火电厂烟气脱硫技术工艺介绍课件.ppt

1、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我国SOSO2 2的排放的排放l20032003年我国煤炭消费量：年我国煤炭消费量：15.815.8亿吨，其中火电厂燃亿吨，其中火电厂燃煤量：煤量：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，占全国煤炭消费增长量的费增长量的80%80%。l20032003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%，其中火电厂：，其中火电厂：12001200万吨，增长了万吨，增长了460460万吨，占全万吨，占全国排放总增长量的国排放总增长量的8

2、8%88%。l如不加以治理，预计到如不加以治理，预计到20202020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年相比年相比增加增加2 2倍。倍。l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1200-14001200-1400万吨。万吨。现有燃煤电厂二氧化硫治理现有燃煤电厂二氧化硫治理“十一十一五五”规划规划p“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、

3、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。我国火电厂脱硫现状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，但发年代，但发展缓慢。当时对国际上出现的不少好的工艺都展缓慢。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、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

4、法。干法和半干法等，我国自己还开发了磷铵肥法。“八五八五”期间，国家决定，引进几套示范装期间，国家决定，引进几套示范装置，消化吸收，为置，消化吸收，为“九五九五”大上做好准备。大上做好准备。全国引进了全国引进了6 6套示范装置：套示范装置：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。引进的火电厂引进的

5、火电厂6 6大示范工程简况大示范工程简况 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 成成都热电厂都热电厂 机组机组/MW 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 废废水水 硫铵硝铵硫铵

6、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 1999 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

7、效率/%90 80 7080 6085 90 80 除此之外，还引进：德国斯坦除此之外，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、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，都引进了不同的脱宾黄梅电厂等，都引进了不同的脱硫工艺。硫工艺。我国火电厂脱硫的技术政策我国火电厂脱硫的技术政策 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）的电厂建设烟气脱硫设施时，宜优先考虑采用湿式石的

8、电厂建设烟气脱硫设施时，宜优先考虑采用湿式石灰石灰石石膏工艺，脱硫率应保证在石膏工艺，脱硫率应保证在90%90%以上，投运率应以上，投运率应保证在电厂正常发电时间的保证在电厂正常发电时间的95%95%以上。以上。燃用含硫量燃用含硫量2%2%煤的中小电厂锅炉（煤的中小电厂锅炉（200MW200MW），），或是剩余寿命低于或是剩余寿命低于1010年的老机组，建设烟气脱硫设施年的老机组，建设烟气脱硫设施时，在保证达标排放，并满足时，在保证达标排放，并满足SOSO2 2排放总量控制要求的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前提下，宜优先采用半干法、干法或其它费用较低的成熟技

9、术，脱硫率应保证在成熟技术，脱硫率应保证在75%75%以上，投运率应保证以上，投运率应保证在电厂正常发电时间的在电厂正常发电时间的95%95%以上。以上。我国火电厂脱硫发展趋势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现烟气脱硫技术的国产化和烟气脱硫设备的国产化。国产化。20

10、002000年原国家经贸委就发布了年原国家经贸委就发布了火火电厂烟气脱硫关键技术与设备国产化规划要电厂烟气脱硫关键技术与设备国产化规划要点点 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、依托项目、技贸结合、引进技术、立足创新、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、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消化吸收国外先进的烟气脱

11、硫技术的基础上，加强技术创新、开发适合我国国情的上，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。气脱硫关键技术和设备的国产化。规划要点：规划要点：烟气脱硫国产化目标烟气脱硫国产化目标 分四步考虑分四步考虑：第一步第一步:至至20012001年末，初步掌握火电厂湿法脱硫设计技年末，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硫设备国产化率达80%80%左右。同时，选择若干种其它烟气左右。同时，选择若干种其它烟气脱

12、硫工艺作为国产化的示范工程，编制国产化实施方案。脱硫工艺作为国产化的示范工程，编制国产化实施方案。第二步第二步:至至20032003年末，具备独立完成火电厂湿法烟气脱硫年末，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工艺，湿法烟气脱硫设备国产化率达90%90%以上。组织实施以上。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。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

