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1、第14章典型的干法烟气脱硫技术,主讲： 苏昭桂 副教授 电话：0311-88632391 手机：13831170025 E-mail：,烟气循环流化床脱硫技术 旋转喷雾干燥法脱硫技术 炉内固硫炉后脱硫技术 荷电干式吸收剂喷射脱硫技术 固相吸附再生脱硫技术 等离子体烟气脱硫技术,主要内容,概 述,所谓干法烟气脱硫，是指无论加入的脱硫剂是干态的或湿态的，也无论脱硫反应是干态的或湿态的，只要脱硫的最终反应产物是干态的即称干法。 优点：投资费用较低；脱硫产物呈干态，并与飞灰相混；无须装设除雾器及烟气再热器；设备不易腐蚀，不易发生结垢及堵塞。 缺点：吸收剂的利用率低于湿式烟气脱硫工艺，用于高硫煤时经济性
2、差；飞灰与脱硫产物相混可能影响综合利用；对干燥过程控制要求低。,整个烟气循环流化床脱硫系统由石灰浆制备系统、脱硫反应系统和除尘引风系统三个系统组成。包括石灰贮仓、灰槽、灰浆泵、水泵、反应器、旋风分离器、除尘器和引风机等设备。 烟气循环流化床脱硫技术的主要控制参数有床料循环倍率；流化床床料浓度；烟气在反应器及旋风分离器中驻留时间；脱硫效率；钙硫比；反应器内操作温度。,第一节 烟气循环流化床脱硫技术,一、鲁奇（Lurgi）型循环流化床脱硫技术,1.工艺流程,主要设备为流化床反应器、带有特殊预除尘装置的电除尘器、水及蒸汽喷入装置。,一、鲁奇（Lurgi）型循环流化床脱硫技术,2.主要工艺特点 l）没
3、有喷浆系统及浆液喷嘴，只喷入水和蒸汽； 2）新鲜石灰与循环床料混合进入反应器，依靠烟气悬浮，喷水降温反应； 3）床料有98%参与循环，新鲜石灰在反应器内停留时间累计可达到30min以上，使石灰利用率可达99； 4）反应器内烟气流速为1.836.1m/s，烟气在反应器内驻留时间约3s，可以满足锅炉负荷从30%100范围内的变化； 5）含硫6%的煤，脱硫率可达92%； 6）基建投资相对较低，不需专职人员进行操作和维护； 7）存在的问题是生成的亚硫酸钙比硫酸钙多，亚硫酸钙经处理可以成为硫酸钙。,二、回流式烟气循环流化床脱硫技术,1.工艺过程,回流式烟气循环流化床脱硫系统主要由吸收剂制备、吸收塔、吸收
4、剂再循环系统、除尘器以及控制设备几个部分组成,二、回流式烟气循环流化床脱硫技术,从炉膛出来的烟气流经空气预热器，经冷风冷却到248356，从除尘器前或后引入吸收塔（取决于对脱硫副产品的要求）。吸收塔底部为一文丘里装置，烟气流经时被加速并与很细的吸收剂相混合。吸收剂与烟气中的SO2产生反应，生成亚硫酸钙。带有大量固体颗粒的烟气从吸收塔顶部排出，然后进入吸收剂再循环于除尘器中，在此烟气中大部分颗粒被分离出来，经过一个中间仓返回吸收塔，如此多次循环。,2.工艺特点,二、回流式烟气循环流化床脱硫技术,1）与常规的循环流化床及喷雾吸收塔脱硫技术相比，石灰耗量（费用）有极大降低； 2）维修工作量很少，设备
5、可用率很高； 3）运动灵活性很高，可适用不同的SO2含量（烟气）及负荷变化要求； 4）不需增加锅炉运行人员； 5）由于设计简单，石灰耗量少，维修工作量小，投资与运行费用较低，约为石灰一石膏工艺技术的60%； 6）占地面积小，适合新机组，特别是中、小机组烟气脱硫改造。,三、气体悬浮吸收（GSA）烟气脱硫工艺,工艺部分包括圆柱形反应器、用于分离床料循环使用的旋风分离器、石灰石浆制备系统（包括喷浆用喷嘴）三个部分,从锅炉出来的烟气进入GSA反应器的底部与雾化的石灰浆混合，反应器内的石灰浆在干燥过程中与烟气中的二氧化硫及其他酸性气体进行中和反应。烟气经旋风分离器分离粉尘后进人电除尘器或滤袋式除尘器，然
