火力发电厂脱硫脱硝工艺

电厂烟气脱硫脱硝工艺简介第一部分烟气脱硫技术一、燃煤产生的污染二、烟气排放标准三、烟气脱硫技术概况湿法烟气脱硫技术（WFGD技术）半干法烟气脱硫技术（SDFGD技术）旋转喷雾干燥法烟气循环流化床法脱硫增湿灰循环脱硫(NID)干法烟气脱硫技术（DFGD技术)炉膛干粉喷射高能电子活化氧化法(EBA)荷电干粉喷射(CDSI)一、燃煤产生的污染燃煤产生的烟气污染物：SO2、NOx、CO2、Hg等燃煤烟气中SO2的量：以燃烧10000吨煤为例计算，产生的SO2：10000吨*1%（煤含硫量）*2（SO2是S重量的2倍）*80%（煤中S转化为SO2的百分率）=160吨以上是煤燃烧生成烟气中的SO2，现在对烟气脱硫，以脱硫90%计算，则最后排放SO2：160吨*10%=16吨二、烟气排放标准GB13223-2011最新《火电厂大气污染物排放标准》，见附件一史上最严厉的排放标准:2012年1月1日之前的锅炉，在2014年7月1日起SO2200mg/m3（2012年1月1日锅炉：100mg/m3）NO2100mg/m3（比美国现行标准低35mg/m3，甚至只有欧洲现行标准的一半）烟尘30mg/m3排放总量控制————产生史上最严厉标准中国燃煤SO2污染现状SO2控制区控酸雨制区“两控区”两控区之外总计农作物12.27167.70179.9737.70217.67森林0.00775.80775.800.00775.80人体健康65.0256.18121.2050.67171.87合计77.29999.681076.988.371165.3中国SO2污染经济损失(2005)（单位：109元人民币）中国的大气污染属典型的煤烟型污染，以粉尘和酸雨危害最大，酸雨问题实质就是SO2污染问题。三、烟气脱硫技术概况各国已经研究发展了许多燃煤电站锅炉控制SO2技术，并应用于实际电站锅炉。这些技术可分为三大类：燃烧前脱硫、燃烧中脱硫及燃烧后脱硫。按脱硫的方式和产物的处理形式燃烧后脱硫一般可分为湿法、半干法和干法三大类。（1）湿法烟气脱硫技术（WFGD技术）（2）半干法烟气脱硫技术（SDFGD技术）（3）干法烟气脱硫技术（DFGD技术）燃煤机组烟气脱硫以第一种为主。1、湿法烟气脱硫技术（1）基本原理（2）典型工艺流程（3）常用湿法脱硫技术应用状况（4）其它湿法烟气脱硫技术OHHOHSK12)(222aqSOgSOOH3221)(HSOHOHaqSOSK2332SOHHSOSK2323COCasCaCOCPK323HCOHCO322()HCOHHOCOaq22()()COaqCOg232412HSOOHSO244HSOHSO1223321()2SPKCaSOCaSOHOs2224422()SPKCaSOCaSOHOs水的离解：SO2的吸收：CaCO3的溶解：在有氧气存在时，HSO3－的氧化：CaSO3和CaSO4的结晶：（1）基本原理（2）典型工艺流程石灰石—石膏湿法FGD系统图典型工艺流程（３）常用湿法脱硫技术应用情况常用湿法脱硫技术:•1.德国比晓夫公司•2.美国巴威公司•3.美国玛苏莱公司•4.美国杜康公司•5.德国费塞亚巴高克公司•6.奥地利能源及环境集团公司•7.意大利艾德瑞科公司•8.日本石川岛播磨重工业株式会社（IHI）•9.日本千代田公司•10.日本三菱公司的液柱塔•11.日立公司的高速水平流FGD技术•12.日本川崎喷雾塔脱硫技术•13.法国阿尔斯通E1德国比晓夫公司鲁奇·能捷斯·比晓夫公司和鲁奇能源环保公司于2002年12月合并为鲁奇能源环保股份有限公司（LLB）。