《烟气脱氮脱硫》PPT课件.ppt

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1、烟气脱硫脱硝技术概述,Contents,烟气脱硫,3,1,烟气脱硫脱氮发展历程,1,烟气脱硝,2,联合脱硫脱氮技术,4,6,一.烟气脱硫脱氮发展历程,第一阶段:20世纪60年代末至70年代末。1970美国颁布了空气洁净法，要求新建燃煤电厂SO2排放浓度控制在516mg/L以下。推动了以石灰石湿法为代表的第一代烟气脱硫技术的广泛应用。主要包括:石灰石湿法、石灰湿法、Mg0湿法、双碱法、钠基洗涤、碱性飞灰洗涤、Wellman-lord工艺等。,目前研究和应用最多、最成熟的是烟气脱硫技术。烟气脱硫脱氮技术的发展可分为以下几个阶段：,第二阶段:20世纪80年代初至80年代末。由于北欧和西欧国家制定了非

2、常严格的SO2排放标准，促使烟气脱硫技术发展出现第二个高峰，烟气脱硫技术得到迅速的推广。第二代烟气脱硫以干法、半干法为代表，主要有喷雾干燥、炉内喷钙增湿活化法、循环流化床、管道喷射法等。,第三阶段:20世纪90年代初至90年代末。进入90年代后，许多发展中国家为控制酸雨都制订了SO2的排放标准，烟气脱硫技术进入了新的发展时期:第三代烟气脱硫。第三代烟气脱硫包括脱硫率大于等于95%的石灰石/石灰湿法、等离子体法、海水脱硫工艺以及一些结构简化、性能较好的烟气脱硫工艺等。这一时期，在日本等国家大气污染物排放标准的提高，烟气同时脱硫脱氮技术由于其投资小、运行费用低、效率高等优点倍受到重视，美日联手开发

3、的等离子体烟气同时脱硫脱氮技术也开始投入生产应用试验。,第四阶段:二十一世纪开始到现在。随着工业的发展，全世界都面临着环境酸化的威胁，特别是发展中国家环境酸化已严重阻碍其生产和社会的发展，纷纷制定了更加严格的大气污染防治法则。同时，随着环境、资源、人口与可持续发展矛盾的突出，采用投资小、运行费用低、效率高的资源化烟气脱硫脱氮技术成为发展趋势。,烟气脱硝要比脱硫困难，已开发研究的许多烟气脱硝技术大部分停留在基础研究阶段或试验阶段。,二.烟气脱硝,氧化法（湿法）：把NO先氧化成N02，N02溶于水并制成HN03或被碱性物质吸收;还原法（干法）：采用还原剂(NH3、CH4、CO和H2等)将NO和N0

4、2还原成N2，然后向大气排放；,（一）、干法脱硝,采用干式脱硝法存在反应温度高(与湿式脱硝相比)，处理后烟气不需要再加热；而且由于反应系统不采用水，省略了后续废水处理问题。因此干式脱硝法是目前烟气脱硝的主流技术。,催化还原法：是利用不同的还原剂，在一定温度和催化剂作用下将NOX还原成N2和水。无催化还原法:不采用催化剂，但需要在高温区进行以加快反应进度。,1.选择性催化还原法(Selective Catalytic Reduction，简称SCR)所谓选择性是指在催化剂的存在下NH3优先和NO发生还原脱除作用，而不和烟气中的氧进行氧化反应，从而降低了氨的消耗。其反应式为：,同时还存在一些副反应

5、，其反应式如下：,在没有催化剂的情况下，上述化学反应只有在很窄的温度范围内(980左右)进行，而采用催化剂时其反应温度可控制在300 400，相当于将氨喷人锅炉省煤器与空气预热器之间的烟气中，此时的脱硝率为8090。,选择性催化还原法示意图,2.非选择性催化还原法(NonSelective Catalytic Reduction，简称NSCR),非选择性催化还原法是采用CH4、CO、H2等混合气体作为还原剂，在一定温度和催化剂作用下与烟气中NOX和02反应，从而达到脱除NOX的目的。NSCR与SCR的区别在于NSCR的还原剂与烟气中的氧气发生氧化反应生成C02和H20，因此还原剂消耗量较大。与

6、选择性的脱硝方法相比是不经济的.。,3.选择性非催化还原法(Selective NonCatalytic Reduction，简称SNCR),选择性非催化还原法中只用NH3、尿素CO(NH2)2等还原剂对NOx进行选择性反应，不用催化剂，因此必须在高温区加入还原剂，不同还原剂有不同的反应温度范围，此温度范围称为温度窗。NH3的反应温度区为900-1100。该法优点是不用催化剂，故设备和运行费用少，但因NH3等还原剂用量大，其泄漏量也大，同时难于保证反应温度以及停留所需时间。考虑NH3的泄漏问题，有时要求限定氨的摩尔比。此法脱硝率较低，约为4060。,SNCR法示意图,湿法脱硝最大的障碍是NO很

