火电厂烟气脱硫技术工艺介绍

我国火电厂脱硫现状
我国火电厂脱硫发展史 我国火电厂脱硫始于20世纪70年代，但
发展缓慢。当时对国际上出现的不少好的工 艺都进行了不同规模的半工业化试验，包括 湿法、干法和半干法等，我国自己还开发了 磷铵肥法。
“八五”期间，国家决定，引进几套示 范装置，消化吸收，为“九五”大上做好准 备。
全国引进了6套示范装置：
去烟囱 排入灰场
主要反应式
Ca(OH)2 + SO2
CaSO3 + H2O
C a(OH)2 + SO2 +1/2O2 CaSO4 + H2O
4.炉内喷钙尾部增湿脱硫
（LIFAC）技术
LIFAC脱硫工艺是在炉内喷钙脱硫技术的基础 上，在尾部烟道加装了增湿活化器，在活化器中， 喷入的水雾与烟气中的未反应的氧化钙颗粒反应， 生成活性更高的氢氧化钙，对SO2进一步吸收， 总脱硫率可达70%～80%。目前，芬兰公司对装置 作了改进，采用吸收剂再循环，可使脱硫率接近 90%。
床脱硫工艺，是目前我国在中小型发电锅炉上重点推广的工艺。 b.半干法：采用液态吸收剂，利用烟气的热量，在脱硫反应的同时，蒸
发吸收剂中的水分，使脱硫产物成为固态。 c.湿法：采用液态吸收剂吸收烟气中的SO2。如湿式石灰石-石膏法等。
在国内外，湿式石灰石-石膏法占湿法的80%，我国已将湿式石灰石石膏法作为大容量机组（≥200MW）的电厂烟气脱硫优先考虑的方法。 ⑵.按脱硫产物划分：主要是根据对吸收产物的处理划分的。 a.抛弃法：在采用碱性浆液如石灰、石灰石等碱性浆液作吸收剂时，生 成的是亚硫酸盐和硫酸盐，将这些产物抛弃。 b.回收法：将脱硫产物以可利用资源进行回收的方法。如回收石膏、SO2、 稀硫酸、硫酸铵和硝酸铵。 ⑶.按脱硫原理划分： a.吸收法 b.吸附法 c.催化转化法
设备国产化（以湿式石灰石-石膏法工艺为例）： 目前可以国产化的设备有： *风机类 *泵类 *吸收塔箱罐及钢结构类 *物料输送设备类 *除尘设备 *定量给料类 *制粉设备类 *翅管式和热管式烟气换热器 *防腐内衬 *DCS控制系统等。
目前已具备条件开发的设备有： *水力旋流分离器 *真空皮带脱水机及附属设备 *压力雾化喷嘴 *除雾器 *回转式和强制热媒水循环式烟气换热器 *搅拌设备 *特大容量的脱硫干风机 *强制氧化用大流量高压离心风机 *脱硫DCS系统控制软件等。
目前仍需进口的设备有： *大容量脱硫湿风机 *重要的检测采样一次元器件（包括进、出口
SO2检测仪、烟尘检测仪、浆液浓度计、浆液 流量计等）及其控制系统 *关键部位阀门 *喷淋系统 *除雾器 *大容量循环浆泵 *烟气换热器 *真空皮带脱水机等。
烟气脱硫工艺分类
⑴.按吸收剂的状态划分： a.干法：利用固态吸收剂、吸附剂或催化剂脱硫的方法。烟气循环流化
IVO（芬兰）
ABB（挪威）
荏原（日）
1999
1999
1998
10600
—
9730
7左右
7~8
—
875
—
—
2.0~3.0
—
—
35~40 60~85
—
—
＞90
80
