流化床烟气脱硫技术介绍.ppt

北京科技大学机械工程学院流化床烟气脱硫技术介绍主讲人主讲人:高希刚高希刚1北京科技大学机械工程学院概述概述概述概述 1.11.1脱硫现状脱硫现状脱硫现状脱硫现状 19931993年年年年我我我我国国国国试试试试行行行行了了了了SOSO2 2排排排排放放放放收收收收费费费费管管管管理理理理制制制制度度度度；19981998年年年年月月月月国国国国务务务务院院院院召召召召开开开开“二二二二氧氧氧氧化化化化碳碳碳碳排排排排放放放放控控控控制制制制区区区区和和和和酸酸酸酸雨雨雨雨控控控控制制制制区区区区发发发发布布布布会会会会”，明明明明确确确确宣宣宣宣布布布布酸酸酸酸雨雨雨雨区区区区范范范范围围围围和和和和治治治治理理理理策策策策略略略略；继继继继19951995年年年年修修修修订订订订后后后后的的的的大大大大气气气气污污污污染染染染防防防防治治治治法法法法，20002000年年年年再再再再度度度度修修修修订订订订，对对对对SOSO2 2排排排排放放放放做做做做了了了了明明明明确确确确的的的的规规规规定定定定。“十十十十五五五五”期期期期间间间间，虽虽虽虽然然然然国国国国家家家家对对对对SOSO2 2排排排排放放放放总总总总量量量量控控控控制制制制提提提提出出出出了了了了目目目目标标标标要要要要求求求求，但但但但是是是是SOSO2 2的的的的减减减减排排排排目目目目标标标标并并并并没没没没有有有有完完完完成成成成。“十十十十一一一一五五五五”期期期期间间间间，国国国国家家家家提提提提出出出出的的的的SOSO2 2排排排排放放放放量量量量在在在在20052005年年年年的的的的基基基基础础础础上上上上削削削削减减减减10%10%的的的的目目目目标标标标，经经经经过过过过国国国国家家家家一一一一系系系系列列列列的的的的重重重重大大大大政政政政策策策策措措措措施施施施和和和和各各各各级级级级政政政政府府府府及及及及环环环环保部门的不懈努力已经提前实现。保部门的不懈努力已经提前实现。保部门的不懈努力已经提前实现。保部门的不懈努力已经提前实现。2北京科技大学机械工程学院概述概述概述概述 按照硫化物吸收剂及副产品的形态，目前脱硫技术可分按照硫化物吸收剂及副产品的形态，目前脱硫技术可分按照硫化物吸收剂及副产品的形态，目前脱硫技术可分按照硫化物吸收剂及副产品的形态，目前脱硫技术可分为干法、半干法和湿法三种。为干法、半干法和湿法三种。为干法、半干法和湿法三种。为干法、半干法和湿法三种。干法脱硫工艺主要是利用固干法脱硫工艺主要是利用固体吸收剂去除烟气中的体吸收剂去除烟气中的SO2，一般把石灰石细粉喷入炉膛中，一般把石灰石细粉喷入炉膛中，使其受热分解成使其受热分解成CaO，吸收烟气中的，吸收烟气中的SO2，生成，生成CaSO3，与，与飞灰一起在除尘器收集或经烟囱排出。湿法烟气脱硫是采飞灰一起在除尘器收集或经烟囱排出。湿法烟气脱硫是采用液体吸收剂在离子条件下的气液反应，进而去除烟气中用液体吸收剂在离子条件下的气液反应，进而去除烟气中的的SO2，系统所用设备简单，运行稳定可靠，脱硫效率高。，系统所用设备简单，运行稳定可靠，脱硫效率高。干法脱硫的最大优点是治理中无废水、废酸的排出，减少干法脱硫的最大优点是治理中无废水、废酸的排出，减少了二次污染；缺点是脱硫效率低，设备庞大。湿法脱硫采了二次污染；缺点是脱硫效率低，设备庞大。