7、难溶于水，往往要求将NO氧化成N02，为此一般先把NO通过氧化剂03、C102、KMn04氧化成N02，然后用水或碱性溶液吸收而脱硝。,（二）、湿法脱硝,1.臭氧氧化吸收法 把臭氧和烟气混合，使NO氧化，然后用水溶液吸收，浓缩后可得浓度为60的HN03，或者将酸溶液用氨中和，制取肥料，这种方法不会把其他污染物带人反应系统中，而且用水作为吸收剂也比较便宜。但是，臭氧要用高电压制取，因此耗电量大，费用也高，至今尚未工业化。,臭氧氧化吸收法工艺流程,用C102将烟气中的NO氧化为N02，然后用Na2S03水溶液吸收，使NO，还原为N2，此反应式为：,2.C102气相氧化吸收还原法,此法可以脱硫脱硝同

8、时进行，只要反应塔中加入NaOH就可实现，因为NaOH和S02化合生成Na2S03。氧化用的C102可以用洗净液中残留的,Na2S03和NaCl03加H2S04获得再生，脱硝率可达95。本工艺的关键问题是降低C102的制备成本，否则运行成本过高。除了C102外，由于氯酸的强氧化性，还可采用氯酸氧化工艺进行同时脱硫脱氮，脱硫率可达98，脱氮率达95以上。氯酸的来源是氯酸钠电解，采用两段脱除工艺。氯酸脱硫原理,氯酸脱硝原理 采用强氧化剂脱氮的主要缺点是容易对设备造成强腐蚀，另外，氧化剂的回收、吸收废气后溶液的处理等较为困难。这些都是阻碍此类工艺应用的因素。,3.吸收还原法,吸收还原法是将氮氧化物吸

9、收至液相，再通过还原反应，将其转化为N2。吸收剂可采用尿素CO(NH2)2、亚硫酸盐如(NH4)2S03等。采用(NH4)2S03做吸收剂的化学反应原理为：,本工艺采用的吸收剂可使用氨法脱硫产生的含亚硫酸铵和亚硫酸氢铵的液体，所以本法也可以实现同时脱硫脱氮。,4.液相配位法,近年来，采用铁EDTA(或NTA等)配合物脱除NO引起许多学者的兴趣。此法的原理是铁EDTA配合物能将NO吸收固定，然后用SO32-将NO还原为N2，铁EDTA配合物可循环使用。此法的主要问题是由于配位剂的损失造成运行成本偏高，目前仍处于研究阶段。,总之，湿法脱硝率高，有的还可以同时脱硫，但会带来水污染问题。干法和湿法脱硝

10、各有优缺点，故在选择脱硝方法时应按具体情况而定。目前，用得较多的是氨选择性催化还原法。,近几十年来，二氧化硫的污染造成了很多著名的大气污染事件。因而，对二氧化硫特别是低浓度二氧化硫的控制研究取得了大量的成果。据不完全统计，国内外出现的脱硫技术和工艺已愈百种，其中较适用的和已经工业化的也已达20余种。脱硫工艺有多种分类方法,三.烟气脱硫,近年来，我国的脱硫工作有了很大进展，尤其是作为S02排放大户的电力行业，在自主研究、自我开发的同时，引进了几套较成熟的脱硫设备，主要有湿式石灰石石膏法、喷雾干燥法、LIFAC法、简易湿法、海水脱硫、电子束脱硫及循环流化床燃烧技术等。除此之外，烟气循环流化床脱硫技

11、术、洁净煤技术也是国内外控制S02、NOX污染的重要技术，这些工艺和技术为我国的S02控制及治理提供了一定的经验和参考。,(一).湿式石灰石石膏法烟气脱硫技术,该法是用含石灰石的浆液洗涤烟气，以中和(脱除)烟气中的S02，故又称之为湿式石灰石石膏法烟气脱硫。这种方法是应用最广泛、技术最为成熟的烟气S02排放控制技术。优点：（1）S02脱除率高，脱硫效率可达95以上（2）能适应大容量机组、高浓度SO2含量的烟 气脱硫,（3）吸收剂石灰石价廉易得，而且可生产出副产品石膏，高质量石膏具有综合利用的商业价值。（4）随着石灰石石膏法FGD系统的不断简化和完善，不仅运行、维修更加方便，而且设备造价也有所降

12、低。缺点：设备庞大，占地面积大，投资和运行费用高。,1.工艺原理 湿式石灰石石膏法的化学过程如下。在水中，气相S02被吸收并生成H2S03：产生的H+促进了CaC03的溶解，生成一定浓度的Ca2+：,Ca2+与S032-或HSO3-结合，生成CaS03 和 Ca(HS03)2：,反应过程中，一部分S032-和HSO3-被氧化成SO42-和HS04-：,最后吸收液中存在的大量SO32-和HS03-，通过鼓入空气进行强制氧化转化为SO42-，最后生成石膏结晶,脱硫反应的基础是溶液中H+的生成，只有H+的存在才促进了Ca2+的生成，因此，吸收速率主要取决于溶液的pH值。因此，控制合适的pH值是保证脱

13、硫效率的关键。故所有湿式脱硫工艺都把研究的重点放在吸收液pH值的稳定控制方面。,2.湿式石灰石石膏法FGD工艺流程 除尘后的烟气经过气气换热器(GGH)被冷却后进入吸收塔，在塔内与石灰石浆液接触高效地进行气液接触，烟气中的S02被吸收，然后经过气气换热器的再热侧，提高烟气温度后从烟囱排放。吸收过S02的浆液循环使用，当浆液中石膏达到一定的过饱和度时排入石膏制备系统，制取副产品石膏。,1浆液(吸收剂)制备系统 FGD所需吸收剂石灰石粉粒度为250400目不等，要求其CaO含量大于50。将石灰石粉送人灰浆配制槽内，配制成浓度为2030的石灰石浆。用泵将灰浆经过一个带流量测量装置的循环管道打入吸收塔

