火电厂烟气脱硫工艺设计课件.ppt
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1、火电厂烟气脱硫工艺设计,火 电 厂实 景,火电厂全景,世界FGD技术构成,3,1 石灰石石膏法43.2%,2 其它湿法39.4%,4 喷吸着剂32%,3 喷雾干燥法11%,5 再生法2.8%,6 硫氮联脱法1.8%,火电厂烟气脱硫工艺设计,1 基本原理2.干法/半干法脱硫工艺主要工作原理及特点3 湿法脱硫工艺主要工作原理及特点4 脱硫工艺选型基本原则,典型工艺,基本原理,1)酸性氧化物+碱或碱性氧化物盐 A.钙基吸收剂,基本原理,B.氨基吸收剂,基本原理,2)吸附法二氧化硫等+活性炭饱和活性炭饱和活性炭(加热等)有效活性炭+二氧化硫等,干法/半干法脱硫工艺(1),炉内喷钙脱硫工艺,干法/半干法
2、脱硫工艺(1),炉内喷钙脱硫工艺,吸 收 剂:粉状钙基物质如石灰石、白云石或其氢氧化物工作原理:粉状钙基物质喷入炉膛立即置于高温环境中而发生分解,产生具有反应能力的石灰颗粒,吸收烟气中的SO2。反应产物:硫酸钙和亚硫酸钙,随烟气与部分未反应的石灰带离开锅炉,由静电/布袋除尘器将其与飞灰一起除去。脱硫效率:在Ca/S比为1.52时,炉内脱硫可达4050%在Ca/S比为34时脱硫效率可达50-60。,干法/半干法脱硫工艺(2),炉内喷钙脱硫工艺,提高脱硫效率的措施:尾部增湿活化,脱硫效率最高可达70%左右,干法/半干法脱硫工艺(2),炉内喷钙脱硫工艺,优点:设备简单,改造工作量小,初投资低,占地面
3、积小,不产生废水,运行操作简单。缺点:脱硫效率相对较低,且对锅炉有不利的影响,有引起炉内结焦、受热面磨损的潜在威险。适用场合:较适合于中小容量老机组的脱硫改造,可以处 理相当于200MWe锅炉以下的烟气量。,干法/半干法脱硫工艺(3),尾部烟气循环流化床脱硫技术,Ca(OH)2+SO2-CaSO3*H2O+H2O CaSO3*H2O+O2-CaSO4*H2O Ca(OH)2+SO3-CaSO4*H2O+H2O 2 HCl+Ca(OH)2-CaCl2*2 H2O 2 HF+Ca(OH)2-CaF+2 H2O Ca(OH)2+CO2-CaCO3+H2O,三个控制回路控制运行:循环流化床吸收塔出口温
4、度调节 向循环流化床吸收塔中喷入的水量根据吸收塔出口的温度进行调节。循环流化床吸收塔差压调节 循环流化床吸收塔、除尘器和固体物料输送设备组成了固体物料的循环系统。为维持循环流化床吸收塔内稳定的流动模式,吸收塔内的固体物料应保持衡定不变。其度量参数是循环流化床吸收塔进、出口的差压,它与吸收塔的固体流量成正比。净烟气SO2 浓度的调节 通过控制进入循环流化床吸收塔的新鲜消石灰流量对净烟气的SO2 浓度进行调节。,干法/半干法脱硫工艺(3),尾部烟气循环流化床脱硫技术,干法/半干法脱硫工艺(3),尾部烟气循环流化床脱硫技术,优点:投资较少,系统操作简单,对锅炉没有影响,不产生废水,脱硫效率较高,钙硫
5、摩尔比为1.21.5时,脱硫效率可达85%90%。缺点:副产品难于利用适用场合:适用于中小容量老机组改造和新建机组,处理200MWe以下燃煤机组的烟气量。,干法/半干法脱硫工艺(4),喷雾干燥法脱硫技术,干法/半干法脱硫工艺(4),喷雾干燥法脱硫技术,优点:投资成本低,能耗低,维修工作量小。脱硫效率:中上水平。使用布袋除尘器而不用静电除尘器时,使得脱硫效率提高。在燃煤含硫量不高的场合,脱硫效率可达75-90%,取决于吸收剂的过剩系数和与饱和温度的温差。缺点:当反应温度与饱和温度的温差太小时反应器和除尘器内部的结垢问题,反应剂的成本高以及副产品的综合利用问题。适用场合:用于含硫量较低的场合,干法
6、/半干法脱硫工艺(5),NID 干法脱硫工艺,干法/半干法脱硫工艺(5),NID 干法脱硫工艺,部分水直接被喷射到烟气中,分布于固体颗粒的表面,固体颗粒的水份控制在几个百分点。固体颗粒的循环量大,水份的蒸发表面积增加。固体颗粒的水份被控制得较低,水份蒸发所需的时间短,反应塔的尺寸可以设计的非常小。烟气的相对湿度相应地上升,足以使石灰在典型的运行温度下即65-75C的温度范围具有足够的活性吸收SO2。脱硫性能:与常规干法脱硫工艺相当甚至更优。,干法/半干法脱硫工艺(6),活性炭脱硫工艺,湿法脱硫工艺(1),石灰/石灰石洗涤工艺,湿法脱硫工艺(1),石灰/石灰石洗涤工艺,采用石灰石作为吸收剂时,在
