烟气脱硫脱硝演示文稿

5/2/20202酸雨问题严重，酸雨频率大于5%的国土面积为33%一、烟气脱硫技术二、烟气脱硝技术三、脱硫脱硝脱汞一体化技术（燃煤锅炉发展新方向）烟气中的硫以SO2为主烟气中SO3通常较少，0.5~5％过量空气系数1.15，含硫量1~4%时，标准状况下烟气中SO2的含量约为2000~10000mg/m3。22SOOSOyHxCOzSOnOSHCzyx22222322282114SOOFeOFeSSO2的生成：二氧化硫的控制技术可分为燃烧前脱硫、燃烧中脱硫和燃烧后脱硫（亦称烟气脱硫）三种。由于烟气中的硫以SO2的形态存在，脱除较易，烟气脱硫（FlueGasDesulfrization，FGD）是目前应用最广泛、效率最高的脱硫技术，也是控制二氧化硫排放的主要手段。1.选煤（洗煤）技术目前广泛采用的选煤方法是重力洗选法和浮选法。可使原煤中的硫含量降低40%~90%，灰分降低50%~80%，从而大大提高燃烧效率，减少污染物排放。但当煤中有机硫含量较高或黄铁矿分布很细的情况下，已经达不到环境保护的相关标准要求。2.煤炭转化（煤的气化或液化）可将大部分的硫除去。3.型煤固硫技术在制作型煤时在煤粉中添加石灰或石灰石等钙基固硫剂，在燃烧过程中可与煤种的部分S发生钙化反应，从而将煤中的硫固化，是控制SO2污染经济有效的途径，但脱硫效率较低，达不到环境保护的相关标准要求。以流化床为原理，通过向循环流化床锅炉炉膛内均匀的喷入石灰石粉，同时在锅炉旋风分离器的作用下将大部分未反应的石灰石收集后，再返回到炉膛内形成高倍率的内循环，从而形成石灰石含量很高的烟气流化床，强化脱硫剂和气体之间的接触与传热传质，延长脱硫剂停留时间，提高脱硫剂的利用率和脱硫效率。1.原理：工业应用的Ca/S为2.0~2.5，环保部认可的脱硫率50%左右。实际上通过技术改造后脱硫效率可达到90%以上。2.工业应用：a、系统简单、运行可靠b、脱硫成本低，初投资、运行维护成本低c、脱硫产物在飞灰和底渣中，不产生带水石膏等副产物，没有二次污染问题d、我国炉内脱硫系统不被用户重视，不注重维护，没有考核指标e、世界普遍采用,但我国大部分CFB锅炉的炉内脱硫SO2排放不达标，脱硫不被国家相关部门所认可3.CFB锅炉炉内脱硫特点：煤高温旋风分离U型阀返料装置密相区一次风室CFBB炉膛料腿一次风一次风二次风二次风二次风机一次风机引风机除尘器烟囱尾部受热面过热器过热器省煤器省煤器空预器空预器稀相区石灰石典型的CFB锅炉系统国外CFB锅炉炉内外脱硫美国JEA：石油焦+贫烟煤的CFB电站2×300MW含硫量：6.7%，炉内脱硫：设计85%炉外脱硫：设计10%，炉内脱硫：实际97.5%5/2/202012CaO+CaSO4CaCO3CaO+CO2CaO+O2+SO2CaSO4CaCO3CaO+CaSO44.CFB锅炉炉内脱硫是通过气力输送将石灰石粉输送到炉膛a、石灰石品质差：纯度、粒度和活性b、煤含硫量高、石灰石不足c、炉膛温度过高d、石灰石输送系统故障e、运行技术低5.国内CFB锅炉炉内脱硫主要问题14•通常根据脱硫反应物干湿状态，可分为–湿法：石灰石／石灰－石膏湿法．氦洗涤脱硫和海水洗涤脱硫–干法：炉内喷钙（仅限于循环流化床锅炉使用）、电子束辐照烟气脱硫脱氮–半干法：喷雾干燥法、炉内喷钙加尾部增湿活化法、烟气循环流化床脱硫法1）类型（三）燃烧后脱硫——烟气脱硫技术15•脱硫产物处理方式–回收法–脱硫剂的再生使用。–流程较复杂，运行难度较大，投资和运行费用均较高。–抛弃法–设备简单，操作容易，投资及运行费用较低。–废渣需要占用场地堆放，容易造成二次污染。–当烟气中SO2浓度较低、脱硫产物无回收价值或投资有限，且大气污染物排放控制严格时，多采用抛弃法。