龙源公司双循环脱硫技术介绍讲述研究

北京国电龙源环保工程有限公司1北京国电龙源环保工程有限公司双循环脱硫技术介绍北京国电龙源环保工程有限公司2013.10北京国电龙源环保工程有限公司21我国大气污染物排放标准北京国电龙源环保工程有限公司3《火电厂大气污染物排放标准》(GB13223-2011)表1火力发电锅炉及燃气轮机组大气污染物排放浓度限值(单位mg/m3)序号燃料和热能转化设施类型污染物项目适用条件限值污染物排放监控位置1燃煤锅炉烟尘全部30烟囱或烟道二氧化硫新建锅炉100200(注1现有锅炉200400(注1氮氧化物(以NO2计)全部100200(注2汞及其化合物全部0.03•注1:位于广西壮族自治区、重庆市、四川省和贵州省的火力发电锅炉执行该限值。•注2:采用W型火焰炉膛的火力发电锅炉,现有循环流化床火力发电锅炉,以及2003年12月31日前建成投产或通过建设项目环境影响报告书审批的火力发电锅炉执行该限值.北京国电龙源环保工程有限公司4《火电厂大气污染物排放标准》(GB13223-2011)表2大气污染物特别排放限值(单位mg/m3)序号燃料和热能转化设施类型污染物项目适用条件限值污染物排放监控位置1燃煤锅炉烟尘全部20烟囱或烟道二氧化硫全部50氮氧化物(以NO2计)全部100汞及其化合物全部0.03•注:重点地区的火力发电锅炉和燃气轮机组执行表2规定的大气污染物排放特别排放限值。北京国电龙源环保工程有限公司52双循环脱硫技术北京国电龙源环保工程有限公司62.1工艺流程双循环脱硫技术原是德国诺尔公司的一种石灰石-石膏湿法脱硫技术.由于德国诺尔公司已经被德国FBE公司收购，技术属FBE公司所有。而FBE公司是我公司的技术支持方，我公司已引进使用该技术。双循环工艺的目的是将烟气通过不同性质的浆液进行洗涤，将高效氧化所需的低pH值工况与高效率低排放浓度所需的高pH值工况进行整合，解决了吸收塔中重要工艺过程的相互矛盾的需求，从而在较低液气比的条件下稳定可靠地实现了高脱硫效率。北京国电龙源环保工程有限公司7图1双循环工艺流程图北京国电龙源环保工程有限公司82.2工艺描述•烟气经过两个不同的循环过程和石灰石反应后得到净化：Quench循环（一级循环）Absorber循环（二级循环）•每个循环回路有不同的化学反应过程，固体浓度，固体类型和pH值：Quench循环pH值=4.5-5.3Absorber循环pH值=5.8-6.4•氧化空气被鼓入到Quench循环，在较低的pH值下，有利于氧化过程。氧化空气同时也被鼓入到Absorber循环，以避免结垢。•如果采用石灰石作为脱硫剂，则细碎的或者粒径较大的石灰石都能使用；输送方式可以采用：干磨和气力输送给料系统湿磨和浆液给料系统北京国电龙源环保工程有限公司92.3系统优点•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97％的FGD系统。•能适应烟气中二氧化硫的较大偏差和快速变化。•在Quench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。对于一些不利的运行工况，能够迅速反应：燃料变化负荷变化北京国电龙源环保工程有限公司102.3系统优点—续•在Quench循环由于pH值较低4–5，能够保证脱硫剂的溶解吸收过程，并生成高品质的石膏。•在Absorber循环由于pH值较高6，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。•每个循环的化学反应都是独立控制的，能够允许使用：品质较差的脱硫剂粒径较大的石灰石粉•石灰石输送给料系统比较简单，易于操作控制北京国电龙源环保工程有限公司112.4技术经济优点•由于Quench的浆池容积较小，降低了吸收塔荷载：降低了吸收塔基础投资成本•独立分离的Quench浆池和ATF浆池可以减小事故浆罐的存储容积：降低投资成本•锥型结构的收集碗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•可以优化材质，降低投资成本。