烟气海水脱硫工艺文献.docx

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1、烟气海水脱硫工艺文献目录1烟 气海水脱硫工艺的实践经验及改进 11.1 摘要11.2 烟气海水脱硫的基本原理21.3 4号机组海水脱硫实践的基本经验31.3.1 海水脱硫适合烧中、低硫煤的海边电厂31.3.2 降低吸收温度可提高脱硫效率41.3.3 增加相际接触面和相际湍动程度可提高脱硫效率41.3.4 脱硫效率随进口 SO2浓度增加而降低51.3.5 旁路烟道及旁路挡板门的运行51.4 5, 6号机组海水脱硫工艺的改进51.4.1 提升排水pH值的改进61.4.2 减少曝气池的面积61.5 提高国产化率61.6 进一步改进海水脱硫技术的探讨71.6.1 进一步减少曝气池的面积71.6.2 进

2、一步优化吸收塔的设计71.6.3 旁路烟道及旁路挡板的设置71.6.4 进一步提高国产化率71.7 结束语82海水烟气脱硫工艺 82.1 摘要82.2 前言82.3 海水烟气脱硫技术原理82.4 我国海水烟气脱硫工艺92.5 flakt-hydro海水烟气脱硫工艺102.6 Bechtel公司的海水烟气脱硫工艺112.7 海水烟气脱硫工艺的优缺点112.8 结束语122.9 参考文献：121烟气海水脱硫工艺的实践经验及改进黄宗汉（中南电力设计院，武汉市，430071）1.1摘要我国海水烟气脱硫工艺第一家应用的是深圳西部电厂(1999年投入运行， 技术来源于挪威ABB公司)，第二家应用的是漳州后

3、石电厂(2000年投入运行， 技术来源于日本富士化水株式会社)。海水烟气脱硫系统(FGD)系统是我国首套海水脱硫装置，是国家环保总局和 国家电力公司的示范工程，其各项性能指标均到达或超过设计值，满足国家对 该工程的审查要求，符合环保标准；曝气过程中没有明显的二氧化硫溢出情 况，对周围环境没有造成不良影响；工艺排水对海域水质和海洋生物的影响很 小。5、6号机组(2x300MW)海水脱硫装置于2004年2月23日建成投运；1 号、2号、3号机组海水脱硫工程正在进行，计划2006年投运。届时，深圳的 燃煤机组全部都安装脱硫装置，深圳总的二氧化硫的排放水平可以降低一半。 由台塑美国公司独资兴建的福建后

4、石电厂陆续建成了 6套600MWe无GGH海 水脱硫装置，于1999年至2003年陆续投入运行。1号机组已于1999年11月 并网，同年12月完成96h满负荷试运行一次成功，于2000年2月底投入商业 运行；2号机组于2000年7月完成96h满负荷试运行并一次成功，于2000年 8月底投入商业运行。中国华电工程(集团)公司联合阿尔斯通电力挪威公司 (APN)共建的青岛发电厂海水脱硫工程正在开工建设，该工程采用世界上先进 海水脱硫技术，脱硫效率高达90以上；2004年第一台海水脱硫装置成，2005 年第二台亦将投入运行；其1、2号300MWe机组海水脱硫工程是国家环保总 局在我国北方地区的第一个

5、海水脱硫示范工程。其他一些沿海发电厂，如秦皇 岛电厂的2套300MWe、山东黄岛发电厂的2套660MWe海水脱硫装置也正 在筹建。我国已成为世界上大型海水脱硫装置建设经验最丰富的国家。2.5 flakt-hydro海水烟气脱硫工艺我国第一套深圳西部电厂与印度的TATA电力公司海水烟气脱硫装置均是 采用此flakt-hydro工艺。1988年和1994年印度TATA电力公司先后在Trombay电厂先后建成5套 125MW机组容量的海水脱硫装置；1995年西班牙Unelco电力公司先后在 Gran Canaria燃油电厂(2x80MW)和Tenerife燃油电厂(2x80MW)建成4套海水 脱硫装

