某电厂烟气脱硫系统简介(成型)52941.ppt
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1、电厂烟气脱硫系统简介湿式石灰石石膏法烟气脱硫工艺石灰石石膏法烟气脱硫系统n n湿式石灰石石膏法脱硫工艺发展历程n n石灰石脱硫工艺的化学原理n n石灰石脱硫系统构成n n湿式烟气脱硫工艺设计参数湿式石灰石石膏法脱硫工艺发展历程n n湿式脱硫工艺的发展史n n石灰石石膏湿法脱硫发展的几个阶段n n目前比较先进的几种石灰石石膏湿法脱硫工艺n n石灰石石膏法烟气脱硫在我国的发展湿式脱硫工艺发展史n n1930 1930 第一台湿式第一台湿式FGD(FGD(全尺寸全尺寸)在英国在英国Batter SeaBatter Sea电厂投运电厂投运n n1953 1953 美国美国TVATVA进行了小规模试验研
2、究进行了小规模试验研究n n1964 1964 前苏联在一个冶炼厂的尾部安装了一套湿式洗涤装置前苏联在一个冶炼厂的尾部安装了一套湿式洗涤装置n n1965-1966 1965-1966 日本先后在日本先后在3 3个电厂安装了石灰个电厂安装了石灰/石灰石洗涤装置石灰石洗涤装置n n1965 1965 美国对石灰石洗涤工艺进行了中试美国对石灰石洗涤工艺进行了中试n n1971 1971 美国美国TVA/EPATVA/EPA在在ShawneeShawnee电厂进行了现场工业性试验电厂进行了现场工业性试验n n1975 1975 中国上海闸北电厂首次进行了现场中间试验中国上海闸北电厂首次进行了现场中间
3、试验n n8080年代中期,年代中期,原西德在吸收日本和美国的试验研究和运行经验的基原西德在吸收日本和美国的试验研究和运行经验的基础上,结合国情进行了深入的研究,积累了经验。现已形成了自己独础上,结合国情进行了深入的研究,积累了经验。现已形成了自己独特的商业装置特的商业装置n n9090年代,湿法年代,湿法FGDFGD工艺在发达工业国家的燃煤电厂得到了广泛应用工艺在发达工业国家的燃煤电厂得到了广泛应用 石灰石脱硫工艺的化学原理n n在水中,气相在水中,气相SOSO2 2被吸收并经过下列反应离解被吸收并经过下列反应离解l lSOSO2 2(气)(气)+H+H2 2O O SOSO2 2(液)液)
4、H H2 2OOl lSOSO2 2(液)液)H H2 2O HO H+HSO+HSO3 3-2 H 2 H+SO+SO3 32-2-n n由于由于H H+被被OHOH-中和生成水使得这一平衡向右进行。中和生成水使得这一平衡向右进行。OHOH-离子离子是由水中融解的石灰石生成的,且鼓入的空气可将生成的是由水中融解的石灰石生成的,且鼓入的空气可将生成的COCO2 2带走。带走。n nCaCOCaCO3 3 Ca Ca2 2+CO+CO3 32 2n nCOCO3 32 2+H2O+H2O OHOH-H HCOCO3 32 2 2 OH-+CO2(2 OH-+CO2(液)液)n n鼓入的空气也可用
5、来氧化鼓入的空气也可用来氧化HSOHSO3 3-和和SOSO3 32-2-离子,最后生成石膏离子,最后生成石膏沉淀物。沉淀物。HSOHSO3 3-+1/2O2+1/2O2 SOSO4 42-2-H H+SOSO3 32-2-1/2O2 1/2O2 SOSO4 42-2-Ca+Ca+SOSO4 42-2-CaSOCaSO4 4典型的工艺流程系统构成(一)n n石灰石制备系统:由石灰石粉料仓、石灰石磨机及测量站构成。n n吸收塔:由洗涤循环系统除雾器和氧化工序组成的吸收塔。n n烟气再热系统(可选)n n脱硫风机n n石膏脱水装置:由水力旋流分离器、真空皮带过滤机和储存系统组成。系统构成(二):石