技术特点：（1）几乎是化学理论计算值的吸收剂消耗量；（2）适于200-1000MW机组容量、低中高硫燃料的锅炉机组，处理的SO2浓度最高达25000mg/Nm3；（3）独特的吸收池，水平分为上下两部分，上部氧化区在低PH值下运行，提供了很好的氧化条件，下部有新加入的吸收剂，再由泵运到喷淋层，不会产生上下两层混合的问题；（4）LLB公司拥有专利技术的脉冲悬浮系统，冲洗吸收塔的水平池底时，无论多大尺寸的吸收塔都不会发生阻塞和石膏的沉降，吸收塔不需要搅拌器，长期关机后也可无障碍启动；主要性能：（1）脱硫效率高，≥95％；（2）吸收剂耗量低，钙硫比≤1.03；（3）石膏品位高，含水率≤10%。系统流程图主要设备●吸收塔上部浆液PH值低，提高氧化效率；加入氧化空气，增大石灰石溶解度；石膏排出点合理；特殊设计的吸收塔喷嘴，不易堵塞；采用独特的吸收池分隔管件，将氧化区和新鲜浆液区分开，有利于SO2的充分吸收并快速生成石膏，而且生成石膏的晶粒大；采用专利技术的脉冲悬浮搅拌系统；净化的烟气可通过冷却塔或安装在吸收塔顶部的烟囱排放。脱硫反应塔●交错布置的喷淋层3~5层喷嘴；设3~5台循环泵。喷嘴●LLB除雾器高效两级人字形除雾器；设计成可更换的组件，便于维护；除雾器布置在塔顶，节约场地。除雾器结构人字形除雾器●浆液池脉冲悬浮系统LLB专利技术；塔浆池采用扰动搅拌；防止塔底浆液沉积；能耗比机械搅拌低；提高可用率和运行安全性；提高石灰石浆液利用率；便于维护。脉冲悬浮系统●石膏脱水系统---石膏旋流站◇石膏进浆浓度8-15％；◇底流浓度45-60％。石膏旋流站E2.美国巴威公司美国巴威公司（B＆W）成立于1867年。巴威公司已有40000MW以上的脱硫业绩，所有项目都达到性能需要，还成功地改造了多座竞争对手的脱硫塔。美国B&W公司的吸收塔模块以逆流设计。从喷淋层的喷嘴喷出的浆液用于洗涤逆流向上的烟气。新鲜吸收剂的补充量通过连续监测的pH值加以调节。主要设备●喷嘴全部采用碳化硅的空心锥喷嘴，浆均匀，防磨防腐。●吸收塔搅拌吸收塔浆池中的浆液为了保持悬浮状态而加以搅拌，多个侧进式的搅拌器用于保证浆液的均匀混和。●除雾器烟气向上穿过喷淋塔带走很多的小液滴。有效率的液滴分离是基本要求，以阻止浆液被带走并且在吸收塔的下游烟沉积。在巴威的吸收塔中，在垂直的或者水平的烟气流动方向雾气被两层V形除雾器脱除。吸收塔--专利的托盘技术在吸收塔内，喷淋层下方，布置一层多孔合金托盘，使塔风烟气分布均匀，并在托盘上方形成湍液，与液滴充分接触，大大提高传质效果，获得很高的脱硫率。激烈的冲刷使托盘不会结垢，还可作为检修平台。B＆W吸收塔碳化硅的空心锥喷嘴除雾器多孔合金托盘技术特点（1）烟气分布均匀托盘使气流分布均匀，吸收塔直径越大，优势越明显。有无托盘时脱硫塔内气体分布模拟（2）浆液分布均匀托盘上保持一层浆液，沿小孔均匀流下，使浆液均匀分布。浆液分布图（３）低吸收塔良好的传质效果可减少喷淋层，使吸收塔的高度降低。（４）节能液气比的降低，吸收塔高度的降低，使得浆液循环泵的功率大大减少，足以抵消因托盘阻力导致的引风机功率的增加，全系统高效节能。巴威公司对某500MW机组的设计比较（入口SO2浓度1800ppm，脱硫率95%）项目采用托盘不采用托盘Ca/S1.031.03L/G（L/Nm3）液气比14.520烟气压降（Pa）1240870泵功率(KW)27603750风机功率(KW)68606580总功率(KW)962010330（５）检修方便托盘可作为喷淋层和除雾器的检修平台，无需排空浆液，无需搭脚手架，就可以直接检修。检修图E3.美国玛苏莱公司1997年玛苏莱公司收购美国通用电气公司环保部（GEESI）后，即是今天的Marsulex环保集团公司。Marsulex在全球有20个国家拥有55,974MＷ（2003年统计数据）脱硫技术应用的经验，在全世界向20家公司转让了技术，部分Marsulex技术受让方都已成为了国际著名的脱硫公司：德国L.C.Steinmueller（BBP）、日本IHI、奥地利AEE、韩国Doosan、荷兰Hoogovens(现在的Corus)。技术特点（1）系统有吸收剂利用率高和脱硫效率高的“双高”特点，其中石灰石的可利用率超过98%，脱硫率可达95%以上；（2）整个系统的优化设计，降低了能耗。