火电厂烟气脱硫技术工艺介绍课件2.ppt

1、第1页，共75页。20032003年我国煤炭消费量：年我国煤炭消费量：15.815.8亿吨，其中火电厂燃煤亿吨，其中火电厂燃煤量：量：8.58.5亿吨，比亿吨，比20002000年增长了年增长了44%44%，占全国煤炭消费增长，占全国煤炭消费增长量的量的80%80%。20032003年全国年全国SOSO2 2排放量：排放量：21672167万吨，比万吨，比20022002年增长年增长12%12%，其，其中火电厂：中火电厂：12001200万吨，增长了万吨，增长了460460万吨，占全国排放总增长量的万吨，占全国排放总增长量的88%88%。如不加以治理，预计到如不加以治理，预计到20202020

2、年，全国年，全国SOSO2 2排放量：排放量：47804780万吨左右，火电厂：万吨左右，火电厂：31003100多万吨，与多万吨，与20002000年相比增年相比增加加2 2倍。倍。我国基本消除酸雨污染所允许的我国基本消除酸雨污染所允许的SOSO2 2最大排放量为最大排放量为1200-1200-14001400万吨。万吨。第2页，共75页。l“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

3、%。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。第3页，共75页。我国火电厂脱硫发展史我国火电厂脱硫发展史 我国火电厂脱硫始于我国火电厂脱硫始于2020世纪世纪7070年代，但年代，但发展缓慢。当时对国际上出现的不少好的工发展缓慢。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，我国自己还开发了湿法、干法和半干法等，我国自己还开发了磷铵肥法。磷铵肥法。“八五八五”期间，国家决定，引进几套示期间，国家决定，引进几套示范装置，消化吸收，为范装置，消化吸收

4、，为“九五九五”大上做好准大上做好准备。备。第4页，共75页。重庆珞璜电厂的湿式石灰石石膏法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山东黄岛电厂的旋转喷雾干燥法 南京下关电厂的南京下关电厂的LIFACLIFAC法法 深圳西部电厂的海水脱硫深圳西部电厂的海水脱硫 成都热电厂的电子束脱硫。成都热电厂的电子束脱硫。第5页，共75页。项项 目目 重庆珞璜电厂重庆珞璜电厂 太原一热电厂太原一热电厂 山东黄岛电厂山东黄岛电厂 南京下关电厂南京下关电厂 深圳西部电厂深圳西部电厂 成都热电厂成都热电厂 机组机组/MW

5、 4360 200 100 2125 200 200烟气量烟气量/Nm3/h 1170000 300000 300000 550000 1100000 300000FGD工艺工艺 石灰石石膏法石灰石石膏法 简易石灰石法简易石灰石法 旋转喷雾干燥旋转喷雾干燥 LIFAC 海水脱硫海水脱硫 电子束法电子束法副产物副产物 石膏石膏 淤渣淤渣 灰渣灰渣 灰渣灰渣 废水废水 硫铵硝铵硫铵硝铵外商外商 三菱重工（日）三菱重工（日）EPDC（日）（日）EPDC（日）（日）IVO（芬兰）（芬兰）ABB（挪威）（挪威）荏原（日）荏原（日）建成年份建成年份 1992、1999 1996 1996 1999 199

6、9 1998 投资投资/万元万元 55830 13100 9520 10600 9730占电厂投资占电厂投资/%1520 810 1015 7左右左右 78 运行费运行费/万元万元/a 8319 625 1634 875 钙硫比钙硫比 1.011.02 1.011.02 1.52.0 2.03.0 吸收剂利用率吸收剂利用率/%90 90 40503540 3540 脱硫效率脱硫效率/%90 80 7080 6085 90 80第6页，共75页。除此之外，还引进：德国斯坦米勒的除此之外，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

7、、福建后石电厂、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，都引四川内江电厂、宜宾黄梅电厂等，都引进了不同的脱硫工艺。进了不同的脱硫工艺。第7页，共75页。以烟气脱硫为主。规定：以烟气脱硫为主。规定：燃用含硫量燃用含硫量2%2%煤的机组或大容量机组（煤的机组或大容量机组（200MW200MW）的）的电厂建设烟气脱硫设施时，宜优先考虑采用湿式石灰石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，脱硫率应保证在石膏工艺，脱硫率应保证在90%90%以上，投运率应保证在电厂以上，投运率应保证在电厂正常发电时间的正常发电时间的95%95%以上。以上。燃用含硫量燃用含硫量2

