循环流化床锅炉烟气脱硫脱硝技术讲课稿

目前经常采用以下脱硫工艺:
1）循环流化床锅炉炉内脱硫 2）喷雾干燥法脱硫工艺 3）循环流化床干法 4）海水脱硫 5）氧化镁法 6）石灰石/石灰-石膏法
2.1 循环流化床炉内脱硫
1.脱硫方法：石灰石或白云石最为脱硫剂，在燃烧 过程中分解成石灰（CaO），在氧化性气氛下与 SO2和O反应生成硫酸钙
2. 石灰石脱硫原理
－单塔应用的经济规模 ：450MW
－废水 ：
无
—黄岛电厂、白马
2.3 石灰石－石膏湿法烟气法
石灰石（石灰）-石膏湿法脱硫工艺采用石灰石或石 灰作脱硫吸收剂，石灰石经破碎磨细成粉状与水混合搅 拦成吸收浆液。在吸收塔内，吸收浆液与烟气接触混合 ，烟气中的二氧化硫与浆液中的碳酸钙以及鼓入的氧化 空气进行化学反应被脱除，最终反应产物为石膏。脱硫 后的烟气经除雾器除去带出的细小液滴后排入烟囱。脱 硫石膏浆经脱水装置脱水后回收。
c 从表面看，叶片出现伤斑、发黄、枯卷、落叶、落果或 生长缓慢等，严重时则会枯死。
d 同时会使植物对病虫害的抵
2.3 SO2造成的社会经济损失
据资料介绍，美国每排放1t SO2造成社会经济损失为220 美元，我国平均每吨SO2造成的社会经济损失为1700元人民 币。照此计算，我国每年因排放SO2造成的社会经济损失约 相当于近千亿人民币，而且使人的寿命缩短38天。
吸收剂 —— 石灰 副产物 —— 亚硫酸钙/硫酸钙
喷雾干燥法工艺流程图
喷雾干燥法化学反应机理
烟气
溶液
SO2+H2O→2H++SO32SO2 Ca2++2 H2O← 2H+ +Ca(OH) 2
Ca2+ + SO32- +0.5 H2O →
SO32- +0.5 O2 →SO42O2 Ca2++ SO42- +2 H2O →
控制火电厂SO2排放 火电厂SO2排放量已占SO2排放总量近50%，随着经
济发展和电能需求增加，火电厂排放比重将继续增大，火电 厂是SO2排放总量控制的重点行业。
3 SO2污染的控制途径
控制SO2的方法: 1) 燃烧前脱硫 2) 炉内脱硫 3) 烟气脱硫
3.1 燃烧前脱硫
燃烧前脱硫就是在煤燃烧前把煤中的硫 分脱除掉，燃烧前脱硫技术主要有物理洗选 煤法、化学洗选煤法、煤的气化和液化等。 煤的燃烧前的脱硫技术尽管还存在着种种问 题，但其优点是能同时除去灰分，减轻运输 量，减轻锅炉的沾污和磨损，还可回收部分 硫资源。
3.2 炉内脱硫
炉内脱硫是在燃烧过程中，向炉内加入固硫剂如 CaCO3等，使煤中硫分转化成硫酸盐，随炉渣灰排 除。典型的技术有LIMB炉内喷钙技术（传统）、 LIFAC烟气脱硫工艺（尾部活化），其脱硫效率一 般为40%～85%。
3.3 烟气脱硫
烟气脱硫技术（FGD）是当前应用最广、效率最高 的脱硫技术，在今后一个相当长的时期内，将是控制 SO2排放的主要方法。世界各国研究开发和商业应用的 烟气脱硫技术估计超过200种。按脱硫剂和副产物的干 湿形态，烟气脱硫又可分为湿法、半干法和干法工艺。 湿法FGD工艺占主流，典型的有：石灰石（石灰）-石 膏法、海水脱硫法、氧化镁法、氨法等；典型的干（半 干）法烟气脱硫工艺的有：烟气循环流化床法、喷雾干 燥法、电子束辐照法等。
石灰石输送系统 2套平衡阀 1套进气阀 2套圆顶阀 一套排堵阀 动作周期： 小于60秒
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• 石灰石输送系统故障
管道堵塞
含水率 颗粒度 长距离管道 大量弯头 管道分叉变径
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氮氧化物控制技术
主要内容
一、NOX的生成途径 二、燃烧方式对NOX排放的影响 三、 NOX排放标准 四、降低NOX排放的主要措施 五、烟气脱氮技术
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石灰石品质对脱硫的影响 石灰石脱硫： 1、CaCO3 煅烧CaO
体积减小，孔隙率增加 2、CaO转化CaSO4
体积增加，孔隙率降低
煅烧前 煅烧后 脱硫后
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• 煤含硫量高、石灰石不足 • 煤设计含硫量低、实际含硫量过高 • 石灰石投系统出力不足 最终表现为：
CFB锅炉SO2排放不达标
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• 炉膛温度过高 • 最佳脱硫温度：850～900℃ • 煤质变化及设计不够成熟，炉膛温度980℃以上
