循环流化床烟气脱硫技术

CFB-FGD烟气脱硫新技术1.国内外研究概况2.烟气脱硫技术3.广州市烟气脱硫国内外研究概况欧美发达国家烟气脱硫技术现状烟气脱硫（FlueGasDesulfurization，简称FGD）技术，已有几十年以上发展历史：现在FGD已得到越来越广泛的应用，至1998年底，全球使用的FGD装置约760套，其中各类湿式装置约占80%，喷雾干燥装置约占10%，其他种类工艺占10%。安装FGD系统的国家主要为工业发达国家。FGD技术在不少发展中国家也开始得到重视。据有关资料报道，巴基斯坦、印度、越南、泰国、印尼等国家在最近几年中在其燃煤电厂上安装了FGD系统。国内烟气脱硫工程发展现状国内早在20世纪70年代就开始了工业锅炉和电厂锅炉FGD技术的研究工作，先后有60多个高校、科研和生产单位，对多种脱硫工艺进行了试验研究，与发达国家相比，我国的研究虽然起步较早，但进展缓慢。我国对脱硫技术进入90年代后，已先后从国外引进了各种类型的脱硫技术，到1999年底全国已投入运行的脱硫装置已有18套，国内自行研究的湿式组合冲击脱硫除尘、氨法脱硫以及综合利用固废的掺烧剂方法等技术。同时，国家经贸会已制定了脱硫技术国产化的规划和鼓励采用脱硫技术的一系列积极的财政政策。ＣＦＢ-ＦＧＤ技术20世纪80年代中后期，德国Lurgi公司研究的循环流化床烟气脱硫工艺（干法），以循环流化床原理为基础，通过脱硫剂的多次再循环，使脱硫剂与烟气接触时间增加，一般可达30min以上，从而提高了脱硫效率和脱硫剂的利用率。它不但具有干法脱硫工艺的优点，如流程简单、占地少、投资小及副产品可综合利用等，而且还能在很低的钙硫比[ｍ(Ca/S)=1.2～1.5]条件下，达到湿法工艺的脱硫效率(93%～97%)。循环流化床烟气脱硫是一种适合我国国情的脱硫技术，它不仅适合大型，而且对中小型工业锅炉的ＳＯ2污染治理也是一种理想的方法。CＦＢ-ＦＧＤ技术国内外研究现状目前已达到工业化应用的有4种流程德国LLB公司开发的烟气循环流化床脱硫工艺（CFB）德国Wulff公司的回流式烟气循环流化床脱硫工艺（RCFB）丹麦F.L.Smith公司研究开发的气体悬浮吸收烟气脱硫工艺（GSA）挪威ABB公司的NID技术德国LLB公司开发的烟气循环流化床脱硫工艺（CFB）德国Wulff公司的回流式烟气循环流化床脱硫工艺（RCFB）丹麦F.L.Smith公司研究开发的气体悬浮吸收烟气脱硫工艺（GSA）挪威ABB公司的NID技术应用情况据统计:到2000年底，已建成投用的有50多套，其中LLB公司的CFB共24套、Wulff公司的RCFB共16套、FLS公司的GSA共10多套。在50MW至300MW燃煤或燃油机组中，采用此种工艺的约有21套。应用于烟气量大于30万Nm3/h最多的是LLB公司共15套，其次是Wulff公司共2套，FLS计1套。应用机组容量最大的是Wulff公司，即2000年初投入试运行的300MW燃油机组，其单塔最大处理烟气量为95万Nm3/h。技术特点(1)脱硫效率高:在钙硫比为1.1～1.5时，脱硫效率可达90%以上，是目前各种干法、半干法烟气脱硫工艺中最高的，可与湿法工艺相媲美；(2)工程投资费用、运行费用和脱硫成本较低，为湿法工艺的50%～70%。(3)工艺流程简单，系统设备少，为湿法工艺的40%～50%，且转动部件少，降低了维护和检修费用；(4)占地面积小，为湿法工艺的30%～40%，且系统布置灵活，非常适合现有机组的改造和场地紧缺的新建机组。(5)能源消耗低，如电耗、水耗等，为湿法工艺的30%～50%。(6)能有效脱除SO3、氯化物和氟化物等有害气体，其脱除效率远高于湿法工艺，达90%～99%，腐蚀性较小，可不采用烟气再热器，直接使用干烟囱排放脱硫烟气。(7)对锅炉负荷变化的适用性强，负荷跟踪特性好，启停方便，可在30%负荷时投用，对基本负荷和调峰机组均有很好的适用性。(8)对燃煤硫分的适应性强，可用于0.3%～6.5%的燃煤硫分。