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1、火力发电厂脱硫、脱硝、简介,讲课人：乔亮,火力发电厂脱硫概述,燃煤产生的污染燃煤产生的烟气污染物：SO2、NOx、CO2、Hg等燃煤烟气中SO2的量：以燃烧10000吨煤为例计算，产生的SO2：10000吨*1%（煤含硫量）*2（SO2是S重量的2倍）*80%（煤中S转化为SO2的百分率）=160吨 以上是煤燃烧生成烟气中的SO2，现在对烟气脱硫，以脱硫90%计算，则最后排放SO2： 160吨*10%=16吨,火力发电厂脱硫概述,二氧化硫的危害 中国二氧化硫是大气中主要污染物之一，是衡量大气是否遭到污染的重要标志。世界上有很多城市发生过二氧化硫危害的严重事件，使很多人中毒或死亡。在我国的一些城
2、镇，大气中二氧化硫的危害较为普遍而又严重。 二氧化硫进入呼吸道后，因其易溶于水，故大部分被阻滞在上呼吸道，在湿润的粘膜上生成具有腐蚀性的亚硫酸 、硫酸和硫酸盐。 二氧化硫可被吸收进入血液，对全身产生毒副作用，它能破坏酶的活力，从而明显地影响碳水化合物及蛋白质的代谢，对肝脏有一定的损害。动物试验证明，二氧化硫慢性中毒后，机体的免疫受 到明显抑制。 二氧化硫浓度为1015ppm时，呼吸道纤毛运动和粘膜的分泌功能均能受到抑制。浓度达20ppmg时，引起咳嗽并刺激眼睛。若每天吸入浓度为100ppm8小时，支气管和肺部出现明显的刺激症状，使肺组织受损。浓度达400ppm时可使人产生呼吸困难。二氧化硫与飘
3、尘一起被吸入，飘尘气溶胶微粒可把二氧化硫带到肺部使毒性增加34倍。若飘尘表面吸附金属微粒，在其催化作用下，使二氧化硫氧化为硫酸雾，其刺激作用比二氧化硫增强约1倍。,火力发电厂脱硫概述,长期生活在大气污染的环境中，由于二氧化硫和飘尘的联合作用，可促使肺泡纤维增生。如果增生范围波及广泛，形成纤维性病变，发展下去可使纤维断裂形成肺气肿 。二氧化硫可以加强致癌物苯并(a)芘的致癌作用。据动物试验，在二氧化硫和苯并(a)芘的联合作用下，动物肺癌的发病率高于单个因子的发病率，在短期内即可诱发肺部扁平细胞癌。 二氧化硫还是酸雨的重要来源，酸雨给地球生态环境和人类社会经济都带来严重的影响和破坏。研究表明，酸雨
4、对土壤、水体、森林、建筑、名胜古迹等人文景观均带来严重危害，不仅造成重大经济损失，更危及人类生存和发展,火力发电厂脱硫概述,各国已经研究发展了许多燃煤电站锅炉控制SO2技术，并应用于实际电站锅炉。这些技术可分为三大类 (1)燃烧前脱硫 主要为煤炭洗选脱硫，即在燃烧前对煤进行净化，去除原煤中部分硫分和灰分。分为物理法、化学法和微生物法等。 1、物理法：主要指重力选煤，利用煤中有机质和硫铁矿的密度差异而使它们分离。该法的影响因素主要有煤的破碎粒度和硫的状态等。主要方法有跳汰选煤，重介质选煤，风力选煤等。 2、化学法：可分为物理化学法和纯化学法。物理化学法即浮选；化学法又包括碱法脱硫，气体脱硫，热解
5、与氢化脱硫，氧化法脱硫等。 3、微生物法：在细菌浸出金属的基础上应用于煤炭工业的一项生物工程新技术，可脱除煤中的有机硫和无机硫。 我国当前的煤炭入洗率较低，大约在 20 左右，而美国为 42，英国为949，法国为 887，日本为 982。提高煤炭的入洗率有望显著改善燃煤 二氧化硫污染。然而，物理选洗仅能去除煤中无机硫的 80，占煤中硫总含量的 1530，无法满足燃煤二氧化硫污染控制要求，故只能作为燃煤脱硫的一种辅助手段,火力发电厂脱硫概述,(2)燃烧中脱硫 煤燃烧过程中加入石灰石或白云石作脱硫剂，碳酸钙、 碳酸镁受热分解生成氧化钙、氧化镁，与烟气中二氧化硫反应生成硫酸盐，随灰分排出。在我国采用