14、底部的浆液循环槽。每套脱硫装置设独立浆液制备系统浆液用量可根据烟气中SO2含量等自动调节。,2吸收系统 吸收系统包括吸收塔主体、浆液循环和强制氧化系统。吸收塔是FGD装置的核心设备，在吸收塔内进行下列主要工艺步骤：浆液对有害气体的吸收；烟气与洗涤灰浆分离；在塔底的氧化槽内鼓入空气将中间产物HS03-、SO2氧化，最终生成石膏。,3烟气换热系统 由高效除尘器排出的热烟气(约140150，通过换热器降温至100以下，进入吸收塔进行洗涤，脱硫后的净化烟气，通过除雾器后，温度降至55左右，已降至露点以下，为利于烟气抬升和防止尾部烟道腐蚀需通过换热器升温至90左右(露点以上)，由烟囱排放。,4石膏制备系

15、统 从吸收塔排出的石膏浆液，在水力旋流分离器中增稠到其固体含量约4060，同时按其粒度分级。然后将稠化的石膏用真空皮带脱水机脱水至石膏含水量10以下，送到石膏仓储存。为了使Cr含量减少到不影响石膏使用的程度，在用真空皮带脱水机对石膏进行脱水的同时应对其进行洗涤。石膏脱水系统示意图见图,5石膏抛弃系统 石膏综合利用后尚有余量时，为保证FGD装置连续运行，设置石膏浆液抛弃系统。经水力旋流分离器浓缩到4060的高浓度石膏浆液，输送到灰场。,(二).喷雾干燥法脱硫技术,1、工艺原理 旋转喷雾干燥法是将石灰浆液以雾状喷入反应塔内，与热烟气接触，经雾化的微小液滴同时发生传热、传质过程。(1)酸性气体从气相

16、进入液滴表面的传质过程；,(2)被吸收的酸性气体与溶解的Ca(OH)2发生如下化学反应：,反应过程中有一部分CaS03被氧化成CaS04：,2、喷雾干燥吸收法(SDA)工艺系统,脱硫反应主要在吸收塔内进行。生石灰经制浆系统消化成具有反应活性的熟石灰浆液，然后送入旋转喷雾器，在此石灰浆液均匀地注入高速旋转的雾化轮。在离心力作用下浆液喷射成均匀雾滴，雾滴直径小于100um。具有很大比表面的分散液滴与烟气接触且进行热交换和化学反应，它吸收烟气中S02和热量，并迅速将水分蒸发，形成含水量很低的固体。如果微粒没有完全干燥，则在下游的除尘器中继续进行吸收S02的化学反应。,工艺系统由以下几部分组成1浆液制

17、备和供给系统 生石灰计量后进人生石灰熟化槽，在熟化槽完成熟化并成为具有良好脱硫活性的熟石灰Ca(OH)2浆液后。经过滤除渣后进入浆液供给槽，由供浆泵泵人脱硫反应塔的高位料箱，然后送入旋转喷雾器。生石灰的消化采取问歇制浆法。运行中，控制加水量、消化温度、时间、速率等参数，并根据需要投入一定比例的飞灰和脱硫灰渣。在系统中采用振动筛或其他高效除渣装置滤除浆液中较粗的颗粒以减少对高速雾化系统的磨损。特别是当石灰杂质含量高时，应特别注意这一点。,2烟气脱硫系统 烟气从锅炉引风机引出后，从脱硫反应塔顶部(有时分成顶部和中部)切向进入，经和吸收剂浆液接触反应后，从脱硫反应塔下部引出，最后经电除尘器除尘后由脱

18、硫引风机引入烟囱。脱硫塔是工艺的核心部分，它由高速旋转喷雾器、烟气分配器和塔体组成。烟气分配器在很大程度上决定了塔内烟气流场，从而影响系统脱硫效率。根据径高比不同，吸收塔有粗短型和细长型，后者塔型占地面积小，但对设计参数的选择和烟气分配器要求较高，且易发生塔壁积灰等问题。,3灰渣处理和再循环系统 灰渣处理采用抛弃法。由脱硫电除尘器收集的脱硫灰(亚硫酸钙)以及反应塔底部排出的灰渣，用冲灰泵排到灰渣池，通过除灰系统排出。为提高吸收剂的利用率，系统设计了脱硫灰的再循环系统。将一部分排灰经气力输送到脱硫灰仓储存。再视需要按比例投料，由球磨机磨细后，加至副产品搅拌槽，加水搅拌后进入生石灰消化槽进行循环利

19、用。,4监测和控制系统 SDA烟气脱硫系统采用集散控制方式。使用计算机DCS系统控制全系统的启停、运行工况调整和异常工况报警，DCS系统具有自动调节运行参数、自动采集数据的功能，可自动调节烟气出El温度和钙硫比等。在线监测器能连续监测和采集各项运行参数。,(三).LIFAC脱硫技术,LIFAC脱硫技术是由芬兰Tampella公司和IVO公司联合研究开发的干法烟气脱硫工艺。LIFAC工艺的全称为“Limestone Injection into the Furnace and Activation of Calciam”，即石灰石炉内喷射和钙活化。L1FAC工艺分为两个主要工艺阶段，即炉内喷射和

