烟气脱硫技术

第五章烟气脱硫技术主讲人：李福才2020年9月19日烟气脱硫技术及常见问题主要污染因子脱硫技术比较脱硫技术现状脱硫常见问题脱硫工艺评价指标5.1烟气中主要污染因子1、烟气的种类：燃煤锅炉、燃油锅炉、烟气锅炉、垃圾焚烧炉、工业炉窑（如烧结机、玻璃窑、冶炼炉等）2、主要污染因子：烟尘、SO2、NOX、F－、Cl－、CO23、主要防污措施：洁净燃料、高空稀释、烟气治理我国SO2的排放总量已达2700万吨，居世界第一硫的存在形式5.1烟气中主要污染因子无机硫有机硫硫醇硫醚生命体（蛋白质等）单质硫SS2－SO3、SO24－SO2、SO23－5.2.1脱硫技术比较－－概述目前国际上研究过的脱硫技术达200余种。燃烧前脱硫如洗煤、型煤等燃烧中脱硫如炉内喷钙、循环流化床等燃烧后脱硫（烟气脱硫FGD）世界上唯一大规模商业化应用的技术5.2.2脱硫技术比较－－分类按脱硫产物是否可回收分抛弃法（95%）回收法（5%）按产物是否可再生分可再生（7%）不可再生（93%）按脱硫剂形态分湿法（91%）干法半干法（9%）注：括号中数据为美国电力工业FGD装置应用情况（1987）5.2.3脱硫技术比较－－应用美国主要烟气脱硫技术湿式石灰石/石灰法双碱法碳酸钠法日本主要烟气脱硫技术湿式石灰石－石膏法双碱法亚铵法5.2.3脱硫技术比较－－常用脱硫方法项目普通石灰石－石膏工艺喷雾干燥法炉内喷钙＋尾部增湿氧化镁法旋流板塔双碱法技术成熟程度成熟成熟成熟成熟成熟适用煤种不限中低硫煤中低硫煤中低硫煤不限单机应用规模≥200MW≥100MW≤200MW≤200MW≤200MW脱硫率95％以上75-90％75-80％90％以上95％以上吸收剂石灰石/石灰石灰石灰石氧化镁石灰/钠碱/电石渣等吸收剂利用率90％以上90％约40％90％以上95％以上副产物石膏亚硫酸钙亚硫酸钙硫酸镁石膏副产物处置利用抛弃抛弃回收利用废水有无无有少量占地面积大中小中中市场占有率高一般一般低中小型机组国内最高国内应用珞璜，北京，半山，重庆等黄岛，白马下关，钱清少多家5.3烟气脱硫技术现状商业化的主要湿法脱硫工艺：石灰石/石灰－石膏法钠碱法双碱法氨法金属氧化物法（以氧化镁法为多）5.3.1湿式石灰石/石灰－石膏法（1）脱硫效率高，95%（2）技术成熟，运行可靠性高（3）对煤种的适应性强（4）吸收剂资源丰富，价格低廉（5）脱硫副产物便于综合利用（6）占地面积大，运行费用高主要适合于410t/h以上锅炉的烟气脱硫属于引进技术，国产化率（自有知识产权）低优点技术成熟，吸收剂石灰和石灰石成本低廉，脱硫率可高达90％以上。缺点投资大（占电厂总投资的10%-15%），设备占地面积大，运行费用高，易结垢。应用国外主要脱硫方法。“七五”期间重庆珞璜电厂引进日本三菱重工与2×360MW机组配套的2套湿式石灰石-石膏法烟气脱硫装置，于1992和1993年正式投入商业运行，系统脱硫率达95%以上，副产品石膏纯度高于90%。