Absorb区域腐蚀强度较低北京国电龙源环保工程有限公司122.5材质选择范围•奥氏体不锈钢和镍基合金（完全使用和内衬）：吸收塔外壁收集碗漏斗喷淋层支撑结构•有机的防腐蚀材料（丁基橡胶和玻璃鳞片）：吸收塔外壁碳钢衬胶（和/）或防腐涂层收集碗烟道•玻璃纤维增强塑料（FRP）：吸收塔外壁收集碗喷淋层支撑结构烟道北京国电龙源环保工程有限公司133双循环吸收塔的改进北京国电龙源环保工程有限公司143.1双循环吸收塔原烟气入口的改进原设计改进后北京国电龙源环保工程有限公司153.2双循环吸收塔收集碗和返回AFT浆池管道的改进原设计改进后北京国电龙源环保工程有限公司163.3双循环吸收塔内部结构的改进原设计改进后北京国电龙源环保工程有限公司174双循环吸收塔的业绩北京国电龙源环保工程有限公司184.1双循环吸收塔的运行业绩表•原烟气SO210.000mg/m3(标，干)：共20台•原烟气SO210.000mg/m3(标，干)：共55台北京国电龙源环保工程有限公司194.2投运实例：德国黑泵2X800MW电厂北京国电龙源环保工程有限公司20•基本负荷电站•无旁路系统•无可用时间限制（16000小时）•无可用率限制•石膏品质高含水量6％•石灰石粒径：90％90微米•石灰石存储容积：大约5个小时•在第二个循环不含亚硫酸盐4.2.1德国黑泵电厂烟气脱硫双循环系统的基本情况北京国电龙源环保工程有限公司214.2.2黑泵电厂+IVBoxberg电厂FGD材料选择(褐煤SO2：7500mg/Nm3)北京国电龙源环保工程有限公司224.2.3黑泵电厂FGD设计数据•机组容量800兆瓦2台机•褐煤硫含量在0.3－1.4％每台炉的设计数据•烟气流量1.8×106m3/h标态，湿态•烟气温度130-190°C。•二氧化硫最大输入7250mg/m3标态，干态正常4000mg/m3标态，干态•二氧化硫最大输出5％400mg/m3标态，干态•石灰石最大耗量18.5t/h•石膏最大产量33.5t/h北京国电龙源环保工程有限公司234.2.4黑泵电厂烟气脱硫技术的特点•通过冷却塔排放烟气－增强烟气扩散效果•无烟气换热器•无烟气旁路－减少烟道•全金属吸收塔－延长使用寿命，降低维护费用•玻璃钢浆液管道－无腐蚀，延长使用寿命•高品质固体颗粒分离－石膏质量高•双循环吸收塔－脱硫率高，能耗低北京国电龙源环保工程有限公司244.2.5黑泵电厂烟气脱硫装置的主要组成•吸收塔H=45MD=18米重量500吨镍合金，不锈钢，包覆钢进口和收集碗2.4819Quench循环2.4819覆盖上部流程1.4565/1.4529出口1.4439•AFT浆液罐高=15MD=16m材料：1.4565•泵（全金属）Absorber循环浆液泵4×8000m3/hQuench循环浆液泵3×3600m3/h•管道：浆液管道FRP－玻璃纤维增强塑料（Dmax=1.4m）水和空气碳钢•真空皮带机：过滤面积3×53m2北京国电龙源环保工程有限公司254.3国电肇庆大旺电厂FGD技术指标•机组容量350MW2台机•煤质含硫量1～1.5％•吸收塔直径Ø13.1m-脱硫装置进口烟气参数•烟气流量1335897Nm3/h(标况、湿态、6%O2)•烟气流量1174653Nm3/h(标况、干态、实际O2)•烟气SO2含量3594mg/Nm3(标况、干态、6%O2)•烟气粉尘含量58mg/Nm3(标况、干态、实际O2)•烟气温度121℃北京国电龙源环保工程有限公司264.3国电肇庆大旺电厂FGD技术指标-脱硫装置出口烟气参数•烟气SO2含量50mg/Nm3(标况、干态、6%O2)•烟气粉尘含量10mg/Nm3(标况、干态、6%O2)•烟气温度51.6℃•脱硫效率98.6%（设计）•脱硫效率99%（实际）•钙硫比：1.02mol/mol北京国电龙源环保工程有限公司274.4广州恒运电厂FGD技术指标•机组容量300MW2台机•煤质含硫量1～1.5％•吸收塔直径Ø13.1m-脱硫装置进口烟气参数•烟气流量1140958Nm3/h(标况、湿态、6%O2)•烟气流量1030662Nm3/h(标况、干态、实际O2)•烟气SO2含量3846mg/Nm3(标况、干态、6%O2)•烟气粉尘含量50mg/Nm3(标况、干态、实际O2)•烟气温度140℃北京国电龙源环保工程有限公司284.4广州恒运电厂FGD技术指标-脱硫装置出口烟气参数•烟气SO2含量50mg/Nm3(标况、干态、6%O2)•烟气粉尘含量20mg/Nm3(标况、干态、6%O2)•烟气温度50℃•脱硫效率98.7%（设计）•脱硫效率99%（实际）•钙硫比：1.02mol/mol北京国电龙源环保工程有限公司295对比单循环湿法烟气脱硫系统北京国电龙源环保工程有限公司305.1单循环吸收塔结构图北京国电龙源环保工程有限公司315.2双循环吸收塔结构图北京国电龙源环保工程有限公司325.3单循环和双循环的对比单循环设计•喷淋空塔，单循环•光滑内壁，无附件•径向烟气入口•强制氧化系统•浆池容积大双循环设计•喷淋空塔，双循环•光滑内壁，内有收集碗•径向烟气入口•强制氧化系统，包括AFT浆池吸收塔浆池•吸收塔Quench循环浆池容积较小北京国电龙源环保工程有限公司335.3单循环和双循环的对比—续单循环设计•液气比L/G和能耗较高-设计工况时-连续运行时•烟气流速较高•单循环化学反应-PH值：5.3~5.8•在吸收塔内浆液易受电除尘故障/高氟/高铝等情况的污染双循环设计•液气比L/G和能耗较低-设计工况时-连续运行时•Quench循环的功能能够降低浆液被污染的风险•锥型收集碗能均布烟气流•双循环化学反应-Quench循环PH值：4~5.3-Absorber循环PH值：5.8~6•碳酸盐含量小•石膏纯度高北京国电龙源环保工程有限公司345.4单循环和双循环的对比单循环设计•整个吸收塔采用单一材质•如果采用橡胶内衬，会产生较高的运行和维护费用•FRP或不锈钢喷淋层双循环设计•如果采用全金属吸收塔，可分层采用不同的金属材料•采用金属材质寿命较长•FRP或全金属喷淋层•事故浆罐容积较小北京国电龙源环保工程有限公司355.5单循环和双循环的应用范围对比影响因素•Cl浓度•含尘量•温度•电耗•石膏品质•石灰石品质•维护费用•布置空间原烟气SO2浓度北京国电龙源环保工程有限公司365.6FBE公司选择单循环/双循环的建议节能要求烟气SO2浓度和/或效率要求北京国电龙源环保工程有限公司376双循环湿法烟气脱硫系统总结北京国电龙源环保工程有限公司386.1双循环湿法脱硫系统的总结•对于效率要求很高的脱硫系统，是最可靠的脱硫方法。•对于FGD入口高浓度的SO2，双循环是一种最有效的脱硫系统。•在电除尘故障时，能够有效地预除尘，降低浆液被污染的风险。•对石灰石品质的要求略低。•石膏品质优良。•大量投运电厂的应用，显示出双循环技术是成熟的，可用性高。北京国电龙源环保工程有限公司396.2双循环湿法脱硫系统的优点•两个系统浆液性质分开后，可以满足不同工艺阶段对不同浆液性质的要求，更加精细地控制了工艺反应过程，用于高含硫量的项目或者对脱硫效率要求特别高的项目非常适合。•两个循环过程的控制是独立的，避免了参数之间的相互制约，可以使反应过程更加优化，以便快速适应煤种变化和负荷变化。•高PH值的Absorber循环在较低的液气比和电耗条件下，可以保证很高的脱硫效率,高硫煤可以达到98.5%左右甚至更高。•低PH值的Quench循环可以保证吸收剂的完全溶解以及很高的石膏品质，并大大提高氧化效率，降低氧化风机电耗。•对SO2含量的变化适应性很强，极大提高电厂的燃煤经济性。•Quench循环可以去除烟气中的杂质，包括部分的SO2、灰尘、HCL和HF。杂质对二级循环的反应影响将大大降低，提高二级循环效率。•石灰石的流向为先进入二级循环再进入一级循环，两级工艺延长了石灰石的停留时间，特别是在