20、炉后活化。LIFAC工艺使用的脱硫剂是高品位的石灰石，钙硫比(CaS)为2-2.5：1时，系统脱硫效率可达75以上。近年来，Tampella对LIFAC技术作了进一步改进，利用增湿后的脱硫灰进行再循环，使脱硫效率有可能达到90(CaS=2)。已投入运行的LIFAC装置有加拿大的SHAND电厂、美国的RICHMOND等。,1、工艺原理 LIFAC工艺包括两个主要阶段，即炉内喷钙和炉后增湿活化。第一阶段，即炉内喷钙阶段，粒度为325目左右的石灰石粉(CaC03)用气力喷射到锅炉炉膛上部温度为900 1250 的区域。CaC03受热分解成CaO和C02，即炉内发生分解：,锅炉烟气中S03和部分S02

21、与CaO反应生成硫酸钙：未反应的CaO与飞灰随烟气一起流向锅炉的下游。经验证明，只要保证锅炉正常吹灰运行方式，锅炉受热面不会产生积灰和结焦问题。,第二阶段，即炉后增湿活化阶段，在一个专门的活化器中喷人雾化水(雾滴粒径50100um)对烟气进行增湿。烟气中未反应的CaO与水反应生成在低温下具有较高反应活性的Ca(OH)2，Ca(OH)2与烟气中未反应的S02反应生成亚硫酸钙。同时有一小部分亚硫酸钙被氧化成硫酸钙。最终形成稳定的脱硫产物。,上述脱硫机理可用下图描述,2、LIFAC工艺系统,LIFAC工艺系统大致由以下几个系统单元组成。(1)吸收剂制备系统 LIFAC工艺采用吸收剂是石灰石粉，其具体

22、要求如下。石灰石粉 CaC03含量 92；粒径 325目，80粒径40um由于在炉内喷钙过程中石灰石粉经过合适温度区的时间很短，因此要求石灰石粉有较大比表面积，以便在极短时间内完成煅烧及吸收S02的反应。,(2)炉内喷钙系统 本系统的主要任务是完成石灰石向粉仓内输送、计量、送粉量调节、炉内喷射，使石灰石粉在炉内煅烧分解，生成高孔隙率的CaO并与烟气中SO2反应脱去烟气中部分SO2。这一阶段的脱硫率约在2030。炉内喷钙系统的工艺流程如图,(3)烟气活化增湿系统 烟气活化增湿系统的作用是通过活化器内喷的水雾与烟气中未反应的CaO反应生成高活性的Ca(OH)2，在较低的温度下与烟气中剩余的S02反

23、应最终生成CaS03，达到进一步脱硫的目的，占系统总脱硫效率的4050，使总的脱硫效率达到80。该系统流程如图,烟气活化增湿系统由带喷水的活化器、压缩空气、雾化及飞灰再循环系统组成。活化器具有“上升、下降通道”结构。雾化水雾滴喷射到活化器烟气进口的上升通道。活化及蒸发发生在上升气流中。其余为固态产物。部分产物与飞灰一起在下降通道从烟气中分离，这些含有未反应吸收剂的分离出来的飞灰再回到活化器进口处水喷射的上游。,(4)烟气加热系统 活化器出口烟气温度较低，通常为5560。为防止电除尘器和烟囱的结露腐蚀，设置烟气再热器，提高烟气温度后再进入电除尘器。烟气加热介质可直接采用锅炉空气预热器前的烟气或蒸

24、汽，但使用未经过活化器的高温烟气与净化烟气混合会降低系统的脱硫效率。若用蒸汽加热则要增加换热器而使系统复杂，并易造成堵塞等。,(5)脱硫飞灰再循环系统 为了利用飞灰中未反应的CaO和Ca(OH)2，将电除尘器收集的飞灰再送入活化器，这样可提高吸收剂的利用率和脱硫效率。据资料介绍，利用再循环飞灰可提高活化器脱硫效率515，并且可以改善活化器的运行状况，消除活化器的结垢、结灰现象。,(6)仪表控制系统 控制系统可采用小型DCS系统来实现整个烟气脱硫系统的自动控制。在单元控制室内，以带屏幕显示的并可键盘操作的操作员站为中心，实现脱硫系统正常运行工况的监视和调整、异常工况的报警和紧急事故处理；通过操作

25、员站可以对系统进行自动启停，并对有规律的连续操作采用顺序控制。DCS系统还提供以安全为目的的连锁保护，对单个设备进行远方启停以及对系统的运行工况、经济分析、异常工况事故报警、产生报表等功能。,(四)、直接喷射法(DD)脱硫技术 直接喷射法脱硫是一种干半干结合的方法。它采用炉内喷射熟石灰Ca(OH)2作为一级脱硫，省煤器后喷水使烟气增湿作为二级脱硫。在第一阶段，熟石灰喷入温度在900左右的锅炉内，该温度下石灰发生的反应为煅烧和脱硫。煅烧过程中，熟石灰分解为CaO和水，反应式为：产生的CaO与烟气中S02反应,1.直接喷射脱硫法的工艺流程,(五)、电子束脱硫技术 电子束烟气脱硫(Electron