湿法脱硫采用液体吸收剂洗涤烟气以除去用液体吸收剂洗涤烟气以除去SO2，所用设备比较简单，所用设备比较简单，操作容易，脱硫效率高；但脱硫后烟气温度较低，设备的操作容易，脱硫效率高；但脱硫后烟气温度较低，设备的腐蚀较干法严重。腐蚀较干法严重。3北京科技大学机械工程学院概述概述概述概述4北京科技大学机械工程学院概述概述概述概述1.2 1.2 烟气排放标准烟气排放标准烟气排放标准烟气排放标准国家排放标准（国家排放标准（国家排放标准（国家排放标准（GB13271-2001GB13271-2001）5北京科技大学机械工程学院概述概述概述概述北京市排放标准（北京市排放标准（北京市排放标准（北京市排放标准（DB11/139-2007DB11/139-2007）污染物电站锅炉工业锅炉烟尘（mg/m3）1010SO2（mg/m3）2020NOX（mg/m3）1001506北京科技大学机械工程学院概述概述概述概述1.3 1.3 石灰石石灰石石灰石石灰石/石膏湿法脱硫工艺石膏湿法脱硫工艺石膏湿法脱硫工艺石膏湿法脱硫工艺 石石石石灰灰灰灰石石石石/膏膏膏膏湿湿湿湿法法法法脱脱脱脱硫硫硫硫工工工工艺艺艺艺采采采采用用用用价价价价廉廉廉廉易易易易得得得得的的的的石石石石灰灰灰灰石石石石作作作作为为为为脱脱脱脱硫硫硫硫吸吸吸吸收收收收剂剂剂剂，石石石石灰灰灰灰石石石石经经经经破破破破碎碎碎碎、磨磨磨磨细细细细成成成成粉粉粉粉状状状状，与与与与水水水水混混混混合合合合搅搅搅搅拌拌拌拌制制制制成成成成吸吸吸吸收收收收浆浆浆浆液液液液。在在在在吸吸吸吸收收收收塔塔塔塔内内内内，吸吸吸吸收收收收浆浆浆浆液液液液与与与与烟烟烟烟气气气气接接接接触触触触混混混混合合合合，烟烟烟烟气气气气中中中中的的的的SO2SO2与与与与浆浆浆浆液液液液中中中中的的的的碳碳碳碳酸酸酸酸钙钙钙钙以以以以及及及及鼓鼓鼓鼓入入入入的的的的氧氧氧氧化化化化空空空空气气气气进进进进行行行行化化化化学学学学反反反反应应应应被被被被脱脱脱脱除除除除，最最最最终终终终反反反反应应应应产产产产物物物物为为为为石石石石膏膏膏膏。脱脱脱脱硫硫硫硫后后后后的的的的烟烟烟烟气气气气经经经经除除除除雾雾雾雾器器器器除除除除去去去去带带带带出出出出的的的的细细细细小小小小液液液液滴滴滴滴，经经经经加加加加热热热热器器器器加加加加热热热热升升升升温温温温后后后后排排排排入入入入烟烟烟烟囱囱囱囱。脱脱脱脱硫硫硫硫石石石石膏膏膏膏浆浆浆浆经经经经脱脱脱脱水水水水装装装装置置置置脱脱脱脱水水水水后后后后回回回回收收收收。由由由由于于于于吸吸吸吸收收收收浆浆浆浆的的的的循循循循环环环环利利利利用用用用，脱脱脱脱硫硫硫硫吸吸吸吸收收收收剂剂剂剂的的的的利利利利用用用用率率率率高高高高。该该该该工工工工艺艺艺艺适适适适用用用用于于于于任任任任何何何何含含含含硫硫硫硫量量量量煤煤煤煤种种种种的的的的烟烟烟烟气气气气脱脱脱脱硫硫硫硫，脱脱脱脱硫硫硫硫效效效效率率率率可可可可达达达达到到到到95%95%以以以以上上上上。缺缺缺缺点点点点是是是是基基基基建建建建投投投投资资资资费费费费用用用用高高高高、水水水水消消消消耗大、脱硫废水具有腐蚀性等。耗大、脱硫废水具有腐蚀性等。耗大、脱硫废水具有腐蚀性等。耗大、脱硫废水具有腐蚀性等。