6、后符合标准的清洁气经烟囱排放到大气中。,三、气体悬浮吸收（GSA）烟气脱硫工艺,GSA系统的主要工艺特点是： 1）床料高倍率循环（约100倍），因此保证吸收剂与烟气充分接触，提高吸收剂的利用率； 2）流化床床料浓度高5002000g/m3，约为普通流化床床料浓度的50100倍； 3）烟气在反应器及旋风分离器中驻留时间短（35s）； 4）脱硫效率高达90%以上； 5）吸收剂利用率高，消耗量少，Ca/S1：1.2（摩尔比）； 6）运行可靠，操作简便，维护工作量少，基建投资相对较低； 7）喷浆用喷嘴为专利设备。,四、NID工艺,NID工艺是以CaO或Ca(OH)2为吸收剂。 脱硫原理与常规的烟气循环
7、流化床脱硫工艺类似，即大量经增湿的吸收剂喷入除尘器上游的小型反应器内，反应后吸收剂进入除尘器被收集后进行二次反应（使用布袋除尘器效果好）。收集的吸收剂与补充的新吸收剂在混湿增湿装置中调湿后循环使用。,1. NID技术原理,四、NID工艺,NID的技术原理为利用干反应剂石灰粉吸收烟气中SO2，反应机理为：,CaO+H2O Ca(OH)2 Ca(OH)2+SO2 CaSO3H2O CaSO31/2H2O+3/2H2O+1/2O2 CaSO42H2O,2.工艺,四、NID工艺,NID采用干式吸收剂，也可使用碱性较强的飞灰。在常规干式吸收工艺中，将石灰悬浮液喷入巨大反应器内的烟气中，而NID工艺中雾状
8、吸收剂的含水量极低。含水量应足以激活石灰并冷却气体，工作温度至少应比露点温度高1020，以确保SO2的分离。 实际温度为6575。,2.工艺,四、NID工艺,在散播到烟气中以前，必要的水分将在增湿机中与吸收剂混合。在干燥循环物料的同时将烟气冷却到反应温度，然后在高效分离器内进行飞灰分离，首先应考虑选用袋式过滤器。再循环的物料再次与新石灰进入增湿机。失效的吸收剂由溢流装置排出。 NID工艺特点是工艺用水不是添加到排气中，而是添加到排气流以外加湿器再循环的飞灰中。由于再循环率较高，吸收剂能充分加以利用。,3. NID工艺特点,四、NID工艺,l）高比例吸收剂的循环和吸收剂的高温度，在吸收剂很大的面
9、积作用和高温度下，烟气温度快速下降，吸收剂水分蒸发，脱硫效率可达到90%。 2）由于水分蒸发时间很短，使反应器容积减小，通常只有喷雾干燥塔或循环流化床塔的20%以下。 3）能与除尘器组合为一体，占地面积很小。 4）混湿增湿装置使吸收剂增湿后，含湿量为5%，呈自由流动状态。经过反应器和除尘器后，吸收剂湿度降为3%，因此NID工艺可称为干法工艺。 5）系统应用情况 该技术在中国浙江巨化集团热电厂70 MW机组上已得到应用。,五、影响烟气循环流化床脱硫效率的因素,影响烟气循环流化床脱硫效率的主要因素有床层温度、钙硫比、脱硫剂的粒度和反应活性等。,根据反应器进口烟气流量及烟气中原始SO2浓度控制消石灰
10、粉的给料量，以保证按要求的脱硫效率所必需的钙硫比。,循环流化床作为脱硫反应器的最大优点是： 可以通过喷水将床温控制在最佳反应温度下，达到最好的气固间紊流混合并不断暴露出未反应消石灰的新表面，而通过固体物料的多次循环使脱硫剂具有很长的停留时间，因此大大提高了脱硫剂的钙利用率和反应器的脱硫效率。因此，循环流化床干法烟气脱硫系统能够处理高硫煤的脱硫，并在钙硫比1.31.5时达到90%以上的脱硫效率。,五、影响烟气循环流化床脱硫效率的因素,循环流化床内的固气比或固体颗粒浓度是保证其良好运行的重要参数。 在运行中调节床内的固气比的方法是通过调节分离器和除尘器下所收集的飞灰排灰量，以控制送回反应器的再循环
11、干灰量，从而保证床内必需的固气比。,五、影响烟气循环流化床脱硫效率的因素,六、烟气循环流化床脱硫工艺的优缺点,1.优势,1）脱硫效率高：在钙硫比为1.31.5时，脱硫效率可达90%以上。 2）工程投资、运行费用和脱硫成本较低。 3）工艺流程简单，系统设备少，且转动部件少，从而提高了系统的可靠性，降低了维护和检修费用。 4）占地面积小，且系统布置灵活，非常适合现有机组的改造和场地紧缺的新建机组。 5）能源消耗低，如电耗、水耗等。 6）排烟温度较高，对反应塔及其下游的烟道、烟囱等设备的腐蚀性较小，可不采用烟气再热器，对现有的烟囱可不进行防腐处理，直接使用干烟囱排放脱硫烟气。 7）无废水排放，脱硫副