6、灰石制备系统n n细度要求:细度要求:9090通过通过325325目筛(目筛(4444微米)或微米)或250250目目筛(筛(6363微米)。微米)。n n纯度要求:石灰石含量大于纯度要求:石灰石含量大于9090。n n可磨性也有一定的要求。可磨性也有一定的要求。n n简介:将石灰石粉由罐车运到料仓储存,然后通简介:将石灰石粉由罐车运到料仓储存,然后通过给料机、输粉机将石灰石粉输入浆池,加水制过给料机、输粉机将石灰石粉输入浆池,加水制备成固体含量分数为备成固体含量分数为10105050的浆液。的浆液。系统构成(三):吸收氧化系统n n吸收塔 吸收塔是烟气脱硫的核心装置,要求气液接触面积大、气体
7、的吸收反应良好,压力损失小。并且适用于大容量烟气处理。吸收塔的主要有喷淋塔、填料塔、双回路塔和喷射鼓泡塔、复合塔等类型。系统构成(三):吸收氧化系统n n喷淋塔 是湿法脱硫的主流塔型,多采用逆流方式布置,烟气流速为3m/s左右,液气比与煤的含硫量和脱硫率关系较大,一般在825L/m之间。优点是:内部部件少,故结垢的可能性小,压力损失也小。逆流运行有利于烟气与吸收液充分接触,但阻力损失比顺流大。系统构成(三):吸收氧化系统n n填料塔 填料塔是由日本三菱重工开发,采用塑料隔栅作填料,相对延长了气液两相的接触时间,从而保证较高的脱硫率。隔栅填料塔为顺流或逆流,顺流时的空塔气速约45米/秒,与逆流塔
8、相比结构紧凑。压降因隔栅填充高度而异。系统构成(三):吸收氧化系统n n双回路塔双回路塔最早由美国最早由美国ReserchReserch-ConttrellConttrell公司开发,又称公司开发,又称NoellNoell-KRCKRC工艺,在美国和德国应用较多。双回路塔被工艺,在美国和德国应用较多。双回路塔被一个集液斗分成两个回路:下段作为预冷却区,一个集液斗分成两个回路:下段作为预冷却区,并进行一级脱硫,并进行一级脱硫,pHpH控制在控制在4.04.05.05.0,有利于氧,有利于氧化和石灰石的溶解,防止结垢和提高石灰石的利化和石灰石的溶解,防止结垢和提高石灰石的利用率;上段为吸收区,其排
9、水经集液斗引入另设用率;上段为吸收区,其排水经集液斗引入另设的加料槽,在此加入新鲜的石灰石,维持较高的的加料槽,在此加入新鲜的石灰石,维持较高的pHpH(6.06.0左右),以获得较高的脱硫率。左右),以获得较高的脱硫率。系统构成(三):吸收氧化系统n n喷射鼓泡塔喷射鼓泡塔由千代田公司开发研制,又称由千代田公司开发研制,又称CT-121CT-121,烟气通过喷,烟气通过喷射分配器以一定的压力进入吸收液,形成一定高射分配器以一定的压力进入吸收液,形成一定高度的喷射气泡层,可省去再循环泵和喷林装置。度的喷射气泡层,可省去再循环泵和喷林装置。净化后的烟气经上升管进入混合室,除雾后排放。净化后的烟气
10、经上升管进入混合室,除雾后排放。特点是:可在低特点是:可在低pHpH下运行,一般为下运行,一般为3.53.54.54.5,生,生成的石膏晶体颗粒大,易于脱水;脱硫率的高低成的石膏晶体颗粒大,易于脱水;脱硫率的高低与系统的压降有关,可通过增大喷射管的浸没深与系统的压降有关,可通过增大喷射管的浸没深度来提高压降,提高脱硫率。度来提高压降,提高脱硫率。系统构成(四):吸收氧化系统n n除雾器除雾器一般设置在吸收塔顶部(低流速烟气垂直布置)或出口烟道(高流速烟气水平布置),通常为二级除雾器。除雾器设置冲洗水,间歇冲洗冲洗除雾器。湿法烟气脱硫采用的主要是折流板除雾器,其次是旋流板除雾器。系统构成(四):