7、洗涤塔中主要发生以下化学反应:1.CaCO3+SO2+H2OCaSO3+CO2+H2O2.CaCO3+2HCL+H2OCaCl2+CO2+2H2O3.CaCO3+2HF+H2OCaF2+CO2+2H2O 石灰石与二氧化硫反应后生成亚硫酸钙,在洗涤塔底部的浆液池中通入氧气将其进一步氧化为水合硫酸钙(石膏),即:4.CaSO3+1/2O2+2H2OCaSO4+2H2O,湿法脱硫工艺(1),石灰/石灰石洗涤工艺,石灰/石灰石洗涤湿法脱硫工艺在国际上应用最为普遍,占整个脱硫装机容量的90%。吸收塔内部结构少。系统可用率达到95%以上。采用商业供应的石灰石粉末作为吸收剂,电厂自行装备石灰石破碎设备来制备
8、石灰石粉末.并不具有经济性。采用石灰作吸收剂的烟气脱硫系统占1020%的市场份额,主要原因是煅烧石灰石的能量消耗大,吸收剂价格高。洁净烟气的再加热通过再生式热交换器完成。如果选择将洁净烟气通过冷却塔或“湿烟囱”排放,则洁净烟气的再加热程序可省略。,湿法脱硫工艺(2),海水脱硫工艺,原理:利用海水的天然特性吸收和中和烟气中的二氧化硫。海水中含有碳酸氢根,具有很强的吸收和中和二氧化硫的能力。被吸收的二氧化硫通过氧化后转化为可溶性硫酸盐,是海水中大量存在的天然成分。SO2+O2+2HCO3 SO42-+H2O+2CO2,湿法脱硫工艺(2),海水脱硫工艺,海水和清水中添加硫酸后pH值的变化,湿法脱硫工
9、艺(2),海水脱硫工艺,湿法脱硫工艺(2),海水脱硫工艺,海水脱硫工艺只需要海水和空气,海水作为吸收剂一次性通过脱硫工艺。来自冷凝器的海水一部分进入脱硫塔对含硫烟气进行清洗吸收二氧化硫,吸收二氧化硫的海水的pH值降低到3以下,然后这一部分水与更多的来自冷凝器的海水相混合,混合后海水的pH值被提高到4.5左右,然后通入空气进行瀑气处理使得二氧化硫转化成硫酸根离子。经过这一处理后的海水在与来自冷凝器的更多的海水混合,pH值上升至中性值左右,然后排入大海。排入大海的海水中的硫酸根离子浓度只比天然海水中的硫酸根离子高几个百分点,不会产生任何影响。,湿法脱硫工艺(2),海水脱硫工艺,脱硫设备的运行非常简
10、单,对运行人员和检修人员的要求很低。从烟气中吸收的二氧化硫被转化成海水中大量存在的天然成分,即硫酸根离子。硫酸根完全溶解于海水中,因此无固体物质进入海水中。海水脱硫的效率可达95%以上。脱硫后的烟气温度被降低到接近海水的温度。由于烟气中可能含有的微量粉尘也会同时被海水清洗下来而进入大海,因此建议装置高效的静电除尘器。,湿法脱硫工艺(3),亚钠循环脱硫工艺,湿法脱硫工艺(3),亚钠循环脱硫工艺,采用亚硫酸钠喷入吸收塔产生硫酸氢钠富集的溶液,通过蒸发器对该溶液进行再生处理产生亚硫酸钠,而二氧化硫气体则通过专门的装置转化成元素硫或硫酸。优点:可产生可销售的副产品而且不存在堵塞之类的问题。缺点:吸收塔
11、中亚硫酸钠的氧化,因为除去硫酸钠需用昂贵的清洗系统来实现。系统的运行费用高,需要大量的低压蒸汽和甲烷。亚钠循环脱硫工艺对粉尘、HCl 和 SO3敏感,因此需要预处理装置除去粉尘、HCl 和 SO3。,湿法脱硫工艺(4),氨法脱硫工艺,SO2+2NH4OH(NH4)2SO3+H2OSO2+(NH4)2SO3+H2O2NH4HSO3NH4HSO3+NH3(NH4)2SO3SO3+(NH4)2SO3(NH4)2SO4+SO22(NH4)2SO3+O22(NH4)2SO4,主要脱硫工艺的性价比,以湿法石灰石洗涤法为基准各种脱硫工艺投资成本的比较,石灰石制备系统:由石灰石粉料仓、石灰石磨机及测量站构成吸
12、收塔:由洗涤循环系统除雾器和氧化工序组成烟气再热系统(可选)脱硫风机石膏脱水装置:由水力旋流分离器、真空皮带过滤机和储存系统组成,石灰石洗涤法系统的组成与设计,吸收剂设计技术参数,设计技术参数,石膏品质设计技术参数,设置的氧化空气空压机(1用1备)安装在风机房内,用以向吸收塔浆池提供足够的氧气,以便于石膏的形成(即从亚硫酸钙进一步氧化成硫酸钙),输入的氧化空气不足会导致脱硫效率降低,并在吸收塔中产生结垢。氧化空气通过喷管(喷管上规则间隔分布有气孔)分布到吸收塔浆液池中。,为了降低氧化空气的温度(离开空压机的温度高110),需用水喷入到氧化空气管中,水蒸发后使氧化空气降温。塔内喷淋层采用FRP管
