烟气脱硫技术方法与装置设备简介ppt课件.pptx

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1、烟气脱硫技术介绍,目录,政策法规要求,中华人民共和国大气污染防治法主席令第三十一号燃煤电厂和其他燃煤单位应当采用清洁生产工艺，配套建设除尘、脱硫、脱硝等装置，或者采取技术改造等其他控制大气污染物排放的措施。大气污染防治行动计划国发201337号所有燃煤电厂、钢铁企业的烧结机和球团生产设备、石油炼制企业的催化裂化装置、有色金属冶炼企业都要安装脱硫设施，每小时 20蒸吨及以上的燃煤锅炉要实施脱硫。打赢蓝天保卫战三年行动计划国发201822号推进重点行业污染治理升级改造。重点区域二氧化硫、氮氧化物、颗粒物、挥发性有机物（VOCs）全面执行大气污染物特别排放限值。,燃料中的硫,我国是世界上最大的煤炭生

2、产国和消费国。据国家能源局统计，2016年中国一次能源消费结构中煤炭占62%，石油占18.3%，天然气占6.4%，核能与再生能源占13.3%，化石能源占比达到86.7%。2017年全国商品煤消费量约38.2亿吨。其中电力行业煤炭消耗占比约49%，冶金、建材、化工等重点非电行业消耗占比50%左右。煤炭中的硫分为有机硫和无机硫，有机硫来自于成煤物质本身，无机硫主要来自于黄铁矿；石油中的硫存在形式主要为单质硫，硫化氢，二硫化物，硫醚等；天然气中的硫主要以硫化氢的形式存在；化石能源中的硫元素在燃烧过程会转化为二氧化硫随烟气排放到大气中引起环境问题。,www.islide.cc,4,各行业排放标准要求,

3、脱硫设备技术规范要求,燃煤烟气脱硫设备 第1部分：燃煤烟气湿法脱硫设备 GB/T 19229.1-2008 燃煤烟气脱硫设备 第2部分：燃煤烟气干法半干法脱硫 GB/T 19229.2-2011 燃煤烟气脱硫设备 第3部分：燃煤烟气海水脱硫设备 GB/T 19229.3-2012 烟气循环流化床法烟气脱硫工程通用技术规范 HJ 1782018 石灰石石灰-石膏湿法烟气脱硫工程通用技术规范 HJ 1792018 工业锅炉及炉窑湿法烟气脱硫工程技术规范 HJ 4622009 氨法烟气脱硫工程通用技术规范 HJ 20012018 火电厂烟气脱硫工程技术规范 海水法 HJ 2046-2014 钢铁工业

4、烧结机烟气脱硫工程技术规范 湿式石灰石石灰-石膏法 HJ 20522016 火电厂污染防治可行技术指南 HJ 2301-2017,燃煤SO2排放控制的主要方法,1、燃烧前脱硫选煤、细菌脱硫、高磁场分离等2、燃烧中脱硫循环流化床锅炉、炉内喷钙等3、燃烧后脱硫烟气脱硫目前，烟气脱硫（Flue Gas Desulfurization）技术，简称FGD技术已经发展，自上世纪三十年代出现至今经过了近80年的发展，是一种成熟的、商业化的技术，曾经有超过300种不同工艺流程进行过小试、中试或工业性试验，但是仅有约20种工艺被证明在技术上和经济上是可行的，目前FGD技术仍然是削减SO2排放最有效、实用的方法。

5、,8,第一代烟气脱硫技术,典型工艺石灰浆液洗涤法石灰石浆液洗涤法碱性飞灰浆液洗涤法氧化镁浆液洗涤法钠基清液洗涤法柠檬酸盐洗涤法双碱法技术特点吸收剂种类繁多，吸收塔内通常加入填料以提高传质效果基建投资及运行成本均高系统可靠性及可用率低，结垢、腐蚀是主要问题脱硫效率不高，一般在7085脱硫副产品大多被抛弃难以再利用,9,第二代烟气脱硫技术,典型工艺湿法洗涤石灰石/石膏工艺炉内喷钙工艺喷雾干燥工艺烟道喷射工艺技术特点湿法洗涤渐趋成熟，采用单塔、空塔工艺，脱硫率在90以上，可靠性和可用率提高，脱硫产物多为可商业应用的石膏干法、半干法工艺有所发展：炉内喷钙、烟道喷射（脱硫率3050）以及喷雾干燥（脱硫率

