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1、烟气脱硫技术,-FGD,一、脱硫的发展与应用 二、火电厂脱硫方式 三、烟气脱硫方法 四、国内火电厂烟气脱硫的应用 五、石灰石石膏湿法脱硫工艺流程及设备,一、脱硫的发展与应用,1. 全国火电厂二氧化硫排放状况 1998年全国火电装机容量为20988万千瓦，占总装机容量的75.7%。二氧化硫排放约为780万吨，占全国二氧化硫排放量的37.3%,2000年达40%，2010年将达到60%。预计2020年排放量将达3500万吨。95年统计，由于酸雨和二氧化硫污染造成农作物、森林和人体健康等方面的经济损失约为1100多亿元，已接近当年国民生产总值的2%，成为制约我国经济和社会发展的重要因素。,2国家对S
2、O2的治理要求,法律的要求： 1995年修订的中华人民共和国大气污染防治法提出：在“两区”内的火电厂新建或已建项目不能采用低硫煤的，必须建设配套脱硫、除尘装置。 国家污染物排放标准的要求： 火电厂大气污染物排放标准(GB13223-1996)，对1997年1月1日起新、扩、改建火电厂，在实行全厂排放总量控制的基础上，增加了烟囱二氧化硫排放浓度限制。 国务院对“两控区”内火电厂二氧化硫控制的要求： 国务院关于酸雨控制区和二氧化硫污染控制区有关问题的批复(国函19985号)，即要求“两控区”的火电厂做到：到2000年底达标排放。新建、改造燃煤含硫量大于1%的电厂，必须建设脱硫设施；现有燃煤含硫量大
3、于1%的电厂，在2010年前分期分批建成脱硫设施或采取其它具有相应效果的减排二氧化硫措施。,二、火电厂脱硫方式（燃烧前、中、后）,煤炭洗选：使用前脱硫。目前仅能除去煤炭中的部分无机硫，对于煤炭中的有机硫尚无经济可行的去除技术。 循环流化床锅炉(CFBC)- 洁净煤燃烧技术：燃烧过程中脱硫。具有可燃用劣质煤、调峰能力强、可掺烧石灰石脱硫、控制炉温减少氮氧化物排放等特点。 烟气脱硫(FGD) ：燃烧后脱硫。在锅炉尾部电除尘后至烟囱之间的烟道处加装脱硫设备,目前95以上的燃煤锅炉采用此方式实施脱硫,是控制二氧化硫和酸雨污染最有效、最主要的技术手段。 目前国内外应用最广泛的方法是烟气脱硫！,三、 烟气
4、脱硫方法,1按有无液相介入分类 在电力界尤其是脱硫界以有无液相介入来进行分类。,湿 法：进入湿吸收剂；排出湿物质 湿法是利用碱性溶液为脱硫剂，应用吸收原理在气、液、固三相中进行脱硫的方法，脱硫产物和残液混合在一起，为稀糊状的流体。湿法脱硫的操作温度在4455C。,半干法：进入湿吸收剂；排出干物质 半方法是指在有液相和气相介入脱硫方法，脱硫产物为干粉状。半方法的操作温度控制在6080C。,干 法：进入干吸收剂；排出干物质。 干法是指无液相介入完全在干燥状态下进行脱硫的方法。如向炉内喷干燥的生石灰或石灰石粉末，即脱硫产物为粉状。 干法的操作温度在8001300C。,海水法：采用海水对烟气脱硫的方法
5、 此方法受地域条件限制。且有氯化物严重腐蚀设备的问题。脱硫残液PH很低，必须配置参数合理的水质恢复系统，才能达到环保要求的排放条件。,电子束法：是一种利用高能物理原理，采用电子束辐照烟气，或以脉冲产生电晕对烟气实施脱硫的方法。 电子束法使用的脱硫剂为合成氨，目前仅限于吨位不大的燃煤锅炉烟气脱硫。,2按脱硫剂分类 目前开发的多种烟气脱硫技术，尽管设备构造和工艺流程各不相同，但基本原理都是以碱性物质作SO2的吸收剂。,钙法：以石灰石、生石灰为基础。,镁法：以氧化镁为基础的,氨法：以合成氨为基础,双碱法FGD工艺,（1）脱硫过程 Na2CO3SO2Na2SO3CO2 2NaOHSO2Na2SO3H2