8、%2%煤的中小电厂锅炉（煤的中小电厂锅炉（200MW200MW），或是剩余），或是剩余寿命低于寿命低于1010年的老机组，建设烟气脱硫设施时，在保证达标排放，年的老机组，建设烟气脱硫设施时，在保证达标排放，并满足并满足SOSO2 2排放总量控制要求的前提下，宜优先采用半干法、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，脱硫率应保证在干法或其它费用较低的成熟技术，脱硫率应保证在75%75%以上，以上，投运率应保证在电厂正常发电时间的投运率应保证在电厂正常发电时间的95%95%以上。以上。第8页，共75页。目前，大型机组烟气脱硫，核心关键技术目前，大型机组烟气脱硫，核

9、心关键技术和设备仍然依赖于国外。投资和运行费用仍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实现烟气脱硫技术的国产化和烟气脱硫设备的国产化。的国产化。20002000年原国家经贸委就发布了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火电厂烟气脱硫关键技术与设备国产化规划要点划要点第9页，共75页。规划要点的指导思想规划要点的指导思想 总体规划、突出重点、依据市场、依总体规划、突出重点、依据市场、依托

10、项目、技贸结合、引进技术、立足创托项目、技贸结合、引进技术、立足创新、重点攻关、提高质量、形成能力，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、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，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逐步实现火电厂烟气脱硫关键技术和设备的国产化。备的国产化。第10页，共75页。第一步第一

11、步:至至20012001年末，初步掌握火电厂湿法脱硫设计技术，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产化率达80%80%左右。同时，选择若干种其它烟气脱硫工艺作左右。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。为国产化的示范工程，编制国产化实施方案。第二步第二步:至至20032003年末，具备独立完成火电厂湿法烟气脱硫工艺设计的年末，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，湿法烟气脱硫设备能力，开发适合我国国情

12、的火电厂烟气脱硫工艺，湿法烟气脱硫设备国产化率达国产化率达90%90%以上。组织实施其它烟气脱硫国产化示范工程，并具以上。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。备相应的设计能力。第三步第三步:至至20052005年末，湿法烟气脱硫设备国产化率达年末，湿法烟气脱硫设备国产化率达95%95%以上。其以上。其它烟气脱硫工艺也要基本实现脱硫设备国产化。它烟气脱硫工艺也要基本实现脱硫设备国产化。第四步第四步:至至20102010年，湿法烟气脱硫设备国产化率达年，湿法烟气脱硫设备国产化率达100%100%。掌握。掌握其它若干种烟气脱硫工艺的设计，设备国产化率达到其它若干种烟气脱硫工艺的

13、设计，设备国产化率达到95%95%以以上。上。第11页，共75页。设计技术国产化：设计技术国产化：引进国外设备的同时引进设计技术，并要消引进国外设备的同时引进设计技术，并要消 化吸收化吸收和创新。和创新。设备国产化分三类：设备国产化分三类：已实现国产化的设备，已实现国产化的设备，可以实现国产化的设备，可以实现国产化的设备，短期内需要引进的设备。短期内需要引进的设备。第12页，共75页。设计技术国产化：设计技术国产化：l*设计参数的选取设计参数的选取l*工艺计算工艺计算l*吸收塔结构设计吸收塔结构设计l*工艺设备选型和配套工艺设备选型和配套l*设备布置设备布置l*控制系统设计控制系统设计l*调试

14、技术调试技术l*施工安装标准和技术规范施工安装标准和技术规范l*工程管理和验收工程管理和验收l*运行和检修规程等。运行和检修规程等。第13页，共75页。设备国产化（以湿式石灰石设备国产化（以湿式石灰石-石膏法工艺为例）：石膏法工艺为例）：目前可以国产化的设备有：目前可以国产化的设备有：l*风机类风机类l*泵类泵类l*吸收塔箱罐及钢结构类吸收塔箱罐及钢结构类l*物料输送设备类物料输送设备类l*除尘设备除尘设备l*定量给料类定量给料类l*制粉设备类制粉设备类l*翅管式和热管式烟气换热器翅管式和热管式烟气换热器l*防腐内衬防腐内衬l*DCSDCS控制系统等。控制系统等。第14页，共75页。目前已具备

15、条件开发的设备有：目前已具备条件开发的设备有：l*水力旋流分离器水力旋流分离器l*真空皮带脱水机及附属设备真空皮带脱水机及附属设备l*压力雾化喷嘴压力雾化喷嘴l*除雾器除雾器l*回转式和强制热媒水循环式烟气换热器回转式和强制热媒水循环式烟气换热器l*搅拌设备搅拌设备l*特大容量的脱硫干风机特大容量的脱硫干风机l*强制氧化用大流量高压离心风机强制氧化用大流量高压离心风机l*脱硫脱硫DCSDCS系统控制软件等。系统控制软件等。第15页，共75页。目前仍需进口的设备有：目前仍需进口的设备有：l*大容量脱硫湿风机大容量脱硫湿风机l*重要的检测采样一次元器件（包括进、出口重要的检测采样一次元器件（包括进

