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北京科技大学机械工程学院1流化床烟气脱硫技术介绍主讲人:高希刚北京科技大学机械工程学院2概述1.1脱硫现状1993年我国试行了SO2排放收费管理制度；1998年月国务院召开“二氧化碳排放控制区和酸雨控制区发布会”，明确宣布酸雨区范围和治理策略；继1995年修订后的《大气污染防治法》，2000年再度修订，对SO2排放做了明确的规定。“十五”期间，虽然国家对SO2排放总量控制提出了目标要求，但是SO2的减排目标并没有完成。“十一五”期间，国家提出的SO2排放量在2005年的基础上削减10%的目标，经过国家一系列的重大政策措施和各级政府及环保部门的不懈努力已经提前实现。北京科技大学机械工程学院3概述按照硫化物吸收剂及副产品的形态，目前脱硫技术可分为干法、半干法和湿法三种。干法脱硫工艺主要是利用固体吸收剂去除烟气中的SO2，一般把石灰石细粉喷入炉膛中，使其受热分解成CaO，吸收烟气中的SO2，生成CaSO3，与飞灰一起在除尘器收集或经烟囱排出。湿法烟气脱硫是采用液体吸收剂在离子条件下的气液反应，进而去除烟气中的SO2，系统所用设备简单，运行稳定可靠，脱硫效率高。干法脱硫的最大优点是治理中无废水、废酸的排出，减少了二次污染；缺点是脱硫效率低，设备庞大。湿法脱硫采用液体吸收剂洗涤烟气以除去SO2，所用设备比较简单，操作容易，脱硫效率高；但脱硫后烟气温度较低，设备的腐蚀较干法严重。北京科技大学机械工程学院4概述北京科技大学机械工程学院5概述1.2烟气排放标准国家排放标准（GB13271-2001）北京科技大学机械工程学院6概述北京市排放标准（DB11/139-2007）污染物电站锅炉工业锅炉烟尘（mg/m3）1010SO2（mg/m3）2020NOX（mg/m3）100150北京科技大学机械工程学院7概述1.3石灰石/石膏湿法脱硫工艺石灰石/膏湿法脱硫工艺采用价廉易得的石灰石作为脱硫吸收剂，石灰石经破碎、磨细成粉状，与水混合搅拌制成吸收浆液。在吸收塔内，吸收浆液与烟气接触混合，烟气中的SO2与浆液中的碳酸钙以及鼓入的氧化空气进行化学反应被脱除，最终反应产物为石膏。脱硫后的烟气经除雾器除去带出的细小液滴，经加热器加热升温后排入烟囱。脱硫石膏浆经脱水装置脱水后回收。由于吸收浆的循环利用，脱硫吸收剂的利用率高。该工艺适用于任何含硫量煤种的烟气脱硫，脱硫效率可达到95%以上。缺点是基建投资费用高、水消耗大、脱硫废水具有腐蚀性等。北京科技大学机械工程学院8概述北京科技大学机械工程学院9概述1.4海水烟气脱硫海水烟气脱硫工艺是利用海水的碱度达到脱除烟气中二氧化硫的一种脱硫方法。脱硫过程不需要添加任何化学药剂，也不产生固体废弃物，脱硫效率＞92%，运行及维护费用较低。烟气经除尘器除尘后，由增压风机送入气-气换热器降温，然后送入吸收塔。在脱硫吸收塔内，与来自循环冷却系统的大量海水接触，烟气中的二氧化硫被吸收反应脱除，海水经氧化后排放。脱除二氧化硫后的烟气经换热器升温，由烟道排放。北京科技大学机械工程学院10概述北京科技大学机械工程学院11流化床烟气脱硫技术2.1概述该工艺达到工业化应用的主要有三种流程，即：（1）德国能捷斯比晓夫公司开发的烟气循环硫化床(CFB)脱硫技术；（2）德国Wulff公司在能捷斯比晓夫技术基础上进行改进后的回流式烟气循环硫化床(RCFB)脱硫技术；（3）丹麦F.L.Smith公司开发的气体悬浮吸收(GSA)烟气脱硫技术。北京科技大学机械工程学院12流化床烟气脱硫技术2.2工艺流程烟气循环流化床(CFB)脱硫主要由吸收剂制备系统、吸收塔系统、吸收剂再循环系统、烟气及除尘器系统、副产品处置系统和仪表控制系统六个部分组成。北京科技大学机械工程学院13流化床烟气脱硫技术北京科技大学机械工程学院14流化床烟气脱硫技术2.3工艺优点（1）脱硫效率高。（2）工程投资费用、运行费用和脱硫成本较低。（3）工艺流程简单，系统设备少。（4）占地面积小。（5）能源消耗低。