湿法脱硫技术介绍20160819

第一部分工艺流程与原理湿法脱硫高效除尘技术电除尘器高效脱汞SCR脱硝SNCR脱硝低NOx燃烧技术1.1、湿法脱硫在电厂烟气流程中的位置ESP锅炉原烟气烟囱Gas/Gasheater引风机石灰石浆箱水箱石膏旋流站水工艺水箱氧化空气石灰石石灰石仓脱水机石膏库回用水箱滤液水箱石灰石球磨机吸收塔废水旋流站废水石膏1.2、石灰石-石膏脱硫工艺流程图1.3、氧化吸收系统SO2SO2+H2OHSO3-+H+HSO3-+1/2O2SO42-+H+CaCO3+2H+Ca2++H2O+CO2O2(air)forcedoxidation强制氧化CO2SO42-+Ca2++2H2OCaSO42H2OgypsumCaSO42H2OlimestoneCaCO3O2naturaloxidation自然氧化吸收机理1.3、氧化吸收系统1.3、氧化吸收系统1.3、氧化吸收系统1.3、氧化吸收系统1.4运行参数对脱硫系统运行的影响（1）浆液的pH值浆液的pH值是FGD装置运行中需要重点检测和控制的化学参数之一，它是影响脱硫率、氧化率、吸收剂利用率及系统结垢的主要因素之一。浆液的pH值高，意味着碱度大，有利于碱性溶液与酸性气体之间的化学反应，对脱除SO2有利，但会对副产物的氧化起抑制作用。降低pH值可以抑制H2SO3分解为SO32-，使反应生成物大多为易溶性的Ca(HSO3)2，从而减轻系统内的结垢倾向。浆液的pH值是靠补充新鲜的石灰石浆液来维持的。通常喷淋吸收塔浆池的pH值维持在5.0—5.8之间。一般运行中维持pH值比较低些，较低的pH值不但增强了石灰石的溶解,而且亚硫酸盐的氧化也显著提高；。当pH小于4.0时浆液乎无脱硫作用，腐蚀率大大提高；当PH值大于5.8时，脱硫效率增加缓慢，相反过剩的石灰石急剧增加。1.4运行参数对脱硫系统运行的影响(2)烟气流速根据国内外多年的运行经验，吸收塔内烟气的流速应控制在不大于4m/s为宜。由于设计工况下烟气量为确定值，因此吸收塔直径决定了塔内烟气流速的大小。当烟气流速过低时，吸收塔直径过大，同时低流速时传热传质效果不佳，除雾器中液滴“逃逸”现象比较明显。流速较高时，虽然可以降低塔径，节省材料，有利于传热和传质的进行，但塔内停留时间过短，同样不利于吸收反应的进行，而且液滴“夹带”现象严重，不利于除雾器的安全运行1.4运行参数对脱硫系统运行的影响。（3）L/G比L/G比是吸收塔浆液循环量与吸收塔出口烟气流量的比值；它与烟气中的二氧化硫浓度、要求的脱硫率、喷雾粒径、吸收剂活性、氯离子含量等有关，对FGD的技术经济性有重要的影响。L/G比增加：a)吸收表面积增加；b)烟气接触吸收总碱量增加；c）单位体积浆液中的石膏过饱和度下降；当L/G比增大超过一定值后，脱硫效率增加缓慢，但雾液滴夹带增加，运行电耗增加较快，一般L/G比为8-25L/m3.1.4运行参数对脱硫系统运行的影响。（4）循环浆液固体物浓度循环浆液固体物浓度通常有浆液密度来表示，从提供适当的晶种和防止结垢的角度，含固量不小于5%就可，但维持较高的浆液浓度有利于提高脱硫率和石膏纯度，但过高的含量对泵、搅拌器、管道有较大的磨损，一般取8-20%，我公司设计值一般取15%。浆液浓度是重要的工艺参数，通过控制浆液的排出量，来使吸收塔内的含固量稳定在计设值。浆池中固体物的停留时间在12小时以上，保证石膏的结晶长大，有利于石膏脱水；浆池的循环停留时间在4-8min，有利于在一个循环周期中，在吸收塔中完成氧化、中和和沉淀析出反应，有利于石灰石的溶解和利用率。1.4运行参数对脱硫系统运行的影响。（5）氯离子浓度a)氯离子是引起金属腐蚀的重要原因，超过20g/l时，一般不锈钢已不能使用；b)氯离子还能抑制吸收塔内的化学反应，改变PH值；c)抑制石灰石的溶解，使石膏中的石灰石含量增加，降低品质；d)使脱水困难，含水量增加；氯离子浓度需按要求通过废水的排放来平衡。