16、、出口SOSO2 2检检测仪、烟尘检测仪、浆液浓度计、浆液流量计等）及测仪、烟尘检测仪、浆液浓度计、浆液流量计等）及其控制系统其控制系统l*关键部位阀门关键部位阀门l*喷淋系统喷淋系统l*除雾器除雾器l*大容量循环浆泵大容量循环浆泵l*烟气换热器烟气换热器l*真空皮带脱水机等。真空皮带脱水机等。第16页，共75页。.按吸收剂的状态划分：按吸收剂的状态划分：a.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。艺，是目前我国在中小型发电锅炉上重点推广的工艺。b

17、.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。水分，使脱硫产物成为固态。c.c.湿法：采用液态吸收剂吸收烟气中的湿法：采用液态吸收剂吸收烟气中的SOSO2 2。如湿式石灰石。如湿式石灰石-石膏法等。在国内外，湿式石膏法等。在国内外，湿式石灰石石灰石-石膏法占湿法的石膏法占湿法的80%80%，我国已将湿式石灰石，我国已将湿式石灰石-石膏法作为大容量机组（石膏法作为大容量机组（200MW200MW）的电厂烟气脱硫优先考虑的方法。的电厂烟气脱硫优先考虑的方法。.按脱硫产物

18、划分：主要是根据对吸收产物的处理划分的。按脱硫产物划分：主要是根据对吸收产物的处理划分的。a.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。是亚硫酸盐和硫酸盐，将这些产物抛弃。b.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、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、SOSO2 2、稀硫酸、稀硫酸、硫酸铵和硝酸铵。硫酸铵和硝酸铵。.按脱硫原理划分：按脱硫原理划分：a.a.吸收法吸收法b.b.吸附法吸附法c.c.催化转化法催化转化法第17页，共

19、75页。湿式石灰石湿式石灰石-石膏法是将石灰石粉制成石膏法是将石灰石粉制成浆液，在吸收装置中将烟气中的浆液，在吸收装置中将烟气中的SOSO2 2脱除脱除而副产石膏的方法。该方法是目前应用最而副产石膏的方法。该方法是目前应用最广的一种烟气脱硫（广的一种烟气脱硫（FGDFGD）方法。脱硫率）方法。脱硫率可达可达95%95%以上，运行可靠，技术最为成熟，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。备庞大，占地面积大，投资和运行费用高。第18页，共75页。系统包括：气系统包括：气-气换热器、吸收塔、石灰石粉

20、和石灰石浆液制备、浆液循环槽、气换热器、吸收塔、石灰石粉和石灰石浆液制备、浆液循环槽、石膏脱水系统石膏脱水系统 除雾器除雾器 石膏制备系统石膏制备系统 净净 化后烟气化后烟气 气气 吸吸 旋旋 气气 流流 换换 收收 器器 除尘后烟气除尘后烟气 热热 喷淋层喷淋层 器器 塔塔 真空真空皮带脱水机皮带脱水机 浆液制备浆液制备 浆液循环槽浆液循环槽 氧化空气氧化空气 石膏石膏 第19页，共75页。烟气循环流化床脱硫技术是把固体流态化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，在引入到烟气脱硫工艺中的一项新技术，在2020世纪世纪8080年代以后有了很大发展。年代以

21、后有了很大发展。烟气循环流化床是采用含湿量为烟气循环流化床是采用含湿量为3%3%5%5%的石灰粉作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。硫。在流化床尾部除下来的吸收剂经增湿后循环使用。在钙硫比为在钙硫比为1.11.11.51.5的情况下，脱硫率可达的情况下，脱硫率可达80%80%90%90%。第20页，共75页。循环流化床反应器循环流化床反应器 排烟排烟消石灰消石灰干粉仓干粉仓 分分 静电除尘器静电除尘器 离离 器器 干灰再循环干灰再循环 干灰排放干灰排放 锅炉烟气锅炉烟气 喷水加湿

22、喷水加湿 飞灰飞灰 烟气循环流化床工艺系统简单，运行可靠，占地面积小，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。脱硫工艺。第21页，共75页。Ca(OH)Ca(OH)2 2 +SO+SO2 2 CaSO CaSO3 3+H+H2 2O O C a(OH)C a(OH)2 2 +SO+SO2 2+1/2O+1/2O2 2 CaSO CaSO4 4+H+H2 2O O第22页，共75页。称半干法工艺，基本工艺路线是将石称半干法工艺，基本工艺路线是将石灰制成一定浓度的浆液供给脱硫塔，在灰制成