11、吸收氧化系统n n折流板除雾器折流板除雾器是利用液滴与某种固体表面相撞击而将液滴凝聚并捕集的,气体通过曲折的挡板,流线多次偏转,液滴则由于惯性而撞击在挡板被捕集下来。通常,折流板除雾器中两板之间的距离为20-30mm,对于垂直安置,气体平均流速为23m/s;对于水平放置,气体流速一般为610m/s。气体流速过高会引起二次夹带。系统构成(四):吸收氧化系统n n旋流板除雾器气流在穿过除雾器板片间隙时变成旋转气流,其中的液滴在惯性作用下以一定的仰角射出作螺旋运动而被甩向外侧,汇集流到溢流槽内,达到除雾的目的,除雾率可达9099。系统构成(五):吸收氧化系统n n氧化槽氧化槽氧化槽的功能是接收和储存
12、石灰石,溶解石灰石,氧化槽的功能是接收和储存石灰石,溶解石灰石,鼓风氧化鼓风氧化CaSO3CaSO3,结晶生成石膏。早期的湿法脱,结晶生成石膏。早期的湿法脱硫几乎都是在脱硫塔外另设氧化塔,由脱硫塔排硫几乎都是在脱硫塔外另设氧化塔,由脱硫塔排出的浆液再被引入专门的压力氧化槽中,并添加出的浆液再被引入专门的压力氧化槽中,并添加硫酸,在硫酸,在pHpH为为3 34 4的条件下被鼓风氧化。这种工的条件下被鼓风氧化。这种工艺易发生结垢和阻塞问题。随着工艺的发展,将艺易发生结垢和阻塞问题。随着工艺的发展,将氧化系统组合在塔底的浆池内,利用大容积浆液氧化系统组合在塔底的浆池内,利用大容积浆液完成石膏的结晶过
13、程,就地氧化。循环的石灰石完成石膏的结晶过程,就地氧化。循环的石灰石在氧化槽内设计停留时间一般为在氧化槽内设计停留时间一般为4 48min8min,与石,与石灰石的反应性能有关。灰石的反应性能有关。系统构成(六):吸收氧化系统n n雾化喷嘴雾化喷嘴的功能是将大量的石灰石浆液转化为能够提供足够接触面积的雾化小液滴以有效脱除烟气中二氧化硫。湿法脱硫采用的喷嘴一般为离心压力雾化喷嘴,可粗略分为旋转型和离心型。常用的有空心锥切线型、实心锥切线型、双空心锥切线型、实心锥型、螺旋型等5种。系统构成(六):吸收氧化系统n n空心锥切线型空心锥切线型采用这种设计的喷嘴,石灰石浆从切线方向进入喷采用这种设计的喷
14、嘴,石灰石浆从切线方向进入喷嘴的涡旋腔内,然后从与入口方向成直角的喷孔嘴的涡旋腔内,然后从与入口方向成直角的喷孔喷出,可允许自由通过的颗粒尺寸大约是喷孔尺喷出,可允许自由通过的颗粒尺寸大约是喷孔尺寸的寸的8080100100,喷嘴无内部分离部件。传统,喷嘴无内部分离部件。传统的用于的用于FGDFGD的喷嘴是采用炭化硅材料铸造的空心的喷嘴是采用炭化硅材料铸造的空心锥形旋流切线型喷嘴(如美国锥形旋流切线型喷嘴(如美国BETEBETE公司的公司的THTH系列)系列)通常在通常在0.1-0.2MPa0.1-0.2MPa压力下工作,旋流切线形与相压力下工作,旋流切线形与相似的传统实心锥形旋流喷嘴相比,前
15、者比后者畅似的传统实心锥形旋流喷嘴相比,前者比后者畅通直径大很多,尤其是在喷射循环使用的石灰石通直径大很多,尤其是在喷射循环使用的石灰石浆时更实用。浆时更实用。系统构成(六):吸收氧化系统n n实心锥切线型实心锥切线型这种喷嘴的设计思路与空心锥切线喷嘴近似,所不这种喷嘴的设计思路与空心锥切线喷嘴近似,所不同的是在涡旋腔封闭端的顶部使部分液体转向喷同的是在涡旋腔封闭端的顶部使部分液体转向喷入喷雾区的中央,以此来实现实心锥形喷雾的效入喷雾区的中央,以此来实现实心锥形喷雾的效果,这种可允许自由通过的颗粒尺寸大约是喷孔果,这种可允许自由通过的颗粒尺寸大约是喷孔尺寸的尺寸的8080100100,这种喷嘴