7北京科技大学机械工程学院概述概述概述概述8北京科技大学机械工程学院概述概述概述概述 1.4 1.4 海水烟气脱硫海水烟气脱硫海水烟气脱硫海水烟气脱硫 海水烟气脱硫工艺是利用海水的碱度达到脱除烟气海水烟气脱硫工艺是利用海水的碱度达到脱除烟气海水烟气脱硫工艺是利用海水的碱度达到脱除烟气海水烟气脱硫工艺是利用海水的碱度达到脱除烟气中二氧化硫的一种脱硫方法。脱硫过程不需要添加任中二氧化硫的一种脱硫方法。脱硫过程不需要添加任中二氧化硫的一种脱硫方法。脱硫过程不需要添加任中二氧化硫的一种脱硫方法。脱硫过程不需要添加任何化学药剂，也不产生固体废弃物，脱硫效率何化学药剂，也不产生固体废弃物，脱硫效率何化学药剂，也不产生固体废弃物，脱硫效率何化学药剂，也不产生固体废弃物，脱硫效率92%92%，运行及维护费用较低。烟气经除尘器除尘后，由增，运行及维护费用较低。烟气经除尘器除尘后，由增，运行及维护费用较低。烟气经除尘器除尘后，由增，运行及维护费用较低。烟气经除尘器除尘后，由增压风机送入气压风机送入气压风机送入气压风机送入气-气换热器降温，然后送入吸收塔。在脱气换热器降温，然后送入吸收塔。在脱气换热器降温，然后送入吸收塔。在脱气换热器降温，然后送入吸收塔。在脱硫吸收塔内，与来自循环冷却系统的大量海水接触，硫吸收塔内，与来自循环冷却系统的大量海水接触，硫吸收塔内，与来自循环冷却系统的大量海水接触，硫吸收塔内，与来自循环冷却系统的大量海水接触，烟气中的二氧化硫被吸收反应脱除，海水经氧化后排烟气中的二氧化硫被吸收反应脱除，海水经氧化后排烟气中的二氧化硫被吸收反应脱除，海水经氧化后排烟气中的二氧化硫被吸收反应脱除，海水经氧化后排放。脱除二氧化硫后的烟气经换热器升温，由烟道排放。脱除二氧化硫后的烟气经换热器升温，由烟道排放。脱除二氧化硫后的烟气经换热器升温，由烟道排放。脱除二氧化硫后的烟气经换热器升温，由烟道排放。放。放。放。9北京科技大学机械工程学院概述概述概述概述10北京科技大学机械工程学院流化床烟气脱硫技术流化床烟气脱硫技术流化床烟气脱硫技术流化床烟气脱硫技术2.1 2.1 概述概述概述概述 该工艺达到工业化应用的主要有三种流程，即：该工艺达到工业化应用的主要有三种流程，即：该工艺达到工业化应用的主要有三种流程，即：该工艺达到工业化应用的主要有三种流程，即：（1 1）德国能捷斯比晓夫公司开发的烟气循环硫化床）德国能捷斯比晓夫公司开发的烟气循环硫化床）德国能捷斯比晓夫公司开发的烟气循环硫化床）德国能捷斯比晓夫公司开发的烟气循环硫化床(CFB)(CFB)脱硫技术；脱硫技术；脱硫技术；脱硫技术；（2 2）德国）德国）德国）德国WulffWulff公司在能捷斯比晓夫技术基础上进公司在能捷斯比晓夫技术基础上进公司在能捷斯比晓夫技术基础上进公司在能捷斯比晓夫技术基础上进行改进后的回流式烟气循环硫化床行改进后的回流式烟气循环硫化床行改进后的回流式烟气循环硫化床行改进后的回流式烟气循环硫化床(RCFB)(RCFB)脱硫技脱硫技脱硫技脱硫技术；术；术；术；（3 3）丹麦）丹麦）丹麦）丹麦F.L.SmithF.L.Smith公司开发的气体悬浮吸收公司开发的气体悬浮吸收公司开发的气体悬浮吸收公司开发的气体悬浮吸收(GSA)(GSA)烟气脱硫技术。烟气脱硫技术。烟气脱硫技术。烟气脱硫技术。