13、达95%95%以以上。其它烟气脱硫工艺也要基本实现脱硫设备国产化。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%。掌握其它若干种烟气脱硫工艺的设计，设备国产化率达掌握其它若干种烟气脱硫工艺的设计，设备国产化率达到到95%95%以上。以上。规划要点：规划要点：国产化具体内容：首先设计技术国产化具体内容：首先设计技术 国产化国产化，其次设备国产化。其次设备国产化。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，并要引进国外设备的同时引进设计技术，并要消消 化吸收和创新。化

14、吸收和创新。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。烟气脱硫国产化的内容烟气脱硫国产化的内容设计技术国产化：设计技术国产化：p*设计参数的选取设计参数的选取p*工艺计算工艺计算p*吸收塔结构设计吸收塔结构设计p*工艺设备选型和配套工艺设备选型和配套p*设备布置设备布置p*控制系统设计控制系统设计p*调试技术调试技术p*施工安装标准和技术规范施工安装标准和技术规范p*工程管理和验收工程管理和验收p*运行和检修规程等。运行和检修规程等。设备国产化（以湿式石灰石设备国产化（以湿

15、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：p*风机类风机类p*泵类泵类p*吸收塔箱罐及钢结构类吸收塔箱罐及钢结构类p*物料输送设备类物料输送设备类p*除尘设备除尘设备p*定量给料类定量给料类p*制粉设备类制粉设备类p*翅管式和热管式烟气换热器翅管式和热管式烟气换热器p*防腐内衬防腐内衬p*DCSDCS控制系统等。控制系统等。目前已具备条件开发的设备有：目前已具备条件开发的设备有：p*水力旋流分离器水力旋流分离器p*真空皮带脱水机及附属设备真空皮带脱水机及附属设备p*压力雾化喷嘴压力雾化喷嘴p*除雾器除雾器p*回转式和强制热媒水循环式烟气换热器

16、回转式和强制热媒水循环式烟气换热器p*搅拌设备搅拌设备p*特大容量的脱硫干风机特大容量的脱硫干风机p*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p*脱硫脱硫DCSDCS系统控制软件等。系统控制软件等。目前仍需进口的设备有：目前仍需进口的设备有：p*大容量脱硫湿风机大容量脱硫湿风机p*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、出口SOSO2 2检测仪、烟尘检测仪、浆液浓度计、浆液检测仪、烟尘检测仪、浆液浓度计、浆液流量计等）及其控制系统流量计等）及其控制系统p*关键部位阀门关键部位阀门p*喷淋系统喷淋系统p*除雾器除雾器p*大容量循环浆泵大容量循环浆泵

17、p*烟气换热器烟气换热器p*真空皮带脱水机等。真空皮带脱水机等。二.脱硫工艺分类脱硫工艺分类p 燃烧前脱硫（洗煤）p 燃烧中脱硫（炉内脱硫）p 燃烧后脱硫（烟气脱硫FGD）烟气脱硫工艺分类烟气脱硫工艺分类.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。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.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，蒸半干法：采用液态吸收剂，利用烟气的热量，在脱硫

18、反应的同时，蒸发吸收剂中的水分，使脱硫产物成为固态。发吸收剂中的水分，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。石膏法等。在国内外，湿式石灰石在国内外，湿式石灰石-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

19、用碱性浆液如石灰、石灰石等碱性浆液作吸收剂时，生抛弃法：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。成的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、硫酸铵和硝酸铵。稀硫酸、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1.1.湿式石灰石湿式石灰石-石膏法烟气脱硫石膏法烟气脱硫 湿式石灰石湿式石灰石-石膏法是将石灰石粉制成浆石膏法是将石灰石

20、粉制成浆液，在吸收装置中将烟气中的液，在吸收装置中将烟气中的SOSO2 2脱除而副脱除而副产石膏的方法。该方法是目前应用最广的一产石膏的方法。该方法是目前应用最广的一种烟气脱硫（种烟气脱硫（FGDFGD）方法。脱硫率可达）方法。脱硫率可达95%95%以以上，运行可靠，技术最为成熟，可适用于高、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。积大，投资和运行费用高。工艺系统简介工艺系统简介 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、气换热器、吸收塔、石灰石粉和石灰石浆液制备、浆

21、液循环槽、石膏脱水系统浆液循环槽、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 2.2.烟气循环流化床脱硫技术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，在术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。年代以后有了很大发展。烟气循环流化床