6、置，多年来运行良好；印度尼西亚Paicon电力公司的4x335 MWe新建 机组采用海水脱硫工艺，已于1998年投入运行。英国准备2005年开工建设位 于重要生态保护区的Longannet电站建设4套600 MWe燃煤发电机组的海水 脱硫装置；美国关岛的Cabras电厂拟采用挪威ABB公司的Flakt-Hydro工艺来 解决日益严格的环保要求；挪威国家电力公司打算在奥斯陆附件建造一座1200 MWe的燃煤电厂，选择Flakt-Hydro工艺对烟气进行脱硫；马来西亚2套750 MWe机组，巴西、希腊等地的海水脱硫工程正在建设中。多国均是使用flakt- hydr。海水烟气脱硫工艺，使得此工艺在技

7、术、经验上都是成熟的。2.6 Bechtel公司的海水烟气脱硫工艺美国Bechtel公司海水脱硫工艺在美国已经建成了示范工程，但是出于美 国国情的考虑，并未推广应用。Bechtel海水脱硫工艺主要是利用海水中的镁含 量多的优势，加入石灰浆液，反响生成了氢氧化镁，氢氧化镁能有效的吸收二 氧化硫。流程：冷却水总量2%的海水进入吸收塔，其余的海水用于溶解脱硫 生成的石膏晶体。在洗涤系统中加入石灰或石膏的混合物，提高脱硫所需要的 碱度，海水中的可溶性镁与碱也生成的氢氧化镁能迅速吸收烟气中的二氧化 硫。整个系统有以下组成：烟气冷却系统、吸收系统、再循环系统、电气控制 系统等组成。脱硫效率可达95%,与常

8、规石灰石石膏比，投资少、能耗低。2.7 海水烟气脱硫工艺的优缺点海水脱硫工艺与湿法石灰石-石膏、旋转喷雾、烟气循环硫化床、炉内喷钙 尾部增湿火化脱硫及电子束氨法脱硫等工艺主要性能的比拟如表2-1.表2-1几种脱硫工艺的比拟顼目石跖百膏升噌杆法AT谓瞰小一胡闾陈拈整话候道海熄检电辣罐睚觌矮200常及以上100口我以下200口及以下200琳及以上200、口及以F由般阜90t以上乃%80S*,加酒肚75%毗适雕A布机哪1中长邮I中爆婢砥5而W破石灰石海水源跳楙i用车券限E30 70S90以上主要副州研囤嘱乂清那么弼“滑3旗钙航跚废水/K无无无无海水脱硫工艺有以下特点：(1)技术成熟、工艺简单、脱硫效

9、率高、装机容量大；(2)不需要加任何添加剂，防止了石灰石的开采、加工、运输和储存等；(3)不产生副产品和废弃物，防止了处理废弃物及二次污染等问题；(4)运行维护简单，不会产生结垢和堵塞，具有较高的系统可用率，运行费 用较低；(5)占地面积小，运行费用低，自动化程度高，可靠性好。缺点：一次性的投资量大，仅适用于沿海电厂；(2)排出的水对海洋生物的生长影响不明；(3)海水的碱度有限，仅适用于燃用低硫煤(1%)电厂的脱硫。2.8 结束语烟气脱硫系统是一种耗资多的环境工程工程，大家比拟关心的是在技术上 可行、经济上合理、适合我们国情的脱硫方案，国外经验说明海水脱硫系统技 术成熟、工艺简单、运行可靠、效

