烟气脱硫设备及工艺流程

烟气脱硫(FGD)设备及工艺原理一、脱硫的发展与应用二、火电厂脱硫方式三、烟气脱硫方法四、国内火电厂烟气脱硫的应用五、石灰石／石膏湿法脱硫工艺流程及设备一、脱硫的发展与应用1.全国火电厂二氧化硫排放状况1998年全国火电装机容量为20988万千瓦，占总装机容量的75.7%。二氧化硫排放约为780万吨，占全国二氧化硫排放量的37.3%。预计2000年达40%，2010年将达到60%。95年统计，由于酸雨和二氧化硫污染造成农作物、森林和人体健康等方面的经济损失约为1100多亿元，已接近当年国民生产总值的2%，成为制约我国经济和社会发展的重要因素。2．国家对SO2的治理要求法律的要求：1995年修订的《中华人民共和国大气污染防治法》提出：在“两区”内的火电厂新建或已建项目不能采用低硫煤的，必须建设配套脱硫、除尘装置。国家污染物排放标准的要求：《火电厂大气污染物排放标准》(GB13223-1996)，对1997年1月1日起新、扩、改建火电厂，在实行全厂排放总量控制的基础上，增加了烟囱二氧化硫排放浓度限制。国务院对“两控区”内火电厂二氧化硫控制的要求：《国务院关于酸雨控制区和二氧化硫污染控制区有关问题的批复》(国函［1998］5号)，即要求“两控区”的火电厂做到：到2000年底达标排放。新建、改造燃煤含硫量大于1%的电厂，必须建设脱硫设施；现有燃煤含硫量大于1%的电厂，在2010年前分期分批建成脱硫设施或采取其它具有相应效果的减排二氧化硫措施。二、火电厂脱硫方式（燃烧前、中、后）煤炭洗选：使用前脱硫。目前仅能除去煤炭中的部分无机硫，对于煤炭中的有机硫尚无经济可行的去除技术。循环流化床锅炉(CFBC)--洁净煤燃烧技术：燃烧过程中脱硫。具有可燃用劣质煤、调峰能力强、可掺烧石灰石脱硫、控制炉温减少氮氧化物排放等特点。烟气脱硫(FGD)：燃烧后脱硫。在锅炉尾部电除尘后至烟囱之间的烟道处加装脱硫设备,目前95％以上的燃煤锅炉采用此方式实施脱硫,是控制二氧化硫和酸雨污染最有效、最主要的技术手段。目前国内外应用最广泛的方法是烟气脱硫！！三、烟气脱硫方法1．按有无液相介入分类在电力界尤其是脱硫界以有无液相介入来进行分类。湿法半干法干法海水法电子束法按有无液相介入分类湿法：进入湿吸收剂；排出湿物质湿法是利用碱性溶液为脱硫剂，应用吸收原理在气、液、固三相中进行脱硫的方法，脱硫产物和残液混合在一起，为稀糊状的流体。湿法脱硫的操作温度在44－55ºC。半干法：进入湿吸收剂；排出干物质半方法是指在有液相和气相介入脱硫方法，脱硫产物为干粉状。半方法的操作温度控制在60－80ºC。干法：进入干吸收剂；排出干物质。干法是指无液相介入完全在干燥状态下进行脱硫的方法。如向炉内喷干燥的生石灰或石灰石粉末，即脱硫产物为粉状。干法的操作温度在800－1300ºC。•广东恒运电厂干法脱硫系统分离器石灰发生器锅炉烟气经文丘里管喷射与烟气混合吸收海水法：采用海水对烟气脱硫的方法此方法受地域条件限制。且有氯化物严重腐蚀设备的问题。脱硫残液PH很低，必须配置参数合理的水质恢复系统，才能达到环保要求的排放条件。电子束法：是一种利用高能物理原理，采用电子束辐照烟气，或以脉冲产生电晕对烟气实施脱硫的方法。电子束法使用的脱硫剂为合成氨，目前仅限于吨位不大的燃煤锅炉烟气脱硫。2．按脱硫剂分类目前开发的多种烟气脱硫技术，尽管设备构造和工艺流程各不相同，但基本原理都是以碱性物质作SO2的吸收剂。以石灰石、生石灰为基础的钙法以氧化镁为基础的镁法以合成氨为基础的氨法以有机碱为基础的碱法以亚硫酸钠、氢氧化钠为基础的钠法按脱硫剂分类钙法：以石灰石、生石灰为基础。镁法：以氧化镁为基础的氨法：以合成氨为基础双碱法FGD工艺（1）脱硫过程Na2CO3＋SO2→Na2SO3＋CO2↑2NaOH＋SO2→Na2SO3＋H2ONa2SO3＋SO2＋H2O→2NaHSO3（2）再生过程（用石灰乳）2NaHSO3＋Ca（OH）2→Na2SO3＋CaSO3Na2SO3＋Ca（OH）2→2NaOH＋CaSO3钠法：以亚硫酸钠、氢氧化钠为基础。