23、一定浓度的浆液供给脱硫塔，在脱硫塔中由高速旋转（约脱硫塔中由高速旋转（约1000010000转转/min/min左左右）的喷雾装置将浆液雾化成右）的喷雾装置将浆液雾化成100m100m以以下的雾滴，同时与含下的雾滴，同时与含SOSO2 2的热烟气接触；的热烟气接触；在雾滴干燥的同时，完成对在雾滴干燥的同时，完成对SOSO2 2的吸收。的吸收。经除尘分离后烟气排放，脱硫渣循环使经除尘分离后烟气排放，脱硫渣循环使用。用。第23页，共75页。l 浆液槽浆液槽 消石灰浆液消石灰浆液l ll 旋转喷雾旋转喷雾 除尘器除尘器 去烟囱去烟囱l 锅炉烟气锅炉烟气 干燥塔干燥塔 （静电或布袋式）（静电或布袋式）

24、l l l l l 脱硫渣再循环脱硫渣再循环 脱硫渣再循环脱硫渣再循环 排入灰场排入灰场l l l 旋转喷雾干燥法工艺流程示意图旋转喷雾干燥法工艺流程示意图第24页，共75页。Ca(OH)Ca(OH)2 2 +SO+SO2 2 CaSO CaSO3 3+H+H2 2O O C a(OH)C a(OH)2 2 +SO+SO2 2+1/2O+1/2O2 2 CaSO CaSO4 4+H+H2 2O O第25页，共75页。LIFACLIFAC脱硫工艺是在炉内喷钙脱硫技术的基础上，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，喷入的在尾部烟道加装了增湿活化器，在活化器中

25、，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，对更高的氢氧化钙，对SOSO2 2进一步吸收，总脱硫率可达进一步吸收，总脱硫率可达70%70%80%80%。目前，芬兰公司对装置作了改进，采。目前，芬兰公司对装置作了改进，采用吸收剂再循环，可使脱硫率接近用吸收剂再循环，可使脱硫率接近90%90%。LIFACLIFAC工艺适用于燃用中、低硫煤锅炉，投资少，占工艺适用于燃用中、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

26、比高，吸二次加热，运行费用低。但脱硫率较低，钙硫比高，吸收剂利用率低。收剂利用率低。第26页，共75页。水水 石灰石粉石灰石粉 烟气烟气 活活煤煤 粉粉 锅炉锅炉 化化 静电除尘器静电除尘器 去烟囱去烟囱空空 气气 器器 灰渣再循环灰渣再循环 去灰场去灰场 LIFACLIFAC法工艺流程示意图法工艺流程示意图 第27页，共75页。石灰石粉喷入石灰石粉喷入95095010501050的温度区，以生成多孔的温度区，以生成多孔的、比表面积大、反应活性高的的、比表面积大、反应活性高的CaOCaO。炉内反应：脱硫率炉内反应：脱硫率30%30%左右左右 CaCOCaCO3 3 CaO+CO CaO+CO2

27、 2 CaO+SO CaO+SO2 2 CaSO CaSO3 3 CaO+SO CaO+SO2 2+1/2O+1/2O2 2 CaSO CaSO4 4 尾部增湿活化反应器中的反应，：尾部增湿活化反应器中的反应，：CaO+HCaO+H2 2O Ca(OH)O Ca(OH)2 2 Ca(OH)Ca(OH)2 2 +SO+SO2 2 CaSO CaSO3 3+H+H2 2O O C a(OH)C a(OH)2 2 +SO+SO2 2+1/2O+1/2O2 2 CaSO CaSO4 4+H+H2 2O O 总的脱硫率达到总的脱硫率达到70%70%80%.80%.第28页，共75页。水水 液液 软软 空

28、空 氨氨 水水 气气 除尘器除尘器 冷冷 除尘器除尘器 去烟囱去烟囱第29页，共75页。在反应器中经过以下四步主要反应在反应器中经过以下四步主要反应：第一步，生成活性基团第一步，生成活性基团O2、H2O+e*OH、HO2、H、O2+、eO+O2+M O3+M（M为为N2等分子等分子）第二步，活性基团将第二步，活性基团将SOSO2 2和和NONOX X氧化成它们的高价氧化物氧化成它们的高价氧化物 NO+O NONO+O NO2 2 SO SO2 2+O SO+O SO3 3第三步，生成的第三步，生成的SOSO3 3和和NONO2 2立即和喷入的软水反应，生成立即和喷入的软水反应，生成H H2 2