13、,浆液循环管道采用法兰联结的碳钢衬胶管,氧化空气管道采用带有保温层的无缝钢管。FGD工艺系统中吸收浆液最大氯离子浓度按20000ppm考虑,并以此决定所有与浆液接触的设备和部件的防腐保护。,设计技术提示,石灰石制备系统设计,细度要求:90通过325目筛(44微米)或250目筛(63微米)。纯度要求:石灰石含量大于90。可磨性也有一定的要求。简介:将石灰石粉由罐车运到料仓储存,然后通过给料机、输粉机将石灰石粉输入浆池,加水制备成固体含量分数为1050的浆液。,吸收氧化系统,吸收塔 吸收塔是烟气脱硫的核心装置,要求气液接触面积大、气体的吸收反应良好,压力损失小,能适于大容量烟气处理。吸收塔主要有喷
14、淋塔、填料塔、双回路塔和喷射鼓泡塔、复合塔等类型。,喷淋塔 湿法脱硫的主流塔型,采用逆流方式布置,烟气流速为3m/s左右,液气比与煤的含硫量和脱硫率有关,一般在825L/m之间。优点是内部部件少,结垢的可能性小,压力损失小。逆流运行有利于烟气与吸收液充分接触,但阻力损失比顺流大。,填料塔 填料塔由日本三菱重工开发,采用塑料隔栅作填料,相对延长了气液两相的接触时间,从而保证较高的脱硫率。隔栅填料塔为顺流或逆流,顺流时的空塔气速约45米/秒,与逆流塔相比结构紧凑。压降因隔栅填充高度而异。,双回路塔 是美国Reserch-Conttrell公司开发,又称Noell-KRC工艺,在美、德应用较多。双回
15、路塔由一个集液斗分成两个回路:下段为预冷却区,并进行一级脱硫,pH控制在4.05.0,有利于氧化和石灰石的溶解,防止结垢和提高石灰石的利用率;上段为吸收区,其排水经集液斗引入另设的加料槽,在此加入新鲜的石灰石,维持较高的pH(6.0左右),以获得较高的脱硫率。,折流板除雾器 折流板除雾器是利用液滴与某种固体表面相撞击而将液滴凝聚并捕集的,气体通过曲折的挡板,流线多次偏转,液滴则由于惯性而撞击挡板被捕集下来。通常,折流板除雾器中两板之间的距离为2030mm,对于垂直安置,气体平均流速为23m/s;对于水平放置,气体流速一般为610m/s。气体流速过高会引起二次夹带。,旋流板除雾器 气流在穿过除雾
16、器板片间隙时变成旋转气流,其中的液滴在惯性作用下以一定的仰角射出作螺旋运动而被甩向外侧,汇集流到溢流槽内,达到除雾的目的,除雾率可达9099。,喷射鼓泡塔 是千代田公司研制的,又称CT-121。烟气通过喷射分配器以一定的压力进入吸收液,形成一定高度的喷射气泡层,可省去再循环泵和喷淋装置。净化后的烟气经上升管进入混合室,除雾后排放。特点:可在低pH下运行,一般为3.54.5,生成的石膏晶体颗粒大,易于脱水;脱硫率的高低与系统的压降有关,可通过增大喷射管的浸没深度来提高压降,提高脱硫率。,除雾器 除雾器一般设置在吸收塔顶部(低流速烟气垂直布置)或出口烟道(高流速烟气水平布置),通常为二级除雾器。除
17、雾器设置冲洗水,间歇冲洗除雾器。湿法烟气脱硫采用的主要是折流板除雾器,其次是旋流板除雾器。,氧化槽 氧化槽的功能是接收和储存石灰石,溶解石灰石,鼓风氧化CaSO3,结晶生成石膏。早期的湿法脱硫几乎都是在脱硫塔外另设氧化塔,由脱硫塔排出的浆液再被引入专门的压力氧化槽中,并添加硫酸,在pH为34的条件下鼓风氧化。这种工艺易发生结垢和阻塞问题。随着工艺的发展,将氧化系统组合在塔底的浆池内,利用大容积浆液完成石膏的结晶过程,就地氧化。循环的石灰石在氧化槽内设计停留时间一般为48min,与石灰石的反应性能有关。,雾化喷嘴 雾化喷嘴的功能是将大量的石灰石浆液转化为能够提供足够接触面积的雾化小液滴以有效脱除
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- 火电厂 烟气 脱硫 工艺 设计 课件
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