6、8085），但脱硫产物的用途有限基本上采用钙基吸收剂：石灰石、石灰和消石灰等,10,第三代烟气脱硫技术,技术特点烟气脱硫工艺的性能/价格比提高，投资和运行费大幅度降低湿法工艺更趋完善，大量用于大容量机组，因而经济性更好喷雾干燥工艺大幅度减少，其它新的干法工艺不断被开发、应用，如：炉内喷钙加增湿活化工艺（LIFAC工艺）、CFB烟气循环流化床工艺、NID工艺等发展趋势高脱硫率高利用率工艺流程简化系统耗电降低投资和运行费用降低各种脱除SO2/NOx复合工艺的出现和应用,烟气脱硫技术分类,烟道气脱硫技术种类繁多，大部分是用碱性吸收剂，从烟道气中脱除酸性的硫化物。,常见烟气脱硫技术,炉内喷钙工艺,吸收

7、剂：石灰石细粉化学反应CaCO3+热量 CaO+CO2CaO+SO2+1/2O2 CaSO4+热量脱硫产物：飞灰无水石膏CaSO4同时脱除SO3、HCl、HF等工艺简单投资低、占地小、运行费高适用于现有电厂的烟气脱硫改造,炉内喷钙烟气脱硫工艺流程图,管道喷射工艺,吸收剂：CaO/Ca(OH)2、钠基化合物(NaHCO3)脱硫效率：3050（Ca/S=3.0-5.0）脱硫副产品：飞灰CaSO3CaSO4工艺简单、投资低、占地少，但运行费高，适用与现有电厂的烟气脱硫改造,15,炉内喷钙加增湿活化工艺（LIFAC）,吸收剂：石灰石细粉脱硫效率：7585（Ca/S=2.5-3.0）脱硫原理：炉内喷钙后

8、烟气中未反应的CaO在炉后的活化器内经喷入的雾化水增湿，使CaO生成Ca(OH)2，与烟气中的SO2继续反应，以提高脱硫效率和吸收剂利用率。同时，再循环也进一步改进了系统的性能脱硫产物：飞灰未反应吸收剂CaSO3CaSO4优点：系统简单，投资低、占地少、可操作性好缺点：原有脱硫灰的综合利用受到影响，对锅炉的运行有影响,16,炉内喷钙加增湿活化工艺（LIFAC）,LIFAC烟气脱硫工艺流程图,烟气循环流化床脱硫工艺（CFB）,循环流化床（Circulating Fluidized Bed）将大量固体颗粒悬浮于运动的流体之中，从而使固体颗粒具有流体特征的设备吸收剂：石灰、消石灰脱硫效率：8095（

9、Ca/S=1.1-1.2）脱硫原理：吸收剂在吸收塔中呈流化态，因此与烟气有很长时间的接触，吸收剂之间的碰撞和摩擦使吸收剂颗粒表面不断更新，加之吸收塔内喷水增湿使这个系统的脱硫效率达到很高脱硫产物：未反应的吸收剂CaSO3CaSO4优点：系统简单，投资低、占地少、节能、操作简便缺点：用石灰作吸收剂、脱硫产物利用有难度、系统压降大,CFB烟气脱硫工艺流程图,烟气循环流化床脱硫工艺（CFB）,烟气循环流化床脱硫工艺（CFB）,CFB烟气脱硫系统设施现场,烟气循环流化床脱硫工艺（CFB）,喷雾干燥工艺,吸收剂：石灰浆液脱硫效率：8090（Ca/S=1.6）脱硫原理：石灰浆液经雾化后喷入吸收塔在干燥的过