29、SOSO4 4和和HNOHNO3 3：SOSO3 3+H+H2 2O HO H2 2SOSO4 4 NO NO2 2+H+H2 2O HNOO HNO3 3第四步，生成第四步，生成H H2 2SOSO4 4和和HNOHNO3 3与液氨反应，生成硫酸铵和硝酸铵：与液氨反应，生成硫酸铵和硝酸铵：H H2 2SOSO4 4 +NH+NH3 3 （NHNH4 4）2 2SOSO4 4 HNO HNO3 3+NH+NH3 3 NH NH4 4NONO3 3 电子束脱硫技术的优点是反应速率快，在一个装置内同时脱硫、电子束脱硫技术的优点是反应速率快，在一个装置内同时脱硫、脱氮，副产肥料，实现了废物资源化，没

30、有废水排放。该工艺适脱氮，副产肥料，实现了废物资源化，没有废水排放。该工艺适应性强。缺点是控制系统复杂，要求严格，能耗高。应性强。缺点是控制系统复杂，要求严格，能耗高。第30页，共75页。海水烟气脱硫是利用海水中固有的碱度海水烟气脱硫是利用海水中固有的碱度(pH=8.2(pH=8.28.3)8.3)吸收中和烟气中的吸收中和烟气中的SOSO2 2，吸收过，吸收过SOSO2 2的海水，经海水的海水，经海水恢复系统处理后排入大海。恢复系统处理后排入大海。国际上海水脱硫技术分为两类，一类是用纯海水国际上海水脱硫技术分为两类，一类是用纯海水作脱硫剂的技术，脱硫率一般在作脱硫剂的技术，脱硫率一般在85%8

31、5%90%90%，在世界，在世界上应用较多。另一类在海水中加入一定量的消石灰，上应用较多。另一类在海水中加入一定量的消石灰，脱硫率较高，但应用较少。脱硫率较高，但应用较少。第31页，共75页。升温后烟气排向烟囱升温后烟气排向烟囱 吸收用海水吸收用海水 气气 除尘器除尘器 气气 吸吸 海海 空空锅炉烟气锅炉烟气 换换 收收 水水 气气 热热 塔塔 器器 海水恢复系统海水恢复系统 排入大海排入大海 海水脱硫投资省、运行费用低。缺点是占地面积海水脱硫投资省、运行费用低。缺点是占地面积大，系统存在腐蚀问题。大，系统存在腐蚀问题。第32页，共75页。l选择合适的脱硫工艺 确定工艺的基础参数:烟气流量，温

32、度，二氧化硫的含量，粉尘含量，脱硫效率，排烟温度等 选择脱硫工艺方案：设备投资，环保要求，对环境的影响、废水的排放，灰场的占用、周围生态环境，系统占地面积及布置条件，吸收剂的来源、利用率，水源问题，脱硫系统的电耗，燃煤含硫量，脱硫渣的处理与利用，原有设备的情况，锅炉、灰收集及处理系统、风机、烟囱等、对机组运行方式的适应性和影响，工艺的成熟程度等。第33页，共75页。l设备投资设备投资：2000年时段，国内大型火电机组的脱硫工程年时段，国内大型火电机组的脱硫工程由国外承建，造价大约每千瓦由国外承建，造价大约每千瓦8001200元。现阶段通过元。现阶段通过技术引进、消化和设备国产化，湿式脱硫项目的

33、造价大约技术引进、消化和设备国产化，湿式脱硫项目的造价大约每千瓦每千瓦300400元。元。l环保要求环保要求 l系统占地面积系统占地面积 l脱硫剂的选择脱硫剂的选择 l燃煤含硫量燃煤含硫量 l钙硫比钙硫比 第34页，共75页。第35页，共75页。工艺特点工艺特点 根据吸收法的原理，利用石灰石浆液做吸收剂，在吸收塔内吸根据吸收法的原理，利用石灰石浆液做吸收剂，在吸收塔内吸收脱除烟气中的收脱除烟气中的SOSO2 2，最终生成石膏。，最终生成石膏。具有以下优点：具有以下优点：*技术最成熟、应用范围广（适应高、中、低硫煤）、脱硫效率技术最成熟、应用范围广（适应高、中、低硫煤）、脱硫效率高（可达高（可达

34、95%95%以上）；以上）；*原料来源广泛、价廉易得；原料来源广泛、价廉易得；*系统运行可靠，变负荷运行特性优良；系统运行可靠，变负荷运行特性优良；*副产品可充分利用，是良好的建筑材料。副产品可充分利用，是良好的建筑材料。主要缺点：初投资较大，系统复杂。主要缺点：初投资较大，系统复杂。但有大幅度降低投资的可能。但有大幅度降低投资的可能。第36页，共75页。系统包括：气系统包括：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、气换热器、吸收塔、石灰石粉和石灰石浆液制备、浆液循环槽、石膏脱水系统石膏脱水系统 除雾器除雾器 石膏制备系统石膏制备系统 净净 化后烟气化后烟气 气气 吸吸 旋