10、率高。我国海岸线较长，故此技术在我国有 较大的开展空间。2.9 参考文献：1吴来贵，牟志才，等.热能动力工程第15卷（总第88期）.深圳西部电厂4 号机海水脱硫系统的调试及其分析.2000.2陈进生.嵩山电厂烟气海水脱硫工艺及其特点分析.火电厂环境保护综合 治理技术研讨会论文集.2006.3姚彤.海水烟气脱硫工艺在我国的应用状况级开展前景J.工程建设与设 计，2004.4张志红等.漳州后石电厂6X600MW超临界机组海水脱硫工艺介绍J.中 国电力，2002.5陈代宾.海水烟气脱硫工艺在火电厂的应用川.电力环境保护，2002.6肖凌涛，谭永茂.海水烟气脱硫在深圳西部电厂的应用.广东电力，2000

11、.7董学德，彭斯干，唐崇武，丁伟.烟气海水脱硫技术及其应用.中国电力，1996.深圳西部电厂4号机组是国内最先采用、被国家环保总局确定为示范工程 的烟气海水脱硫工程。烟气海水脱硫的基本原理是利用海水中含有的过量可溶 性碳酸钙和碳酸钠，使得海水具有大量吸收、中和SO?的能力。4号机组烟气 海水脱硫实践的基本经验是：该烟气海水脱硫工艺适合烧中、低硫煤的海边电 tu a nr；应降低吸收so?的温度和增加相际接触面和相际湍动程度以提高脱硫效 率；其脱硫效率随进口 so2浓度增加而降低。在4号机组烟气海水脱硫工艺成 功运行的基础上，5、6号机组在建设烟气海水脱硫系统时，其主要改进有：提 升排水pH值；

12、缩小曝气池面积；提高设备国产化率。关键词火电厂烟气海水脱硫实践经验技术改进中图分类号：X701.3文献标识码：B文章编号：1000-7229(2005)09-0059-03深圳西部电厂4号300MW机组烟气海水脱硫系统采用挪威ABB公司的技 术及设备，现已投入商业运行。5年的运行实践说明：该系统运行状况良好， 各项性能指标均到达或优于设计要求，其脱硫效率在92%以上，排水的pH值 在6.7以上，5年来累计减排SO23.7万t以上，环境状况明显改善，取得了良 好的社会效益和环保效益。4号机组烟气海水脱硫装置运行成功后，现该电厂5, 6号机组海水脱硫装 置已投入商业运行。全套装置国产化率约65%,

13、技术上吸取了 4号机组的经 验，做了进一步改进，投资大幅度下降，性能稳定，各项性能指标优于4号机 组。现该厂1, 2, 3号机组海水脱硫工程的建设正在实施中。1.2 烟气海水脱硫的基本原理海水中含有2.3%3.5%的盐分，碳酸盐约占海水中盐分的0.34%。由于内 陆河流不断地将可溶性石灰石送入大海，而海水又不断与海底和沿岸的碱性沉 淀物接触来维持海水中碳酸盐的平衡，所以，海水中的过量可溶性碳酸钙和碳 酸钠，使得海水具有大量吸收、中和SO?的能力。海水脱硫的主要化学反响式如下：(1)在吸收塔中：SO2+H20fHsOJ+H+(1-1)HSOL S0+H+(1-2)(2)在曝气池中:SO 厂+”2

14、-S0 寸(1-3)CO 歹+H+f HC05(1-4)HCO5+H+-CO2+H2O(1-5)海水脱硫工艺吸收S02最终生成无害的硫酸盐，它是海水中盐分的主要成分，该成分对海洋生物是不可缺少的。海水脱硫的主要工艺流程见图l-lo.尘台引风机旁路挡板增压风机吸 收 塔烟气-烟气 换热器(GGH)出口挡板除雾器填料烟 囱海水(电厂冷却水)通气风机o通气风机o曝气池(海水恢5系统)方排海水图11海水脱硫主要工艺流程1.3 4号机组海水脱硫实践的基本经验4号机组是全国第1个烟气海水脱硫工程。为了解烟气海水脱硫对海域的 影响，国内进行了长达3年半、14次海域水质跟踪观测。根据4号机组烟气海 水脱硫运行

