瓦装机的公司有7家。
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三、国内烟气脱硫技术应用

重庆珞璜电厂二期工程2台360MW机组采用日本引进的
单套108.7万Nm3/h石灰石—石膏湿法脱硫装置，系统设
计脱硫率80%，2000年建成投入运行。重庆电厂引进德 国技术建成了一套石灰石/石膏湿法脱硫工艺。

芬兰IVO公司在南京下关电厂的炉内喷钙增湿活化法脱硫 工艺。

山东黄岛电厂4号机组引进了日本喷雾干燥法工艺，处理 烟气量为30万m3/h，设计脱硫率70%。

深圳西部电力公司从挪威ABB公司引进一台300MW机组 海水脱硫装置，1999年初进入调试试运行阶段。在设计 与校核工况下脱硫率分别为90%和70%以上，脱硫排水 pH≥6.5。福建漳州后石电厂2台600MW机组海水脱硫装


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§4-3 烟气脱硫工艺评价指标
一、指标分类 二、技术指标
三、经济指标
四、环境指标
一、指标分类

评价一种烟气脱硫工艺好坏的指标包括三大类：技术指 标、经济指标和环保指标。

技术指标包括烟气脱硫效率、钙硫摩尔比和装置出力。 经济指标包括工程总投资和单位容量造价、年运行费用、 吨SO2脱除成本、售电电价的增加。


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二、烟气脱硫工艺的类型和主流工艺

按脱硫反应物质在反应过程中的状态分：湿法脱硫（石
灰石／石灰－石膏法limestone-gypsum 、氨洗涤脱硫
和海水洗涤脱硫），干法脱硫（炉内喷钙in-bed calcium injection desulfurization 、电子束辐照烟气
脱硫脱氨），半干法脱硫（喷雾干燥法spraying

环境指标主要指脱硫工艺产生的废水和固体废弃物的量 的大小及处理的难易程度。
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二、技术指标

烟气脱硫效率：表示系统的脱硫能力
脱硫效率除取决于所采用的工艺和系统设计外， 还与钙硫比及排烟气体的性质有关。

钙硫摩尔比：表示达到一定脱硫效率时钙基脱硫剂的过 量程度，用Ca/S表示
一般，湿法脱硫工艺在Ca/S＝1.1-1.2时，脱硫效率可达 90%以上；干法脱硫工艺Ca/S＝2-2.5时，脱硫效率可达 70%以上；半干法脱硫工艺Ca/S＝1.5-1.6时，脱硫效率可 达85%以上。

目前，已有石灰石-石膏湿法、烟气循环流化床、海水脱硫
法、脱硫除尘一体化、旋转喷雾干燥法、炉内喷钙尾部烟气 增湿活化法、活性焦吸附法、电子束法等烟气脱硫工艺技术
在我国实际应用。

其中，石灰石-石膏湿法烟气脱硫工艺技术是我国的主流工
艺技术。据统计，投运、在建和已经签订合同的火电厂烟气
脱硫工艺技术中，石灰石-石膏湿法技术占90％以上。
一、石灰石浆液洗涤脱硫工艺原理

湿法烟气脱硫技术中应用最多的是石灰石或石
灰浆液洗涤法，这也是目前脱硫效率最高、技 术最成熟、应用最广的烟气脱硫技术。

按产生的废弃物是否回收分为石灰石／石膏法
和石灰石／抛弃法。
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１、系统组成及工艺流程

湿法烟气脱硫工艺系统主要包括石灰石浆液制 备系统、烟气输送和热交换系统、SO2吸收系 统、除湿系统、脱硫产物处理系统和废水处理 系统等。

程目前约为200元左右。20万千瓦及以下现有火电机组的烟
气脱硫工程在250元以下 。

与新建机组相比，现有机组增设脱硫设备的改造工程则受 到更多现场条件的限制，投资费用要增加约 30% 。主要包 括增加烟道和烟囱耐酸腐蚀处理；需对原有设备进行改造， 以适应脱硫装置投运后的新工况；因场地限制增加了设备、 管道的合理布置和施工维修的难度等。
desulfurization 、炉内喷钙尾部增湿活化法(Limestone Injection into the Furnace and Activation of Unreacted Calcium，LIFAC)、烟气循环流化床脱硫法CFB-FGD ）