6、的燃烧过程中脱硫的技术主要有两种：型煤固硫和流化床燃烧脱硫技术。 1、型煤固硫技术：将不同的原料经筛分后按一定比例配煤，粉碎后同经过预处理的粘结剂和固硫剂混合，经机械设备挤压成型及干燥，即可得到具有一定强度和形状的成品工业固硫型煤。固硫剂主要有石灰石、大理石、电石渣等，其加入量视含硫量而定。燃用型煤可大大降低烟气中二氧化硫、一氧化碳和烟尘浓度，节约煤炭，经济效益和环境效益相当可观，但工业实际应用中应解决型煤着火滞后、操作不当会造成的断火熄炉等问题。,火力发电厂脱硫概述,2、流化床燃烧脱硫技术：把煤和吸附剂加入燃烧室的床层中，从炉底鼓风使床层悬浮进行流化燃烧，形成了湍流混合条件，延长了停留时间，
7、从而提高了燃烧效率。其反应过程是煤中硫燃烧生成二氧化硫，同时石灰石煅烧分解为多孔状氧化钙，二氧化硫到达吸附剂表面并反应，从而达到脱硫效果。流化床燃烧脱硫的主要影响因素有钙硫比，煅烧温度，脱硫剂的颗粒尺寸孔隙结构和脱硫剂种类等。为提高脱硫效率，可采用以下方法： （1）改进燃烧系统的设计及运行条件 （2）脱硫剂预煅烧 （3）运用添加剂，如碳酸钠，碳酸钾等 （4）开发新型脱硫剂,火力发电厂脱硫概述,(3)燃烧后脱硫 烟气脱硫的基本原理是酸碱中和反应。烟气中的二氧化硫是酸性物质，通过与碱性物质发生反应，生成亚硫酸盐或硫酸盐，从而将烟气中的二氧化硫脱除。最常用的碱性物质是石灰石、生石灰和熟石灰，也可用氨
8、和海水等其它碱性物质。,火力发电厂脱硫概述,按脱硫的方式和产物的处理形式燃烧后脱硫一般可分为湿法、半干法和干法三大类。 （1）湿法烟气脱硫技术（WFGD技术）（2） 半干法烟气脱硫技术（SDFGD技术）（3）干法烟气脱硫技术（DFGD技术） 燃煤机组烟气脱硫以第一种为主。,发电厂脱硫概述,1、湿法烟气脱硫技术 湿法烟气脱硫技术是指吸收剂为液体或浆液。由于是气液反应，所以反应速度快，效率高，脱硫剂利用率高。该法的主要缺点是脱硫废水二次污染；系统易结垢，腐蚀；脱硫设备初期投资费用大；运行费用较高等。,发电厂脱硫概述,（2）氨法烟气脱硫技术 该法的原理是采用氨水作为脱硫吸收剂，氨水与烟气在吸收塔中接
9、触混合，烟气中的二氧化硫与氨水反应生成亚硫酸氨，氧化后生成硫酸氨溶液，经结晶、脱水、干燥后即可制得硫酸氨（肥料）。该法的反应速度比石灰石石膏法快得多，而且不存在结构和堵塞现象。 另外 ，湿法烟气脱硫技术中还有钠法、双碱脱硫法和海水烟气脱硫法等，应根据吸收剂的来源、当地的具体情况和副产品的销路实际选用。,发电厂脱硫概述,2、半干法烟气脱硫技术 主要介绍旋转喷雾干燥法。该法是美国和丹麦联合研制出的工艺。该法与烟气脱硫工艺相比，具有设备简单，投资和运行费用低，占地面积小等特点，而且烟气脱硫率达75%90%。 该法利用喷雾干燥的原理，将吸收剂浆液雾化喷入吸收塔。在吸收塔内，吸收剂在与烟气中的二氧化硫发
10、生化学反应的同时，吸收烟气中的热量使吸收剂中的水分蒸发干燥，完成脱硫反应后的废渣以干态形式排出。该法包括四个在步骤：1）吸收剂的制备；2)吸收剂浆液雾化；3）雾粒与烟气混合，吸收二氧化硫并被干燥；4）脱硫废渣排出。该法一般用生石灰做吸收剂。生石灰经熟化变成具有良好反应能力的熟石灰，熟石灰浆液经高达1500020000r/min的高速旋转雾化器喷射成均匀的雾滴，其雾粒直径可小于100微米，具有很大的表面积，雾滴一经与烟气接触，便发生强烈的热交换和化学反应，迅速的将大部分水分蒸发，产生含水量很少的固体废渣。,发电厂脱硫概述,3、干法烟气脱硫技术 干法采用固体粉末或颗粒为吸附剂，干法脱硫后烟气仍具有
11、较高的温度（100），排出后易扩散。主要有炉内喷钙法和活性炭法。由于炉内喷钙法的吸收剂及反应原理与湿法有些相似，这里不再详述，只介绍一下活性炭法。 活性炭法是利用活性炭的活性与较大的比表面积使烟气中的二氧化硫在活性炭表面上与氧及水蒸气反应生成硫酸而被吸附。吸附过的活性炭经再生，可以获得硫酸，液体二氧化硫，单质硫等产品。该法不仅可以控制二氧化硫的排放，还能回收硫资源，是一种发展前景较好的脱硫工艺。 以上是对脱硫技术的小结，选择脱硫技术时，除了考虑脱硫效果外，还应看该方法的综合技术经济指标，从投资额、技术成熟程度、废料和二次污染处置的难易程度和吸收剂的来源是否广泛和价格高低等方面考虑，选择最适宜的