5.3.1湿式石灰石/石灰－石膏法湿式石灰石/石灰－石膏法原理脱硫过程：CaCO3+SO2＋1/2H2O←→CaSO3●1/2H2O＋CO2↑Ca(OH)2+SO2←→CaSO3●1/2H2O＋1/2H2OCaSO3●1/2H2O+SO2+1/2H2O←→Ca(HSO3)2氧化过程：2CaSO3●1/2H2O＋O2＋3H2O←→2CaSO4●2H2OCa(HSO3)2+O2＋2H2O←→CaSO4●2H2O+H2SO45.3.1湿式石灰石/石灰－石膏法湿式石灰石/石灰－石膏法影响因素：1、料浆的pH值2、烟气温度（性质）3、吸收剂的类型与细度4、液气比5、防垢措施5.3.1湿式石灰石/石灰－石膏法pH值pH值是影响脱硫效率，脱硫产物成分的关键参数。不同的脱硫剂，可以选择不同的pH值。pH值太高，则容易造成设备的堵塞和结垢，同时使得脱硫剂的利用率降低，脱硫产物的品位下降。而pH值太低，则影响了脱硫效率。所以必须选择合适的pH值，使得保证脱硫效率，同时保证脱硫剂的利用率和脱硫产物的品位。5.3.1湿式石灰石/石灰－石膏法烟气性质进入脱硫反应塔的烟气的性质如SO2浓度，温度等直接影响了整个脱硫系统的脱硫效率。在其它条件相同时，入口SO2浓度越高，脱硫效率就越低，相反，若入口SO2浓度越低，则脱硫效率越高。在其它条件相同时，入口烟气温度太高，则会导致脱硫效率的下降。5.3.1湿式石灰石/石灰－石膏法烟气性质脱硫反应塔内烟气的流动速度影响了脱硫反应气液接触的时间，从而影响了脱硫效率，烟气速度越大，接触时间就短，在其它条件一样的情况下，脱硫效率就可能低，反之，则高。同时，烟气流动速度也影响了烟气中携带的水含量。烟气速度越高，则烟气中携带的浆滴就越多，相反，则可能越少。5.3.1湿式石灰石/石灰－石膏法吸收剂的类型与细度脱硫剂的不同类型与细度直接影响其与SO2反应的能力，影响最终产物的纯度。脱硫剂的细度决定了其比表面积，对石灰石而言通常的细度为200到300目，目数越大越有利于脱硫效率的提高5.3.1湿式石灰石/石灰－石膏法液气比循环浆液与烟气流量的比例即液气比是影响脱硫效率的重要参数。为保证一定的脱硫效率，针对不同SO2浓度的烟气，不同的烟气SO2排放要求，不同性质的脱硫剂，不同的脱硫反应塔结构，就需要不同的液气比。在相同的条件下，液气比越大，脱硫效率越高，但随之，动力的消耗就越大，烟气出口的温度就越低。所以，要根据具体的情况，选择合适的液气比，使得在保证脱硫效率的同时，降低运行费用。5.3.1湿式石灰石/石灰－石膏法防垢措施对于石灰/石灰石－石膏法防止钙盐的结垢而造成堵塞是十分重要的，目前采取主要方法有：加大液气比、减少塔内构件、选用低阻力的塔、添加晶种、添加防垢助剂5.3.1湿式石灰石/石灰－石膏法5.3.2钠碱法Na2CO3+SO2＝＝Na2SO3+CO2↑(1)2NaOH+SO2＝＝Na2SO3+H2O(2)2Na2SO3+SO2+H2O＝＝2NaHSO3(3)5.3.2钠碱法5.3.3双碱法是石灰/石膏法与钠碱法的结合再生过程：2NaHSO3＋Ca(OH)2==Na2SO3+CaSO3↓＋2H2ONa2SO3+Ca(OH)2==2NaOH+CaSO3↓CaO+H2O==Ca(OH)2吸收同钠碱法氧化与石灰石-石膏法相似5.3.3双碱法5.3.3双碱法烟囱工艺流程图（方案2）1、旋流板塔2、引风机3、循环水泵4、再生罐5、再生液水泵6、补水泵7、脱硫液储罐8、增稠器9、浆液排出泵10、石灰浆液泵11、石灰浆液储罐12、碱液泵13、纯碱搅拌罐14、斗式提升机15、石灰储罐16、螺旋输送机17、化灰器18、石灰浆液泵19、清洗水泵20、冷却水泵21、水力旋流器22、真空