35、旋 气气 流流 换换 收收 器器 除尘后烟气除尘后烟气 热热 喷淋层喷淋层 器器 塔塔 真空真空皮带脱水机皮带脱水机 浆液制备浆液制备 浆液循环槽浆液循环槽 氧化空气氧化空气 石膏石膏 第37页，共75页。吸收塔自下而上分为三个区：吸收塔自下而上分为三个区：循环槽：浆液储存器和反应器，主要反应：循环槽：浆液储存器和反应器，主要反应：石灰石溶解、亚硫酸盐氧化生成石膏。石灰石溶解、亚硫酸盐氧化生成石膏。洗涤区（喷淋层）：布置有多层喷嘴，根洗涤区（喷淋层）：布置有多层喷嘴，根据处理烟气量决定开启层数。据处理烟气量决定开启层数。气体区在喷淋层上部至吸收塔出口，中间气体区在喷淋层上部至吸收塔出口，中间装

36、有除雾器。装有除雾器。第38页，共75页。系统包括以下系统包括以下4 4个主要工艺过程：个主要工艺过程：*向循环槽中加入新鲜浆液；向循环槽中加入新鲜浆液；*吸收吸收SOSO2 2并进行反应生成亚硫酸钙；并进行反应生成亚硫酸钙；*亚硫酸钙氧化生成石膏（二水硫酸钙）；亚硫酸钙氧化生成石膏（二水硫酸钙）；*从循环槽中分离出石膏。从循环槽中分离出石膏。吸收塔中总的反应式如下：吸收塔中总的反应式如下：CaCOCaCO3 3+2SO+2SO2 2+H+H2 2O=Ca(HSOO=Ca(HSO3 3)2 2+CO+CO2 2 含含CaCOCaCO3 3的浆液从吸收塔上部喷入，吸收烟气中的的浆液从吸收塔上部喷

37、入，吸收烟气中的SOSO2 2，生成生成Ca(HSOCa(HSO3 3)2 2 并落入循环槽中，然后通过鼓入的空并落入循环槽中，然后通过鼓入的空气使气使CaCa（HSOHSO3 3）2 2氧化成氧化成CaSOCaSO4 4,结晶生成石膏：结晶生成石膏：Ca(HSOCa(HSO3 3)2 2+O+O2 2+CaCO+CaCO3 3+3 H+3 H2 2O=2CaSOO=2CaSO4 4.2H.2H2 2O+COO+CO2 2 第39页，共75页。当循环槽浆液中的石膏达到一定过饱和度时（约当循环槽浆液中的石膏达到一定过饱和度时（约130%130%），抽出一部分送往石膏处理站，制成工业石膏。），抽出

38、一部分送往石膏处理站，制成工业石膏。同时向循环槽中加入新鲜浆液，以保持吸收剂浆液的同时向循环槽中加入新鲜浆液，以保持吸收剂浆液的pHpH值。值。石膏浆液石膏浆液 一级脱水（含水量达到一级脱水（含水量达到40%40%）并用新鲜）并用新鲜水冲洗水冲洗 真空皮带脱水（含水率达到真空皮带脱水（含水率达到10%10%以下），以以下），以便进一步利用。便进一步利用。吸收后烟气吸收后烟气 除雾器除雾器 气气-气换热器升温气换热器升温 排入大气。排入大气。定期冲洗除雾器。冲洗水落入槽中，保持系统水定期冲洗除雾器。冲洗水落入槽中，保持系统水平衡平衡。第40页，共75页。SOSO2 2的吸收过程的吸收过程在湿式石

39、灰石在湿式石灰石石膏脱硫工艺中，浆液吸收石膏脱硫工艺中，浆液吸收SOSO2 2是一个气是一个气液传质过程，分为液传质过程，分为4 4个阶段：个阶段：*气态反应物质从气相主体向气气态反应物质从气相主体向气-液界面的传递；液界面的传递；*气态反应物穿过气气态反应物穿过气-液界面进入液相并发生反应；液界面进入液相并发生反应；*液相中的液相中的CaCOCaCO3 3由液相主体向相界面附近的反应区迁由液相主体向相界面附近的反应区迁移；移；*反应生成物从反应区向液相主体的迁移。反应生成物从反应区向液相主体的迁移。第41页，共75页。气液界面气液界面 SOSO2 2扩散方向扩散方向 气相主体气相主体 液相主