6、O Na2SO3SO2H2O2NaHSO3,（2）再生过程（用石灰乳） 2NaHSO3Ca（OH）2Na2SO3CaSO3 Na2SO3Ca（OH）22NaOHCaSO3,钠法：以亚硫酸钠、氢氧化钠为基础。,3、常用的脱硫技术,近年来，世界各发达国家在烟气脱硫(FGD)方面均取得了很大的进展，美国、德国、日本等发达工业国家计划在2000年前完成200 610 MW的FGD处理容量。 目前国际上已实现工业应用的燃煤电厂烟气脱硫技术主要有： (1)湿法脱硫技术，占85%左右，其中石灰-石膏法约占36.7%，其它湿法脱硫技术约占48.3%； (2)喷雾干燥脱硫技术，约占8.4%； (3)吸收剂再生脱
7、硫法，约占3.4%； (4)炉内喷射吸收剂/增温活化脱硫法，约占1.9%； (5)海水脱硫技术； (6)电子束脱硫技术； (7)脉冲等离子体脱硫技术； (8)烟气循环流化床脱硫技术等。 以湿法脱硫为主的国家有：日本(约占98%)、美国(约占92%)和德国(约占90%)等。,炉内喷钙+尾部增湿法 介于炉内脱硫和烟气脱硫两者之间，在炉膛内喷石灰石粉，排出的烟气进入尾部烟气增湿塔活化反应，两次脱硫。,炉内 CaCO3 CaO CO2 CaO + SO2 + 1/2 O2 CaSO4 CaOSO3 CaSO4,活化 CaO H2O Ca(OH)2 Ca(OH)2 SO2 CaSO3 H2O CaSO3
8、 1/2 O2 CaSO4,四、国内火电厂烟气脱硫的应用,国际最新5种主流烟气脱硫技术,1、石灰石-石膏湿法烟气脱硫技术 2、镁法-烟气脱硫技术 3、钠法-烟气脱硫技术 4、氨法-烟气脱硫技术 5、海水法-烟气脱硫技术, 设备、安装（包括土建）费用 运行费用,五、石灰石石膏湿法脱硫工艺流程及设备,工艺流程: 石灰石经过破碎、研磨、制成浆液后输送到吸收塔。吸收塔内浆液经循环泵送到喷淋装置喷淋。 烟气从烟道引出后经增压风机增压，进入GGH烟气加热器冷却后进入吸收塔。烟气在吸收塔中与喷淋的石灰石浆液接触，除掉烟气中的SO2，洁净烟气从吸收塔排出后经GGH烟气加热器加热后排入烟道。 吸收塔内吸收SO2
9、后生成的亚硫酸钙，经氧化处理生成硫酸钙，从吸收塔内排出的硫酸钙经旋流分离（浓缩）、真空脱水后回收利用。,围绕 FGD 系统的烟道,不同 FGD 烟道的特征,FGD入口烟道 碳钢 换热器后、吸收塔入口烟道 气体可降温至酸露点以下 常用材料为内衬碳钢或耐腐合金.,不同 FGD 烟道的特征（续）,吸收塔出口烟道 气体是潮湿的且具腐蚀性 常用材料为内衬碳钢、耐腐合金或泡沫玻璃砌块 液体二次夹带可发生，故排出水是重要的. 再热器后出口烟道 气体少潮湿且少腐蚀性 应采用内衬碳钢、耐腐合金或泡沫玻璃砌块材料 排水通常不是问题.,吸收塔设计种类,喷淋空塔 托盘喷淋塔 顺流填料塔 双接触流洗涤塔 双回路吸收塔
10、水平气流吸收塔 喷射鼓泡吸收塔 / 反应器,喷淋空塔,喷淋空塔中的喷淋覆盖,密集的喷淋覆盖对好的性能重要:,托盘喷淋塔,托盘喷淋塔,顺流填料塔,双接触流洗涤塔,双回路吸收塔,喷射鼓泡吸收塔 / 反应器,反应槽,功能: 容纳循环浆液 为石灰石溶解及石膏沉淀提供停留时间 石灰石加入点 就地氧化空气鼓入位置 反应槽通常与吸收塔集成一体,石灰石吸收剂制备系统,功能: 接收及贮存大量石灰石 将石灰石研磨到合适颗粒尺寸 由研磨石灰石及液体配制浆液 贮存石灰石浆液 根据需要将石灰石浆液输送到 FGD 系统,石灰石吸收剂制备流程图,固体脱水及处置系统,功能: 从浆液分离固体 产生可再利用或抛弃的固体副产物 水
11、返回 FGD 系统 脱水通常有二个步骤: 一级脱水 水力旋流器或浓缩池 二级脱水 过滤机或离心机,典型脱水流程图,一级脱水,浓缩吸收塔排出浆液，固体含量从8-12%到3555% 可为水力旋流器或浓缩池,FGD 浓缩池,FGD 水力旋流器族,FGD水力旋流器族,二级脱水,设计产生固体滤饼，水份含量低于约15%（重量） 二种类型过滤机可采用: 水平皮带 鼓 离心机也可采用,FGD 离心机,鼓式过滤机,水平皮带过滤机给料端,水平皮带过滤机排料端,氧化空气系统,功能: 提供将吸收的SO2氧化成硫酸盐所必须的氧气 硫酸根及钙将沉淀以产生石膏副产物 氧化空气通常引入反应槽. 这被称作“就地氧化”,除雾系统