除此之外，还引进：德国斯坦米
勒的湿式石灰石石膏法，另外还有 浙江钱清电厂、云南小龙潭电厂、 福建后石电厂、四川内江电厂、宜 宾黄梅电厂等，都引进了不同的脱 硫工艺。
我国火电厂脱硫发展趋势
目前，大型机组烟气脱硫，核心关键技术 和设备仍然依赖于国外。投资和运行费用仍 然降不下来，不适合我国国情。烟气脱硫国 产化是必然趋势。这里提出了两大任务：要 实现烟气脱硫技术的国产化和烟气脱硫设备 的 国 产 化 。 2000 年 原 国 家 经 贸 委 就 发 布 了 《火电厂烟气脱硫关键技术与设备国产化规 划要点》
火电厂烟气脱硫技术 工艺介绍
我国SO2的排放
2003年我国煤炭消费量：15.8亿吨，其中火电厂燃 煤量：8.5亿吨，比2000年增长了44%，占全国煤炭消 费增长量的80%。 2003年全国SO2排放量：2167万吨，比2002年增长 12%，其中火电厂：1200万吨，增长了460万吨，占全 国排放总增长量的88%。 如不加以治理，预计到2020年，全国SO2排放量： 4780万吨左右，火电厂：3100多万吨，与2000年相比 增加2倍。 我国基本消除酸雨污染所允许的SO2最大排放量为 1200-1400万吨。
烟气循环流化床是采用含湿量为3%～5%的石 灰粉作为脱硫剂，在流化床中与高速流动的烟 气接触完成脱硫。在流化床尾部除下来的吸收 剂经增湿后循环使用。在钙硫比为1.1～1.5的 情况下，脱硫率可达80%～90%。
烟气循环流化床工艺系统简单，运行可靠，占地面积 小，投资和运行费用低，无废水排放，是一种较好的干 法脱硫工艺。
1634
钙硫比
1.01~1.02
1.01~1.02
1.5~2.0
吸收剂利用率/% ＞90
＞90
40~5035~40
脱硫效率/% ＞90
＞80
70~80
南京下关电厂 深圳西部电厂 成都热电厂
2×125
200
200
550000 LIFAC 灰渣
1100000 海水脱硫
废水
300000 电子束法 硫铵硝铵
规划要点的指导思想
总体规划、突出重点、依据市场、 依托项目、技贸结合、引进技术、立足 创新、重点攻关、提高质量、形成能力， 逐步提高国产化水平。利用国内科研、 设计和制造部门现有技术力量和生产能 力，在引进、消化吸收国外先进的烟气 脱硫技术的基础上，加强技术创新、开 发适合我国国情的火电厂烟气脱硫工艺， 逐步实现火电厂烟气脱硫关键技术和设 备的国产化。
第三步:至2005年末，湿法烟气脱硫设备国产化率达95%以 上。其它烟气脱硫工艺也要基本实现脱硫设备国产化。
第四步:至2010年，湿法烟气脱硫设备国产化率达100%。 掌握其它若干种烟气脱硫工艺的设计，设备国产化率达到 95%以上。
规划要点：
国产化具体内容：首先设计技术 国产化，其次设备国产化。
设计技术国产化： 引进国外设备的同时引进设计技术，并要消
旋转喷雾干燥法脱硫，工艺过程简单，设备少，占地小， 不需对脱硫产品进行二次处理，没有废水排放，脱硫后的 烟气不需二次加热。该法适用于燃用中、低硫煤锅炉的烟 气脱硫。

