某电厂烟气脱硫系统简介(成型).ppt
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1、电厂烟气脱硫系统简介,湿式石灰石石膏法烟气脱硫工艺,石灰石石膏法烟气脱硫系统,湿式石灰石石膏法脱硫工艺发展历程石灰石脱硫工艺的化学原理石灰石脱硫系统构成湿式烟气脱硫工艺设计参数,湿式石灰石石膏法脱硫工艺发展历程,湿式脱硫工艺的发展史石灰石石膏湿法脱硫发展的几个阶段目前比较先进的几种石灰石石膏湿法脱硫工艺石灰石石膏法烟气脱硫在我国的发展,湿式脱硫工艺发展史,1930 第一台湿式FGD(全尺寸)在英国Batter Sea电厂投运1953 美国TVA进行了小规模试验研究1964 前苏联在一个冶炼厂的尾部安装了一套湿式洗涤装置1965-1966 日本先后在3个电厂安装了石灰/石灰石洗涤装置1965 美
2、国对石灰石洗涤工艺进行了中试1971 美国TVA/EPA在Shawnee电厂进行了现场工业性试验1975 中国上海闸北电厂首次进行了现场中间试验80年代中期,原西德在吸收日本和美国的试验研究和运行经验的基础上,结合国情进行了深入的研究,积累了经验。现已形成了自己独特的商业装置90年代,湿法FGD工艺在发达工业国家的燃煤电厂得到了广泛应用,石灰石脱硫工艺的化学原理,在水中,气相SO2被吸收并经过下列反应离解SO2(气)+H2O SO2(液)H2OSO2(液)H2O H+HSO3-2 H+SO32-由于H+被OH-中和生成水使得这一平衡向右进行。OH-离子是由水中融解的石灰石生成的,且鼓入的空气可
3、将生成的CO2带走。CaCO3 Ca2+CO32CO32+H2O OH-HCO32 2 OH-+CO2(液)鼓入的空气也可用来氧化HSO3-和SO32-离子,最后生成石膏沉淀物。HSO3-+1/2O2 SO42-H+SO32-1/2O2 SO42-Ca+SO42-CaSO4,典型的工艺流程,系统构成(一),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。吸收塔:由洗涤循环系统除雾器和氧化工序组成的吸收塔。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。,系统构成(二):石灰石制备系统,细度要求:90通过325目筛(44微米)或250目筛(63微
4、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。,系统构成(三):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。并且适用于大容量烟气处理。吸收塔的主要有喷淋塔、填料塔、双回路塔和喷射鼓泡塔、复合塔等类型。,系统构成(三):吸收氧化系统,喷淋塔 是湿法脱硫的主流塔型,多采用逆流方式布置,烟气流速为3m/s左右,液气比与煤的含硫量和脱硫率关系较大,一般在825L/m之间。优点是:内部部件少,故结垢的可能性小,压力损失
5、也小。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。,系统构成(三):吸收氧化系统,填料塔 填料塔是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。,系统构成(三):吸收氧化系统,双回路塔最早由美国Reserch-Conttrell公司开发,又称Noell-KRC工艺,在美国和德国应用较多。双回路塔被一个集液斗分成两个回路:下段作为预冷却区,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
6、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。,系统构成(三):吸收氧化系统,喷射鼓泡塔由千代田公司开发研制,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林装置。净化后的烟气经上升管进入混合室,除雾后排放。特点是: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。,系统构成(四):吸收氧化系统,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
7、平布置),通常为二级除雾器。除雾器设置冲洗水,间歇冲洗冲洗除雾器。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。,系统构成(四):吸收氧化系统,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在挡板被捕集下来。通常,折流板除雾器中两板之间的距离为20-30mm,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。,系统构成(四):吸收氧化系统,旋流板除雾器气流在穿过除雾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
8、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。,系统构成(五):吸收氧化系统,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的条件下被鼓风氧化。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。,系统构成(六):吸收氧化系统,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