40、体液相主体 气膜气膜 液膜液膜 双膜理论示意图双膜理论示意图第42页，共75页。l 根据双膜理论，根据双膜理论，SOSO2 2以分子扩散的方式通过气膜以分子扩散的方式通过气膜和液膜，其传递阻力为两膜阻力之和。研究发现，和液膜，其传递阻力为两膜阻力之和。研究发现，SOSO2 2在气相中的扩散常数远远大于液相扩散常数，所以在气相中的扩散常数远远大于液相扩散常数，所以SOSO2 2传递的阻力主要集中在液膜。传递的阻力主要集中在液膜。l 为了克服液膜阻力，使吸收过程能快速进行，工为了克服液膜阻力，使吸收过程能快速进行，工程上采用了两项措施：程上采用了两项措施：1.1.增加液气比，并使之高度增加液气比，

41、并使之高度湍动，同时使液滴的颗粒尽可能小，以增大气湍动，同时使液滴的颗粒尽可能小，以增大气-液传液传质面积；质面积；2.2.在吸收液中加入化学活性物质，本工艺在吸收液中加入化学活性物质，本工艺是加入了是加入了CaCOCaCO3 3。第43页，共75页。lSO2进入液相，首先发生如下一系列反应：ll SO2+H2O H2SO3 l H2SO3 H+HSO3-l HSO3-H+SO32-l方程式表示的溶液成分与溶液的pH值有关。第44页，共75页。l下图表示了与下图表示了与pH值这种关系。值这种关系。l pHl 10l SO32-存在区存在区l l 5 HSO3-存在区存在区l l SO2+H2O

42、 与与 H2SO3l 平衡区平衡区l 第45页，共75页。l 根据根据MillerMiller等人的研究，等人的研究，HSOHSO3 3-离子离子在在pHpH值为值为4.54.5时氧化速率最大，但实际运时氧化速率最大，但实际运行时浆液的行时浆液的pHpH值为值为5.45.45.85.8，此种情况，此种情况下，下，HSOHSO3 3-离子很难被氧化，为此，工艺离子很难被氧化，为此，工艺上向循环槽中鼓入空气，使上向循环槽中鼓入空气，使HSOHSO3 3-强制氧强制氧化成化成SOSO4 42-2-。更加大了。更加大了SOSO2 2溶解的推动力，溶解的推动力，从而使从而使SOSO2 2不断地由气相转移

43、到液相。不断地由气相转移到液相。第46页，共75页。lHSOHSO3 3转化成转化成SOSO4 42-2-，并与，并与CaCa2+2+发生反应，发生反应，生成生成CaSOCaSO4 4，最后生成有用的石膏：，最后生成有用的石膏：C aC a2+2+S O+S O4 42 2+2 H+2 H2 2O O CaSOCaSO4 42H2H2 2OOl如果生成粗颗粒结晶（约如果生成粗颗粒结晶（约100m100m）石膏，）石膏，易于分离和脱水。石膏晶体如果是层状、易于分离和脱水。石膏晶体如果是层状、针状或非常细的颗粒，不仅非常难脱水，针状或非常细的颗粒，不仅非常难脱水，而且还可能引起系统结垢。必须进行控

44、而且还可能引起系统结垢。必须进行控制。制。第47页，共75页。l =（C-CC-C*）/C/C*式中式中:石膏溶液的相对过饱和度石膏溶液的相对过饱和度l CC溶液中石膏的实际浓度溶液中石膏的实际浓度l C C*工艺条件下，石膏的平衡浓度。工艺条件下，石膏的平衡浓度。l当当C C C C*时，溶液中不会有晶体析出；时，溶液中不会有晶体析出；l当当C CC C*时，溶液中将首先出现晶种，时，溶液中将首先出现晶种，并逐渐形成结晶。并逐渐形成结晶。第48页，共75页。l 晶种生成晶种生成 晶体增长晶体增长l l l 速速l 度度l 过饱和度过饱和度l 第49页，共75页。l 吸收塔是湿式石灰石吸收塔是

45、湿式石灰石石膏法的关键石膏法的关键设备。早期：填料塔，但由于填料塔易设备。早期：填料塔，但由于填料塔易堵塞。现在：空塔。堵塞。现在：空塔。l 传统空塔气速低、处理气量小，因传统空塔气速低、处理气量小，因此各国都在提高空塔气速上下功夫。这此各国都在提高空塔气速上下功夫。这直接牵涉到设备投资的大小。直接牵涉到设备投资的大小。l 国外最大的空塔气速达国外最大的空塔气速达4.5m s 4.5m s 第50页，共75页。l吸收塔吸收塔 塔径、塔高、喷嘴、除雾器塔径、塔高、喷嘴、除雾器l浆液循环槽浆液循环槽l石膏制备系统石膏制备系统 水力旋流器、真空皮带脱水机水力旋流器、真空皮带脱水机l气气-气换热器气换