26、Beam with Ammonia，简称EBA)是一种物理与化学原理相结合的脱硫技术。它是利用电子加速器产生的等离子体氧化烟气中的硫氧化物和氮氧化物，并与加入的NH3反应生成硫酸铵和硝酸铵，脱硫、脱硝同时完成，达到净化烟气的目的。,1、工艺原理 在EBA处理流程中，脱硫、脱硝反应大体分为以下三个反应过程。(a)活性基团的生成 烟气中含有02、H20、N2、C02、S02、NO、N02等成分，当电子束照射烟气时，在辐射场中被加速的电子与烟气中气体分子如02及水分子发生非弹性碰撞，生成具有化学反应活性的活性基团或氧化性物质后可表示为：,(b)活性基团或氧化性物质氧化烟气中的S02、NO、N02生成

27、S03和高价态氮氧化物 对于NO和N02,对于S02有如下反应：,生成的S03和高价态氮氧化物与水反应生成H2S04和HN03。,(c)硫酸铵和硝酸铵的生成 生成的H2S04、HN03与加入的NH3进行中和反应，分别生成硫酸铵和硝酸铵微粒，荷电后被捕集。此外，还可能有尚未反应的S02和NH3，S02与NH3反应生成硫酸铵。反应为：,2、EBA烟气脱硫系统 电子束烟气脱硫的工艺过程大致由预除尘、烟气冷却、加氨、电子束照射、副产品捕集工序组成。其工艺流程简图如图,烟气冷却及反应器系统从锅炉引风机后的烟道引出的烟气，进入冷却塔使烟气降温至适合电子束反应的温度。烟气通过冷却塔降温、除尘，然后进入反应器

28、进行脱硫脱硝。通过在反应器中喷入软化水吸收反应产生的热量，同时将压缩空气与气态氨混合后喷人反应器。在反应器内，反应物被电子加速器产生的高能电子束辐照，发生脱硫脱硝反应。反应器出口烟气温度为61，随后经电除尘器将脱硫副产品与烟气分离，再经脱硫增压风机将净化烟气送入烟囱排放。,电子束发生器 电子束发生器由高压电源、电子加速器及窗箔冷却装置组成。电子在保持高真空的加速管内通过高电压加速，加速后的电子通过保持高真空的一次窗箔和二次窗箔均为3050um的金属箔)照射烟气。电子加速器的结构如图,（六）、烟气循环流化床脱硫工艺 烟气循环流化床脱硫工艺由吸收剂制备、吸收塔、脱硫灰再循环、除尘器及控制系统等部分

29、组成。该工艺一般采用干态的消石灰粉作为吸收剂，也可采用其它对二氧化硫有吸收反应能力的干粉或浆液作为吸收剂。1.烟气循环流化床脱硫工艺特点 系统简单，运行可靠；工程投资、维修和运行费用低；占地面积小；适于现有电厂及工业锅炉的改造。其投资和运行费约为石灰石石膏法的60。,吸收剂在流化床内多次循环，气固间剧烈紊流混合，可以使未反应的消石灰颗粒表面不断更新，而且吸收接触时间长，因此脱硫效率较高。,可以通过喷水量控制将床温控制在最佳反应温度条件下，排烟温度可在烟气露点温度以上，不需常规脱硫工艺的烟温调整。,对煤种适应性强，既可处理燃低、中硫煤的烟气，又可处理燃高硫煤的烟气。对于高硫煤，在钙硫比为1115

30、时，脱硫效率可达90以上，与湿法脱硫接近。锅炉负荷变化时，系统仍能正常工作，这使系统的适应性增强。同时，可以用于中小锅炉。脱硫产物呈干粉状，无污水排放，不会产生二次污染，并可以开发产物综合利用。,2.烟气循环流化床脱硫装置的组成,(1)烟气循环流化床主体 烟气循环流化床可以设计成内循环流化床和外循环流化床两种方式，有时在流化床的床内加装隔风板，目的是使吸收剂在塔内按一定的方式进行循环，以增加气固接触面积和接触时间。,内循环流化床较适合于小规模的锅炉脱硫。外循环流化床的特点是吸收剂的循环倍率高，吸收剂中的有效成分可以高效使用，外循环流化床可以用于较大参数的锅炉烟气脱硫。,(2)气固分离装置 气固

31、分离装置可采用旋风除尘器(又叫旋风子)，也可采用静电除尘器或布袋除尘器。由于旋风除尘器具有结构简单、回料容易等特点，流化床设计中较多采用旋风除尘器。流化床的返料机构设计一方面应能调节物料流量，另一方面应防止物料反窜至分离器，造成短路。必要时可加装螺旋给料机进料。,(3)雾化喷嘴 其作用在于调节烟气湿度，提高脱硫反应效率。要求喷出的水雾雾滴粒径在100um以下。(4)加料系统 一般采用螺旋加料器给料。加料系统采用两路加料系统。一路直接加石灰与调质灰。另一路加回料灰。,3.典型烟气循环流化床脱硫工艺 近几年烟气循环流化床脱硫技术发展很快，目前，已达到工业化应用的主要有三种流程(1)鲁奇(Lurgi