气、氧含量(O2)=6％。
一、NOX的生成途径
温度和过量空气对NOx的生成有很大作用，进入炉内的过 量空气越多、炉内燃烧区温度越高，则NOx生成量越大。
燃煤锅炉燃烧生成的NOX与锅炉燃煤特性及燃烧工况密切 相关，主要影响因素包括：：
a 燃煤特性如煤中氮的含量及挥发分含量； b 煤的反应特性； c 燃烧温度； d 过剩空气量等。
石灰石脱硫效果差
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• 石灰石输送系统故障
• 下料管不下料 • 阀门不正常 • 密封圈故障 • 旋转给料机漏粉 • 旋转给料机卡塞 • 料位开关故障 • 到位开关故障 • 管道堵塞
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• 石灰石输送系统故障 • 1、下料管不下料
通过锤击松动排堵
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• 石灰石输送系统故障
• 下料管不下料
气
压缩空气吹堵
2.炉内脱硫主要问题：
1）石灰石品质差：纯度、粒度和活性 2）煤含硫量高、石灰石不足 3）炉膛温度过高 4）石灰石输送系统故障
1 系统组成
主要由石灰石仓、输送系统、流化风机等 组成。
1 系统组成
石灰石仓
1 系统组成
输送系统
1.炉内脱硫主要问题
石灰石品质对脱硫的影响 石灰石粒度对脱硫 的影响： • 0.15~0.5mm • 与分离器分 • 离效率有关
烟气脱硫脱硝技术交流
李耀庭
二氧化硫控制技术
主要内容
一、SO2的污染 二、常见的脱硫技术简介 三、循环流化床炉内脱硫系统
一、SO2的污染
1 SO2的排放
SO2的主要来源分为两大类，天 然污染源和人为污染源。
SO2污染源的特点
分类
发生源
特性及影响
1）海洋硫酸盐雾
1）全球性分布在广阔的地
天
2）缺少氧气的水和土壤释 区以低浓度排放在大气中不
放的硫酸盐
易稀释和被净化
然 3）细菌分解的有机化合物 2）一般不会产生酸雨现象
源 4）火山爆发
3）人力无法控制
5）森林失火
1）矿物燃料燃烧，占3/4 以上 人 2）金属冶炼 为 3）石油生产 源 4）化工生产
1）比较集中，在占地球表 面不到1%的城市和工业区 上空占主导地位
2）是发生酸雨的基本原因
3）人力可以控制
石灰石－石膏法脱硫特点
优点： 1) 技术成熟 2) 吸收剂价廉易得 3) 脱硫效率高 4) 对煤种变化的适应性强 5) 副产品可综合利用 缺点： 1) 系统复杂 2) 占地面积大 3) 一次投资较大
典型的石灰石（石灰）-石膏湿法脱硫工艺
国内主流吸收塔技术
喷淋空塔
液柱塔
托盘塔
鼓泡反应器
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主流脱硫工艺特点及选择条件
因此，NOx排放并不能象根据煤中硫含量那样来预测其排 放量，它不能简单地根据煤中氮含量来预测，因为不同煤种、 不同燃烧系统会产生不同的NOx排放。
NOx主要生成的类型：
• 热力型：空气中的氮气在高温下氧化而成，在温
度足够高时，可占到NOX总量的20%
• 燃料型：燃料中含有的氮化合物在燃烧过程中热
分解而又接着氧化而成的，占到NOX总量的60－ 80%以上，可高达90%
大量资料表明，SO2与大气中其他污染物协同作用，对人 体健康的危害更大。
2.2 SO2对植物的危害
a 植物对SO2特别敏感，主要通过叶面气孔进入植物体内， 在细胞或细胞液中生成SO32-或HSO3-和H+。
b 破坏植物的正常生理机能，使光合作用降低，影响体内 物质代谢和酶的活性，从而使叶细胞发生质壁分离、收 缩或崩溃，叶绿素分解等。
项目
湿法
氧化镁法 循环流化床干法
技术成熟程度 适用煤种 应用单机规模
成熟
成熟
成熟
wenku.baidu.com
不受含硫量限 制
不受含硫量限 制
Sar≤2%
没有限制
没有限制
≤300MW
能达到的脱硫率 95%以上
95%以上
60%
吸收剂来源
资源较多
附近有资源 资源较多
三、循环流化床炉内脱硫系统
1. 主要组成系统：
1） 石灰石储存系统 2） 输送系统 3） 流化风机
产物，没有二次污染问题 4、我国炉内脱硫系统不被用户重视，不注重维护，
没有考核指标 5、我国大部分CFB锅炉的炉内脱硫SO2排放不达标
，脱硫不被国家相关部门所认可
2.2 喷雾干燥法脱硫工艺