16•脱硫剂：钙法（石灰石/石灰法）、氨法、镁法、钠法、碱铝法、氧化铜/锌法、活性炭法、磷铵法•净化原理：吸收法、吸附法、催化氧化法、催化还原法石灰石／石膏湿法，80%以上喷雾干燥法炉内喷钙加尾部增湿活化(LIFAC)烟气循环流化床法(CFDB)电子束辐照烟气脱硫脱氮净化工艺海水洗涤脱硫氨洗涤172）目前主要的脱硫工艺石灰/石灰石湿法工艺为主，占82%喷雾干燥法，占11%，其余为氧化镁法、氨法、CFB以及LIFAC美国：石灰/石灰石湿法工艺，抛弃法占85%左右；日本：石灰/石灰石湿法工艺，回收法占95%以上；德国、瑞典、芬兰等国，喷雾干燥法、LIFAC、CFB法应用较广中国：技术引进和自主开发。基本掌握300MW以上的石灰石-石膏法，100-300MW容量的喷雾干燥法。1819204、脱硫剂的种类与性质•钙基脱硫剂钙基脱硫剂主要是石灰石、石灰和消石灰，具有资源丰富，开采容易，价格相对低廉等特点。(1)石灰石石灰石的主要成分是CaCO3，石灰石在大自然中的储量非常丰富。石灰石无毒、无害。在处置和使用过程中十分安全，是有效地吸收烟气中SO2的理想吸收刘，但石灰石不能有效地脱除SO3。石灰石做脱硫剂使用时，必须磨制成颗粒粉末，或者再制成浆液。•主要类型：钙基脱琉剂、氨基脱硫剂和钠基脱硫剂，还有其他碱性物质、活性炭等21(2)石灰•石灰的主要成分是CaO，自然界没有天然的石灰资源。•气脱硫使用的石灰都是将石灰石煅烧后而成的。•石灰的优劣完全取决于燃烧过程中的质量控制，否则会混有大量的欠烧或过烧的杂质，影响脱硫效率和运行费用•由于煅烧过程是一吸热反应，因此，要消耗一定量燃料，同则会产生SO2等有害气体。•石灰有很强的吸湿性，遇水后会发生剧烈的水合反应，对人体皮肤、眼睛有强烈的烧灼和刺激作用，应采取措施防止在石灰的处理过程中产生的危害和对环境的不良影响。石灰作为吸收剂，比石灰心具有更高的活性，其分子虽比石灰石几乎小50％，因此、单价质量酌脱硫效率比石灰石高约一倍，是一种高效的吸收SO2，同时也能吸收SO3的脱硫剂。石灰容易吸收空气中的水分。在储运时应注意防潮。石灰主要用在石灰一石膏湿法脱硫、喷雾干燥半干法脱疏和循环流化风烟气脱硫工艺等。22(3)消石灰◦消石灰是石灰加水经消化反应后的生成物，主要成分是Ca(OH)2在消化过程中石灰粉化成约10um粒径的粉末状，作为吸收剂无须再经过磨粉工艺。◦Ca(OH)2的分子量比CaO大，即单位质量中Ca的含量比CaO少。◦消石灰容易吸收空气中的CO2，还原成活性低的CaCO3。◦在温度较低时具有很高的与SO2及SO3反应活性，在脱除SO2的同时，几乎能够脱除烟气中全部的SO3。◦消石灰一般应用在旋转喷雾干燥、炉内喷钙加尾部增湿活化、烟气循环流化床脱硫等工艺，也可作为管道喷射脱硫工艺的吸收剂。23氨基脱硫剂◦氨一般以氨水或液氨的形式作为脱硫的吸收剂，主要用于氨洗涤工艺和电子束辐照脱硫工艺。◦氨基脱硫剂的活性很好，因此，在同样条件下，用量要比其他脱硫剂少。◦采用氨基脱硫剂的脱硫工艺的副产品为硫酸铵．可用做农用化肥。◦氨成品的价格较高，来源受限，并存在氨的泄露会造成环境污染等问题。24钠基脱硫剂◦用作脱硫剂的钠基化合物包括Na2SO3，Na2CO3、NaHCO3等◦应用于湿法洗涤烟气脱硫工艺和用于炉内喷射与管道喷射等工艺的脱硫吸收剂，脱硫效果好，并且兼有一定的脱氮作用。◦钠基脱硫剂可以再生，以循环利用。◦使用钠基脱硫剂的主要问题是脱硫剂的来源困难，价格相对较高；另外，脱硫产物中钠盐易溶于水，造成灰场水体的污染。25活性炭吸附剂◦活性炭是一种具有优异吸附和解吸性能的含碳物质，具有稳定的物理化学性能。◦活性炭孔隙结构优良，比表面积大，吸附其他物质的容量大，且具有催化作用，一方面能使被吸附的物质在其孔隙内积聚；另一方面又能够在一定的条件下将其解吸出来，并保持碳及其基团的反应能力，使活性炭得到再生。◦活性炭可单独用来脱硫或脱氮(借助于氨)，或用来联合脱硫脱氮，近年来已经开始应用于火电厂的烟气净化。