15、经验和监测数据，总结出以下经验。L3.1海水脱硫适合烧中、低硫煤的海边电厂烟气海水脱硫吸收剂系采用电厂循环水排水，吸收剂量是循环水量的1/6 左右，大吸收剂量和气、液2相大传质面保证了充分吸收烟气中的S02，因而 可获得较高的脱硫效率。表1-1为4号机组脱硫前、后SO?的排放量及减排SO2量。从表1可知， 脱硫效果十分显著。表1.1 4号机组脱硫前、后SO2排放量及减排SO?量降低吸收温度可提高脱硫效率工程小时排放量(t/h)年排放量(t/a)质量排放浓度(mg/n?)投产来累计排放/万t脱硫前1.42385381160/脱硫后0.11468793/减排量1.3097851106737896根

16、据亨利定律：(1)在一定温度的密封容器内，气体的分压与该气体溶在溶液内的摩尔浓度 成正比。(2)在一定的压力下，气体在水溶液中的溶解度随温度升高而降低。烟气海水脱硫是利用海水吸收SO2，S02溶于海水后，生成H2s。3，H2s。3 又离解为h+、HSO3,因此，S02的吸收，除满足亨利定律外，也与H2s。3的离 解常数有关。其平衡浓度计算式为：Cs02=55.56x*15.56 x J x 警 hS02 7hso2式中Cs02为SO?在水溶液中到达吸收平衡时的浓度，mol/LPs2为S02平衡分压Hs02为亨利常数Ka1为H2s。3一级离解平衡常数。实践证明，当吸收塔在系统中的工作条件决定后，

17、海水的吸收S02的能力 主要与海水在吸收塔内的温度有关。图1-2是S02气体溶解度与温度的关系曲 线。因此，海水脱硫工艺使烟气通过气-气回转式换热器(GGH),将烟温由 123降至85C,利用随季节温度控制在3038的循环水排水，以保证SO2 的吸收温度稳定在较低的水平。据实测：即使在深圳夏季，海水的吸收温度能 维持在34.538,这保证了海水的吸收效率。如果在我国北方沿海地区使用 该工艺，吸收效果会更好。图1-2 SO2气体溶解度与温度的关系曲线133增加相际接触面和相际湍动程度可提高脱硫效率该电厂的填料吸收塔为气、液两相提供了充分接触的外表和两相逆流的湍 动程度，吸收塔内的传质主要发生在填

18、料外表的液膜内，众多的空心轮状薄片 填料保证了两相流体有良好的、尽可能大的有效传质面，即。=人小值大。另 外，应选择合适的液、气比和空塔流速，以保持气、液两相流的合适湍动程 度。该电厂的液气比为6.0L/m3左右，比石灰石-石膏法脱硫工艺要求的液气比 小得多。其烟气空塔流速约为2.5m/s,要取得脱硫高效率有较大的裕度。1.3.4 脱硫效率随进口 SO2浓度增加而降低运行实践说明，当其他条件不变时，海水脱硫效率随系统进口 S02浓度的 增加而降低。如图1-3所示。其物理意义为：当进口烟气S02浓度变化时，吸 收塔吸收剂的量并无大的变化，烟气中较低浓度的SO?将被较充分吸收，而被 吸收SO?的比

19、率那么会增高，因而脱硫效率提高。这也是海水脱硫工艺更适合 中、低含硫量燃煤的原因。现在各电厂使用的燃煤，烟气含SO2的质量分数一 般均在600PpM以下，因此，脱硫效率到达92%以上是能实现的，可满足环保 对脱硫效率的要求。300400500600PCD系统进口 SOz浓度/Il图1-3进口 SO2浓度与脱硫效率的关系曲线1.3.5 旁路烟道及旁路挡板门的运行从图1-1可知，为了启动、试运和事故时能使烟气从旁路排至烟囱，设置 了进、出口和旁路3个挡板门。由于烟道尺寸大，3个门的尺寸分别为5mx 6m、5mX5.2m和5mX6.5m。挡板门又在高温条件下工作，虽均为进口设 备，但挡板门变形、卡涩