12、方法。,发电厂脱硫概述,石灰石石膏法烟气脱硫技术 工艺流程 锅炉烟气经电除尘器除尘后，通过增压风机、进吸收塔。在吸收塔内烟气向上活动且被向下活动的循环浆液以逆流方式洗涤。循环浆液则通过喷浆层内设置的喷嘴喷射到吸收塔中，以便脱除SO2、SO3、HCL和HF，与此同时在“强制氧化工艺”的处理下反应的副产物被导进的空气氧化为石膏（CaSO42H2O），并消耗作为吸收剂的石灰石。循环浆液通过浆液循环泵向上输送到喷淋层中，通过喷嘴进行雾化，可负气体和液体得以充分接触。每个泵通常与其各自的喷淋层相连接，即通常采用单元制。,石灰石石膏法烟气脱硫技术,在吸收塔中，石灰石与二氧化硫反应天生石膏，这部分石膏浆液通
13、过石膏浆液泵排出，进进石膏脱水系统。脱水系统主要包括石膏水力旋流器（作为一级脱水设备）、浆液分配器和真空皮带脱水机。 经过净化处理的烟气流经两级除雾器除雾，在此处将清洁烟气中所携带的浆液雾滴往除。同时按特定程序不时地用工艺水对除雾器进行冲洗。进行除雾器冲洗有两个目的，一是防止除雾器堵塞，二是冲洗水同时作为补充水，稳定吸收塔液位。 最后，洁净的烟气通过烟道进进烟囱排向大气。,发电厂脱硫概述,脱硫过程主反应 1SO2 + H2O H2SO3 吸收 2CaCO3 + H2SO3 CaSO3 + CO2 + H2O 中和 3CaSO3 + 1/2 O2 CaSO4 氧化 4CaSO3 + 1/2 H2
14、O CaSO31/2H2O 结晶 5CaSO4 + 2H2O CaSO42H2O 结晶 6CaSO3 + H2SO3 Ca(HSO3)2 pH控制 同时烟气中的HCL、HF与CaCO3的反应，天生CaCl2或CaF2。吸收塔中的pH值通过注进石灰石浆液进行调节与控制，一般pH值在5.56.2之间。,发电厂脱硫概述,主要工艺系统设备及功能 吸收系统 吸收系统的主要设备是吸收塔，它是FGD设备的核心装置，系统在塔中完成对SO2、SO3等有害气体的吸收。湿法脱硫吸收塔有很多种结构，如填料塔、湍球塔、喷射鼓泡塔、喷淋塔等等，其中喷淋塔由于具有脱硫效率高、阻力小、适应性、可用率高等优点而得到较广泛的应用
15、，因而目前喷淋塔是石灰石石膏湿法烟气脱硫工艺中的主导塔型。,脱硫主要工艺系统设备及功能,喷淋层设在吸收塔的中上部，吸收塔浆液循环泵对应各自的喷淋层。每个喷淋层都是由一系列喷嘴组成，其作用是将循环浆液进行细化喷雾。一个喷淋层包括母管和支管，母管的侧向支管成对排列，喷嘴就布置在其中。喷嘴的这种布置安排可使吸收塔断面上实现均匀的喷淋效果。 吸收塔循环泵将塔内的浆液循环打进喷淋层，为防止塔内沉淀物吸进泵体造成泵的堵塞或损坏及喷嘴的堵塞，循环泵前都装有网格状不锈钢滤网（塔内）。单台循环泵故障时，FGD系统可正常进行，若全部循环泵均停运，FGD系统将保护停运。,脱硫主要工艺系统设备及功能,氧化空气系统是吸
16、收系统内的一个重要部分，氧化空气的功能是保证吸收塔反应池内天生石膏。氧化空气注进不充分将会引起石膏结晶的不完善，还可能导致吸收塔内壁的结垢，因此，对该部分的优化设置对进步系统的脱硫效率和石膏的品质显得尤为重要。 吸收系统还包括除雾器及其冲洗设备，吸收塔内最上面的喷淋层上部设有二级除雾器，它主要用于分离由烟气携带的液滴，采用阻燃聚丙烯材料制成。,脱硫主要工艺系统设备及功能,浆液制备系统 浆液制备通常分湿磨制浆与干粉制浆两种方式。 不同的制浆方式所对应的设备也各不相同。至少包括以下主要设备：磨机（湿磨时用）、粉仓（干粉制浆时用）、浆液箱、搅拌器、浆液输送泵。 浆液制备系统的任务是向吸收系统提供合格的石灰石浆液。通常要求粒度为90%小于325目。,