12、产品呈干态。,2.缺点,六、烟气循环流化床脱硫工艺的优缺点,1）必须采用高品位的石灰作为吸收剂。 2）脱硫副产品综合利用。副产品中含有一定量的亚硫酸钙。 3）系统的压力降低较大（约15002500Pa）。一般现有电厂引风机的压力裕量难以克服如此大的压降，需要增加新的脱硫风机。高的压力损失还使得运行费用有所增加。 4）反应塔的压力降波动较大。由于反应塔内大量物料不断地湍动，因此反应塔和压力降有较大波动，对锅炉炉膛内负压的稳定性有一定影响。 5）脱硫后除尘负荷大大增加，烟尘特性改变大，烟道磨损增加，除尘难度加大，投资和运行费用增加。,第二节 旋转喷雾干燥法脱硫技术,1.原理,一、工艺流程,旋转喷雾
13、干燥法脱硫是利用喷雾干燥原理，在吸收剂喷入吸收塔以后，一方面吸收剂与烟气中的SO2发生化学反应，生成固体灰渣；另一方面烟气将热量传递给吸收剂，使之不断干燥，在塔内脱硫反应后形成的废渣为固体粉尘状态，一部分在塔内分离，由锥体出口排出，另一部分随脱硫后烟气进入电除尘器。,2.工艺流程,一、工艺流程,旋转喷雾干燥法烟气脱硫工艺流程包括：（1）吸收剂制备；（2）吸收剂浆液雾化；（3）雾粒与烟气的接触混合；（4）液滴蒸发与SO2吸收；（5）废渣排出。其中（2）（4）在喷雾干燥吸收塔内进行。 安装于吸收塔顶部的离心喷雾机具有很高的转速，吸收剂浆液在离心力作用下喷射成均匀的雾粒，雾粒直径可小于100m。这些
14、具有很大表面积的分散微粒，一经与烟气接触，就发生强烈的热交换和化学反应，迅速将大部分水分蒸发掉，形成含水量很少的固体灰渣。由于吸收剂微粒没有完全干燥，在吸收塔之后的烟道和除尘器中仍可继续发生一定程度的吸收SO2的化学反应。,一、工艺流程,在吸收塔内SO2的吸收主要分为两个阶段进行：,一、工艺流程,第一阶段为恒速干燥阶段。在这一阶段由于表面水分的存在，为吸收剂与SO2的反应创造了良好的条件，传质交换呈液相反应，反应速度大，约50%的吸收反应发生在这一阶段，其所需的时间仅为12s。从反应过程可以看出，首先是SO2传递到气液界面即气相传质。然后，溶于水的SO2离解成HSO3或SO32一，迅速与溶解于
15、水的Ca(OH)2发生化学反应，即液相传质，所生成的反应物CaSO3又必须从反应区扩散出来，才能使反应继续进行，由于分子在液体中的扩散系数比在气体中小得多（约为1/10000），因此起控制作用的是液相传质。此阶段的持续时间称为临界干燥时间，此时间的长短与雾粒直径、含固量等因素有关，雾粒直径越小或含固量越高，临界干燥时间就越短。,当液滴表面出现固体时，蒸发受到水分限制，开始第二干燥阶段，即降速干燥阶段。此阶段的特点是蒸发速度降低，液滴温度升高。 当接近烟气温度时，水分扩散距离增加，干燥速度继续降低，由于表面含水量的下降，SO2的吸收反应逐渐减弱。干法烟气脱硫装置的烟气相对湿度较高，降速干燥阶段可
16、以维持较长时间。,一、工艺流程,在吸收塔内SO2的吸收主要分为两个阶段进行：,二、主要设备与分析,吸收塔系统 、除尘设备、雾化器及料、浆制备系统、干燥处理及输送,喷雾干燥法FGD系统主要由以下4部分组成。,1.吸收塔系统,石灰浆液在其中雾化，并与烟气中的SO2反应脱硫，同时液滴干燥生成能自由流动的粉末（亚硫酸钙，硫酸钙及飞灰）。,2.除尘设备,二、主要设备与分析,（l）袋式除尘器 袋式除尘器优点： 沉积在袋上的未反应的石灰可与烟气中残余SO2反应，脱硫率可达到系统总脱硫率的1530%。由于烟气都必须穿过滤袋上的尘层，因此滤袋可以看成一个固定床反应器。,二、主要设备与分析,袋式除尘器用于喷雾干燥FGD系统中有良好的效果。作为喷雾干燥脱硫系统尾部设备的袋式除尘器，其压力降与单纯除尘时基本相同，尽管粉尘负荷增加了5倍或更多，但滤袋压力降低并没有出现较大变化，其原因是，喷雾干燥的固态生成物的粒径大于煤飞灰，这些粗颗粒形成了具有良好阻力特性的过滤层。烟层