过滤机23、气液分离器24、真空泵25、冲洗水罐26、滤布冲洗水泵27、皮带输送机28、脱硫渣储仓石灰浆液纯碱PHIC工艺水除尘后烟气14161715185.3.4氨法氨法脱硫工艺是根据氨与SO2、水反应成脱硫产物的基本机理而进行的，主要有湿式氨法、电子束氨法、脉冲电晕氨法、简易氨法等5.3烟气脱硫技术现状半干法（1）旋转喷雾干燥法（2）炉内喷钙－炉后增湿活化法（3）循环流化床脱硫（4）增湿灰循环脱硫优点工艺较为简单，占地面积较少，投资较低，脱硫率一般为60-80％。技术成熟，投资低于湿法工艺。缺点关键设备旋转喷雾器的稳定性和使用寿命是其主要问题。效率不够高，高硫煤不适用。此外，该法增加了除尘负荷。应用在西欧的德国、奥地利、意大利、丹麦、瑞典、芬兰等国家应用比较多，美国也有15套装置（总容量5,000MW）正在运行。沈阳黎明发动机厂从丹麦引进技术并建成一套50,000Nm3/h工业装置，并对低硫煤（含硫率0.97%）烟气进行了脱硫试验，在钙硫比为2.2时，取得80%的系统总脱硫率。5.3.4喷雾干燥法5.3.5.炉内喷钙尾部增湿活化（1）工艺简单（2）占地面积小（3）脱硫效率低，65－80％（4）钙硫比高，2－2.5（5）除尘负荷大5.3.6烟气循环流化床（1）适用于低硫煤（2）工艺流程简单（3）脱硫效率70－85％（4）系统阻力大（5）运行成本较高5.3.6烟气循环流化床5.3.6烟气循环流化床5.3干法烟气脱硫技术电子束法荷电喷枪活性炭吸附超高压脉冲活化氧化铜溶剂吸附等5.3.7烟气脱硫技术现状电子束法（1）较高的脱硫效率（2）脱硫脱硝同时进行（3）副产物可利用（4）吸收系统简单（5）无废水排放（6）有潜在危险（氨挥发、电子辐射）5.3.7电子束法优点同时脱硫脱硝，无废水排放，运行操作简单，副产品可用作氮肥，脱硫效率可达90%。缺点关键设备电子束发生器造价昂贵、不易维护。应用最早由日本荏原（EBARA）公司开发成功，首先在藤泽中央研究所建造世界上第一个处理量为1,000m3/h的燃油电厂烟气小型中试厂。成都热电厂300,000Nm3/h处理装置是目前世界上最大的生产试验装置。Cansolv可再生胺脱硫技术CLAUS整合装置ThermalStage一级催化二级催化还原反应器胺法吸附/MDEA催化氧化硫磺热量硫磺热量硫磺热量空气H2S,CO2,NH32/3H2S+1/3SO2H20.025%SO2排放H2S(携带CO2..)1.5%H2S0.025%H2S焚化炉CansolvDeSOx再生塔0.0025%SO2排放CansolvDeSOx吸附塔3%SO2SO2(不携带CO2..)SCOT尾气1.5%H2S+SO2+COS+CS2+…空气5.4湿法脱硫常见问题腐蚀材料和工艺两方面着手结垢、堵塞设备和工艺控制磨损设备和工艺控制风机带水机械带水——高效除雾器（效率达99.5%以上）冷凝带水（工艺带水）——普遍问题、可尽量控制脱硫渣处理可作建材、路基填料、制砖等初级利用烟气温度5.5烟气脱硫工艺的主要技术指标评价烟气脱硫工艺的主要技术指标–脱硫率–钙硫比–吸收剂利用率–吸收剂的可获得性和易处理性–脱硫副产品的处置和可利用性–对锅炉和烟气处理系统的影响–对机组运行的影响–对周围环境的影响–占地大小–流程的复杂程度–动力消耗–工艺的成熟程度–总的投资和运行费用