10、程中吸收烟气中的SO2，再循环使得脱硫效率和吸收剂的利用率有所提高脱硫产物：未反应的吸收剂CaSO3CaSO4优点：投资低、脱硫率高、能耗低缺点：以石灰作吸收剂、浆液处置困难、雾化装置易磨损、脱硫产物综合利用有难度,喷雾干燥烟气脱硫工艺流程图,喷雾干燥工艺,喷雾干燥塔及雾化器,喷雾干燥工艺,24,日本千代田（CT-121）脱硫工艺,吸收剂：石灰石浆液脱硫率：95（Ca/S=1.05）脱硫原理：烟气通过喷射器直接喷散到吸收剂浆液中，取消了浆液喷淋装置和再循环泵。处理后的烟气经除雾器除去水滴后排出脱硫产物：石膏优点：系统简单、投资低、由于运行在低pH值下，不会发生结垢和堵塞、CaCO3的溶解度增加

11、缺点：系统压降大,日本千代田（CT-121）脱硫工艺,三菱重工液柱式脱硫技术,吸收剂：石灰石浆液脱硫率：99%脱硫原理：烟气与喷管群形成的液柱接触，通过反应达到脱硫净化，脱硫后的烟气在经过除雾器处理后排出。脱硫产物：石膏优点：设备结构紧凑高度低、电耗低，适用范围广泛（入口SO2浓度40022000mg/Nm3），造价低，副产物可利用,三菱重工液柱式脱硫技术,杜邦（DuPont）孟莫克（MECS）动力波逆喷塔脱硫技术,吸收剂：石灰石/石灰、烧碱、纯碱、氧化锌、氧化镁、海水等碱性物质脱硫率：9099%（低限值15ppm）脱硫原理：烟气与逆流喷射的脱硫剂浆液接触，并形成泡沫反应区，且反应区和吸收区被

12、限制在进气逆流管内，通过反应达到脱硫净化，脱硫后的烟气在经过除雾器处理后排出。脱硫产物：石膏等优点：大口径喷头不易堵塞，可用于高浓度脱硫剂，管路简单电耗低，能在一个塔体内完成急冷、脱酸和脱尘处理。缺点：国内应用较少,杜邦（DuPont）孟莫克（MECS）动力波逆喷塔脱硫技术,杜邦（DuPont）孟莫克（MECS）动力波逆喷塔脱硫技术,31,法国阿尔斯通（ALSTOM）NID烟气脱硫技术,吸收剂：石灰、消石灰粉脱硫率：9095（Ca/S=1.2）脱硫原理：与喷雾干燥相似。吸收剂先增湿然后喷入到除尘器前的垂直烟道中，吸收SO2，生成CaCO3。反应后的吸收剂被除尘器收集，进行再循环脱硫产物：未反应

13、的吸收剂CaSO3CaSO4优点：系统简单、投资低、占地少、脱硫效率高缺点：以石灰作为吸收剂，处置困难、脱硫产物综合利用有难度,32,法国阿尔斯通（ALSTOM）NID烟气脱硫工艺流程图,33,法国阿尔斯通（ALSTOM）NID烟气脱硫工艺,法国阿尔斯通（ALSTOM）NID烟气脱硫工艺,35,NID烟气脱硫系统,36,石灰石/石膏湿法洗涤工艺,吸收剂：石灰石浆液脱硫率：9598（Ca/S=1.05）脱硫原理：烟气在吸收塔中被石灰石浆液淋洗，烟气中SO2与CaCO3反应生成CaSO3，经氧化后生成CaSO4（石膏）脱硫产物：石膏优点：脱硫率高、脱硫产物为石膏，有商业应用可能、可用于各种含硫量的

14、煤、可用于大容量机组，日本湿法脱硫占98%、美国占92%、德国占90%、中国占91%，世界平均占85%。缺点：系统复杂、投资高、占地大、电耗大,37,石灰石/石膏湿法洗涤工艺流程图,原烟气,吸收塔,水力旋流器,氧化风机,洁净烟气,增压风机,工艺水,真空皮带脱水机,石膏,石膏仓,废水,吸收剂卸料,吸收剂浆液制备,吸收剂仓,石灰石/石膏湿法洗涤工艺,烟囱排放,空气,石灰石-石膏脱硫系统关键环节,Doosan Lentjes(原LLB)石灰石-石膏脱硫技术,石灰石浆液制备系统,Doosan Lentjes(原LLB)石灰石-石膏脱硫技术,B&W石灰石-石膏脱硫技术,喷淋系统,浆液搅拌器,喷淋层管路与