22、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%的石的石灰粉作为脱硫剂，在流化床中与高速流动的灰粉作为脱硫剂，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。在钙硫比为吸收剂经增湿后循环使用。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%。烟气循环流化床工艺系统简单，运行可靠，占地面积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。法脱硫工艺。循环流化床反

23、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，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。是一种较好的干法脱硫工艺。主要反应式 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 Ca

24、SO4 4+H+H2 2O O3.3.旋转喷雾干燥法烟气脱硫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，在脱硫塔成一定浓度的浆液供给脱硫塔，在脱硫塔中由高速旋转（约中由高速旋转（约1000010000转转/min/min左右）的左右）的喷雾装置将浆液雾化成喷雾装置将浆液雾化成100m100m以下的雾滴，以下的雾滴，同时与含同时与含SOSO2 2的热烟气接触；在雾滴干燥的的热烟气接触；在雾滴干燥的同时，完成对同时，完成对SOSO2 2的吸收。经除尘分离后烟的吸收。经除尘分离后烟气排放，脱硫渣循环使用。气排放，脱硫渣循

25、环使用。旋转喷雾干燥法脱硫，工艺过程简单，设备少，占地小，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。气脱硫。p 浆液槽浆液槽 消石灰浆液消石灰浆液p pp 旋转喷雾旋转喷雾 除尘器除尘器 去烟囱去烟囱p 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）p p p p p 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p p p 旋转喷雾干燥法工

26、艺流程示意图旋转喷雾干燥法工艺流程示意图主要反应式 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 O4.4.炉内喷钙尾部增湿脱硫炉内喷钙尾部增湿脱硫（LIFACLIFAC）技术）技术 LIFACLIFAC脱硫工艺是在炉内喷钙脱硫技术的基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器中，喷入的水雾与烟气中的未反应的氧

27、化钙颗粒反应，生成活性更高的氢氧化钙，对颗粒反应，生成活性更高的氢氧化钙，对SOSO2 2进进一步吸收，总脱硫率可达一步吸收，总脱硫率可达70%70%80%80%。目前，芬。目前，芬兰公司对装置作了改进，采用吸收剂再循环，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。硫率较低，钙

28、硫比高，吸收剂利用率低。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 石灰石粉喷入石灰石粉喷入95095010501050的温度区，以生的温度区，以生成多孔的、比表面积大、反应活性高的成多孔的、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 2 CaO+SO CaO+SO2 2 CaSO CaSO3 3 CaO+SO CaO+SO2 2+

29、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%.水水 液液 软软 空空 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

30、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 2SOSO4 4和和HNOHNO3 3：SOSO3 3+H+H2 2O HO H2 2SOSO4 4 NO NO2 2+H+H2 2O HNO

31、O 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，没有废时脱硫、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，要求水排放。该工艺适应性强。缺点是控制系统复杂，要求

32、严格，能耗高。严格，能耗高。6.6.海水烟气脱硫技术海水烟气脱硫技术 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，经海水恢复系统处理后排入大海。的海水，经海水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，脱硫率一般在水作脱硫剂的技术，脱硫率一般在85%85%90%90%，在，在世界上应用较多。另一类在海水中

33、加入一定量的世界上应用较多。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。消石灰，脱硫率较高，但应用较少。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 海水恢海水恢复系统复系统 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。积大，系统存在腐蚀问题。烟气脱硫工艺流程的确定原则 p 选择合适的脱硫工艺 n 确定工艺的基础参数:烟气流量，温度，二氧化硫的含量，粉尘含量，脱硫效率，排烟温度等 n 选择

34、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。烟气脱硫工艺流程的确定原则 p 设备投资设备投资：2000年时段，国内大型火电机组的年时段，国内大型火电机组的脱硫工程由国外承建，造价大约每千瓦脱硫工程由国外承建，造价大约每千瓦8001200元。现阶段通过技术引进、消化和设备国产元。现阶段通过技术引进、消化和设备国产化，湿式脱硫项目的造价大约每千瓦化，湿式