11北京科技大学机械工程学院流化床烟气脱硫技术流化床烟气脱硫技术流化床烟气脱硫技术流化床烟气脱硫技术2.2 2.2 工艺流程工艺流程工艺流程工艺流程 烟气循环流化床烟气循环流化床烟气循环流化床烟气循环流化床(CFB)(CFB)脱硫主要由吸收剂制备系脱硫主要由吸收剂制备系脱硫主要由吸收剂制备系脱硫主要由吸收剂制备系统、吸收塔系统、吸收剂再循环系统、烟气及除统、吸收塔系统、吸收剂再循环系统、烟气及除统、吸收塔系统、吸收剂再循环系统、烟气及除统、吸收塔系统、吸收剂再循环系统、烟气及除尘器系统、副产品处置系统和仪表控制系统六个尘器系统、副产品处置系统和仪表控制系统六个尘器系统、副产品处置系统和仪表控制系统六个尘器系统、副产品处置系统和仪表控制系统六个部分组成。部分组成。部分组成。部分组成。12北京科技大学机械工程学院流化床烟气脱硫技术流化床烟气脱硫技术流化床烟气脱硫技术流化床烟气脱硫技术13北京科技大学机械工程学院流化床烟气脱硫技术流化床烟气脱硫技术流化床烟气脱硫技术流化床烟气脱硫技术2 2.3.3 工艺优点工艺优点工艺优点工艺优点 （1 1）脱硫效率高。）脱硫效率高。）脱硫效率高。）脱硫效率高。（2 2）工程投资费用、运行费用和脱硫成本较低。）工程投资费用、运行费用和脱硫成本较低。）工程投资费用、运行费用和脱硫成本较低。）工程投资费用、运行费用和脱硫成本较低。（3 3）工艺流程简单，系统设备少。）工艺流程简单，系统设备少。）工艺流程简单，系统设备少。）工艺流程简单，系统设备少。（4 4）占地面积小。）占地面积小。）占地面积小。）占地面积小。（5 5）能源消耗低。）能源消耗低。）能源消耗低。）能源消耗低。（6 6）对锅炉负荷变化的适用性强。）对锅炉负荷变化的适用性强。）对锅炉负荷变化的适用性强。）对锅炉负荷变化的适用性强。（7 7）对燃煤硫分的适应性强。）对燃煤硫分的适应性强。）对燃煤硫分的适应性强。）对燃煤硫分的适应性强。（8 8）无脱硫废水排放。）无脱硫废水排放。）无脱硫废水排放。）无脱硫废水排放。（9 9）脱硫后烟尘既可用静电除尘器，也可用布袋除）脱硫后烟尘既可用静电除尘器，也可用布袋除）脱硫后烟尘既可用静电除尘器，也可用布袋除）脱硫后烟尘既可用静电除尘器，也可用布袋除尘器捕集。尘器捕集。尘器捕集。尘器捕集。14北京科技大学机械工程学院流化床烟气脱硫技术流化床烟气脱硫技术流化床烟气脱硫技术流化床烟气脱硫技术 （1010）在脱硫吸收剂中加入少量的铁基催化剂，）在脱硫吸收剂中加入少量的铁基催化剂，）在脱硫吸收剂中加入少量的铁基催化剂，）在脱硫吸收剂中加入少量的铁基催化剂，可脱除可脱除可脱除可脱除60%60%90%90%氮氧化物。氮氧化物。氮氧化物。氮氧化物。（1111）控制简单，无制浆系统及浆液喷嘴，加入）控制简单，无制浆系统及浆液喷嘴，加入）控制简单，无制浆系统及浆液喷嘴，加入）控制简单，无制浆系统及浆液喷嘴，加入吸收塔的消石灰和水是相对独立的，便于控制消吸收塔的消石灰和水是相对独立的，便于控制消吸收塔的消石灰和水是相对独立的，便于控制消吸收塔的消石灰和水是相对独立的，便于控制消石灰用量及喷水量。石灰用量及喷水量。石灰用量及喷水量。石灰用量及喷水量。15北京科技大学机械工程学院流化床烟气脱硫技术流化床烟气脱硫技术流化床烟气脱硫技术流化床烟气脱硫技术2 2.4.4 工艺工艺工艺工艺缺缺缺缺点点点点 （1 1）使用高品位生石灰作为吸收剂。）使用高品位生石灰作为吸收剂。）使用高品位生石灰作为吸收剂。）使用高品位生石灰作为吸收剂。（2）脱硫副产品的综合利用。）脱硫副产品的综合利用。（3）系统的压力降较大）系统的压力降较大。（4）反应塔的压力降波动较大。）反应塔的压力降波动较大。