12、,功能: 分离并除去烟气中夹带的浆液液滴 方向: 垂直气流 水平气流 设计要点: 叶片形状 平坦与峰形设计 冲洗系统的设计及性能是保持除雾器清洁的关键,除雾器方向,除雾器设计,平坦flat布置与峰形peak布置,叶片形状,3-通道锯齿形,4-通道正弦波形,2-通道带钩正弦波形,2-通道改进锯齿形,烟气再热,功能: 改善污染物扩散 减少烟囱可见烟羽 避免下游烟道腐蚀 避免烟囱液滴 “下雨”,普通 FGD 再热设计,普通 FGD 再热设计(续),回转式 GGH,再生式 GGH,FGD 控制系统,需控制的常用工艺参数: SO2 排放 石灰石吸收剂给料 循环浆液 pH 密度 ME 冲洗 槽液位,典型
13、FGD 控制室,FGD 控制系统(续),常用工艺仪表: SO2 监测仪 pH 计 密度计 液位计 流量计 压力探头 槽液位探头,典型 FGD 控制室,大港改建工程2台1080t/h锅炉配套 湿法烟气脱硫装置。,湿式脱硫装置：吸收塔、GGH烟气加热器、增压风机、烟道等为每台锅炉各自独立设备，其他系统共用。 湿法烟气脱硫主要工艺流程为：锅炉排出的烟气经引风机送入混凝土公用烟道，再从砼烟道引出经过升压风机升压、冷却后，进入吸收塔，在吸收塔中与石灰石浆液综合反应吸收，烟气中的二氧化硫与石灰石浆液反应生成石膏，由吸收塔排出经脱水处理后，固体石膏再利用。吸收塔排出的净烟气，经加热后回到混凝土公用烟道，经烟
14、囱排向大气。,大 港 技 改 工 程 脱 硫 装 置 主 要 设 备 表,石灰石湿法工艺流程图,台山600MW等级石灰石石膏法 脱硫装置主要系统,吸收剂制备系统：将石灰石制成浆液。 烟气（再热）系统：提高烟气压头克服系统阻力，将净烟气加热。 SO2吸收系统（吸收塔）：吸收SO2净化烟气。 石膏脱水系统：回收吸收剂，再利用。 工艺水系统：系统冲洗、补水等。 废水排放系统 其他系统 电气系统 热工自动化系统 脱硫废水处理系统,由于目前国内脱硫公司尚无600MW等级石灰石石膏湿法脱硫工程的生产和使用业绩，因此台山电厂脱硫装置主要由日本株式会社荏原制作所提供。 台山1、2机组脱硫工程进口的主要设备如下
15、： 吸收塔内部件 吸收塔搅拌器 烟气冷却泵、烟气冷却器 氧化风机 FGD增压风机 FGD进、出口挡板和旁路挡板 膨胀节（非金属）及部分关键阀门 石膏浆液旋流器 真空皮带脱水机、真空泵 废水旋流器 DCS控制系统及部分仪表 所有浆液泵、搅拌器及所有浆液阀,吸收剂制备系统,石灰石仓,斗式提料机,刮板机,给料称重机,卸料斗,振动给料机,湿式球磨机,锤式破碎机,吸收塔,浆液罐,石灰液制备设备： 给料称、重机刮板机、斗式提料机、石灰石仓、湿式球磨机、锤式破碎机、振动给料机、卸料斗、浆液罐,北京国华热电公司200MW脱硫工程,烟气系统,吸收塔,循环泵,喷淋装置,除雾装置,GGH烟气加热器,增压风机,挡板门
16、,挡板门,烟囱,锅炉,旁路挡板,锅炉产生的原烟气从砼烟道引入增压风机后，经升 压进入GGH对加热元件进行加热后，进入吸收塔。 脱硫后的净烟气由吸收塔上部引出，经GGH净烟气侧进行加热后，进入烟囱，经达标的烟气排入大气。,增压风机,北京国华热电公司200MW脱硫设备安装工程,广东台山2号机组脱硫工程烟气系统 主要设备,FGD升压风机及其配套设备 轴流式, Q=2344000m3/h, 1台 烟气换热器及其配套设备 （含吹灰器） 1套 挡板密封气风机 Q=15000m3/h,压差25mbar 2台 密封气加热器 加热能力150/400kW 2台 GGH空气贮罐 1台 GGH排水坑泵 1台 烟气冷却器
