大气污染控制工程第八章,第五节湿法烟气脱硫技术3

FlueGasDesulfurization第五节燃煤后烟气脱硫技术1.处理方法分类湿法干法半干法脱硫产物能否回收抛弃法回收法脱硫过程是否加水和脱硫产物的形态2.湿法烟气脱硫技术的种类石灰石－石膏烟气脱硫法海水烟气脱硫技术双碱法烟气脱硫技术氨法烟气脱硫技术磷铵肥烟气脱硫技术氧化镁法烟气脱硫技术氧化锌法烟气脱硫技术氧化锰法烟气脱硫技术碱式硫酸铝法烟气脱硫技术钠碱吸收烟气脱硫技术有机酸钠－石膏法烟气脱硫技术3.湿法烟气脱硫特点脱硫系统位于燃煤锅炉的末端，除尘系统之后；脱硫过程在溶液中进行，而且脱硫剂和生成物均为湿态；整个脱硫反应是气液反应，脱硫反应速度快，效率高，钙利用率高；3.1石灰石－石膏湿法烟气脱硫3.1.1典型的工艺流程图1气液并流式填料塔湿法烟气脱硫工艺流程简图3.1.2化学过程脱硫剂的成分：Ca,Mg烟气的成分：CO2,O2,SO2,NOX,N2,HCl飞灰成分：Na,K,Cl图2WFGD物理和化学过程示意图1—石灰石的溶解2—SO2和O2的溶解3—亚硫酸的氧化4—石灰石的溶解5—O2的吸收6—亚硫酸的强制氧化7—石膏的结晶8—亚硫酸钙的结晶9—可能的结垢10—持液槽3.1.2化学过程发生的化学反应23322222SOgSOaqSOaqHOHHSOHSO232412HSOOSOH2233CaCOSCaCO22243242322HSOCaCOHOCaSOHOSHCO32222HHCOCOaqHOCOaqCOg23224221222SOgCaCOSOgHOlCaSOHOSCOg总的化学反应3.2湿法烟气脱硫主要影响因素3.2.1L/G的影响图2L/G对SO2脱除率的影响3.3.2pH值的影响图3pH值对SO2脱除率的影响3.3.3吸收剂的选择a.高效吸收剂①镁加强石灰图3镁加强石灰脱硫塔与石灰石脱硫塔的比较项目镁加强石灰石灰-氢氧化镁石灰石工艺MELKHIBabcockHitachi电厂ZimmerSaijhoMatsuura电力公司CincinatiGasElectricShikokuElectricElectricPowerDevelopmentCo开始运行时间199119841990电厂容量/MW14002501000FGD装置容量250250500入口SO2浓度（mg\m3）2500930700脱硫效率/%969495浆液pH值6.25.5-L/G/（L/m3）3415吸收塔尺寸（直径*高度）m12.3×23.712.1×31.117×37吸收塔型式托盘塔喷雾塔喷雾塔压力损失/Pa8303560900表１镁加强石灰湿法脱硫与石灰石脱硫系统的工艺比较②石灰石的选择１．吸收剂运输费用2．石灰石的硬度和碳酸钙的含量3．石灰石的质量分析4.氟化铝络和物和氯化物会阻碍石灰石的溶解b.有机缓冲剂以己二酸为例：离解：吸收：缓冲效应：lgpKaHADHAD22ADHOHADHO3222222SOHOHHSO2ADHHADH使用有机缓冲剂的优点1.添加适量的有机酸能提高脱硫效率和运行灵活性；2.缓冲剂的使用还可以提高WFGD系统运行的稳定性和灵活性；3.使用缓冲剂能减少新脱硫剂系统吸收塔的尺寸；4.WFGD系统烟气浓度变化大时，仍然维持系统运行的平稳；5.添加有机缓冲剂的WFGD系统可以比没有添加缓冲剂的系统在更低的pH值下运行；4.其他湿法烟气脱硫技术4.1海水烟气脱硫技术天然海水含有大量的可溶性盐，其中主要成分是氯化钠和硫酸盐，还有一定量的可溶性碳酸盐。海水通常呈碱性，自然碱度约为1.2～2.5mmol/L。海水吸收烟气中SO2空气强制氧化成硫酸盐排放到大海•Flakt－Hydro海水烟气脱硫工艺•Bechtel海水烟气脱硫工艺根据是否向海水中添加其他化学物质：4.1.1Flakt－Hydro海水烟气脱硫工艺图4Flakt－Hydro海水烟气脱硫工艺Flakt－Hydro海水烟气脱硫工艺优点１.工艺简单，运行可靠；２.系统无磨损，堵塞和结垢问题，系统运行可靠；３.不需要设置陆地废弃物处理场；４.脱硫效率高，可达到90%以上；５.占地少，投资和运行费用低；4.1.2Bechtel海水烟气脱硫工艺图3Bechtel海水烟气脱硫工艺1-预冷区2-除雾器3-SO2吸收塔4-循环槽5-再热器6-烟囱7-再生器Bechtel海水烟气脱硫工艺的优点1.脱硫效率高(可达95%);2.吸收剂浆液的再循环量可降低至常规石灰石法四分一;3.生成完全氧化的产物,不经过处理就可以直接排入大海;4.