且应用于中低硫煤时(2%)，其经济性优于湿法工艺。(9)无脱硫废水排放，且脱硫副产品呈干态，不会造成二次污染，对综合利用和处置堆放有利。技术经济分析在我国的应用前景我国云南小龙潭发电厂引进FLS公司的GSA工艺已在1台100ＭＷ燃煤机组上投入运行Wulff公司的RCFB工艺也在广州恒运集团公司的1台210MW机组上投入运行LLB公司正与有关公司商谈，拟在1台300MW的燃煤机组上建设CFB脱硫工艺。烟气脱硫技术FLUEGASCLEANTECHNOLOGYOFSEECORFB-FGD循环流化床烟气脱硫技术RFB-FGD烟气脱硫脱硫剂：干消化消石灰粉末反应塔：流化床反应原理：喷水增湿活化脱硫剂并使之多次循环使用反应产物：CaSO3，少量CaSO4，未反应的脱硫剂，飞灰RFB-FGD原理RFB-FGD原理为Ca(OH)2粉末和烟气中的SO2和几乎全部的SO3、HCl、HF等在有水分存在的情况下，在Ca(OH)2粒子的液相表面发生反应从而除去SO2等。锅炉的尾气自流化床底部进入流化床，与脱硫剂粉末互相混合反应，生成亚硫酸钙和硫酸钙。脱硫后带有大量固体颗粒烟气中的大颗粒固体在流化床顶部下落，细小颗粒随烟气进入除尘器。分离出来的颗粒经过一个中间仓返回到流化床。RFB-FGD工艺用干态消石灰作为脱硫剂。在特殊情况下也可以采用其他对二氧化硫气体有反应能力的干粉或浆液作为脱硫剂。脱硫剂由中绿公司供应，现场不制备，只设加料斗即可，这样既节省了投资费用，也减少了能源消耗。而且大大简化了工艺流程。循环流化床反应塔脱硫灰仓干灰启动灰仓H2O罗茨风机消石灰ESP洁净烟气循环流化床脱硫技术工艺示意图流化床内的反应Ca(OH)2+SO2→CaSO3·1/2H2O+1/2H2OCa(OH)2+SO3→CaSO4·1/2H2O+1/2H2OCa(OH)2+SO2+1/2O2→CaSO4+H2OCa(OH)2+2HCl→CaCl2+2H2OCa(OH)2+2HF→CaF2+2H2O固定床鼓泡床湍流床快速床气力输送系留状态气体气体气体气体气体流化床内的形态•快速床的特性：颗粒团聚物的形成和离析气固之间的高滑移速度良好的混合断面风速高•循环流化床用于脱硫的优点气固传质速率快，反应充分；对脱硫剂的粒度要求较宽；只要一个给料点；负荷调节比例大、负荷调节快；脱硫剂循环多次，利用率高；断面风速高，床体瘦长，占地很小。RFB-FGD系统的构成脱硫剂制备系统循环流化床吸收塔喷水增湿系统灰渣输送系统自控系统脱硫剂制备示意图-以干消化系统为例粗大颗粒处置去加料系统消化供水双轴搅拌器振动筛石灰贮仓循环流化床反应塔H2O烟气SO2TP反应塔系统示意图回料斜槽螺旋加料器塔体气流分布板水喷嘴烟气入口RFB-FGD示范工程建设单位：无锡化工集团有限公司项目名称：新建65t/h锅炉烟气净化工程设计参数：气量：150000Nm3/h指标SO2粉尘备注进口排放工程概况工艺流程：RFB-FGD工程投资：350万元占地面积：400m2建设周期：120天运行报告2000年3月投运，目前已正常运行44个月2000年10月通过江苏省环保厅组织的验收测试数据脱硫效率：Ca:S=1:1.2脱硫效率90%除尘效率:99.99%运行保证率：100%塔体腐蚀：0.01mm系统压降:180mmH2O100010203040506070809000.20.40.60.81.01.21.41.6脱硫效率（%）Ca/S比工程特点Ca/S比为1.1~1.2的情况下，脱硫率大于90%投资省、运行费用低能耗低、可以在100%~30%的锅炉负荷下运行可以将任意高的SO2浓度降到环保要求工艺简单、运行简单可靠、可用率高、维护少结构紧凑、占地面积小加料出料均为干态，无二次污染以废治废、增湿水可以用废水，喷水量与消石灰的用量无关可去除HCL、HF等酸性气体、增加活性炭设备后可去除二恶英0200040006000800010000石灰石/石膏喷雾干法CFB-FGD总投资运行费用常用脱硫方法投资运行费用比较以200MW为例应用领域电厂锅炉热电站锅炉工业窑炉燃油发电机组垃圾焚化炉新建/改扩建工程3*220t/h锅炉CFB脱硫系统示意图性能指标RFB-FGD石灰石石膏法简易湿法喷雾干燥法炉内喷钙增湿工艺流程简单主流程简单制浆部分复杂较简单较简单简单技术指标脱硫率＞90%Ca/S=1.2脱硫率＞95%Ca/S=1.1脱硫率＞70%Ca/S=1.1脱硫率＞80%Ca/S=1.5脱硫率＞75%Ca/S=2.5推广应用前景高、中、低硫煤高、中硫煤高、中硫煤高、中、低硫煤中、低硫煤脱硫耗电比例＜0.5%1.5%～2%1%1%0.5%烟气再热无有有无有占地情况很少多少少较少技术成熟度商业化商业化商业化商业化商业化脱硫占电厂投资比例3%～5%13%～15%8%～11%8%～12%6%～8%维护容易复杂较复杂容易容易二次污染物无污水污水无无SO2脱除成本（元/kg）0.6～0.80.75～1.550.73～1.480.72～1.230.79～1.29表1脱硫工艺的技术经济分析脱硫工艺简易湿法石灰石石膏双碱法烟气循环流化床电厂名称广东粤连电厂珞璜电厂浙江锦江热电厂锡化公司热电厂机组容量(MW)2×1252×3602×2512处理烟气量(104m3/h)2×552×108.730.2715.00燃煤硫分(%)2.54.021.090.79脱硫工程静态总投资(万元)1800035731410356年脱硫量(t/a)250008040028141137.6年脱硫单位投资(按20年计)(元/t)360222.297.13(按15年计)160.4年利用小时7000650065008000年运行成本(含折旧)(万元)20005177170.541.2脱硫单位成本(元/kg)0.80.6440.6060.362脱硫效率(%)8195≥70＞90脱硫岛占地(m2)≥3000120001000400表2国内部分电厂烟气脱硫投资及运行费用广州市烟气脱硫工业重点大气污染源SO2排放现状广州市65家重点工业企业区域分布图11065361414735东山区荔湾区越秀区海珠区天河区芳村区白云区黄埔区番禺区花都区从化市增城市广州市65家重点企业的行业分布图771171914283111024681012141618食品制造纺织造纸发电石油加工化学工业塑料制品橡胶制品非金属建材水泥黑色冶金机械电子林产化工第三产业行业企业数量重点工业企业能耗的行业分布图食品制造及加工业纺织业造纸及纸制品业火力发电业化学原料及化学制品制造业水泥制造业金属制造业第三产业05000001000000150000020000002500000300000035000004000000能耗（吨标煤/年）东山区荔湾区越秀区海珠区天河区芳村区白云区黄埔区番禺区花都区增城市从化市行政区域重点工业企业能耗的行政区域分布重点工业企业二氧化硫排放量的行业分布02468101214食品制造纺织造纸发电化学工业水泥金属制造业饮料第三产业行业二氧化硫排放量（万吨/年）重点工业企业的二氧化硫排放量的行政区域分布012345678东山区荔湾区越秀区海珠区天河区芳村区白云区黄埔区番禺区花都区增城市从化市行政区二氧化硫排放量（万吨/年）2001年十大重点工业企业SO2排放情况煤耗占全市比例（%）油耗占全市比例（%）SO2排放占全市比例（%）1广东粤华发电有限责任公司14.8729.6620.152广州珠江电厂20.610.1611.933广州恒运企业集团股份有限公司5.3711.427.594广州发电厂7.540.486.915中国石化股份有限公司广州分公司4.661.855.076广州市梅山发电厂3.320.013.887广州员村热电有限公司3.830.023.148广州市永大集团公司2.140.012.589广州造纸有限公司4.410.002.4910广州市瑞明电力有限公司2.370.112.28占全市比例（%）69.