浆液槽
消石灰浆液



旋转喷雾
除尘器

锅炉烟气
干燥塔
（静电或布袋式）




脱硫渣再循环

脱硫渣再循环



旋转喷雾干燥法工艺流程示意图
规划要点： 烟气脱硫国产化目标
分四步考虑：
第一步:至2001年末，初步掌握火电厂湿法脱硫设计技术， 启动火电厂烟气脱硫国产化示范工程，湿法烟气脱硫设备 国产化率达80%左右。同时，选择若干种其它烟气脱硫工 艺作为国产化的示范工程，编制国产化实施方案。
第二步:至2003年末，具备独立完成火电厂湿法烟气脱硫 工艺设计的能力，开发适合我国国情的火电厂烟气脱硫工 艺，湿法烟气脱硫设备国产化率达90%以上。组织实施其 它烟气脱硫国产化示范工程，并具备相应的设计能力。
消石灰 干粉仓
循环流化床反应器
分 离 器
静电除尘器
排烟
锅炉烟气
干灰再循环 喷水加湿
干灰排放
飞灰
主要反应式
Ca(OH)2 + SO2
CaSO3 + H2O
wk.baidu.com
C a(OH)2 + SO2 +1/2O2 CaSO4 + H2O
3.旋转喷雾干燥法烟气脱硫
称半干法工艺，基本工艺路线是将石 灰制成一定浓度的浆液供给脱硫塔，在 脱硫塔中由高速旋转（约10000转/min左 右）的喷雾装置将浆液雾化成100μm以 下的雾滴，同时与含SO2的热烟气接触； 在雾滴干燥的同时，完成对SO2的吸收。 经除尘分离后烟气排放，脱硫渣循环使 用。
工艺系统简介
系统包括：气-气换热器、吸收塔、石灰石粉和石灰石浆液制备、 浆液循环槽、石膏脱水系统
净 化后烟气 气
气 换 除尘后烟气 热 器
除雾器
吸
收 喷淋层
塔
浆液制备 氧化空气
浆液循环槽
石膏制备系统 旋 流 器
真空皮带脱水机
石膏
2.烟气循环流化床脱硫技术
烟气循环流化床脱硫技术是把固体流态化技 术引入到烟气脱硫工艺中的一项新技术，在20 世纪80年代以后有了很大发展。
《现有燃煤电厂二氧化硫治理 “十一五”规划》
“十一五”期间，现有燃煤电厂需安装烟气脱 硫设施1.37亿千瓦，共221个项目，可形成二氧 化硫减排能力约490万吨。加上淘汰落后、燃 用低硫煤、节能降耗等措施，到2010年，现有 燃煤电厂二氧化硫排放总量由2005年的1300万 吨下降到502万吨，下降61.4%。《规划》的实 施，对实现“十一五”时期全国二氧化硫排放 总量削减10%的约束性目标和改善全国大气环 境质量将起决定性作用。
总的脱硫率达到70% ～ 80%.
5.电子束法烟气脱硫（EBA）技术
利用电子加速器产生的等离子体，氧化烟气 中的SO2和NOX，同时与喷入的水和氨反应，生成 硫酸铵和硝酸铵，达到同时脱硫、脱氮的目的。
水
除尘器 冷
锅炉烟气
1
却
塔
液软空 氨水气
反应器
除尘器 2
去烟囱
肥料
在反应器中经过以下四步主要反应：
重庆珞璜电厂的湿式石灰石石膏法 太原第一热电厂的简易湿式石灰石石膏法 山东黄岛电厂的旋转喷雾干燥法 南京下关电厂的LIFAC法 深圳西部电厂的海水脱硫 成都热电厂的电子束脱硫。
引进的火电厂6大示范工程简况
项目
重庆珞璜电厂 太原一热电厂 山东黄岛电厂
机组/MW 4×360
200
100
烟气量/Nm3/h 1170000
300000
300000
FGD工艺 石灰石石膏法 简易石灰石法 旋转喷雾干燥
副产物
石膏
淤渣
灰渣
外商
三菱重工（日） EPDC（日） EPDC（日）
建成年份 1992、1999
1996
1996
投资/万元 55830
13100
9520
占电厂投资/% 15~20
8~10
10~15
运行费/万元/a 8319
625
炉内反应：脱硫率30%左右
CaCO3
CaO + CO2
CaO + SO2
CaSO3
CaO + SO2 + 1/2O2
CaSO4
尾部增湿活化反应器中的反应，：
CaO + H2O
Ca(OH)2
Ca(OH)2 + SO2
CaSO3 + H2O
C a(OH)2 + SO2 +1/2O2 CaSO4 + H2O
1.湿式石灰石-石膏法烟气脱硫
湿式石灰石-石膏法是将石灰石粉制成 浆液，在吸收装置中将烟气中的SO2脱除 而副产石膏的方法。该方法是目前应用最 广的一种烟气脱硫（FGD）方法。脱硫率 可达95%以上，运行可靠，技术最为成熟， 可适用于高、中、低硫煤。最大缺点是设 备庞大，占地面积大，投资和运行费用高。
第一步，生成活性基团
O2、H2O + e*
·OH、HO2·、H、O2+、e
O + O2 + M
O3 + M（M为N2等分子）
第二步，活性基团将SO2和NOX氧化成它们的高价氧化物
NO + O
NO2
LIFAC工艺适用于燃用中、低硫煤锅炉，投资 少，占地小，特别适用于老厂改造。没有废水排 放，烟气不需二次加热，运行费用低。但脱硫率 较低，钙硫比高，吸收剂利用率低。
石灰石粉 煤粉 空气
锅炉
水
烟气 活 化 器
静电除尘器 去烟囱
灰渣再循环
LIFAC法工艺流程示意图
去灰场
石灰石粉喷入950～1050℃的温度区，以生 成多孔的、比表面积大、反应活性高的CaO。
我国火电厂脱硫的技术政策
以烟气脱硫为主。规定：
燃用含硫量≥2%煤的机组或大容量机组（≥200MW） 的电厂建设烟气脱硫设施时，宜优先考虑采用湿式石 灰石—石膏工艺，脱硫率应保证在90%以上，投运率应 保证在电厂正常发电时间的95%以上。
燃用含硫量＜2%煤的中小电厂锅炉（＜200MW）， 或是剩余寿命低于10年的老机组，建设烟气脱硫设施 时，在保证达标排放，并满足SO2排放总量控制要求的 前提下，宜优先采用半干法、干法或其它费用较低的 成熟技术，脱硫率应保证在75%以上，投运率应保证在 电厂正常发电时间的95%以上。
化吸收和创新。 设备国产化分三类：
已实现国产化的设备， 可以实现国产化的设备， 短期内需要引进的设备。
烟气脱硫国产化的内容
设计技术国产化： *设计参数的选取 *工艺计算 *吸收塔结构设计 *工艺设备选型和配套 *设备布置 *控制系统设计 *调试技术 *施工安装标准和技术规范 *工程管理和验收 *运行和检修规程等。