通过再生槽内的沉淀反应,破坏了过饱和现象,减少了洗涤塔中的Ca(OH)2浓度，从而避免结垢，并保证系统中足够的晶核浓度。4.1.3脱硫海水对海洋环境的影响参数进口海水处理后的海水参数进口海水处理后的海水温度/℃2526溶解氧/(mg/L)6.76.0pH值87增量悬浮物/(mg/L)00.2~2溶解性硫酸/(mg/L)27002770增量可沉降固形物/(mg/L)00增量COD/(mg/L)02.5盐度/%3.33.3表2海水脱硫装置进出口海水水质比较4.2双碱法烟气脱硫技术4.2.1双碱法烟气脱硫原理a.在塔内吸收SO2用NaOH吸收：用Na2SO3吸收：用Na2CO3吸收：22322NaOHSONaSOHO232232NaSOSOHONaHSO232232NaCOSONaSOCOb.将吸收了SO2的吸收液送至石灰反应器中，进行吸收液的再生和固体副产品的析出。2233()2CaOHNaSONaOHCaSO用石灰再生：用石灰石再生：2323322()1212CaOHNaHSONaSOCaSOHOHO3323322221212CaCONaHSONaSOCaSOHOHOCO再生的NaOH和Na2SO3等脱硫剂可以循环利用，可能发生的副反应脱除硫酸盐：32242423422123222CaSOHONaSOHSOHONaHSOCaSOHO224242()222CaOHNaSOHONaOHCaSOHO232412NaSONaSOO2软化：2233222322232322212212CaNaCONaCaCOCaCOHOHCaCOCaNaSOHONaCaSOHO4.2.2双碱法烟气脱硫工艺流程图5双碱法烟气脱硫工艺流程1-吸收塔；2-喷淋装置；3-除雾装置；4-瀑布幕；5-缓冲箱；6-浓缩器；7-过滤器；8-Na2CO3吸收器9－石灰仓；10－中间仓；11－熟化器；12－石灰反应器4.2.3双碱法烟气脱硫工艺特点用NaOH脱硫，循环水基本上是NaOH的水溶液，减少了腐蚀与堵塞现象；减少了塔内结垢的可能性，可以采用目前广泛采用的板式塔或填料塔代替目前广泛使用的喷淋塔；脱硫效率高，一般在90％以上；Na2SO3氧化副反应产物比Na2SO4较难再生，需要不断的向系统补充NaOH或Na2CO3来增加碱的消耗量。4.2氨法烟气脱硫技术4.2.1氨法烟气脱硫技术氨法烟气脱硫工艺主要由吸收工艺和结晶过程组成。a.吸收过程23243243224322SONHHONHSONHSOSOHONHHSOb.结晶过程432442212NHSOONHSO图2氨法烟气脱硫工艺流程图c.主要技术特点脱硫效率高；对烟气条件变化适应性强；副产物为直径0.2～0.6mm的硫酸铵晶体；能耗低，对安全运行有高可靠性和适用性；4.2.2新氨法（NADS）烟气脱硫技术与现有的氨法相比，NADS在工艺上更为灵活：23423rrSOxNHNHHSO42324442222rrNHHSOxHSOxNHSOSOHO4233442422242334322rrrrNHHSOxHPOxNHHPOSOHONHHSOxHNOxNHNOSOHO或浓缩后的SO2气体用于生产高质量的工业硫酸2222412SOOHOHSO1-引风机2-再热冷却塔3-吸收塔4-中和釜5-硫铵分离6-冷凝器7-干燥塔8-SO2装化器9-吸收塔10-硫铵干燥器图4NASD工艺流程图NADS工艺的优点：1.吸收塔出口烟气的NH3含量低，氨损耗小；2.吸收液的循环量小、液气比小、能耗低，解决了大型循环泵的技术难题；3.得到的吸收产品亚硫酸铵浓度较高，为后续化肥生产节省蒸汽；技术经济分析：假定氨水单价2800元\t,硫酸铵单价900元\t。将石灰石－石膏和湿式氨法的投资和运行费用加以比较，结果如表所列：项目石灰石－石膏法氨法NADSFGD投资/万元280002590012000FGD单位投资/（元/kW）700647300吸收剂费用/万元112246822500水、电、蒸汽等费用/万元225612551000其他费用/万元282021501800运行费用合计/万元619880875300副产品价值/万元－60484000扣除副产品后运行费用/万元619820391300脱除1tSO2费用/元1299646450表12×200MW的FGD经济分析比较重点：2.石灰石－石膏法典型的工艺流程；1.石灰石－石膏法的原理和化学反应过程3.海水烟气脱硫的工艺流程和特点；4.双碱法烟气脱硫的工艺流程和特点；5.氨法烟气脱硫的工艺流程和特点；