保证了整个脱硫系统的耗电量小于电厂发电量的1.3%；（3）系统采用高气体流速设计，改善了气液传质，降低了成本；（4）吸收塔尺寸的优化平衡了SO2脱除与压力降，使投资和运行成本最优化；（5）采用高速除雾装置，改善并加强了对高速烟气中雾滴的去除率；（6）采用吸收塔液相再分配装置（简称ALRD），提高效率并降低能量消耗；（7）核心工艺设备如吸收塔及塔内部件采用专利技术的高分子材料，浆液循环泵、浆液搅拌器等设备经过特殊防腐耐磨处理，降低成本的同时，提高了设备的防腐耐磨性能。E4.奥地利能源及环境集团公司奥地利能源及环境集团公司（以下简称AEE）是奥地利热电厂和环境工程系统供应商。AEE公司在烟气脱硫领域成功运行的装置已有40多套。目前为止，AEE设计和制造的最大FGD系统是在德国NiederauBemBlockK单机容量950MW的机组，脱硫率大于95%，该套装置于2002年已投入商业运行。AEE的脱硫塔烟气量最大可达3000000Nm3/h,，SO2入口浓度可达30,000mg/Nm3，脱硫率可高达99%。空塔喷淋塔技术特点•（1）以压力损失低，节省电耗为优先•（2）检修维护简单•（3）优化喷嘴布置，保证高效脱硫率•（4）吸收塔搅拌系统确保在任何时候都不会造成塔内石膏浆液的沉淀、结垢或堵塞。•（5）吸收塔浆池氧化空气方式•（6）AEE计算机模拟设计，控制脱硫塔烟气均匀流动技术喷嘴布置图E5.意大利艾德瑞科公司艾德瑞科公司（Idreco.S.p.A）创立于1976年，是国际上独家同时具备烟气脱硫和烟气脱硝两项技术的知名企业，IDRECO完全拥有一个完整的电厂空气洁净处理线和任一规模的城市废物焚烧炉。2003年意大利IDRECO公司与浙大网新公司在中国合资成立“浙大网新IDRECO环境工程公司”，其中IDRECO公司为所有与浙大网新在中国境内合作的烟气脱硫项目提供技术和性能担保，承担所有的烟气脱硫项目的基础设计和吸收塔的详细设计以及负责现场安装调试的督导。基本湿法烟气脱硫流程图E6.日本石川岛播磨重工业株式会社（IHI）日本石川岛播磨重工业株式会社始建于1853年，发展到现在成为包括环保、船舶、工业机械、成套设备、航空航天等设计、建造的综合性生产厂家，是日本最具影响力的重工业株式会社之一。IHI自1960年开始致力于烟气脱硫技术的研发与引进，目前已拥有5种湿法烟气脱硫技术、两种类型的脱硫塔（喷淋塔和TCA塔）和烟气脱硝技术，共提供脱硫系统100多套，脱硝系统200多套，提出专利申请100多件，拥有专利43项。E7.日本千代田公司千代田自行开发的CT-121脱硫工艺，是一种先进的湿式石灰石－石膏脱硫工艺。无论是低硫煤、高硫煤还是重油等燃料，都能达到95%以上的稳定脱硫率和10mg／Nm3以下的除尘性能。技术特点•（1）烟气处理量大，设备大型化无限制(单机单塔最大业绩为1000MW)；•（2）对烟气含硫量变化适应范围广；•（3）具有稳定的脱硫率和较高的除尘性能(≦1μｍ的煤尘捕集率≧60%)；•（4）气液接触面积大，在0.5秒的瞬间内完成反应，因此无副生物，无结垢；•（5）石膏品质高，平均粒径70μｍ以上，脱水性能良好；•（6）吸收塔高度低，无浆液循环泵，设备布置紧凑，建设、维护成本低；吸收塔的构造截面图E8.日本川崎喷雾塔脱硫技术•川崎喷雾塔的特点如下：•（1）吸收塔的构造为内部设隔板，排烟气顶部反转，出口内包藏型的简洁吸收塔；•（2）通过烟气流速的最适中化和布置合理的导向叶片，达到低阻力、节能的效果；•（3）吸收塔出口部具有的除水滴作用可省去内藏式除雾器；•（4）出口除雾器的布置高度低，便于运行维护、检修、保养；•（5）吸收塔内部只布置有喷嘴，构造简单且没有结垢堵塞；•（6）通过控制泵运行台数和对喷管的切换，可以针对负荷的变化达到经济运行。•川崎喷嘴为陶瓷的螺