20、和操作不灵的现象在长时间使用后可能发生。运行 中，为了不发生事故，现均不关闭旁路挡板，在任何时候，均为常开状态，故 可能出现局部烟气从旁路泄漏，这有待改进。1.45, 6号机组海水脱硫工艺的改进在4号机组烟气海水脱硫工艺成功运行的基础上，5, 6号机组烟气海水脱 硫系统主要有以下改进。141提升排水pH值的改进提升烟气海水脱硫排水的pH值，主要依赖曝气池。4号机组烟气海水脱硫 系统排水的pH值要求不小于6.5,而国家环保标准要求5, 6号机组烟气海水 脱硫系统排水的pH值提升至6.8。为满足国家标准的要求，改进措施如下：(1)提高曝气风机压头，降低排水的COD值；(2)曝气池横向布满空气喷嘴，

21、虽然5, 6号机组曝气池面积比4号机组 小，但空气喷嘴覆盖的面积比4号机组大。5, 6号机组脱硫曝气池投产后，池中海水混合及湍流程度明显比4号机组强 烈，实测的pH值均在6.8以上，到达了预期效果。1.4.2减少曝气池的面积烟气海水脱硫系统中，曝气池是水质恢复系统的主要构筑物，其占地面积 较大。在4号机组运行后，采取充分发挥曝气池作用的措施来缩小曝气池面 积，取得了明显的效果。表1-2为曝气池改进前、后比照。反响区面积或总面 积均有大幅度降低，总面积减小了 25.07%；反响池面积减小了 23.14%。这对 于降低造价和减少占地，效果十分显著。表1-2 4号机组与5, 6号机组曝气池面积的比拟

22、机组名称池总长 /m池总宽 /m总面积/m2反响池长 /m反响池宽 /m反响池面积 /m24号机组58.037.0214644.232.151421.035, 6号机组53.630.0160843.025.401092.201.5 提高国产化率4号机组烟气海水脱硫系统的设计和设备均为外国负责和供应，国产化程 度很低。通过4号机组的建设与运行，已积累了经验。在国家支持下，5, 6号 机组烟气海水脱硫工程实施了国产化战略，设备尽可能由国内制造，整个系统 的国产化率已达65%以上，为烟气海水脱硫装置技术的进一步推广打下了基 础。1.6 进一步改进海水脱硫技术的探讨通过5, 6号机组烟气海水脱硫装置的

23、运行，为进一步改进烟气海水脱硫的 技术提供了可能。目前，进一步改进海水脱硫工艺正用于正在实施的1, 2, 3 号机组的烟气海水脱硫工程中。1.6.1 进一步减少曝气池的面积5, 6号机组曝气池面积比4号机组已明显减小，但占地面积仍较大。从反 应池的空气喷嘴布置来看，纵向喷嘴并未布满，它们之间的空档仍较大，仍有 2.2m的空档。可适当缩小其间隙，这样，可使整个曝气池面积缩减约20%左 右。1.6.2 进一步优化吸收塔的设计海水脱硫工艺中，烟气中SO?的吸收主要在吸收塔内完成。为提高吸收 率，进入吸收塔的海水量约占循环水总量的1/6,大量的海水与烟气接触保证 了脱硫效率。与石灰石-石膏法脱硫工艺相

24、比，目前，该电厂海水脱硫的液气比 太小，吸收塔的空塔流速很小，设计较保守。可适当提高这些指标，以得到较 高的脱硫效率。因此，在进一步测试和试验的基础上，可优化吸收塔设计，为 更小型化努力。1.6.3 旁路烟道及旁路挡板的设置按目前旁路挡板常开的运行方式，旁路挡板形同虚设。可取消旁路挡板或 不设旁路烟道，以保证在机组运行时，必须运行脱硫系统；或定期切换旁路挡 板，以保证挡板的灵活和可靠。1.6.4 进一步提高国产化率通过实践和积累经验，已逐步掌握烟气海水脱硫技术，烟气海水脱硫设备 的国产化率正逐步提高。目前，国内已具备吸收塔内部组件、GGH、曝气池组 合件等的生产能力，这些组件的制造工艺水平在逐