26其他脱硫吸收剂◦某些脱硫工艺采用低廉的碱性物质(如火电厂排放的废弃物)作为脱硫剂，比如，利用飞灰中的碱性物质(CaO，MgO)脱除SO2，当飞灰中的碱性物质的含量大于8％时，可以取得比较有经济价值的脱硫效率(大于50％)。◦采用电厂冲灰水进行简易烟气脱硫。这类脱硫方法的脱硫效率较低，但具有以废治废的优越性。◦其他被采用的碱性物质还有：碱性硫酸铝[Al2(SO4)3Al2O3]，某些金属氧化物等。271）烟气脱硫效率28脱硫效率是考核烟气脱硫设备运行状况的重要指标，是计算SO2排放量的基本参数。对于连续运行的脱硫设备，入口SO2的浓度是随时间变化的，而且变化幅度有时很大。某一监测时段内设备的脱硫效率，应取整个时段内脱硫效率的平均值。在计算脱硫效率时，只计入SO2的脱除率，而通常不考虑SO3的脱除率。29(%)100''222SOSOSOFGCCC2）钙硫摩尔比(Ca/S)理论上只要有一个钙基吸收剂分子就可以吸收一个SO2分子，或者说，脱除1mol的硫需要1mol的钙。在实际反应设备中，反应的条件并不处于理想状态，需要增加脱硫剂的量来保证吸收过程的进行。钙硫摩尔比表示达到一定脱硫效率时所需要钙基吸收剂的过量程度，说明在用钙基吸收剂脱硫时钙的有效利用率。一般用钙与硫的摩尔比值表示，即Ca／S比，所需的Ca／S越高，钙的利用率则越低。30湿法脱硫工艺的反应是在气相、液相和固相之间进行的，反应条件比较理想，因此，在脱硫效率为90％以上时，其钙硫摩尔比略大于1，一般为1.1~1.2，最佳状态可达1.0l~1.02。半干法在脱硫率为85％时，钙硫摩尔比为1.5~1.6。干法在脱硫效率为70％时．钙硫摩尔比可达2~2.5。湿法脱硫上艺的脱硫剂利用率最高，达90％以上，干法脱硫工艺最低，为30％左右。313)脱硫装置的出力工程上采用脱硫装置在设计的脱硫率和钙硫比下所能连续稳定处理的烟气量来表示其出力。通常用折算到标准状态下每小时处理的烟气量，即采用m3／h来表示。32主要经济指标◦1)工程总投资和单位容量造价◦2)年运行费用◦3）脱除每吨SO2的成本◦4）售电电价增加33环境评估脱硫系统可能产生的环境问题主要是废水和废渣等。某些脱硫工艺在吸收剂制备过程中还产生噪声和粉尘等。1）废水◦几乎所有的湿法脱硫工艺均会产生废水◦湿法脱硫产物的脱水和浆液槽罐等设备的冲洗水等废水。◦脱硫废水的主要超标项目是pH值、COD、悬浮物及汞、铜、镍、锌、砷、氯、氟等◦在整体工艺中需考虑相应的废水处理措施。2)固体废弃物◦脱硫副产品采用抛弃堆放等处理方式◦对堆放场的底部进行防渗处理，以防污染地下水◦对表面进行固化处理，以防扬尘。34351、湿法烟气脱硫技术－烟气与含有脱硫剂溶液接触，发生脱硫反应，其脱硫生成物的生成和处理均在湿态下进行。－优点－气液反应，脱硫速度快；－煤种适应性好－脱硫效率和脱硫剂利用率高，Ca/S＝1时，脱硫率可达90％－缺点－脱硫后烟气温度低（一般低于露点），需进行烟气再热－废水二次污染36（1）石灰石－石膏湿法脱硫钙基湿法脱硫工艺(石灰石/石灰洗涤法)-是应用最广、技术最为成熟且运行最为可靠的FGD工艺－回收法：通过强制氧化使CaSO3转化为石膏CaSO4进行回收－抛弃法石灰石－石膏脱硫基本原理烟气在吸收塔内同石灰石浆料进行反应，生成亚硫酸钙，再用空气强制氧化得到石膏，石膏经过脱湿后作为副产品回收利用。五个组成部分石灰石浆液制备，烟气净化再热，吸收和氧化，石膏回收和储备，污水处理42321CaSOOCaSO372332COCaSOCaCOSO1.SO2、SO3和HCl的吸收38化学反应机理HHSOOHSO3222332SOHHSOH4223SOHOHSO烟气中的SO2和SO3溶于石灰石浆液的液滴中，SO2被水吸收后生成亚硫酸，亚硫酸电离成H+和HSO3，一部分HSO3被烟气中的氧氧化成H2SO4；SO3溶于水生成H2SO4；HCl也极容易溶于水。2、与石灰石的反应溶于浆液液滴中的SO2、SO3和HCl与浆液中