1.4运行参数对脱硫系统运行的影响。（6）石灰石品质对脱硫有重要影响的主要有纯度，粒度及反应活性。a)纯度，较低的纯度（即酸不溶物含量高）将产生：1）增加磨损；2）降低石膏纯度和石灰石活性；3）杂质中可溶的铝和氟络合物，可“封闭”石灰石，即“中毒”。一般要求纯度大于90%；b)粒度，粒度决定比表面积，直接影响到PH值及石灰石的利用率。对品位较低的石灰石，欲获得较高质量的石膏和利用率，提高石灰石细度是必由之路。一般要求粒度90%大于325目；c)反应活性由杂质含量与粒径大小决定，测量方法DL/T943.(6)入口SO2浓度入口SO2浓度浓度增加，脱硫率下降。这是因为较高的入口SO2快速消耗液相中的碱量，造在液膜吸收阻力增加，总传质系数减小。当SO2浓度超过设计值，所需氧化风不能再增加时，浆液中会出现过量的HSO3-，因而阻止烟气中的SO2吸收，导致脱硫率急剧下降。1.4运行参数之间相互影响1.4运行参数之间相互影响。第二部分脱硫技术2.1、脱硫技术单回路喷淋空塔高性能脱硫除尘吸收塔双回路喷淋塔2.1、单回路喷淋空塔氧化空气喷淋层除雾器吸收塔入口2.1、吸收塔各部位组成2.1、吸收塔液气比计算过程2.1、吸收塔入口温度由高到低；烟气由干到湿；气流分布；2.1、喷淋层/喷嘴喷嘴型式：螺旋型喷嘴双向空心锥型喷嘴单心空心锥型喷嘴双头空心锥型喷嘴2.1、喷淋层/喷嘴喷嘴性能：喷雾角度：90度或120度喷雾压力：0.8bar单个喷嘴流量：可达80m3/hD32:2400微米（小于700微米不超过10%）材质：SIC采用单元制，并对支管进行优化设计，使每根支管的流量均匀；保证达到200-300%的覆盖率；每层喷嘴均匀分布，减少喷淋空隙；上下喷淋层相互交错根据烟气流场，在不同位置选择合适喷嘴。材质：FRP2.1、喷淋层/喷嘴2.1、除雾器除雾器型式：二通道（弧线）三通道二通道2.1、除雾器除雾器外型：平板式：允许流速低屋脊式：允许流速高;液滴二次夹带少;2.1、除雾器除雾器选型要素：液滴去除率要高，去除极限粒径要小；两级屋脊式，能使液滴小于75mg/Nm3两级屋脊式+一级管式，能使液滴小于50mg/Nm3三级屋脊式，能使液滴小于20mg/Nm3阻力损失要小；易于清洗，无冲洗死角；除雾器进出口要留适当距离；除雾器材质：PP2.1、吸收塔浆池吸收塔浆池容积：浆液循环停留时间设在4min以上；吸收剂停留时间在1h以上，石膏停留时间12小时以上；吸收塔浆池搅拌器：侧进式，可在线检修；使固体不沉降，均匀分布；促进石灰石的溶解；促进氧气溶入浆液，并使CO2逸出；2.1、吸收塔浆池吸收塔浆池氧化空气分布：搅拌器布风方式简单、可靠；与搅拌器有位置要求管网曝气方式复杂，易堵；在高液位时可减少氧化风机压头。主要技术特点技术成熟可靠；化学反应稳定，脱硫效率高：≥95%；吸收剂利用率高：Ca/S≤1.03；塔内构件少、运行简单、维护方便、检修次数少；对锅炉负荷适应性强（30%～100%BMCR）；312.1、氧化吸收系统-单回路喷淋空塔322.2、高性能脱硫除尘吸收塔在喷淋层下设1到2个托盘，开孔直径35mm,开孔率在35-45%;气流分布更均匀；增加气液传质面积，减少L/G比；具有一定的除尘作用，并使细小粉尘凝聚，增加了喷淋层的去尘效率；为了消除吸收塔的“边壁”效应，喷淋层下设有增效环。332.2、托盘-流场的优化喷淋时塔内加一层托盘前后速度场图未喷淋时塔内加一层托盘前后速度场图•平均流速•平均流速•1/2平均流速•吸收塔模型的截面342.3、高性能吸收塔的除尘性能传统电除尘器排放粉尘的粒径分布1、自身除尘作用；2、凝并粉尘，增加了喷淋层对粉尘的去除。