16北京科技大学机械工程学院流化床烟气脱硫数学模型研究流化床烟气脱硫数学模型研究流化床烟气脱硫数学模型研究流化床烟气脱硫数学模型研究 3.1 3.1 模型的建立模型的建立模型的建立模型的建立 以烟气脱硫过程中的质量平衡方程为基础，结合以烟气脱硫过程中的质量平衡方程为基础，结合可以描述脱硫剂颗粒反应的收缩未反应核模型，同可以描述脱硫剂颗粒反应的收缩未反应核模型，同时考虑到再循环物料的影响，建立能够预测循环流时考虑到再循环物料的影响，建立能够预测循环流化床反应器内烟气脱硫效率的数学模型，该模型可化床反应器内烟气脱硫效率的数学模型，该模型可以分别量化新鲜脱硫剂和再循环颗粒的脱硫效率。以分别量化新鲜脱硫剂和再循环颗粒的脱硫效率。进而对整个脱硫过程进行模拟，研究各运行参数变进而对整个脱硫过程进行模拟，研究各运行参数变化对脱硫效率影响。化对脱硫效率影响。17北京科技大学机械工程学院流化床烟气脱硫数学模型研究流化床烟气脱硫数学模型研究流化床烟气脱硫数学模型研究流化床烟气脱硫数学模型研究 3.2 3.2 模型的基本假设模型的基本假设模型的基本假设模型的基本假设 （1）循循环环流流化化床床烟烟气气脱脱硫硫中中物物料料平平衡衡计计算算及及试试验验研研究究表表明明静静压压沿沿反反应应器器近近似似均均匀匀递递减减，说说明明反反应应器器内内物物料料沿沿轴轴向向基基本本均均匀匀分分布布，分分析析认认为为脱脱硫硫塔塔内内气气体体速速度度较较高高，接接近近气气力力输输送送状状态态，假假设设在在脱脱硫硫塔塔内内固固体体颗颗粒粒物物浓浓度度沿沿轴轴向向分分布布基基本本均均匀匀，没没有有上上浓浓下下稀稀的情况。的情况。（2）实际过程中分离器分离下来的物料粒径较出）实际过程中分离器分离下来的物料粒径较出口总体粒径平均值为大，反应相对不够彻底，而不口总体粒径平均值为大，反应相对不够彻底，而不能被分离器捕捉的细颗粒，比表面积较大，反应较能被分离器捕捉的细颗粒，比表面积较大，反应较为彻底。为简化模型计算，忽略反应器内颗粒损耗，为彻底。为简化模型计算，忽略反应器内颗粒损耗，假设系统在稳态运行时分离器入口处物料与出口处假设系统在稳态运行时分离器入口处物料与出口处物料的物性参数均匀一致。物料的物性参数均匀一致。18北京科技大学机械工程学院流化床烟气脱硫数学模型研究流化床烟气脱硫数学模型研究流化床烟气脱硫数学模型研究流化床烟气脱硫数学模型研究 3.3 3.3 模型计算与分析模型计算与分析模型计算与分析模型计算与分析 （1）钙硫比对脱硫效率的影响）钙硫比对脱硫效率的影响 增加钙硫比有利于提高反应塔内的脱硫效率，但增加钙硫比有利于提高反应塔内的脱硫效率，但是以此为代价的是降低脱硫剂利用率，提高了脱硫是以此为代价的是降低脱硫剂利用率，提高了脱硫成本，因此考虑到经济因素，实际运行过程中，控成本，因此考虑到经济因素，实际运行过程中，控制钙硫比在制钙硫比在1.21.8。（2）绝热饱和温差对脱硫效率的影响）绝热饱和温差对脱硫效率的影响 在其他条件一定的情况下，脱硫效率随着绝热饱在其他条件一定的情况下，脱硫效率随着绝热饱和温差的减小而增大。绝热饱和温差过低会引起烟和温差的减小而增大。绝热饱和温差过低会引起烟气结露，带来一系列的经济性和安全性等问题，因气结露，带来一系列的经济性和安全性等问题，因此脱硫系统运行时一般控制绝热饱和温差在此脱硫系统运行时一般控制绝热饱和温差在1520。