湿法烟气脱硫技术系统培训讲稿

湿法烟气脱硫技术系统培训讲稿长沙理工大学能源与动力学院目录第一章：绪论31国外烟气脱硫技术的发展及现状32国内烟气脱硫发展及现状4第二章：燃烧前脱硫技术61型煤的应用72物理方法脱硫93化学方法脱硫9第三章：燃烧过程中脱硫10第四章：燃烧后脱硫技术111.脱硫工艺选择的因素112湿法脱硫技术介绍152.1脱硫方法简介152.2湿法脱硫工艺163湿法脱硫工艺系统示例182.4FGD辅助设备系统252.4石膏的进一步处理284湿法脱硫在我国的应用284.1常用湿法脱硫技术流派介绍29第五章湿法烟气脱硫存在的问题及解决35附录:鳞片衬里施工技术40第一章：绪论1国外烟气脱硫技术的发展及现状日本是世界上最早大规模应用FGD装置的国家。应用的技术以湿式石灰/石灰石——石膏法为主，占75%以上。由于日本资源匮乏，因此大多采用回收流程。日本国内所用石膏基本来自烟气脱硫的回收产物。FGD装置的应用在日本已有近30年的历史。60年代末开始大规模应用FGD装置，使其SO2污染在70年代中后期基本得到了控制。80年代以来，日本加强了对外出口，对美国、德国及发展中国家大量出口技术及设备，仅向中国就出口或援助近十套FGD装置，占中国进口脱硫装置的70%左右。日本的SO2排放已基本得到控制，所以开始烟气脱硝技术的研究，对同时脱硫脱硝的技术尤为关注。如被誉为新一代FGD技术的EBA法和PPCP法，最早均由日本专家提出，并进行大规模研究，目前正在进行工业性试验，有待商业化应用。美国的FGD技术研究较日本略迟，自上世纪70年代初开始，特别是1978年重新修改了环境法规，否决了高烟囱排放，使FGD技术发展迅速并有了长足的进展。1973～1990年耗煤量由3.5亿t增加到7.3亿t，增长107%，而SO2的排放量却由2890万t减少到2120万t，降低了27%。目前其FGD总装机容量达0.7～1.0亿KW，超过日本成为世界第一。美国采用的工艺80%是湿式石灰/石灰石——石膏法，以抛弃流程为主。新建电厂已基本安装FGD装置，而早期建造的1100个燃煤电厂，大多尚无脱硫设备。为此，美国EPA正着手开发廉价、易运行、效率适中，占地较小的适合现有电厂改造的脱硫技术。如LIMB多级喷射燃烧法，ADVACATE烟道喷射法，都取得了可喜的成果。此外，美国DOE与日本联手，对等离子体法也进行了工业性试验研究。欧洲的FGD技术以德国发展最为迅速，其装置总装机容量为0.36～0.46亿kW，居世界第三位。德国20世纪70年代后期，“黑森”大面积受害，使其不得不开展SO2的防治工作。在不到20年的发展过程中，FGD技术迅速实用化。在引进日、美先进技术的同时，立足于本国技术的开发，于70年代末开始在电站锅炉上安装FGD装置。1983年颁布环境法规后，促进了FGD装置大规模应用，在1983年至1989年7年间，其SO2排放量降低6.8倍。德国主要采用的工艺也是湿式石灰/石灰石——石膏法，占90%以上。回收流程是抛弃流程2.6倍，75%的工业用石膏来自脱硫系统。此外，北欧各国如丹麦、芬兰等国，对FGD技术也开展了大规模的研究，开发出许多先进工艺。如丹麦的SDA法、芬兰的LIFAC法等，不仅在本国有许多工业装置运行，在境外也有技术出口。英国主张燃用低硫燃料及高烟囱稀释排方法，而法国以核电为主，因此两国对FGD技术的研究和应用都不多。2国内烟气脱硫发展及现状上世纪中国的脱硫装置和技术主要依靠进口，自主开发和研制的大多处于实验室阶段，极少能工业化更谈不上产业化，自从上世纪末和本世纪初近10年，国家对环保的重视，提出脱硫技术国产化的道路，国内烟气脱硫技术取得了很大的进步。自上世纪七十年代以来我国烟气脱硫试验、研究、开发情况：1）1974年~1976年，上海闸北电厂进行石灰石——石膏法烟气脱硫的工程试验，试验规模为2500m³/时。2）1977年，上海市南市电厂进行稀酸催化氧化法试验，规模为500m³/时。