喷雾干燥工艺为半干法烟气脱硫工艺，以石灰浆 为吸收剂，浆液雾化成细小液滴(＜100μm）与热烟 气接触，液滴蒸发干燥与SO2反应生成亚硫酸钙。
化
板
电 动 震 打
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• 石灰石输送系统故障 • 旋转给料机漏料
旋转给料机漏粉，更换盘根
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• 石灰石输送系统故障 • 旋转给料机卡涩
未投运的叶片
投运3个月后的叶 片
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• 石灰石输送系统故障 • 料位开关故障
料位开关 参与逻辑控制
料位低 开始进料
料位高 停止进料
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• 石灰石输送系统故障 • 料位开关故障
（1）石灰石分解：原石灰石内自然空隙扩大 （2）石灰表面生成致密硫酸钙薄层：阻碍SO2进入并反应
3. 脱硫率（40%-60%）——最佳反应温度830 ~ 870℃
4. 综合指标Ca/S：Ca/S：2以上
炉内脱硫工艺特点
1、系统简单、运行可靠 2、 脱硫成本低，初投资、运行维护成本低 3、脱硫产物在飞灰和底渣中，不产生带水石膏等副
5）采矿等
产生 量 1/3
2/3
2 SO2的危害
SO2的污染属于低浓度长期污染，对生态环境一般是一种 慢性叠加性长期危害，它已经对自然生态平衡、人类健康、 工农业生产、建筑物、材料等方面造成一定程度的危害。
2.1 SO2对人体的危害
SO2对人体健康的影响主要是通过呼吸道系统进入人体， 与呼吸器官作用，引起或加重呼吸器官的疾病。如鼻炎、咽 喉炎、支气管炎、支气管哮喘、肺气肿、肺癌等。
氮氧化物主要包括NO、NO2以及少量的N2O等， 统称为NOX。燃用化石燃料的火电厂是产生NOX 排 放的主要来源。
NOX排放会造成环境污染、导致酸雨，形成地 面层臭氧。 排放到大气中的NOX与挥发性有机化合 物在阳光与热的作用下反应形成地面层臭氧（O3）。 地面层臭氧是对人类健康与环境有害的一种空气污 染物，是光化学烟雾污染的主要成分，导致光化学 烟雾，危害人体健康与环境。
2 烟气脱硫
烟气脱硫（FGD，Flue Gas Desulfurization）技术是当前 应用最广泛，效率最高的脱硫技术，是控制二氧化硫排放、 防止大气污染、保护环境的一个重要手段。工业发达国家从 70年代起相继颁布法令，强制火电厂安装烟气脱硫装置，促 进了烟气脱硫技术的发展和完善。
目前国外火电厂烟气脱硫技术的主要发展趋势是：烟气脱 硫高、装机容量大，技术水平先进，投资省，占地小，运行 费用低，自动化程度高，可靠性好等。
CO2
CO2 +2 H2O →2H+ +CO32Ca2+ + CO32- →
固体
Ca(OH) 2 Ca SO3 0.5 H2O
Ca SO4 2 H2O Ca CO3
喷雾干燥法工艺－主要特点
－吸收剂：
高品位石灰
－副产物 ：
亚硫酸钙/硫酸钙
－脱硫效率 ：
85%左右
－适用煤种 ：
中低硫煤
－Ca/S ：
1.2~1.4
燃煤电站锅炉燃烧生成的NOx中，NO约占95％， NO2则相对较少，约占NOx生成总量的5%。NO在高温下 相对于NO2来说比较稳定,但NO在常温下会迅速被氧化 为NO2。通常，NOx的排放浓度是以全部转化为NO2、并 换算到基准条件下的质量浓度（mg/m3）来表示。规定 的基准条件为标准状态（0 ℃，1.013×105 Pa）、干烟
• 快速型：燃烧时空气中的氮和燃料中的碳氢离子
团如CH等反应生成的，生成量很少，一般小于 5%
各种类型NOX的生成量与炉膛温度的关系
1 燃料型NOX
石灰石－石膏法脱硫烟气脱硫化学反应机理
氧化过程
CaSO3·2H2O + H+ → Ca++ + HSO3- + 2H2O HSO3- + 1/2O2 → SO4= + H+ Ca++ + SO4= + 2H2O → CaSO4·2H2O
总的氧化反应为： 2CaSO3·2H2O + O2 → 2CaSO4·2H2O
石灰石－石膏法脱硫烟气脱硫化学反应机理
吸收过程（吸收剂为石灰石）
SO2（g）+ H2O ＝＝ H2SO3 H2SO3 === H+ + HSO3H+ + CaCO3 === Ca2+ + HCO3Ca2+ + HSO3- + 2 H2O === CaSO3·2H2O + H+ H+ + HCO3- === H2CO3 H2CO3 === CO2 + H2O