锅炉烟气脱硫脱硝技术演示文稿.pptx
氮氧化物的来源第1页/共49页燃烧过程NOx的形成机理形成机理燃料型NOx燃料中的固定氮生成的NOx热力型NOx高温下N2与O2反应生成的NOx瞬时NO低温火焰下由于含碳自由基的存在生成的NO第2页/共49页燃料中的N通常以原子状态与HC结合，CN键的键能较N N 小，燃烧时容易分解，经氧化形成NOx火焰中燃料氮转化为NO的比例取决于火焰区NO/O2的比例燃料中2080的氮转化为NOx燃料型NOx的形成Fuel NHCNN2NONHi(i=0,1,2)O,H,OHfastO,H,OHfastO,H,OHfastNHislowNHi,NOslow第3页/共49页1.改进燃烧技术：传统低NOx燃烧技术低氧燃烧降低助燃空气预热温度烟气循环燃烧两段燃烧技术先进低NOx燃烧技术炉膛内整体空气分级的低NOx直流燃烧器空气分级的低NOx旋流燃烧器空气/燃料分级的低NOx燃烧器2.烟气脱硝：干法脱硝。(SCR、SNCR、电子束照射烟气脱硝)湿法脱硝。第4页/共49页传统低NOx燃烧技术2.降低助燃空气预热温度燃烧空气由27oC预热到315oC，NO排放量增加3倍第5页/共49页传统低NOx燃烧技术3.烟气循环燃烧烟气再循环可以降低氧浓度和燃烧区温度主要减少热力型NOx第6页/共49页传统低NOx燃烧技术4.两段燃烧技术第一段：氧气不足，烟气温度低，NOx生成量很小第二段：二次空气，CO、HC完全燃烧，烟气温度低第7页/共49页先进的低NOx燃烧技术原理：低空气过剩系数运行技术分段燃烧技术1.炉膛内整体空气分级的低NOx直流燃烧器炉壁设置助燃空气（OFA，燃尽风）喷嘴类似于两段燃烧技术第8页/共49页烟气脱硝技术脱硝技术的难点处理烟气体积大NOx浓度相当低NOx的总量相对较大第9页/共49页第10页/共49页工艺选择选择性催化还原脱除NOX的运行成本主要受催化剂寿命的影响，一种不需要催化剂的选择性还原过程或许更加诱人，这就是选择性非催化还原技术。该技术是用NH3、尿素等还原剂喷入炉内与NOX进行选择性反应，不用催化剂，因此必须在高温区加入还原剂，而且还需要一定的停留时间。还原剂喷入炉膛温度为8501100的区域，该还原剂（尿素）迅速热分解成NH3并与烟气中的NOX进行SNCR反应生成N2，该方法是以炉膛为反应器。第11页/共49页工艺反应原理尿素溶液脱硝（SNCSNC）工艺（1 1）尿尿素素溶溶液液做做为为脱脱硝硝剂剂的的反反应应 过程过程Na2CO3SO2Na2SO3CO22NaOHSO2Na2SO3H2ONa2SO3SO2H2O2NaHSO3第12页/共49页尿素溶液脱硝系统组成(1)脱硝剂制备系统(2)炉前喷射系统(3)自动控制系统第13页/共49页尿素溶液脱硝工艺的主要优点(1)系统简单：不需要改变现有锅炉的设备设置，而只需在现有的燃煤锅炉的基础上增加氨或尿素储槽，氨或尿素喷射装置及其喷射口即可，系统结构比较简单；(2)系统投资小：相对于SCR的大约40美元kW-1 60美元kW-1的昂贵造价，由于系统简单以及运行中不需要昂贵的催化剂而只需要廉价的尿素或液氨，所以SNCR大约5美元kW-1 10美元kW-1的造价显然更适合我国国情；(3)阻力小：对锅炉的正常运行影响较小；(4)系统占地面积小：需要的较小的氨或尿素储槽，可放置于锅炉钢架之上而不需要额外的占地预算。