3）1978年，湖南300电厂进行亚硫酸钠法试验，规模为5000m³/时。4）1979年，湖北松木坪电厂含碘铵肥法小试，规模为5000m³/时。5）1982年，四川成都电厂进行磷活性碳法试验，规模为1359m³/时。1988年，四川豆坝电厂中试，规模为5000m³/时。1994年~1996年四川豆坝电厂工程试验，规模为8~10万m³/时，国家重点项目，投资810-890万元。6）1984年，四川内江白马电厂旋转喷雾干燥法试验，规模为5000m³/时。1988年进行中试，规模为70000m³/时，投资1100万元，已经国家鉴定。原决定“八五”进行示范工程，后因故未安排。7）四川重庆天原化工厂自备电厂2*35吨/时锅炉进行亚硫酸钠法试验，投资2-3千万元，运行18天，因系统堵塞被迫停运。8）四川重庆珞璜电厂2*36万千瓦机组，进口日本三菱公司石灰石——石膏法技术。设备费3600万美元，已投运。9）利用日本赠款试验电厂：①山东青岛黄岛电厂进行旋转喷雾干燥法中试，已试运行。由日本电源开发公司投资36.5亿日元（其中设备费7000万日元），规模30万m³/时。设备由三菱公司负责制造、安装。②陕西太原第一热电厂日本投资36亿日元进行简易湿式石灰石工艺工程试验。规模30万m³/时。③四川成都电厂日本投资1100万美元进行电子束氨法工程试验，规模也是30万m³/时。10）利用德国政府的软贷款都是石灰石——石膏法工艺，参与电厂有北京东郊2×410T/H热电厂、杭州半山2×12.5KW电厂、重庆2×20万KW电厂。11）深圳玛湾电厂二期工程——西部电厂用AB公司的海水脱硫技术。规模是30万千瓦机组，投资1570万美元（不包括土建安装）。12）贵州贵阳电厂8#炉5万千瓦机组用石灰石抛弃法进行工程试验。投资约500万元。是“八五”的任务。13）武汉水力电力大学开发的湿式石灰石三相流化床除尘脱硫工艺。14）南京下关电厂以及绍兴钱清热电厂利用丹麦LAVIC炉内喷钙，烟道增湿的脱硫工艺。15）清华大学：液柱喷射烟气脱硫技术和干式烟气脱硫技术第二章：燃烧前脱硫技术指在燃料进入燃烧器之前所进行的处理、加工，主要包括燃料的替换、洗选加工、形态转换等技术。技术列表看表1。表1燃烧前脱硫技术技术工作原理特点SO2削减率（%）SO2煤的替换用含硫量低的燃料替换煤无需另外处理设施，简便易行，但受资源分布限制50-80选煤物理法利用比重、表面性质、磁力、电力或其它物理属性的差异来分离煤中杂质工艺较简单，费用适度，但脱硫率底10-50化学法用化学方法去除煤中以化学键结合的硫分脱硫率高，但能耗和费用高，有化学处理费用问题60-90生物法用特别的菌种来去除煤中的硫分脱硫率高，费用适度，目前需寻找特别菌种90煤的加工和转化型煤用机械方法将煤与固硫一起压制成一定强度、形状的煤制品有提高热效、脱硫双重作用，投资小，费用低，目前需寻找廉价粘结剂40-60煤的气化在一定温度和压力的反应器中将煤转化气体工艺较简单，脱硫率高，但使用时有煤气输送及安全问题85-99煤的液化直接液化是用物化方法将煤直接液化；间接液化是先气化，后液化脱硫率高，燃料运输储存方便，但费用高〉95煤液混合物将细煤粉与加入适量添加剂的液体混合配成燃料运输储存方便，可节能工艺简单，费用适度，脱硫率高〉95注：表示已商业化；表示尚在开发；表示商业示范1型煤的应用工业锅炉一般采用控制排放和改进燃烧设备来削减二氧化硫，工业用型煤的研制与推广应用是一个新的途径。对量大、面广的民用护的燃煤污染问题，靠控制排放和改进燃烧设备来解决，无论从经济上、技术上和监测管理上看都是很困难的，只有采取控制燃料的措施最为有利。因此，型煤的研究工作日益受到重视。国外用煤加沥青、石灰石制成型煤使用，不仅总固硫率达87％，烟尘排放量亦可减少80％，节煤20％一30％，而且Nox和苯并(a)氏排放亦可减少。目前我国试验型煤后，一般烟尘可减少50％．总固硫串达50％．节煤15％一17％。(I)型煤的固硫机理：生产加工固硫型煤是在原煤中添加固硫剂．