15、浆液搅拌器,除雾器,烟气均化网板,除雾器喷淋系统,除雾器,除雾器与烟气均化网板,石灰石/石膏湿法脱硫塔,脱硫塔和独立烟囱,脱硫塔与一体烟囱,石灰石/石膏湿法脱硫塔,真空皮带式脱水机的工作流程图,石膏脱水系统,液力旋流器,真空皮带脱水机,板框压滤脱水机,脱硫系统废水处理,50,烟气脱硫工艺的主要技术指标,脱硫率吸收剂的可获得性和易处理性脱硫副产品的处置和可利用性对其他工艺环节和设备运行的影响对周围环境的影响占地大小流程的复杂程度动力消耗工艺的成熟程度总的投资和运行费用,51,脱硫率,定义 未脱硫烟气的SO2浓度脱硫后烟气的SO2浓度 脱硫率未脱硫烟气的SO2浓度确定脱硫率的原则 确定在锅炉正常运

16、行的各种负荷条件下均能满足国家和地方排放标准的最低脱硫率优先选用可能通过简单改造来进一步提高脱硫率的工艺，以满足未来可能的更为严格的排放标准的要求选用在锅炉工况，如煤质、漏风发生变化时，脱硫效率仍能满足要求的工艺不要盲目追求过高的脱硫率，因为高的脱硫率是要用高的投资和运行费用作为代价的,52,钙硫比（Ca/S）,定义参加脱硫反应的钙吸收剂的分子数 Ca/S=未脱硫烟气中的SO2的分子数意义根据反应式，1个钙吸收剂的分子可以吸收1个SO2分子。因此当Ca/S=1时吸收剂不过量，Ca/S1时吸收剂过量，此时，SO2的吸收过程更加有效，但脱硫产物中的未反应吸收剂的量会增加选择时应考虑的问题：相同脱硫

17、率条件下，Ca/S越小，吸收剂的用量少，生成的脱硫产物也少在高硫煤条件下，Ca/S大时吸收剂的用量可能会很大，使除尘器超负荷在中低硫煤条件下，较大的Ca/S也可能不会产生问题高的Ca/S通常会使运行费用增加,53,吸收剂的利用率,定义 脱硫率吸收剂利用率（）（）钙硫比意义吸收剂利用率用来表示在脱硫系统中用于脱除SO2的吸收剂的总量占加入脱硫系统的吸收剂的总量的百分比选择时考虑的问题显然，吸收剂的利用率越高越好，这样可以减少吸收剂的用量以及所产生的脱硫产物的量也少，可以大大降低脱硫系统的投资和运行费用,54,吸收剂,选择吸收剂的基本原则储量丰富、价格低廉易于运输、运输距离近无毒、不会对环境造成污

18、染形成的脱硫产物应是稳定的，不会对环境造成新的危害常用吸收剂的种类钙基吸收剂：石灰石、石灰、消石灰钠基吸收剂：碳酸氢钠、废碱液氨基吸收剂：氨水、液氨海水吸收剂的最佳形态为粉末状，浆液状吸收剂不易处置,55,吸收剂,钙基吸收剂是最常用的吸收剂石灰石储量丰富、价格低无毒无害，处置过程中十分安全石灰脱硫效果好，价格高；使用前需要消化，增加设备投资和运行费用石灰煅烧过程中要使用大量的煤，造成烟尘和SO2污染石灰会烧灼人体皮肤，处置时应注意安全石灰容易吸潮、变质，不能久存消石灰脱硫效率高，价格贵易变质，不易储存,56,脱硫副产品,对脱硫副产品的总的要求副产品可以得到综合利用，可作为其它制造工业的原料，或

19、可在农业上应用如果暂时不能综合利用，只能考虑堆放，对于堆放的脱硫产物有以下要求：性能稳定，不会对环境产生二次污染，如地下水体的污染、烟尘等脱硫产物的形态应便于运输，最好是干态脱硫产物的量越少越好,57,脱硫副产品,对灰场的考虑必须设置紧急堆放灰场脱硫系统的冲灰水的pH值很高，注意结垢问题如果脱硫产物的浸出物对环境有害，应对灰场进行防渗处理脱硫产物堆放量很大时应考虑灰场的储存年限在灰场中堆放时，应使原有的存灰和脱硫灰分开存放，以便以后的综合利用,58,脱硫副产品综合利用的考虑,受原来和工况的影响，脱硫副产品的品质不易稳定，因此很难有一个稳定的用户群体可能需要为用户投资，对脱硫副产品进行加工，满足