第14页/共49页 SO2污染控制第15页/共49页第一节 硫循环与硫排放第16页/共49页硫是地壳中第六大丰富的元素，主要以硫酸硫是地壳中第六大丰富的元素，主要以硫酸盐的形式存在；盐的形式存在；大气中的含硫化合物主要包括大气中的含硫化合物主要包括H2S、SO2、SO3；SOx天然来源：天然来源：火山爆发、天然原始微生物火山爆发、天然原始微生物活动；活动；SOx人为源：人为源：燃料燃烧、金属冶炼燃料燃烧、金属冶炼；一、硫的存在形态及来源一、硫的存在形态及来源第17页/共49页天然气：以天然气：以H2S 的形式存在；的形式存在；石油燃料及油岩：有机硫形式存在；石油燃料及油岩：有机硫形式存在；石油制品：浓缩在高沸点组分中；石油制品：浓缩在高沸点组分中；煤：以细的黄铁矿（煤：以细的黄铁矿（FeS2）晶体形式或有机）晶体形式或有机硫形式存在。硫形式存在。二、燃料中硫的化学形态二、燃料中硫的化学形态第18页/共49页我国SO2排放的行业特点第19页/共49页我国北方城市SO2污染现状第20页/共49页vv我国南方我国南方城市城市SO2污污染现状染现状第21页/共49页20世纪90年代末我国酸雨区域分布第22页/共49页第三节第三节 流化床燃烧脱硫流化床燃烧脱硫一、一、流化床燃烧技术流化床燃烧技术1.概述 流化床燃烧是固体燃料颗粒在炉床内经气体流化后进行燃烧的技术。当流化床燃烧是固体燃料颗粒在炉床内经气体流化后进行燃烧的技术。当气流气流流过一个流过一个固体颗粒的床层固体颗粒的床层时，时，若其流速达到使气流流阻压降等于固若其流速达到使气流流阻压降等于固体颗粒层的重力时（即达到临界流化速度），体颗粒层的重力时（即达到临界流化速度），固体床本身会变得像流体固体床本身会变得像流体一样，原来高低不平的界面会自动地流出一个水平面来。换句话说，一样，原来高低不平的界面会自动地流出一个水平面来。换句话说，固固体床料体床料已经已经被流态化被流态化了。流化床燃烧即利用了这一现象。了。流化床燃烧即利用了这一现象。如果把气流流速进一步加大如果把气流流速进一步加大，气体会在已经流化的床料中形成气泡，从，气体会在已经流化的床料中形成气泡，从已流化的固体颗粒中上升，到流化的固体颗粒的界面时，气泡会穿过界已流化的固体颗粒中上升，到流化的固体颗粒的界面时，气泡会穿过界面而破裂，就像水在沸腾时汽泡穿过水面而破裂一样。因此这样的流化面而破裂，就像水在沸腾时汽泡穿过水面而破裂一样。因此这样的流化床又床又称为称为 “鼓泡床鼓泡床”。继续加大气流流速，当超过终端速度，继续加大气流流速，当超过终端速度，颗粒就会颗粒就会被气流带走，但如将被带走的颗粒通过分离器加以捕集并使之重新返回被气流带走，但如将被带走的颗粒通过分离器加以捕集并使之重新返回床中，就能连续不断地操作，成为床中，就能连续不断地操作，成为循环流化床循环流化床。第23页/共49页2.流化床燃烧技术气流速度介于临界速度和输送速气流速度介于临界速度和输送速度之间，煤粒保持流化状态度之间，煤粒保持流化状态流化床利于燃料的流化床利于燃料的充分燃烧充分燃烧强化强化气固两相的气固两相的热量和质量交换；热量和质量交换；延长延长停留时间停留时间；燃烧；燃烧更完全更完全第24页/共49页2.分类分类按流态：鼓泡流化床和循环流化床按运行压力：常压流化床和增压流化床第25页/共49页流化床燃烧脱硫流化床燃烧脱硫第26页/共49页第27页/共49页循环流化床第28页/共49页脱硫剂：脱硫剂：石灰石（石灰石（CaCO3）、）、白云石（白云石（CaCO3MgCO3）炉内化学反应炉内化学反应CaSO4的摩尔体积大于的摩尔体积大于CaCO3，由于孔，由于孔隙堵塞，隙堵塞，CaO不可能完全转化为不可能完全转化为CaSO4二、二、流化床脱硫的化学过程流化床脱硫的化学过程第29页/共49页孔隙堵塞后，气体反应物必须通过产物层才能达孔隙堵塞后，气体反应物必须通过产物层才能达到反应界面，而固相到反应界面，而固相CaSO4对气体的扩散阻力很对气体的扩散阻力很大，影响硫酸盐化反应速率。