火电厂烟气脱硫技术工艺介绍

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火电厂烟气脱硫技术工艺介绍
一.国内火电厂脱硫概述
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%。
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
SO2 + O SO3
第 三步 , 生成 的 SO3 和 NO2 立 即和喷入 的软水 反应 ,生成 H2SO4和 HNO3:
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
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。
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。
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
都热电厂
山东黄岛电厂
南京下关电厂
深圳西部电厂

机组/MW 200
IVO(芬兰)
ABB(挪威)
建成年份
1992、1999
1996
1999
1998
投资/万元
55830
10600
13100 —
1996
9520 9730
1999
占电厂投资/% 15~20 7~8
运行费/万元/a 8319
8~10 —
625
10~15 1634
7左右
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。
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 锅炉 空气

烟气 活 化 静电除尘器 去烟囱

灰渣再循环
去灰场
LIFAC法工艺流程示意图
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。
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。
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。
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。
4×360
200
200
100Βιβλιοθήκη 烟气量/Nm3/h 1170000
300000
1100000
300000
300000
FGD工艺
石灰石石膏法 简易石灰石法
电子束法
旋转喷雾干燥
LIFAC
2×125 550000 海水脱硫
副产物
石膏
淤渣
灰渣
灰渣


硫铵硝铵
外商
三菱重工(日) EPDC(日)
荏原(日)
EPDC(日)
消 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。
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。
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
除雾器
石膏制备系统

器 除尘后烟气 热
气 换
喷淋层 器
真空皮带脱水机
浆液制备
浆液循环槽
氧化空气
石膏
净 化后烟气 吸


气 收
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。 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%。
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。

除尘器 冷
锅炉烟气
1


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:
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:
除尘器 脱硫渣再循环
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%。
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。
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
燃烧前脱硫(洗煤) 燃烧中脱硫(炉内脱硫) 燃烧后脱硫(烟气脱硫FGD)
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。
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》
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。
排烟 消石灰 干粉仓
循环流化床反应器
分 离 器
静电除尘器
干灰排放
锅炉烟气
干灰再循环 喷水加湿
飞灰
主要反应式
Ca(OH)2 + SO2
CaSO3 + H2O
C a(OH)2 + SO2 +1/2O2 CaSO4 + H2O
c.湿在法国:内采外用,液湿态式吸石收灰剂石吸-收石烟膏气法中占的湿S法O的2。80如%湿,式我石国灰已石将-湿石式膏石法灰等石。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
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。
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
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


去烟囱

锅炉烟气
脱硫渣再循环 排入灰场

旋转喷雾 干燥塔
(静电或布袋式)


旋转喷雾干燥法工艺流程示意图
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。
二.脱硫工艺分类
脱硫工艺分类
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