32、)循环流化床烟气脱硫技术,a工艺流程 早在20世纪70年代，德国鲁奇公司就开发了循环流化床烟气脱硫工艺。该,工艺通过吸收剂的多次循环，使气、固的接触时间大大增加，从而大幅度提高了吸收剂的利用率。且其工艺简单，占地少，投资省，副产品呈干态，易于处理或综合利用，并能在较低的钙硫比情况下达到与湿法相近的脱硫效率。该工艺流程主要包括吸收剂的制备系统、吸收塔、除尘器、吸收剂再循环系统以及仪表控制系统等部分，其流程见图。,b工艺简介 烟气CFB工艺采用干态的消石灰粉作为吸收剂，在特殊情况下也可采用其他对二氧化硫有吸收能力的干粉作吸收剂。由锅炉排出的未经处理的烟气从流化床的底部进入，如果考虑到综合利用的因素

33、，不希望脱硫的副产品与飞灰混合在一起，则需要在吸收塔之前安装一个除尘器。,流化床吸收塔的底部为一个文丘里装置。使烟气加速，在流化床中与吸收剂粉末混合并与烟气中的二氧化硫反应，生成亚硫酸钙。吸收剂循环使用，吸收塔内飞灰和石灰颗粒浓度通常高达5002000mgm3。经脱硫后带有大量固体颗粒的烟气由吸收塔的顶部排出进入吸收剂再循环除尘器中，被分离出的颗粒经过一个中间灰仓返回到吸收塔循环使用，由于吸收剂循环使用，固体物料的滞留时间可达30min以上。以干粉的形式输入流化床的吸收剂，同时还要喷人一定量的水以增大吸收剂的反应活性，提高脱硫效率。,(2)回流循环流化床(RCFB)脱硫工艺 a工艺流程 德国沃

34、尔夫(Wulff)公司在Lurgi公司原有技术基础上开发出了第二代内循环式循环流化床工艺，即脱硫吸收塔一回流循环流化床(RCFB)，工艺流程见图,b工艺简介 在工艺原理上RCFB与Lurgi公司的CFB很类似。但与Lurgi公司的CFB相比，该工艺主要在吸收塔的流场设计和塔顶结构上作了较大改进。使得在吸收塔内烟气和吸收剂颗粒在向上运动中，有一部分颗粒在塔内回流，类似于吸收中的液柱塔。由于在塔内造成一定程度的紊流状态增加了烟气与吸收剂的接触时间，在外部循环同时存在的情况下，脱硫性能得到强化。同时反应塔内的回流还大大降低了反应塔出口烟尘浓度，RCFB吸收塔的内部回流的固体物料约为外部再循环物料的3

35、050，这样与一般的烟气,CFB脱硫相比，出口烟尘浓度可降低1530。由于出口烟尘浓度的降低，使得下游的除尘器设计简化，在RCFB工艺中取消了Lurgi公司CFB中的机械预除尘器，这不但简化工艺，节省了投资，而且由于外部灰循环量的减少也减少了运行费用。RCFB装置的特点是简单易操作，要求空间小。在低消耗下实现很高的污染物脱除效率。运行试验表明，对含硫量为2的煤，在CaS比111时，脱硫效率可达97以上，并可除去99以上的重金属。,(3)气体悬浮吸收(GSA)烟气脱硫技术 丹麦FLSmith公司开发的气体悬浮吸收(GSA)烟气脱硫技术也是采用了流化床脱硫原理。该工艺和前两种工艺所不同的是该工艺不

36、是喷干粉吸收剂，而是把石灰浆液经喷嘴雾化后从吸收塔底部喷入烟气中，并在吸收塔中保持悬浮湍动状态，边干燥边反应，干燥后的吸收剂颗粒经除尘器除下后返回吸收塔循环利用，其中石灰颗粒在GSA中大约能循环100次左右。,（一）、联合脱硫脱氮技术概述 进入20世纪80年代，人们逐渐认识到对二氧化硫和氮氧化物的分别治理，不仅占地面积大，而且投资和运行费用高。为了降低烟气净化的费用，适应现有电厂的需要，开发联合脱硫脱氮(Combined Desulphurization and Denitration)的新技术、新设备已成为烟气净化技术(FGC)发展的总趋势。对采用常规湿法工艺进行烟气处理的电厂，如果在湿式脱

37、硫的同时进行脱氮则会有非常好的效果，如乳化黄磷法脱硫脱氮工艺即是为实现这一目的而开发的。,四、联合脱硫脱氮技术,对采用干法工艺进行烟气处理的电厂，如果在脱硫的同时脱除一部分NOX，则可以解决低氮氧化物燃烧器脱氮效率低所产生的需要对烟气进行后续脱氮的问题。国外对联合脱硫脱氮的研究开发十分活跃，据美国电力研究所(EPRI)统计，联合脱硫脱氮新技术不下60种，这些技术有的已实现工业化。随着研究的深入，大量最新的工程理论及技术被应用到烟气治理技术方案中，这些新技术、新观念的引入，必定拓宽火电厂烟气治理的新领域。,（二）、联合脱硫脱氮技术 截至目前为止，联合脱硫脱氮技术大体可以分为两大类：一是炉内燃烧过