大，影响硫酸盐化反应速率。第30页/共49页1.钙硫比2.煅烧温度3.脱硫剂的颗粒尺寸和孔隙结构4.脱硫剂种类三、三、流化床燃烧脱硫的影响因素流化床燃烧脱硫的影响因素第31页/共49页1.概述燃烧直接排放SO2浓度通常10-410-3数量级由于SO2浓度低，烟气流量大，烟气脱硫通常比较昂贵2.分类按脱硫产物处置方式分：抛弃法和再生法按脱硫产物状态分：湿法、干法、半干法低浓度SO2烟气脱硫烟气脱硫方法烟气脱硫方法概述概述第32页/共49页第33页/共49页1、烟气脱硫原理 湿式石灰/石灰石法技术工成熟，脱硫率高，但其主要缺点之一是容易结垢造成吸收系统的堵塞，而双碱法则是先用可溶性的碱性清液作为吸收剂吸收SO2，然后再用电石渣或石灰浆液对吸收液进行再生，由于在吸收和吸收液处理中，使用了两种不同类型的碱，故称为双碱法。双碱法的明显优点是，由于采用液相吸收，从而不存在结垢和浆料堵塞等问题。双碱法脱硫工艺介绍第34页/共49页 钠-钙双碱法是以Na2CO3或NaOH溶液为第一碱吸收烟气SO2，然后再用石灰作为第二碱，对吸收液进行再生。再生后的吸收液可循环使用。其反应原理是：第35页/共49页（1）吸收反应 2NaOH+SO2 Na2SO3+H2O Na2CO3+SO2 Na2SO3+CO2 Na2SO3+SO2+H2O 2NaHSO3 该过程中由于使用钠碱作为吸收液，因此吸收系统中不会生成沉淀物。此过程的主要副反应为氧化反应，生成Na2SO4：2Na2SO3+O2 2Na2SO4 （2）再生过程(用石灰浆液)CaO+H2O Ca(OH)2 2NaHSO3+Ca(OH)2 Na2SO3+CaSO31/2H2O Na2SO3+Ca(OH)2 2NaOH+CaSO31/2H2O 再生后所得的NaOH液送回吸收系统使用。所得半水亚硫酸钙可经氧化生成石膏（CaSO42H2O）。此外，在运行过程中，由于烟气中还有部分的氧气，所以还有副反应-氧化反应发生：2CaSO31/2H2O+O2+3H2O 2CaSO42H2O 第36页/共49页2、空塔喷淋脱硫工艺 烟气通过除尘器后进入吸收塔，在吸收塔内烟气向上运动且被吸收液滴以逆流方式所洗涤。喷嘴为无堵塞螺旋喷嘴，吸收液通过喷喷雾液滴8001200m，可使气体和液体得以充分接触，脱硫后的净烟气进入折流式除雾器，去除烟气中通过喷淋层夹带的水分。第37页/共49页3、脱硫系统说明 脱硫系统的工艺流程图见下页图。整套系统由六大部分组成：（1）烟气系统；（2）SO2吸收系统；（3）吸收剂制备及供给系统；（4）石膏脱水系统；（5）工艺水系统；（6）电控系统。第38页/共49页第39页/共49页（1）烟气系统 烟气从锅炉引风机后的烟道上引出，进入吸收塔。在吸收塔内脱硫净化，经除雾器除去水雾，送入锅炉引风机后的总烟道，经然后烟囱排入大气。在烟道上设一段旁路烟道，并设置旁路挡板门，当锅炉启动、进入FGD的烟气超温和FGD装置故障停运时，烟气由旁路挡板经烟囱排放。烟气系统主要包括FGD进出口烟道，进出口挡板门，旁路挡板门以及与挡板门配套的执行机构。第40页/共49页（2）SO2吸收系统 锅炉烟气通过静电除尘器，除去99.5%左右的烟尘，然后进入引风机，在引风机出口进入FGD吸收塔，烟气从底部进入喷雾吸收塔，与喷淋液逆流接触。烟气中的SO2经过FGD吸收塔的吸收，其烟气二氧化硫脱除率在95%以上。净烟气在塔体上段通过高效组合式除雾装置（有二级除雾设施，机械去除雾滴效率在99.8%以上）除去烟气中的雾滴，净化后的烟气经塔后烟道进入烟囱排放。