35、脱硫项目的造价大约每千瓦300400元。元。p 环保要求环保要求 p 系统占地面积系统占地面积 p 脱硫剂的选择脱硫剂的选择 p 燃煤含硫量燃煤含硫量 p 钙硫比钙硫比 三.典型工艺介绍湿式石灰石湿式石灰石石膏法烟气脱硫工艺石膏法烟气脱硫工艺 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内吸收脱除烟气中的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）、脱硫技术最成熟、应用范围广（适应高、中、低硫煤）、脱硫效率高（可达效率高（可达9

36、5%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。工艺系统简介工艺系统简介湿式石灰石湿式石灰石石膏法工艺过程石膏法工艺过程 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：循环槽：浆液储存器和反应器，主要反应：石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。灰石溶解、亚硫酸盐氧化生成

37、石膏。洗涤区（喷淋层）：洗涤区（喷淋层）：布置有多层喷嘴，根据处布置有多层喷嘴，根据处理烟气量决定开启层数。理烟气量决定开启层数。气体区气体区在喷淋层上部至吸收塔出口，中间装有在喷淋层上部至吸收塔出口，中间装有除雾器。除雾器。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

38、+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，吸收烟气中的浆液从吸收塔上部喷入，吸收烟气中的的SOSO2 2，生成，生成Ca(HSOCa(HSO3 3)2 2 并落入循环槽中，然后通并落入循环槽中，然后通过鼓入的空气使过鼓入的空气使CaCa（HSOHSO3 3）2 2氧化成氧化成CaSOCaSO4 4,结晶结晶生成石膏：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

39、+CO2 2 当循环槽浆液中的石膏达到一定过饱和度时当循环槽浆液中的石膏达到一定过饱和度时（约（约130%130%），抽出一部分送往石膏处理站，制成），抽出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%）并用新鲜水冲洗并用新鲜水冲洗 真空皮带脱水（含水率真空皮带脱水（含水率达到达到10%10%以下），以便进一步利用。以下），以便进一步利用。吸收后烟气吸收后烟气 除雾器除雾器 气气-气换热器升气换热器升温温 排入大气。排

40、入大气。定期冲洗除雾器。冲洗水落入槽中，保持系定期冲洗除雾器。冲洗水落入槽中，保持系统水平衡统水平衡。湿式石灰石湿式石灰石石膏法工艺控制原理石膏法工艺控制原理 SOSO2 2的吸收过程的吸收过程在湿式石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是是一个气液传质过程，分为一个气液传质过程，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由液相主体

41、向相界面附近的反应区迁移；区迁移；*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。用水吸收用水吸收一般被认为是物理吸收过程，过程的一般被认为是物理吸收过程，过程的机理可用双膜理论来分析机理可用双膜理论来分析。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p 根据双膜理论，根据双膜理论，SOSO2 2以分子扩散的方式通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。过气膜和液膜，其传递阻力为两膜阻力之和。研究发现，研究发现，SOSO2 2在气相中的扩散常数远远大于在气相中的

42、扩散常数远远大于液相扩散常数，所以液相扩散常数，所以SOSO2 2传递的阻力主要集中传递的阻力主要集中在液膜。在液膜。p 为了克服液膜阻力，使吸收过程能快速进为了克服液膜阻力，使吸收过程能快速进行，工程上采用了两项措施：行，工程上采用了两项措施：n 1.1.增加液气比，并使之高度湍动，同时使液滴的增加液气比，并使之高度湍动，同时使液滴的颗粒尽可能小，以增大气颗粒尽可能小，以增大气-液传质面积；液传质面积；n 2.2.在吸收液中加入化学活性物质，本工艺是加入在吸收液中加入化学活性物质，本工艺是加入了了CaCOCaCO3 3。p SOSO2 2进入液相，首先发生如下一系列反应：进入液相，首先发生如

43、下一系列反应：SOSO2 2+H+H2 2O O H H2 2SOSO3 3 H H2 2SOSO3 3 H H+HSO+HSO3 3-HSOHSO3 3-H H+SO+SO3 32-2-p 方程式表示的溶液成分与溶液的方程式表示的溶液成分与溶液的pHpH值有关值有关。p 下图表示了与下图表示了与pH值这种关系。值这种关系。pH 10 SO32-存在区存在区 5 HSO3-存在区存在区 SO2+H2O 与与 H2SO3 平衡区平衡区 p 根据根据MillerMiller等人的研究，等人的研究，HSOHSO3 3-离子在离子在pHpH值为值为4.54.5时氧化速率最大，但实际运行时时氧化速率最大