20、用户要求，如干燥、成形、包装等可能需要为用户投资，以便用户调整其原先的工艺使之适合于使用脱硫产物脱硫产物的综合利用受到资源状况和法规政策的限制，脱硫产物的使用可能需要得到有关部门的批准有些应用会受到季节的影响，如筑路用灰、肥料等。因而必须考虑足够的储存设施需要考虑市场营销及内部管理等问题,59,湿法脱硫对原有设备的影响,锅炉炉膛：负压增加、负压变化快引风机：烟温降低、烟气含湿量增加。烟温降低有利于风机运行，含湿量增加应注意防止产生凝结水烟道及旁路挡板门：考虑脱硫系统检修，需要增设旁路挡板门；从引风机出口到烟囱段的原有烟道要防腐烟囱：由于湿法工艺不能脱除SO3，脱硫后烟温降低、含湿量增加会增加烟

21、囱腐蚀的危险，因此，对新建电厂应采用湿烟囱设计，对现有电厂的烟囱应注意保温和防腐,60,脱硫塔除尘效果,湿法FGD是脱硫装置，不是除尘装置；洗涤塔的除尘原理是碰撞和吸附，因此和烟气流速关系密切；50%是个设计假设值，用于物料平衡计算，实测最高70%，最低20%；除雾器的逃逸浆液的含固量是新的粉尘源；建议尘排放达标不要依靠FGD。,61,脱硫塔浆液起泡,导致液位测量不准，液位过高会引起浆液从烟气入口处倒灌；原因石灰石中镁含量过高；石灰石原料、工艺水、烟气等含有有机物；脱硫产物氧化不充分；浆液含油；解决办法采取针对性措施消泡剂？,63,脱硫塔浆液中毒,现象：增加石灰石，但浆液pH不升，脱硫效率下降

22、；原因：FGD入口粉尘过高，F离子与Al离子形成絮状络合物，堵死石灰石表面；解决办法浆液中加入大量NaOH；加大废水排放量。,64,烟囱烟道腐蚀,原因：无论有无GGH，净烟气温度度低于烟气的酸露点温度，腐蚀不可避免；取消GGH后，烟气温度更低，饱和状态，腐蚀更加严重；解决办法：改进设计、做好施工和防腐；烟囱干湿分离,66,烟囱雨,现象：湿法脱硫后，烟囱周围地区出现毛毛雨和/或掉白色液滴；原因烟囱内烟气流速太高，引起烟囱壁凝结水膜的水滴二次夹卷；除雾器运行有故障；解决办法：烟囱设计要按湿烟囱流速设计，18m/s!按规程运行除雾器；安装Helix烟囱除雾器。,68,有色烟羽问题,现象：湿法FGD投

23、运后，出现烟囱排烟呈黄色或蓝色；原因湿法FGD不能有效脱除SO3；形成硫酸气溶胶；气溶胶对阳光产生散射，短波光（兰）被散射，长波光（黄色）被透射；解决办法在湿法FGD前增加脱除SO3的工艺；FGD下游安装湿式ESP。,69,除雾器堵塞、坍塌,现象：除雾器被堵塞，负荷过重造成坍塌原因洗涤塔出口部分设计不当；低负荷运行时，因蒸发量减少，为保持系统水平衡，减少了除雾器的冲洗；运行中未按规程及时冲洗；除雾器冲洗水水质有问题；解决办法这对以上原因，采取相应措施。,70,除雾器堵塞,71,石膏脱水困难,现象脱水后石膏含水量远大于设计值，15%脱水机真空上不去，皮带经常堵死；原因进入FGD的烟气中粉尘量过高，细颗粒太多；水力旋流器运行问题；解决办法对FGD上游的除尘器进行改造；加大废水排放量；,Thanks.,