3、常用的脱硫技术近年来，世界各发达国家在烟气脱硫(FGD)方面均取得了很大的进展，美国、德国、日本等发达工业国家计划在2000年前完成200－－610MW的FGD处理容量。目前国际上已实现工业应用的燃煤电厂烟气脱硫技术主要有：(1)湿法脱硫技术，占85%左右，其中石灰-石膏法约占36.7%，其它湿法脱硫技术约占48.3%；(2)喷雾干燥脱硫技术，约占8.4%；(3)吸收剂再生脱硫法，约占3.4%；(4)炉内喷射吸收剂/增温活化脱硫法，约占1.9%；(5)海水脱硫技术；(6)电子束脱硫技术；(7)脉冲等离子体脱硫技术；(8)烟气循环流化床脱硫技术等。以湿法脱硫为主的国家有：日本(约占98%)、美国(约占92%)和德国(约占90%)等。炉内喷钙+尾部增湿法介于炉内脱硫和烟气脱硫两者之间，在炉膛内喷石灰石粉，排出的烟气进入尾部烟气增湿塔活化反应，两次脱硫。炉内CaCO3→CaO＋CO2CaO+SO2+1/2O2→CaSO4CaO＋SO3→CaSO4活化CaO＋H2O→Ca(OH)2Ca(OH)2＋SO2→CaSO3＋H2OCaSO3＋1/2O2→CaSO4四、国内火电厂烟气脱硫的应用技术内容普通石灰石／石膏脱硫技术喷雾干燥脱硫技术炉内喷钙+尾部增湿脱硫技术电子束脱硫技术海水脱硫技术双减法脱硫技术成熟程度成熟成熟成熟国家示范工程适用煤种不限中低硫煤中低硫煤单机应用规模200MW及以上200MW及以下200MW及以下200MW及以下300MW100MW及以下脱硫率95%以上75-80%80-90%95％吸收剂石灰石/石灰石灰石灰石高能电子束海水可溶性的钠碱市场占有率高一般一般技术德国、日本日本芬兰特点及经济性投资低于湿法投资和运行费较低流程简单运行可靠投资省运行费用低系统复杂投资大运行成本高国内应用珞璜、北京、半山、重庆等黄岛、白马、恒运下关、钱清成都热电厂深圳西部电力有限公司多家国际最新5种主流烟气脱硫技术1、石灰石--石膏湿法烟气脱硫技术2、镁法--烟气脱硫技术3、钠法--烟气脱硫技术4、氨法--烟气脱硫技术5、海水法--烟气脱硫技术■设备、安装（包括土建）费用■运行费用五、石灰石／石膏湿法脱硫工艺流程及设备工艺流程:石灰石经过破碎、研磨、制成浆液后输送到吸收塔。吸收塔内浆液经循环泵送到喷淋装置喷淋。烟气从烟道引出后经增压风机增压，进入GGH烟气加热器冷却后进入吸收塔。烟气在吸收塔中与喷淋的石灰石浆液接触，除掉烟气中的SO2，洁净烟气从吸收塔排出后经GGH烟气加热器加热后排入烟道。吸收塔内吸收SO2后生成的亚硫酸钙，经氧化处理生成硫酸钙，从吸收塔内排出的硫酸钙经旋流分离（浓缩）、真空脱水后回收利用。湿法石灰石(石灰)/石膏法烟气脱硫技术系统图大港改建工程2台1080t/h锅炉配套湿法烟气脱硫装置。•湿式脱硫装置：吸收塔、GGH烟气加热器、增压风机、烟道等为每台锅炉各自独立设备，其他系统共用。•湿法烟气脱硫主要工艺流程为：锅炉排出的烟气经引风机送入混凝土公用烟道，再从砼烟道引出经过升压风机升压、冷却后，进入吸收塔，在吸收塔中与石灰石浆液综合反应吸收，烟气中的二氧化硫与石灰石浆液反应生成石膏，由吸收塔排出经脱水处理后，固体石膏再利用。吸收塔排出的净烟气，经加热后回到混凝土公用烟道，经烟囱排向大气。大港技改工程脱硫装置主要设备表序号设备名称数量设备规格1烟道392t2挡板密封风机2Q=10000m3/hP=2000PaN=7.5kW3轴流式升压风机2Q=1.1x1131000Nm3/h,P=1.2x2850PaN=2500kW4再生式气/气换热器（GGH）2回转式，换热面积9500m2,驱动电机N=5.8kW5密封空气风机2Q=1500Nm3/h,P=8000PaN=7.5kW6吸收塔2φ11.3×25.7m,壁厚8-10mm6吸收塔搅拌器8侧进式,N=10kW8氧化风机（包括消声段）2罗茨风机Q=1.1