44、，但实际运行时浆液的浆液的pHpH值为值为5.45.45.85.8，此种情况下，此种情况下，HSOHSO3 3-离子很难被氧化，为此，工艺上向循离子很难被氧化，为此，工艺上向循环槽中鼓入空气，使环槽中鼓入空气，使HSOHSO3 3-强制氧化成强制氧化成SOSO4 42-2-。更加大了更加大了SOSO2 2溶解的推动力，从而使溶解的推动力，从而使SOSO2 2不不断地由气相转移到液相。断地由气相转移到液相。石膏的结晶石膏的结晶p HSOHSO3 3转化成转化成SOSO4 42-2-，并与，并与CaCa2+2+发生反应，生发生反应，生成成CaSOCaSO4 4，最后生成有用的石膏：，最后生成有用的

45、石膏：CaCa2+2+SO+SO4 42 2+2H+2H2 2O O CaSO CaSO4 42H2H2 2OOp 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。而且还可能引起系统结垢。必须进行控制。必须进行控制。石膏溶液的相对过饱和度石膏溶液的相对过饱和度 p =（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p C C溶液中石膏的实际浓度溶液中石膏的实际浓度p

46、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。p 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；p 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。晶种生成晶种生成和晶体增长晶体增长过程 晶种生成晶种生成 晶体增长晶体增长 速速 度度 过饱和度过饱和度 湿式石灰石湿式石灰石石膏法的石膏法的主要设备设计要点主要设备设计要点 p 吸收塔是湿式石灰石吸收塔是湿式石灰石石膏法的关键设石膏法的关键设备。早期：填料塔，但由于填料塔易堵塞。备。早期：填料塔，但由于填料塔易堵塞。现在：空塔。现在：空塔。p 传统空

47、塔气速低、处理气量小，因此传统空塔气速低、处理气量小，因此各国都在提高空塔气速上下功夫。这直接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。牵涉到设备投资的大小。p 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 主要设备设计要点主要设备设计要点p 吸收塔吸收塔 塔径、塔高、喷嘴、除雾器塔径、塔高、喷嘴、除雾器p 浆液循环槽浆液循环槽p 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p 气气-气换热器气换热器 塔径的确定塔径的确定p 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

48、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塔高的确定塔高的确定 塔高塔高依吸收段的高度而定。吸收段的高度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。是高脱硫率的重要保证。吸收段高度吸收段高度的确定原则是保证气的确定原则是保证气-液有充分液有充分的接触时间，以保证吸收剂与的接触时间，以保证吸收剂与SOSO2 2充分反应。充分反应。确定了吸收段高度之后，再考虑喷嘴布置、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、浆液循环槽等。除雾器、塔底气流分布、浆液循环

49、槽等。最后确定塔高。塔体高度的确定还要考虑最后确定塔高。塔体高度的确定还要考虑与配套系统的整体关系，以确定其水平标与配套系统的整体关系，以确定其水平标高高。喷嘴的设计与选择喷嘴的设计与选择 p 喷嘴的设计要求：喷嘴的设计要求：.满足吸收剂喷淋满足吸收剂喷淋量量,.使喷出的液滴具有尽可能大的比表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，提高反应面积，以增大气液的接触面积，提高反应活性和反应速率。活性和反应速率。p 国内外对用于空塔喷嘴的研究和使用上，国内外对用于空塔喷嘴的研究和使用上，大约有四个方向。大约有四个方向。.喷嘴的结构。喷嘴的结构。.喷喷嘴在塔内的布置。嘴在塔内的布置。

50、.喷射方向。喷射方向。.喷射喷射速度。速度。除雾器的设计与选择除雾器的设计与选择n 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。-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、阻力低、处理能力大、气液分离效果好、阻力低、防堵能力强、便于清洗、操作周期防堵能力强、便于清洗、操作周期长。长。浆液循环槽浆液循环槽 p 浆液循环槽是烟气脱硫系统中重要的化学反浆液循环槽是烟气脱硫系统中重要的化学反应场所。在这里进行着石灰石的溶解、应场所。在这里进行着石灰石的溶解、HSOHSO3 3