38、程中同时脱硫脱氮技术；二是燃烧后烟气中联合脱硫脱氮技术。a.炉内燃烧过程中同时脱硫脱氮技术 对炉内燃烧过程中的脱硝研究，一开始是为了降低燃烧过程中的NO，生成而开发的，目前此项研究仍很活跃。在此基础上，为了达到脱硫的目的，人们又加入固硫剂，对燃烧过程中产生的S02进行脱除，产生了同时脱硫脱氮的效果。在此领域最具代表性的技术有循环流化床燃烧法(CFBC)、增压,流化床燃烧傣汽联合循环发电(PFBC-CC)、石灰石注入炉内分段燃烧法(LIMB)等，它们的共同特点是通过控制燃烧温度来减少NOX的生成，同时利用钙吸收剂来吸收燃烧过程中产生的S02，以达到同时控制S02和NOX排放的目的。这些技术有不少

39、已运用到火电厂的污染治理，已成为洁净煤技术中重要的一部分。20世纪80年代后期以来，炉内同时脱硫脱氮的研究又拓宽了领域，相继出现了一些新技术。其中比较引人注目的有石灰尿素喷射法、钠质吸收剂喷射法、气体二次燃烧吸收剂喷射工艺以及炉内喷人有机酸盐吸收剂工艺等。这些技术的脱硫率一般达7080，脱硝率5070。,典型工艺,1、循环流化床燃烧技术 循环流化床(CFBC)包括常压循环流化床(AFBC)和增压循环流化床(PFBC)，是近年来国际上竞相发展的洁净燃烧技术。循环流化床是从快速循环固体燃料和烟气颗粒连续收集并返回燃烧室再循环而获得。具体讲，流化床燃烧就是把煤和吸附剂(石灰石)加入燃烧室的床层中，从

40、炉底鼓风使床层悬浮，进行,流化燃烧。由于流化形成湍流混合条件，从而提高了燃烧效率。而燃烧时加入的石灰石则起到固硫作用，从而减少了S02的排放。未燃尽的炭粒和未反应的石灰石颗粒在锅炉尾部被专用除尘器(一般是旋风除尘器)收集下来，再返回炉内进行循环使用。循环流化床的系统结构见图。循环流化床燃烧技术不仅可以减少S02的排放，而且还可以减少NOX的生成。,其基本脱硫原理为：,由于流化床床层的燃烧温度较低(只有900左右)，空气中的N2不会转换成热力NOX，因此大大减少了NOX的排放量。运行实践证明在钙硫比为1525时，脱硫率在90以上，NOX排放也大为减少，一般小于100mgm3，能满足环保要求。,2

41、、增压循环流化床燃烧技术 增压循环流化床燃烧技术(PFBCCC)是新一代高效、洁净燃煤联合循环发电技术，它是在循环流化床技术基础上发展起来的一种新型的洁净煤热力发电系统，煤与脱硫剂(石灰石或白云石)一起送入增压(0620MPa)的流化床内燃烧，燃烧空气经燃气轮机的低压压缩机供给，经炉底风室和布风板进入床内，使燃料流化、燃烧。PFBCCC系统结构如图,整个PFBC热力系统包括三部分：空气燃气循环系统、水蒸汽系统以及煤、脱硫剂废料系统。由于PFBC锅炉是在增压条件下运行的，可使燃烧中产生的S02部分(34)直接氧化生成CaSO4随炉渣排出。另一方面，在PFBC中脱硫反应在700时就开始了，这是由于

42、在增压条件下，脱硫剂(如石灰石)在煅烧分解(700800)前，部分CaC03可直接与S02反应生成CaS04。这是PFBC与常压流化床锅炉最大的不同。当床层温度超过800时，脱硫剂煅烧分解，生成的CaO与S02反应生成CaS04。,通过以上三种形式的作用，PFBC锅炉烟气中S02的排放量大大减少，其脱硫效率可达到90以上，最高可达到95。另外，增压循环流化床的燃烧温度在900以下，空气中的N2不会形成热力NOX。另外由燃料中含氮有机物生成的燃料NOX在床的底部生成，而在床的高处NOX又被H2、CO和煤焦所破坏，使NO变成N2(NOX中NO占90，N02只占10)，这就使NOX的排放量进一步减少

43、。,(b)燃烧后烟气中联合脱硫脱氮技术 燃烧后烟气中联合脱硫脱氮技术是在FGD技术基础上发展起来的，在大多数情况下，对现有锅炉采用低氮氧化物燃烧器是足够的，但是为适应新的NO，排放要求，额外的脱除NO。将需要一个后燃烧处理工艺。实现脱硫脱氮技术的途径可以是在现有FGD系统上加设控制NOX的设备或开发脱硫脱氮一体化的新工艺。与单独采用脱硫或脱氮工艺相比，在一个系统内同时脱硫脱氮的工艺有很大的优越性，比如，减少系统复杂性、更好的运行性能及低成本。可以说，联合脱硫脱氮技术是烟气净化技术(FGC)的发展方向。,近年来，对联合脱硫脱氮技术的研究十分活跃，其中被认为具有实际应用价值的方法大致有如下几种。,

44、1活性炭法(Activated Carbon Process，AC)用活性炭脱硫脱硝的BF工艺是由德国BergbauForschung开发的，其工艺流程如图所示。该工艺的主体设备是一个类似于超吸附塔的活性炭移动床吸附器，在吸附器内，烟气中的S02被,氧化成S03并溶于水中，产生稀硫酸气溶胶，由活性炭吸附。随后向吸附塔内注入氨，氨与NOX在活性炭的催化还原作用下生成N2。吸附有S02的活性炭进入分离器加热再生，再生出的S02气体可以通过克劳斯(Claus)反应回收硫。再生后的活性炭可以重复使用。试验结果表明，脱硫率高达95，脱硝率达5080，硫回收率达90。,2SNO x(WSASNOx)工艺