（6）对锅炉负荷变化的适用性强。（7）对燃煤硫分的适应性强。（8）无脱硫废水排放。（9）脱硫后烟尘既可用静电除尘器，也可用布袋除尘器捕集。北京科技大学机械工程学院15流化床烟气脱硫技术（10）在脱硫吸收剂中加入少量的铁基催化剂，可脱除60%～90%氮氧化物。（11）控制简单，无制浆系统及浆液喷嘴，加入吸收塔的消石灰和水是相对独立的，便于控制消石灰用量及喷水量。北京科技大学机械工程学院16流化床烟气脱硫技术2.4工艺缺点（1）使用高品位生石灰作为吸收剂。（2）脱硫副产品的综合利用。（3）系统的压力降较大。（4）反应塔的压力降波动较大。北京科技大学机械工程学院17流化床烟气脱硫数学模型研究3.1模型的建立以烟气脱硫过程中的质量平衡方程为基础，结合可以描述脱硫剂颗粒反应的收缩未反应核模型，同时考虑到再循环物料的影响，建立能够预测循环流化床反应器内烟气脱硫效率的数学模型，该模型可以分别量化新鲜脱硫剂和再循环颗粒的脱硫效率。进而对整个脱硫过程进行模拟，研究各运行参数变化对脱硫效率影响。北京科技大学机械工程学院18流化床烟气脱硫数学模型研究3.2模型的基本假设（1）循环流化床烟气脱硫中物料平衡计算及试验研究表明静压沿反应器近似均匀递减，说明反应器内物料沿轴向基本均匀分布，分析认为脱硫塔内气体速度较高，接近气力输送状态，假设在脱硫塔内固体颗粒物浓度沿轴向分布基本均匀，没有上浓下稀的情况。（2）实际过程中分离器分离下来的物料粒径较出口总体粒径平均值为大，反应相对不够彻底，而不能被分离器捕捉的细颗粒，比表面积较大，反应较为彻底。为简化模型计算，忽略反应器内颗粒损耗，假设系统在稳态运行时分离器入口处物料与出口处物料的物性参数均匀一致。北京科技大学机械工程学院19流化床烟气脱硫数学模型研究3.3模型计算与分析（1）钙硫比对脱硫效率的影响增加钙硫比有利于提高反应塔内的脱硫效率，但是以此为代价的是降低脱硫剂利用率，提高了脱硫成本，因此考虑到经济因素，实际运行过程中，控制钙硫比在1.2～1.8。（2）绝热饱和温差对脱硫效率的影响在其他条件一定的情况下，脱硫效率随着绝热饱和温差的减小而增大。绝热饱和温差过低会引起烟气结露，带来一系列的经济性和安全性等问题，因此脱硫系统运行时一般控制绝热饱和温差在15～20℃。北京科技大学机械工程学院20流化床烟气脱硫数学模型研究（3）循环倍率对脱硫效率的影响增加钙硫比循环倍率的增加，使得更多未完全反应的脱硫剂颗粒有机会再与烟气接触，参与脱硫反应，进而提高系统的脱硫效率和脱硫剂利用率。循环倍率过大会增加旋风分离器和除尘器的运行负荷。北京科技大学机械工程学院21工程应用4.1国外工程应用由于该技术起步较晚，成熟应用时，西方发达国家已经基本完成火电厂的烟气脱硫治理。因此，应用业绩比湿法脱硫少，但上世纪末和本世纪初，情况发生变化，一些新加入欧盟的国家，为了达到欧盟规定的排放标准，经过调研后，先后选择了CFB-FGD工艺来满足二氧化硫排放浓度的要求。北京科技大学机械工程学院22工程应用4.2国内工程应用烟气循环流化床脱硫技术已应用于国内多家电厂，使用最大容量为600MW。应用电厂包括山西榆社电厂、河北马头电厂、河北滦河电厂、山东华泰电厂、广州恒运电厂、国电长源第一发电有限公司、国电大武口发电厂等。国内建设和运行表明：烟气循环流化床法脱硫技术的一次投资较高，但低于湿法脱硫系统的投资。北京科技大学机械工程学院23结束语目前受技术条件及经济成本的制约，石灰石－石膏湿法工艺是适合各种脱硫要求的首选工艺。海水脱硫等工艺因处于试验研究阶段或者应用地域受到限制，所以市场分额有限，但在局部地区将有所发展。烟气循环流化床脱硫效率高、投资低、占地面积小的特点，使它既适用于新建机组的脱硫工程，更适用于现有机组的脱硫改造工程；既适用于燃用高硫煤的机组，更适用于我国大量的燃用中低硫煤的机组；既适用于中小型燃煤机组，也适用于大容量燃煤机组；而且在脱除SO2的同时，通过添加一定的催化剂，还能除氮氧化物，烟气循环流化床脱硫工艺是具有强大竞争力的脱硫工艺之一。北京科技大学机械工程学院24谢谢!