因硫剂与原煤中可燃性硫起化学反应生成硫酸盐渣，残留在煤灰令，起到固硫作有用，减少了二氧化硫向外排出。常用的固硫剂有碱性纸浆黑液、石灰石、大理石、电石渣等。(2)型煤的消烟机理；煤炭燃烧是煤炭中的碳、氢等可燃物质与空气中的氧气进行剧烈的化学反应。型煤具有粘性，因而烟尘减少，而且其孔隙度比原煤大，燃烧时可有较充足的氧气供给，由于末燃烧而散失的碳量减少，因而灰渣亦减少。(3)粘结成型工艺技术：原煤加少量的粘结剂(同时加固硫剂)，在常温条件下．采用成型机加工成型煤，即冷压成型工艺，成型压力一般为300k8／cmz。用这种工艺技术加工成的型煤，抗压强度大，一般大于80k8人m2。常用的粘结剂有水泥、石灰、腐殖酸、盐颓废液、石油沥青、烟煤沥青等。(4)非粘结成型工艺技术：原煤在高温条件下自身形成的粘结物，通过成型机的外部压力加工成型煤，即热压成型工艺。为了固硫在加工时可加少量因硫剂，热压成型工艺的温度一胶为400℃左右，这时煤质软化，自身形成的胶质体借助于外部压力，使软化了的煤粉相互粒结融合在一起，g这种工艺加工成的型煤抗压强度相对减小，最小抗压强度为50k8／cm2。2物理方法脱硫物理方法选煤中以泡沫浮选技术应用最为广泛。细煤和矿物质的浮选是在槽中加少量药剂，并在水和空气存在下搅拌，药剂帮助形成空气泡，空气泡聚集琉水性的煤颗粒，并将其按带到表面上来，精煤泡沫由招上部取出，而亲水性的矿物质则被水涌湿，并作为尾煤从池底部排出。泡沫浮选的效率随煤质的不同变动很大，这取决于煤的固定碳分、挥发分和固有水分等。一般来说，低挥发分的烟煤比高挥发分烟煤易浮选，无烟煤较难浮选，再次是次烟煤，而褐煤的可浮选性最小。3化学方法脱硫化学净化就是采用选择性去除矿物质或有机结构组分的化学反应进行分选，包括微波脱硫、热液脱硫、氧化脱硫等。成功的工艺具有如下特点：(1)大部分矿物质相有机硫都起化学反应；(2)将硫转变为易从煤结构中除去的形式；(3)减少煤的能量损失，降低工艺费用。根据全硫的减少看，有效的工艺是氧化和氢氧化物处理。氧化处理用空气、氧、氯或硫酸铁起氧化剂作用．优秀的氢氧化物处理工艺可使用氢氧化纳、氢氧化钙的水溶液或熔融物。据报道．最成功的工艺能将95％以上的黄铁矿和高达50％的氧化硫转变为易处理的形式。化学法脱硫率高．缺点是耗费较大。第三章：燃烧过程中脱硫先进的燃烧技术不仅可以提高热效率，减低燃料消耗，从而减排二氧化硫，并且大部分技术本身就采取了脱硫措施，其中多数属燃烧中脱硫技术。燃烧中脱硫技术是在燃烧过程中通过各种手段，将煤中的硫转移到固体废物中，从而减少二氧化硫向大气的排放。技术列表看表2。表2燃烧中脱硫技术和先进燃烧技术技术工作原理特点SO2削减率（%）燃烧中脱硫炉内喷脱硫剂g炉内喷脱硫剂将干吸附剂直接喷入炉膛，吸附剂分解后与SO2反应工艺简单，费用低，但脱硫率低，有管道结垢、固体废物量大、废物及烟气性质改变等问题40-70先进燃烧技术常压流化床(循环流化床)a将煤和吸附剂加入燃烧室的床层（压力为常压或接近常压，从炉底鼓风成流化燃烧）热效及脱硫率高，可燃劣质煤，但废物、颗粒物难处理，费用高85-90增压流化床b原理类似常压流化床，燃烧室内压力为8至15个大气压除常压床的特点外，还进一步提高了热效及添加剂利用率，且占地小，但热烟气净化难，对管材要求高95煤气化联合循环a将煤气化后燃烧，驱动燃气轮机，余气烧锅炉，驱动汽轮机能显著提高热效，脱硫率很高，但工艺复杂，费用高85-99层燃锅炉a将石灰石和煤在床前或床层中混合后燃烧工艺设备简单，费用低，但脱硫率低50烟气循环g将部分烟气同空气混合后鼓入燃烧器中工艺设备简单，费用低，但脱硫率低15-25第四章：燃烧后脱硫技术燃烧后脱硫，是指对燃烧装置排出的烟气进行处理，脱除其中二氧化硫的技术。FGD是去除矿物燃料燃烧所产生的硫化物最常用的方法，分为干法和湿法。1.脱硫工艺选择的因素1当地的自然资源和社会环境选择脱硫工艺时应结合当地的自然资源和