x3500Nm3/h,P=100kPaN=130kW9离心式,吸收塔再循环泵4Q=5300m3/h,,H=24.5/26/27.5m,N=400/450/500kW10吸收塔排出泵2离心式,机械密封,Q=42m3/hH=40mN=11kW11工艺水泵2离心式,机械密封,Q=100m3/hN=21kWH=55m12工艺水箱1V=150m3φ6mh=5.4m13石膏水力（第一级）旋流器站233.15m3/h旋流子8个加1个备用14废水旋流器站24m3/h，15石膏浆转运泵1离心泵，Q=4.6m3/hH=30mN=1.1kW16真空皮带过滤机26.6t/h,（石膏含水10%）N=3kW17真空泵2水环式Q=2300m3/h,N=75kW,P=34kPa18石膏脱水排水坑泵1液下泵Q=20m3/hH=20mN=1.5kW19吸收塔排水坑泵1液下泵Q=30m3/hH=30mN=5.5kW20事故浆液池1V=800m314×14×4.5m21事故浆液池泵1液下泵,机械密封,Q=54m3/hN=15kWH=35m22给料称重机2Q=4t/hN=1.1KW23湿式球磨机2Q=4t/hN=150KW24石灰石仓1500m36m×6m×14m，锥高5m两个出口25石灰石浆液箱1φ4.2×5.4m，V=70m326石灰石浆池搅拌器1N=3.5KW27石灰石浆泵（至吸收塔）2Q=8m3/hH=50mN=2.5kWCDCDRD2ESTESPOAC1,2DPDPPAFP1,2FTEDPCWPFUVPFCWPWUBF1EDPFUCWPVPBF2FCWPARP1,2,3GBP1,2BD2BD1RD1PWP1,2WUGHCLSP1,2LST石灰石湿法工艺流程图台山600MW等级石灰石／石膏法脱硫装置主要系统吸收剂制备系统：将石灰石制成浆液。烟气（再热）系统：提高烟气压头克服系统阻力，将净烟气加热。SO2吸收系统（吸收塔）：吸收SO2净化烟气。石膏脱水系统：回收吸收剂，再利用。工艺水系统：系统冲洗、补水等。废水排放系统其他系统电气系统热工自动化系统脱硫废水处理系统由于目前国内脱硫公司尚无600MW等级石灰石－石膏湿法脱硫工程的生产和使用业绩，因此台山电厂脱硫装置主要由日本株式会社荏原制作所提供。台山＃1、＃2机组脱硫工程进口的主要设备如下：吸收塔内部件吸收塔搅拌器烟气冷却泵、烟气冷却器氧化风机FGD增压风机FGD进、出口挡板和旁路挡板膨胀节（非金属）及部分关键阀门石膏浆液旋流器真空皮带脱水机、真空泵废水旋流器DCS控制系统及部分仪表所有浆液泵、搅拌器及所有浆液阀ARP1,2,3A吸收剂制备系统石灰石仓斗式提料机刮板机给料称重机卸料斗振动给料机湿式球磨机锤式破碎机吸收塔浆液罐石灰液制备设备：给料称、重机刮板机、斗式提料机、石灰石仓、湿式球磨机、锤式破碎机、振动给料机、卸料斗、浆液罐北京国华热电公司200MW脱硫工程BD1BD2A工艺水烟气系统吸收塔循环泵喷淋装置除雾装置GGH烟气加热器增压风机挡板门挡板门烟囱锅炉旁路挡板锅炉产生的原烟气从砼烟道引入增压风机后，经升压进入GGH对加热元件进行加热后，进入吸收塔。脱硫后的净烟气由吸收塔上部引出，经GGH净烟气侧进行加热后，进入烟囱，经达标的烟气排入大气。增压风机北京国华热电公司200MW脱硫设备安装工程广东台山2号机组脱硫工程烟气系统主要设备•FGD升压风机及其配套设备轴流式,Q=2344000m3/h,1台•烟气换热器及其配套设备（含吹灰器）1套•挡板密封气风机Q=15000m3/h,压差25mbar2台•密封气加热器加热能力150/400kW2台•GGH空气贮罐1台•GGH排水坑泵1台•烟气冷却器壳体1台•烟道•旁路挡板（进口）6000×100001个•FGD进口风门（进口）6000×100001个•FGD出口风门（进口）6000×90001个•膨胀节,设备平台扶梯栏杆支架,管道等安装GBP1,2A工艺水去灰渣池石膏脱水系统真空皮带过滤机真空泵石膏堆放场石膏脱水旋流站滤