吸收塔采用耐高温玻璃钢制作。脱硫液在吸收塔内与烟气充分接触、反应后，经塔体底部排灰水沟回流入混合池，流入混合池的脱硫液与石灰浆液进行再生反应。第41页/共49页 循环混合池分为四个部分:再生区，沉淀区，清水区和氧化区。回流液首先进入再生池，与石灰浆液发生置换反应；接着进入沉淀区沉淀，上清液进入清水池后经循环水泵返回吸收塔。沉淀则由泥浆泵打入氧化池，通入氧化空气进行氧化。在本脱硫系统中，吸收塔为逆流式喷淋空塔，喷淋层为四层布置，在满足吸收SO2所需的比表面积的同时，同时满足不同锅炉负荷和含硫量的要求。同时把喷淋造成的压力损失减少到最小。每个喷淋层都装有多个雾化喷嘴，交叉布置，覆盖率可达200%-300%。喷嘴采用螺旋喷嘴，材质为防腐耐磨的特种不锈钢喷嘴。设计进水压力0.3Mpa。吸收塔内的除雾装置由带加强的阻燃聚丙烯制作，主要由除雾板、反清洗装置组成，经除雾器后的烟气含水量在100mg/m3以下。第42页/共49页（3）吸收剂制备及供给系统 本工程脱硫吸收剂采用外购石灰粉（250目，90%过筛率），用气力输送系统将石灰粉送至制浆区的石灰粉仓储存。储存于石灰粉仓中的石灰粉通过旋转给料阀进入石灰浆液池，由搅拌机将粉与工艺水搅拌充分混合，制成浓度约15%30%的石灰浆液，石灰浆液用浆液泵送至再生池进行置换反应。第43页/共49页（4）石膏脱水系统 氧化池的石膏浆液通过石膏排出泵送入石膏水力旋流站浓缩，浓缩后的石膏浆液进入真空皮带脱水机。进入真空皮带脱水机的石膏浆液经脱水处理后表面含水率小于10，由皮带输送机送入石膏储存间存放待运。石膏旋流站的溢流浆液进入滤液池，以备吸收塔及石灰石制浆系统的循环使用。石膏旋流站浓缩后的石膏浆液全部送到真空皮带机进行脱水运行。为控制脱硫石膏中Cl等成份的含量，确保石膏品质，在石膏脱水过程中用工业水对滤布进行冲洗，石膏过滤水大部分收集在滤液箱中，另一部分作为石膏冲洗水的补充。第44页/共49页（5）工艺水系统 工艺水系统负责提供FGD足够的水量，补充系统运行期间水的散失，以保证FGD系统的正常功能。工艺水通常采用循环水排水作为水源，一般设置两台工艺水泵（一用一备），一个工艺水箱。工艺水的主要用水如下：系统的补充水，主要有：除雾器冲洗水、石灰浆液补充水、泵的循环水等。不定期对系统的一些管路进行冲洗，水量不定。主要有：循环管路冲洗水、石灰浆液管路冲洗水，石膏排放管路冲洗水、污泥管路冲洗水等。第45页/共49页（6）电控系统 电气设备选择在满足工艺要求以及确保人身安全的前提下，最大程度的选用操作方便、可靠性高、便于维护、自动化程度高的设备，以便使整个电气系统能高效、可靠的运行。低压控制柜选用标准型控制柜，控制柜采用镀锌钢板制作而成，具有抗腐、耐潮、防尘等功能，安全可靠性高、发生故障后影响范围小。各回路主开关选用高分段能力的塑壳断路器。为了保证系统脱硫效率稳定，本脱硫系统采用PLC，上位机同时监视和控制脱硫设施内设备的运行。通过仪表监测系统，对整个脱硫岛进行温度、压力、液位等数据监测，可以是整个脱硫装置最优化运行。第46页/共49页4、脱硫设计原则（1）确保烟气（烟尘、二氧化硫）达标排放并达到总量控制要求；（2）确保烟气治理系统的安全、稳定运行；（3）因地制宜，优化组合，制定具有针对性的技术实施方案；（4）可利用废碱（液）脱硫，实现以废治废；（5）采用先进、成熟的脱硫工艺技术和设备,在确保达到设计指标的前提下,结合厂方的实际情况,尽可能降低工程投资和运行费用。第47页/共49页5、FGD设计参数表第48页/共49页感谢您的观看！第49页/共49页