46、热器 第51页，共75页。l塔径与空塔气速、处理烟气量的关系：塔径与空塔气速、处理烟气量的关系：D D4Vs u4Vs u式中式中塔径，塔径，m m Vs Vs 操作条件下气体体积流量，操作条件下气体体积流量，NmNm3 3 s s u u 混合气体线速度，混合气体线速度，m sm s第52页，共75页。塔高依吸收段的高度而定。吸收段的高塔高依吸收段的高度而定。吸收段的高度是高脱硫率的重要保证。度是高脱硫率的重要保证。吸收段高度的确定原则是保证气吸收段高度的确定原则是保证气-液有充液有充分的接触时间，以保证吸收剂与分的接触时间，以保证吸收剂与SOSO2 2充分充分反应。确定了吸收段高度之后，再

47、考虑反应。确定了吸收段高度之后，再考虑喷嘴布置、除雾器、塔底气流分布、浆喷嘴布置、除雾器、塔底气流分布、浆液循环槽等。最后确定塔高。塔体高度液循环槽等。最后确定塔高。塔体高度的确定还要考虑与配套系统的整体关系，的确定还要考虑与配套系统的整体关系，以确定其水平标高以确定其水平标高。第53页，共75页。l 喷嘴的设计要求：喷嘴的设计要求：.满足吸收剂喷满足吸收剂喷淋量淋量,.使喷出的液滴具有尽可能大的使喷出的液滴具有尽可能大的比表面积，以增大气液的接触面积，提比表面积，以增大气液的接触面积，提高反应活性和反应速率。高反应活性和反应速率。l 国内外对用于空塔喷嘴的研究和使用国内外对用于空塔喷嘴的研究

48、和使用上，大约有四个方向。上，大约有四个方向。.喷嘴的结构。喷嘴的结构。.喷嘴在塔内的布置。喷嘴在塔内的布置。.喷射方向。喷射方向。.喷射速度。喷射速度。第54页，共75页。除雾器的类型除雾器的类型：重力沉降、重力沉降、惯性碰撞、惯性碰撞、离心分离、离心分离、吸附过滤、吸附过滤、静电吸引等。静电吸引等。l电厂烟气脱硫中对除雾器的要求：电厂烟气脱硫中对除雾器的要求：处理能力大、气液分离效果好、阻处理能力大、气液分离效果好、阻力低、防堵能力强、便于清洗、操作周力低、防堵能力强、便于清洗、操作周期期长。长。第55页，共75页。l 浆液循环槽是烟气脱硫系统中重要的化学反应场所。浆液循环槽是烟气脱硫系统

49、中重要的化学反应场所。在这里进行着石灰石的溶解、在这里进行着石灰石的溶解、HSOHSO3 32-2-的氧化和石膏的氧化和石膏的结晶。要求循环槽中要保持相对稳定的石灰石浆的结晶。要求循环槽中要保持相对稳定的石灰石浆液浓度、石膏的过饱和度（浓度）和浆液的液浓度、石膏的过饱和度（浓度）和浆液的pHpH值。值。这三者必须维持一个相对的平衡关系，这要从浆液这三者必须维持一个相对的平衡关系，这要从浆液循环槽的结构和容积上去考虑。循环槽的结构和容积上去考虑。l 浆液循环槽的附属系统，包括氧化空气的导入、浆液循环槽的附属系统，包括氧化空气的导入、浆液的搅拌等都要在设计上考虑。浆液的搅拌等都要在设计上考虑。l

50、要设计一个浆液事故储槽。要设计一个浆液事故储槽。第56页，共75页。l石膏制备系统包括石膏制备系统包括2 2个部分：个部分：l 水力旋流器：石膏与石灰石分离，使石水力旋流器：石膏与石灰石分离，使石膏含水率达到膏含水率达到40%40%，同时对石膏进行洗涤，同时对石膏进行洗涤，除去氯、氟、铁等杂质。除去氯、氟、铁等杂质。l 真空皮带脱水机：使石膏的含水率降到真空皮带脱水机：使石膏的含水率降到10%10%以下。以下。l 大型真空皮带脱水机及其附属装置目大型真空皮带脱水机及其附属装置目前尚在进行国产化开发。前尚在进行国产化开发。第57页，共75页。l 将除尘后的高温烟气降温（将除尘后的高温烟气降温（9