按脱硫产物的处理方式分：抛弃法和回收法

按脱硫剂是否可重复使用分：再生法和非再生法
后维护工作量，脱硫系统的投运率，以及与设 备改造有关的其他指标。
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§4-4 湿法烟气脱硫技术
一、石灰石浆液洗涤脱硫系统组成及工艺原理
1、系统组成及工艺流程 2、湿法脱硫化学反应机理
3、湿法脱硫化学反应的特点
二、SO2吸收系统的组成和设备
1、脱硫吸收塔结构
2、脱硫吸收塔主要设计和运行参数
三、提高脱硫效率的措施 四、湿法脱硫工艺存在的问题及对策
第四章
常规火电厂烟气净化技术
§4-6 炉内喷钙增湿活化脱硫技 术 §4-7 循环流化床烟气脱硫技术 §4-8 其它烟气脱硫技术 补充：超超临界燃煤发电技术
§4-1 烟气净化技术概述 §4-2 烟气脱硫剂种类和特点 §4-3 烟气脱硫工艺指标 §4-4 湿法烟气脱硫技术
§4-5 喷雾干燥法烟气脱硫技
术


储区等4部分。
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2、脱硫吸收塔主要设计和运行参数
(1) 吸收塔内的烟气流速

指设计处理烟气的空塔截面流速。它决定了吸收塔的横截 面面积及直径。
设计烟速越高，吸收塔的直径越小，降低了吸收塔的造价。 但另一方面，烟气流速增高，烟气与吸收浆液的接触和反 应时间相应减少，烟气携带液滴的能力也相应增大。因此， 在能够保证浆液与烟气充分接触的条件下，应尽可能提高 烟气流速。
２、固体废弃物
大部分脱硫工艺脱硫副产品采用抛弃堆放等处理方式，因此要
对堆放场的底部进行防渗处理以防污染地下水，对表面进行固
化处理，以防扬尘。 另外，某些脱硫工艺在吸收剂制备过程中还产生噪声和粉尘 等．

其他还包括脱硫系统的性能指标，比如脱硫装 置的各种设备必须能耐受经常性的热冲击和腐
蚀，应有良好的负荷跟踪特性，脱硫装置停运

我国脱硫设备国产化率已达90%以上。石灰石－石膏湿法烟 气脱硫工艺中的关键设备，如浆液循环泵、真空皮带脱水机、 增压风机、气-气换热器、烟气挡板等，国内已具备研发和
生产加工能力。

目前，我国已拥有了30万千瓦级火电机组自主知识产
权的烟气脱硫主流工艺技术。
我国烟气脱硫工程总承包能力已基本能够满足国内火
一般数据为1000元/tSO2左右。
４、售电电价增加
因烟气脱硫系统而引起的售电电价增加计算式为：
电价增加 [ 元 /(kWh)] ＝年运行费用 ( 元 )/[ 机组容量 (kW) 24(h) 365 锅炉可用系数]
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四、环境指标
１、废水 几乎所有的湿法脱硫工艺均会或多或少地产生废水。脱硫废水 的主要超标项目是PH值、COD、悬浮物及汞、铜、镍、锌、 砷、氯、氟等，因此，需考虑相应的废水处理措施。

用作烟气脱硫的脱硫剂包括钙基脱硫剂、氨基脱硫剂、钠 基脱硫剂、活性炭吸附剂以及其它一些碱性脱硫吸收剂。 目前应用最广泛的是钙基脱硫剂，包括石灰石CaCO3、白 云石CaCO3 . MgCO3 、生石灰CaO和消石灰Ca(OH)2等几类。 其中，石灰石便宜，但需要制成粉末并且反应活性较差； 石灰需要从石灰石煅烧得到，容易吸水发生水和反应，对 人体有害，但反应活性强；消石灰是石灰加水消化得到的， 具有很强的反应活性，但分子量比石灰大。 一般石灰石/石膏法和LIFAC采用石灰石CaCO3，喷雾干燥 法和循环流化床法采用消石灰。
上述物质与石灰石的反应过程、亚硫酸钙的氧化过程、 硫酸钙晶体的生成和H2SO4的中和过程。 (1) SO2、SO3、HCI被水的吸收过程
(2)与石灰石的反应过程
(3)氧化反应过程
(4)与石灰石的反应过程
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3、湿法脱硫化学反应的特点

该反应为气、液、固三相反应，全部化学反应均在脱硫塔（包括 下部浆池）中的喷淋洗涤过程中进行的、加上脱硫浆液的循环和 强烈的搅拌，而且脱硫过程的反应温度均低于露点，温度适中， 并有足够的停留时间，因此脱硫反应速度快，脱硫效率高，钙的 利用率高。在钙硫比略大于１时，脱硫效率可达90％以上。 该工艺易于大型化，适合干大型电站锅炉的烟气脱硫。 但是，由干脱硫过程的反应温度均低于露点，即均在湿态下进行， 因此锅炉来的烟气一般需要冷却降温，脱硫后的烟气则需经再加 热后才能从烟囱排出，否则将会造成下游设备的腐蚀和影响烟气 抬升高度。 另外在脱硫过程中需用水，因此，有废水处理问题．