16、喷射的液滴平均,这种喷嘴喷射的液滴平均粒径比相同尺寸的空心锥形喷嘴的大粒径比相同尺寸的空心锥形喷嘴的大30305050,BETEBETE的的TSCTSC系列就是这种喷嘴,在吸收塔中应用系列就是这种喷嘴,在吸收塔中应用时它可以采用氮连接炭化硅陶瓷材料(时它可以采用氮连接炭化硅陶瓷材料(SNBSC).SNBSC).系统构成(六):吸收氧化系统n n双空心锥切线形这种喷嘴就是在一个空心锥切线腔体上设计两个喷孔,在吸收塔中,一个喷孔向上喷,另一个向下喷,这种喷嘴允许通过的颗粒尺寸为喷孔直径的80100。BETE的DTH系列为双空心锥切线设计的喷嘴,DTH系列喷嘴也可以采用氮连接炭化硅陶瓷材料制造。系统
17、构成(六):吸收氧化系统n n实心锥(一)实心锥(一)这种喷嘴通过内部的叶片使石灰石浆形成旋流,然后以入口这种喷嘴通过内部的叶片使石灰石浆形成旋流,然后以入口的轴线为轴从喷孔喷出,根据不同的设计,这种喷嘴允许的轴线为轴从喷孔喷出,根据不同的设计,这种喷嘴允许通过的最大颗粒直径为喷孔直径的通过的最大颗粒直径为喷孔直径的2525100100不等,在不等,在同等条件下,这种喷嘴所能提供的雾化粒径相当于相同尺同等条件下,这种喷嘴所能提供的雾化粒径相当于相同尺寸的空心锥切线形喷嘴的寸的空心锥切线形喷嘴的60607070。BETEBETE的最大自由的最大自由通道通道MPMP系列就是专门设计开发出来的可以提
18、供自由畅通系列就是专门设计开发出来的可以提供自由畅通直径大,同时又兼顾了旋流切线设计所拥有的良好的实直径大,同时又兼顾了旋流切线设计所拥有的良好的实心锥形喷雾雾化特点的喷嘴。在相同流量和压力条件下,心锥形喷雾雾化特点的喷嘴。在相同流量和压力条件下,BETEBETE的的MPMP系列喷嘴可提供的平均雾化粒径要比采用切线系列喷嘴可提供的平均雾化粒径要比采用切线内部旋流设计的喷嘴小内部旋流设计的喷嘴小3030。系统构成(六):吸收氧化系统n n实心锥(二)实心锥(二)n n在喷射循环利用的石灰石浆时,在喷射循环利用的石灰石浆时,BETEBETE的的MPMP系列在系列在保证均匀的喷雾分布的同时又提供了大
19、的自由通保证均匀的喷雾分布的同时又提供了大的自由通道以保证最佳的防堵塞效果。道以保证最佳的防堵塞效果。MPMP系列喷嘴内部两系列喷嘴内部两个独特的个独特的S S形内部叶片使得它可以允许很大直径的形内部叶片使得它可以允许很大直径的颗粒物质通过,所以颗粒物质通过,所以MPMP系列喷嘴可以用来输送污系列喷嘴可以用来输送污浊的、粗糙的以及含纤维物质的混合液体。它高浊的、粗糙的以及含纤维物质的混合液体。它高工作效率的设计意味着采用这种喷嘴可以有效地工作效率的设计意味着采用这种喷嘴可以有效地减少泵地压力及运行费用。减少泵地压力及运行费用。系统构成(六):吸收氧化系统n n螺旋型(一)螺旋型(一)n n在这
20、种喷嘴设计中,随着连续变小的螺旋线体,在这种喷嘴设计中,随着连续变小的螺旋线体,石灰石浆不断经螺旋线相切后改变方向成片状喷石灰石浆不断经螺旋线相切后改变方向成片状喷射成同心轴状锥体。这一喷嘴设计无分离部件,射成同心轴状锥体。这一喷嘴设计无分离部件,自由畅通直径等同与喷孔直径的自由畅通直径等同与喷孔直径的3030100100,在平均粒径相当于相同尺寸的空心锥切线形喷嘴在平均粒径相当于相同尺寸的空心锥切线形喷嘴的的50506060。在很低的压力下,螺旋型喷嘴设。在很低的压力下,螺旋型喷嘴设计也可提供很强的吸收效率,所以这种喷嘴推出计也可提供很强的吸收效率,所以这种喷嘴推出后迅速获得脱硫系统的认可,