45、WSASNOx技术即湿式洗涤并脱除NO X(Wet Scrubbing Additive for NOX Removal)技术，是针对电厂日益严格的S02、NOX，粉尘排放标准而设计的高级烟气净化技术。在本工艺中烟气首先经过SCR反应器，NOX在催化剂作用下被氨气还原为N2。随后烟气进入改质器，S02在此被固相催化氧化为S03，S03经过GGH后进入WSA冷凝器被水吸收转变为硫酸，并进一步浓缩为可销售的浓硫酸(浓度超过90)。,SNOX工艺最初作为美国能源部(DOE)Ohio的Edison Niles电站2号锅炉进行改造。洁净煤技术第二期(CCT-2)的示范项目在装置从1992年开始运行，现在

46、已是该厂主要的大气污染控制设备。特点：与其他脱硫技术相比，SNOX技术除消耗氨气外，不消耗其他化学品，不产生其他湿法脱硫产生的废水、废弃物等二次污染，不产生采用石灰石脱硫所产生的C02(C02作为温室气体，其排放也要受到限制)。SNOx技术具有较低的运行和维护要求，而且具有高的可靠性。不足之处是能耗较大，投资费用较高，而且产品浓硫酸的储存及运输较困难。,3SNRB(SOx-NO x-RO x-BOx)工艺 SNRB工艺是一种新型的高温烟气净化工艺，由B&w公司开发，能同时去除SOx、NOx和烟尘，此三种污染物在高温布袋除尘器内去除，SNRB工艺过程原理如图SNRB将下列三种功能结合在一起。SO

47、x用石灰基或钠基吸收剂吸收：采用SCR将NOx用氨气还原为氮气；用高温脉冲喷射布袋除尘器去除烟尘。,4NO xSO工艺 NO xSO工艺是一种干式吸附再生工艺，在电除尘器(ESP)的下游设置流化床吸附器(FB)，用碳酸钠浸渍过的r-Al 203圆球作吸附剂，吸附剂吸附NOx、S02后，在高温下用还原性气体(CO、CH4等)进行再生，生成H2S，然后由C1aus法回收硫。脱硫脱氮的反应原理为：,再生原理为(600)：,脱除的NOx送回燃烧室，用它来抑制NOx的生成。,5脉冲电晕等离子体脱硫脱氮技术 脉冲电晕等离子体技术是在电子束法的基础上，用纳秒级高压脉冲电晕放电产生等离子体化学技术，激活烟气气

48、体并注人NH3气体，产生硫铵、硝铵及其复盐的微粒，再用电除尘器收集。具体去除原理与电子束法相似。,特点：该方法具有显著的脱硫脱氮效果，其去除率均可达到80以上。除尘效果亦优于直流电晕方式的传统静电除尘技术，可望成为一种脱硫、脱氮、除尘一体化的新工艺。也正因为如此，该方法目前已成为一个研究热点，正处于工业性试验阶段。,6湿式FGD加金属螯合物工艺 传统的湿法脱硫工艺可以脱除90以上的S02，但由于NO在水中溶解度很低，故很难去除。由于典型的石灰石-石膏法仍将占据主要地位，因此，采用促进NO，吸收的化学添加剂对控制战略有重要影响。20世纪80年代，不少学者就发现一些金属螯合物，像Fe(II)EDT

49、A等与溶解的NO，能快速反应，具有促进NO，,吸收的作用。在此基础上，开发出用湿式洗涤系统联合脱除S02和NOx，并且进行了采用6氧化镁增强石灰以及FeEDTA金属螫合物的联合脱除S02和NOx工艺的中间试验，试验获得60以上的脱氮率和几乎100的脱硫率。但金属螯合物工艺具有的最大缺点是螯合物的循环利用比较困难，因为在反应中螯合物会有损失，造成运行费用很高。,7其他联合脱硫脱氮工艺 LBL PhoSNOX工艺是由美国开发的。该工艺是一个基于含磷化合物的洗涤液，当磷与烟气中的残余氧反应，产生03及含磷氧化物，这些产物促进NO的吸收。佛罗里达大学(UCF)研究了采用过氧化氢(H202)喷射到烟气流

50、中，H2O2迅速将NO氧化形成N02，N02氧化形成,HN02和HN03，以N02、HN02和HNO3形式存在的NOX是更易溶于水的，因此易于被后面的典型湿式洗涤器脱除。有的学者对上述工艺所作的经济可行性分析表明，H202NOX物质的量比是工艺经济性的关键因素。在H202/NOX物质的量比为1.37时，过氧化氢喷射工艺与SCR相比作为替代工艺具有经济可行性。,同济大学赵由才等采用钼硅酸溶液脱除废气中的S02和NOX，并对其机理进行了研究。研究表明，钼硅杂多酸能有效吸收二氧化硫使黄色杂多酸变蓝；而蓝色杂多酸则使NOX还原成为N2。在吸收过程中，杂多酸仅起电子传递作用，除了水外，不必消耗任何物质即