9、足够接触面积的雾化小液滴以有效脱除烟气中二氧化硫。湿法脱硫采用的喷嘴一般为离心压力雾化喷嘴,可粗略分为旋转型和离心型。常用的有空心锥切线型、实心锥切线型、双空心锥切线型、实心锥型、螺旋型等5种。,系统构成(六):吸收氧化系统,空心锥切线型采用这种设计的喷嘴,石灰石浆从切线方向进入喷嘴的涡旋腔内,然后从与入口方向成直角的喷孔喷出,可允许自由通过的颗粒尺寸大约是喷孔尺寸的80100,喷嘴无内部分离部件。传统的用于FGD的喷嘴是采用炭化硅材料铸造的空心锥形旋流切线型喷嘴(如美国BETE公司的TH系列)通常在压力下工作,旋流切线形与相似的传统实心锥形旋流喷嘴相比,前者比后者畅通直径大很多,尤其是在喷射
10、循环使用的石灰石浆时更实用。,系统构成(六):吸收氧化系统,实心锥切线型这种喷嘴的设计思路与空心锥切线喷嘴近似,所不同的是在涡旋腔封闭端的顶部使部分液体转向喷入喷雾区的中央,以此来实现实心锥形喷雾的效果,这种可允许自由通过的颗粒尺寸大约是喷孔尺寸的80100,这种喷嘴喷射的液滴平均粒径比相同尺寸的空心锥形喷嘴的大3050,BETE的TSC系列就是这种喷嘴,在吸收塔中应用时它可以采用氮连接炭化硅陶瓷材料(SNBSC).,系统构成(六):吸收氧化系统,双空心锥切线形这种喷嘴就是在一个空心锥切线腔体上设计两个喷孔,在吸收塔中,一个喷孔向上喷,另一个向下喷,这种喷嘴允许通过的颗粒尺寸为喷孔直径的801
11、00。BETE的DTH系列为双空心锥切线设计的喷嘴,DTH系列喷嘴也可以采用氮连接炭化硅陶瓷材料制造。,系统构成(六):吸收氧化系统,实心锥(一)这种喷嘴通过内部的叶片使石灰石浆形成旋流,然后以入口的轴线为轴从喷孔喷出,根据不同的设计,这种喷嘴允许通过的最大颗粒直径为喷孔直径的25100不等,在同等条件下,这种喷嘴所能提供的雾化粒径相当于相同尺寸的空心锥切线形喷嘴的6070。BETE的最大自由通道MP系列就是专门设计开发出来的可以提供自由畅通直径大,同时又兼顾了旋流切线设计所拥有的良好的实心锥形喷雾雾化特点的喷嘴。在相同流量和压力条件下,BETE的MP系列喷嘴可提供的平均雾化粒径要比采用切线内
12、部旋流设计的喷嘴小30。,系统构成(六):吸收氧化系统,实心锥(二)在喷射循环利用的石灰石浆时,BETE的MP系列在保证均匀的喷雾分布的同时又提供了大的自由通道以保证最佳的防堵塞效果。MP系列喷嘴内部两个独特的S形内部叶片使得它可以允许很大直径的颗粒物质通过,所以MP系列喷嘴可以用来输送污浊的、粗糙的以及含纤维物质的混合液体。它高工作效率的设计意味着采用这种喷嘴可以有效地减少泵地压力及运行费用。,系统构成(六):吸收氧化系统,螺旋型(一)在这种喷嘴设计中,随着连续变小的螺旋线体,石灰石浆不断经螺旋线相切后改变方向成片状喷射成同心轴状锥体。这一喷嘴设计无分离部件,自由畅通直径等同与喷孔直径的30
13、100,在平均粒径相当于相同尺寸的空心锥切线形喷嘴的5060。在很低的压力下,螺旋型喷嘴设计也可提供很强的吸收效率,所以这种喷嘴推出后迅速获得脱硫系统的认可,典型的操作压力为。,系统构成(六):吸收氧化系统,螺旋型(二)在相同压力下,BETE的ST系列螺旋喷嘴提供的喷雾主要由比TH系列小30%50的液滴做成,这就意味着有效的降低操作压力的条件下,ST系列任可提供与较高压力时的空心锥形喷嘴等效的甚至更小的雾化液滴。BETE的ST系列喷嘴最典型的应用就是FGD系统,这种喷嘴结实、小巧、整体设计,无内部盘片。这种设计提供的雾化区域成同心轴状,外环流量大,液滴直径也大,内环空间充满了大量细密的雾化液滴
14、,这一结构有利于微小的液滴卷入到气流中,增大了化学反应所需的表面积。最典型是由RBSC陶瓷活耐腐蚀的钴合金6材料制造,它有较长的寿命。,系统构成(六):吸收氧化系统,大通道螺旋型这种喷嘴是在螺旋型喷嘴的基础上变形后得到的。比如BETE的STXP系列就是通过增大螺旋体之间的距离后设计出来的,STXP设计允许通过的固体颗粒直径与喷孔直径相同,最大可达到38mm。在尺寸相同、螺旋匝数相同的条件下,STXP的雾滴平均直径与ST系列相近,若ST的螺旋匝数比STXP多一匝,则STXP的D32比ST约30。,系统构成(七):烟气再热系统,烟气再热系统烟气经过湿法FGD系统洗涤后,温度降到5060,低于露点,
15、为了增加烟囱排放烟气的能力,减少可见烟团的出现,许多国家规定了烟囱出口的最低排烟温度,如德国。不同的火电厂有不同的方法再热处理烟气。最简单的方法是使用燃烧天然气或是低硫油的后燃器。与旋转式气气热交换器和多管气气热交换器相比,这种方法要消耗大量的能量,此外燃料燃烧又是另外一个污染源。另一种是采用蒸汽烟气再热器,使用工艺蒸汽或锅炉产生的热量。蒸汽烟气再热器的基本投资比蓄热式气气热交换器低,但运行费用高。此外还必须注意高温蒸汽在管道烟气侧结垢。安装蒸汽烟气再热器主要是空间限制造成的。,系统构成(七):烟气再热系统,蓄热式气气热交换器(GGH)(一)烟气再热器有蓄热式和非蓄热式两种。蓄热式工艺利用未脱
16、硫的热烟气加热冷烟气,简称GGH。蓄热式又分回转式换热器、介质循环换热器和管式换热器,均通过载热体或载热介质将烟气的热量传递给冷烟气。旋转式换热器与电厂用的旋转式空气预热器的工作原理相同,是通过平滑的或带波纹的金属薄片或载热体将烟气的热量传递给净化后的冷烟气。旋转式在150运行中遇到的问题是热烟气会泄漏到冷烟气中,占总流量的35。,系统构成(七):烟气再热系统,蓄热式气气热交换器(GGH)(二)当烟气中二氧化硫浓度很高或要求的脱硫率非常高时,需要使用无泄漏的再热器。这种气气热交换器是吸热器和再热器的组合,由电除尘器来的烟气被多管吸热器从130冷却到97,FGD净化后的烟气被再热器从48加热到8
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