19北京科技大学机械工程学院流化床烟气脱硫数学模型研究流化床烟气脱硫数学模型研究流化床烟气脱硫数学模型研究流化床烟气脱硫数学模型研究 （3）循环倍率对脱硫效率的影响）循环倍率对脱硫效率的影响 增加钙硫比循环倍率的增加，使得更多未完全反应增加钙硫比循环倍率的增加，使得更多未完全反应的脱硫剂颗粒有机会再与烟气接触，参与脱硫反应，的脱硫剂颗粒有机会再与烟气接触，参与脱硫反应，进而提高系统的脱硫效率和脱硫剂利用率。循环倍进而提高系统的脱硫效率和脱硫剂利用率。循环倍率过大会增加旋风分离器和除尘器的运行负荷。率过大会增加旋风分离器和除尘器的运行负荷。20北京科技大学机械工程学院工程应用工程应用工程应用工程应用 4.1 4.1 国外工程应用国外工程应用国外工程应用国外工程应用 由于该技术起步较晚，成熟应用时，西方发达国由于该技术起步较晚，成熟应用时，西方发达国家已经基本完成火电厂的烟气脱硫治理。因此，应家已经基本完成火电厂的烟气脱硫治理。因此，应用业绩比湿法脱硫少，但上世纪末和本世纪初，情用业绩比湿法脱硫少，但上世纪末和本世纪初，情况发生变化，一些新加入欧盟的国家，为了达到欧况发生变化，一些新加入欧盟的国家，为了达到欧盟规定的排放标准，经过调研后，先后选择了盟规定的排放标准，经过调研后，先后选择了CFB-FGD工艺来满足二氧化硫排放浓度的要求。工艺来满足二氧化硫排放浓度的要求。21北京科技大学机械工程学院工程应用工程应用工程应用工程应用 4.2 4.2 国内工程应用国内工程应用国内工程应用国内工程应用 烟气循环流化床脱硫技术已应用于国内多家电厂，使烟气循环流化床脱硫技术已应用于国内多家电厂，使用最大容量为用最大容量为600 MW。应用电厂包括山西榆社电厂、。应用电厂包括山西榆社电厂、河北马头电厂、河北滦河电厂、山东华泰电厂、广州河北马头电厂、河北滦河电厂、山东华泰电厂、广州恒运电厂、国电长源第一发电有限公司、国电大武口恒运电厂、国电长源第一发电有限公司、国电大武口发电厂等。发电厂等。国内建设和运行表明：烟气循环流化床法脱硫技术国内建设和运行表明：烟气循环流化床法脱硫技术的一次投资较高，但低于湿法脱硫系统的投资。的一次投资较高，但低于湿法脱硫系统的投资。22北京科技大学机械工程学院结束语结束语结束语结束语 目前受技术条件及经济成本的制约，石灰石石膏目前受技术条件及经济成本的制约，石灰石石膏湿法工艺是适合各种脱硫要求的首选工艺。海水脱湿法工艺是适合各种脱硫要求的首选工艺。海水脱硫等工艺因处于试验研究阶段或者应用地域受到限硫等工艺因处于试验研究阶段或者应用地域受到限制，所以市场分额有限，但在局部地区将有所发展。制，所以市场分额有限，但在局部地区将有所发展。烟气循环流化床脱硫效率高、投资低、占地面积烟气循环流化床脱硫效率高、投资低、占地面积小的特点，使它既适用于新建机组的脱硫工程，更小的特点，使它既适用于新建机组的脱硫工程，更适用于现有机组的脱硫改造工程；既适用于燃用高适用于现有机组的脱硫改造工程；既适用于燃用高硫煤的机组，更适用于我国大量的燃用中低硫煤的硫煤的机组，更适用于我国大量的燃用中低硫煤的机组；既适用于中小型燃煤机组，也适用于大容量机组；既适用于中小型燃煤机组，也适用于大容量燃煤机组；而且在脱除燃煤机组；而且在脱除SO2的同时，通过添加一定的的同时，通过添加一定的催化剂，还能除氮氧化物，烟气循环流化床脱硫工催化剂，还能除氮氧化物，烟气循环流化床脱硫工艺是具有强大竞争力的脱硫工艺之一。艺是具有强大竞争力的脱硫工艺之一。23北京科技大学机械工程学院 谢谢谢谢!24