喷淋层粒级除尘效率除尘效率：采用高效喷嘴(细化粒径，优化气流）喷雾覆盖率大于300%；高效除雾器的选用（出口液滴小于20mg/Nm3)；2.4、高效喷淋层及除雾器2.2、高性能脱硫除尘吸收塔（与低低温电除尘器的组合）除尘作用:2.1、高性能脱硫除尘吸收塔与低低温电除尘器组合后除尘效率的提高:2.1、高性能脱硫除尘吸收塔（与低低温电除尘器的组合）除SO3作用:2.1、高性能脱硫除尘吸收塔（与低低温电除尘器的组合）除Hg作用:工艺系统组成PH值4.5-5.3PH值5.8-6.2402.3、双循环喷淋塔石灰石-石膏湿法双循环脱硫技术区别于单循环的核心在于将原来单喷淋回路变换为双喷淋回路，可通过不同的控制方式使一级循环达到高的氧化率及石灰石溶解、二级循环达到高的SO2吸收，从而达到提高脱硫效率的目的。工艺系统组成（续）工艺组成与单循环系统基本相同，增加的主要设备为：塔外浆液循环箱、循环箱用设备（搅拌器、氧化空气分布装置、排出泵）、循环箱用旋流站、吸收塔内浆液收集托盘等。412.3、氧化吸收系统-双循环喷淋塔技术特点和优势对SO2的大范围变化有很好的适应性；尤其适用于含硫量较高的煤质或者脱硫效率要求99％的FGD系统。在一级循环中，烟气能够得到预处理：降低烟气中含尘量降低HCl和HF含量——有利于箱罐材质选择每个循环的控制都是独立的，并且易于优化和快速调整。422.3、氧化吸收系统-双循环喷淋塔技术特点和优势（续）在一级循环由于PH值较低（4.5–5.3），能够保证脱硫剂的快速溶解反应过程，并生成高品质的石膏。在二级循环由于PH值较高（5.8–6.2），能够保证非常高的脱硫效率和较低的液气比，大幅降低循环泵的能耗。432.3、氧化吸收系统-双循环喷淋塔技术特点和优势独立分离的吸收塔浆池和塔外浆池可以减小事故浆罐的存储容积：降低投资成本锥型结构的收集托盘用于分隔两个循环区域，均布烟气，减少烟气分层：均布烟气流场较小的液气比L/G降低投资和运行费用442.3、氧化吸收系统-双循环喷淋塔2.4、脱硫技术的选择《火电厂大气污染物排放标准》(GB13223-2011)《火电厂大气污染物排放标准》(GB13223-2011)特别排放：环保部《关于编制“十三五”燃煤电厂超低排放改造方案的通知》要求：有条件的企业将原计划2020年完成的超低排放改造任务提前至2017年完成；不具备条件的机组要采取治理、淘汰、替代等措施，确保稳定达标排放。对东部地区的要求扩展到全国；2.4、脱硫技术的选择•当燃煤含硫量较低时，单回路喷淋空塔采用大液气比设计，可满足排放要求。•对于FGD入口SO2浓度3500mg/m3左右，为达到净烟气35mg/m3排放标准，要求脱硫效率99%，通过优化吸收塔设计，例如增设托盘及增效环，单塔技术也可以满足要求。根据入口粉尘条件，可同时协去除粉尘。•对于FGD入口SO2浓度大于4000mg/m3，为达到净烟气35mg/m3排放标准，要求脱硫效率需稳定运行在99.1%以上。可以采用双循环技术，一级循环脱硫效率60～80%，控制一级循环出口SO2浓度到800～1600mg/m3，再利用脱硫效率约95%-98%的二级循环控制SO2排放浓度35mg/m3以下。达到超净排放的技术路线472.4、脱硫技术的选择第三部分其它•在资源落实的条件下，优选石灰石；•石灰石纯度宜大于90%；•石灰石最终粒度宜90%大于325目，；•制浆方案：a)由市场直接购买粒度符合要求的粉状成品，加水搅拌制成石灰石浆液b)由市场购买一定粒度要求的块状石灰石，经石灰石湿式球磨机磨制成石灰石浆液；c)由市场购买块状石灰石，经石灰石干式磨机磨制成石灰石粉，加水搅拌制成石灰石浆液。脱硫剂的选择494.1、吸收剂浆液制备系统在5.00克CaCO3样品加入400ml的去离子水，在60的温度下，每分钟供给2.00ml的1NH2SO4溶液，记录PH值随时间变化。脱硫剂活性要求：504.1、吸收剂浆液制备系统湿式球磨制浆典型流程：514.1、吸收剂浆液制备系统•脱硫副产物为脱硫石膏，脱硫石膏应进行脱水处理，综合利用；•若暂无综合利用条件时，应经脱水后输送至贮存场；•脱硫石膏应与灰渣分别堆放，留有进一步综合利用的可能性。524.2、副产物处理系统石膏品质：CaSO4·