25、步提高。该电厂1, 2, 3号机组烟气海水脱硫设备的国产化率可以进一步提高，不久，该设备的国产化率 可到达95%左右。1.7 结束语火电厂的烟气用海水脱硫工艺具有以下优点：适合燃烧中、低硫煤的沿海 电厂，其工艺较简单，投资及运行费用较低，不存在需处理脱硫产生的废弃物 问题，脱硫效率较高。应在吸取国外设计及国内运行经验的基础上，对海水脱 硫装置进行改进和提高。2海水烟气脱硫工艺2.1 摘要本文论述我国海水烟气脱硫工艺、挪威ABB公司的flakt-hydro海水烟气 脱硫工艺以及美国Bechtel公司的海水烟气脱硫工艺，并系统讨论海水烟气脱 硫工艺的应用与开展及其优缺点。关键词：海水烟气脱硫工艺；

26、海水脱硫装置；环保；二氧化硫前言我国是一个资源生产和消费大国，然而经济的快速开展的同时加速了对燃 料的需求，由燃料产生的环境问题已经越来越严重。据国家环保部门统计，每 年各种煤及各种资源冶炼产生的二氧化硫高达2158.7万吨，居世界第一位，二 氧化硫排放量占世界的15.1%,由二氧化硫污染造成的酸雨面积占全国总国土 面积的30%,严重影响人们的身体健康和环境，造成了难以估计的经济损失和 社会危害。因此有效地控制大气中的二氧化硫已成为刻不容缓的研究课题，高 效率，高环保的脱硫技术更是成为了现阶段的环保领域关注的焦点。2.2 海水烟气脱硫技术原理天然海水中含有大量的可溶性盐，其主要成分是氯化物、硫

27、酸盐及少量的 可溶性碳酸盐。海水呈现碱性，PH值为7. 88. 3,具有天然的酸碱缓冲能 力及吸收二氧化硫的能力，海水烟气脱硫工艺技术就是利用海水的这种特性来 洗涤烟气中的二氧化硫，以到达烟气净化的效果。海水脱硫工艺主要由烟气系统、供排海水系统、海水恢复系统以及工厂必 备的电气控制系统等组成。其主要流程是:锅炉排出的烟气经除尘器后，由烟气 脱硫系统（FGD系统）增压风机送入气-气热交换器（GGH）的热侧降温以提高吸收 塔内的二氧化硫吸收效率，冷却后的烟气由吸收塔地步送入，在吸收塔中与由 塔顶均匀喷洒的海水（利用电厂循环冷却水）逆向充分接触混合，经过净化后的 烟气，通过GGH升温后，经由烟囱派入

28、大气。其脱硫流程如图21所示：烟气烟气图2-1海水脱硫工艺流程海水脱硫的机理如下：在吸收塔中：SO2+H20fHs0+H+(2-1)HSOL SO 歹+H+(2-2)(4)在曝气池中：S0+jo2-S0i-(2-3)C0+H + f HCOJ(2-4)HCOj+H+f CO2+H2O(2-5)海水在洗涤烟气的过程中，烟气中的的二氧化硫气体被海水吸收，生成亚 硫酸根离子和氢离子，洗涤液的PH值随着降低；同时海水中的碳酸氢根离 子能与氢离子发生反响，生成水和二氧化碳，从而阻止或缓和洗涤液PH值的 继续下降，有利于海水对二氧化硫的继续吸收；洗涤后的海水变成酸性水，经 曝气池处理达标后再排放到大海。2.3 我国海水烟气脱硫工艺