21、典型的操作压力为后迅速获得脱硫系统的认可,典型的操作压力为0.05-0.1MPa0.05-0.1MPa。系统构成(六):吸收氧化系统n n螺旋型(二)螺旋型(二)n n在相同压力下,在相同压力下,BETEBETE的的STST系列螺旋喷嘴提供的喷雾主要系列螺旋喷嘴提供的喷雾主要由比由比THTH系列小系列小30%30%5050的液滴做成,这就意味着有效的液滴做成,这就意味着有效的降低操作压力的条件下,的降低操作压力的条件下,STST系列任可提供与较高压力时系列任可提供与较高压力时的空心锥形喷嘴等效的甚至更小的雾化液滴。的空心锥形喷嘴等效的甚至更小的雾化液滴。n nBETEBETE的的STST系列喷
22、嘴最典型的应用就是系列喷嘴最典型的应用就是FGDFGD系统,这种喷嘴系统,这种喷嘴结实、小巧、整体设计,无内部盘片。这种设计提供的雾结实、小巧、整体设计,无内部盘片。这种设计提供的雾化区域成同心轴状,外环流量大,液滴直径也大,内环空化区域成同心轴状,外环流量大,液滴直径也大,内环空间充满了大量细密的雾化液滴,这一结构有利于微小的液间充满了大量细密的雾化液滴,这一结构有利于微小的液滴卷入到气流中,增大了化学反应所需的表面积。最典型滴卷入到气流中,增大了化学反应所需的表面积。最典型是由是由RBSCRBSC陶瓷活耐腐蚀的钴合金陶瓷活耐腐蚀的钴合金6 6材料制造,它有较长的材料制造,它有较长的寿命。寿
23、命。系统构成(六):吸收氧化系统n n大通道螺旋型大通道螺旋型这种喷嘴是在螺旋型喷嘴的基础上变形后得到的。这种喷嘴是在螺旋型喷嘴的基础上变形后得到的。比如比如BETEBETE的的STXPSTXP系列就是通过增大螺旋体之间的系列就是通过增大螺旋体之间的距离后设计出来的,距离后设计出来的,STXPSTXP设计允许通过的固体颗设计允许通过的固体颗粒直径与喷孔直径相同,最大可达到粒直径与喷孔直径相同,最大可达到38mm38mm。在。在尺寸相同、螺旋匝数相同的条件下,尺寸相同、螺旋匝数相同的条件下,STXPSTXP的雾滴的雾滴平均直径与平均直径与STST系列相近,若系列相近,若STST的螺旋匝数比的螺旋
24、匝数比STXPSTXP多一匝,则多一匝,则STXPSTXP的的D32D32比比STST约约3030。系统构成(七):烟气再热系统n n烟气再热系统烟气再热系统烟气经过湿法烟气经过湿法FGDFGD系统洗涤后,温度降到系统洗涤后,温度降到50506060,低于露,低于露点,为了增加烟囱排放烟气的能力,减少可见烟团的出现,点,为了增加烟囱排放烟气的能力,减少可见烟团的出现,许多国家规定了烟囱出口的最低排烟温度,如德国。不同许多国家规定了烟囱出口的最低排烟温度,如德国。不同的火电厂有不同的方法再热处理烟气。最简单的方法是使的火电厂有不同的方法再热处理烟气。最简单的方法是使用燃烧天然气或是低硫油的后燃器
25、。与旋转式气气热交用燃烧天然气或是低硫油的后燃器。与旋转式气气热交换器和多管气气热交换器相比,这种方法要消耗大量的换器和多管气气热交换器相比,这种方法要消耗大量的能量,此外燃料燃烧又是另外一个污染源。另一种是采用能量,此外燃料燃烧又是另外一个污染源。另一种是采用蒸汽烟气再热器,使用工艺蒸汽或锅炉产生的热量。蒸蒸汽烟气再热器,使用工艺蒸汽或锅炉产生的热量。蒸汽烟气再热器的基本投资比蓄热式气气热交换器低,汽烟气再热器的基本投资比蓄热式气气热交换器低,但运行费用高。此外还必须注意高温蒸汽在管道烟气侧结但运行费用高。此外还必须注意高温蒸汽在管道烟气侧结垢。安装蒸汽烟气再热器主要是空间限制造成的。垢。安
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