常规火电厂烟气净化技术.ppt
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1、第四章常规火电厂常规火电厂烟气净化技术烟气净化技术长沙理工大学能动学院热动教研室4.1 概述概述一、火电厂烟气净化的目的一、火电厂烟气净化的目的对氮氧化物来说,合理有效地组织煤的燃烧对氮氧化物来说,合理有效地组织煤的燃烧过程,可以较大幅度地降低过程,可以较大幅度地降低NOx的生成量。的生成量。烟气脱硫是降低常规燃煤电厂硫氧化物排放烟气脱硫是降低常规燃煤电厂硫氧化物排放的比较经济和有效的手段,根据采用的脱硫工艺的比较经济和有效的手段,根据采用的脱硫工艺不同,烟气脱硫的基建费占电厂总投资的不同,烟气脱硫的基建费占电厂总投资的10%-20%,脱硫的运行费用也很高。,脱硫的运行费用也很高。实现脱硫脱氮
2、装置一体化的联合烟气净化技实现脱硫脱氮装置一体化的联合烟气净化技术与可资源化烟气脱硫技术是目前重要的研究课术与可资源化烟气脱硫技术是目前重要的研究课题,也是未来烟气净化技术的发展方向。题,也是未来烟气净化技术的发展方向。二二.烟气脱硫技术的发展烟气脱硫技术的发展自自20世纪世纪70年代世界上开始安装第一套大容年代世界上开始安装第一套大容量火电厂烟气脱硫(量火电厂烟气脱硫(FGD)装置以来,烟气脱硫)装置以来,烟气脱硫技术已经历了技术已经历了30多年的发展过程,已经投入应用多年的发展过程,已经投入应用的烟气脱硫技术有十余种。的烟气脱硫技术有十余种。目前,我国采用脱硫装置的火电机组(包括引目前,我
3、国采用脱硫装置的火电机组(包括引进国外技术)总容量约为进国外技术)总容量约为25300MW,大致占全,大致占全国火电机组总容量的国火电机组总容量的1.5%。湿法脱硫湿法脱硫干法脱硫干法脱硫半干法脱硫半干法脱硫 三、烟气脱硫工艺的类型和主流工艺三、烟气脱硫工艺的类型和主流工艺1 1、类类型型按脱硫反按脱硫反应应物物质质在反在反应过应过程中的状程中的状态态分分为为 抛弃法抛弃法按脱硫反按脱硫反应产应产物的物的处处理方式理方式分成:分成:回收法回收法 再生法再生法按脱硫按脱硫剂剂的使用情况可分的使用情况可分为为:非再生法非再生法2、主流的脱硫工艺、主流的脱硫工艺烟气脱硫技术以石灰石烟气脱硫技术以石灰
4、石/石膏湿法工艺为主流。石膏湿法工艺为主流。有一定的份额。有一定的份额。四、燃煤电厂烟气脱硫系统的特点四、燃煤电厂烟气脱硫系统的特点1、脱硫装置呈多样脱硫装置呈多样。2、工艺特点接近于化工工业工艺特点接近于化工工业。3、服务对象的特点不同服务对象的特点不同。一、脱硫剂的种类一、脱硫剂的种类 4.2 烟气脱硫剂的种类和特点烟气脱硫剂的种类和特点目前广泛使用的脱硫剂的种类包括:目前广泛使用的脱硫剂的种类包括:钙基脱硫剂、氨基脱钙基脱硫剂、氨基脱硫剂和钠基脱硫剂,还有其他碱性物质、活性炭等。硫剂和钠基脱硫剂,还有其他碱性物质、活性炭等。1、钙基脱硫剂:(、钙基脱硫剂:(1)石灰石石灰石。(。(2)石
5、灰石灰。(。(3)消石消石灰灰。2、氨基脱硫剂:氨一般以氨水或液氨的形式作为脱硫的氨基脱硫剂:氨一般以氨水或液氨的形式作为脱硫的吸收剂。吸收剂。3、钠基脱硫剂:钠基脱硫剂:Na2SO3、Na2CO3、NaHCO3等。等。4、活性炭吸附剂:活性炭可单独用来脱硫或脱氮(借助活性炭吸附剂:活性炭可单独用来脱硫或脱氮(借助于氨),或用来联合脱硫脱氮。于氨),或用来联合脱硫脱氮。5、其他脱硫吸收剂:碱性物质(如火电厂排放的废弃物)其他脱硫吸收剂:碱性物质(如火电厂排放的废弃物)作为脱硫剂。作为脱硫剂。1 1、烟气脱硫效率、烟气脱硫效率 平均脱硫效率的平均脱硫效率的计计算式算式为为:4.3 电站锅炉烟气脱
6、硫工艺的主电站锅炉烟气脱硫工艺的主要技术、经济和环境指标要技术、经济和环境指标 一、主要技术指标一、主要技术指标折算水分、灰分和硫分折算水分、灰分和硫分,计计算公式如下:算公式如下:%2、钙硫摩尔比(、钙硫摩尔比(Ca/S)钙钙与硫的摩与硫的摩尔尔比比值值表示,即表示,即Ca/SCa/S比,所需的比,所需的Ca/SCa/S越高越高,钙钙的利用率的利用率则则越低越低。湿法脱硫工湿法脱硫工艺艺在在脱硫效率脱硫效率为为90%90%以上以上时时,钙钙硫摩硫摩尔尔比比略大于略大于1 1。半干法在脱硫率半干法在脱硫率为为85%85%时时,钙钙硫摩硫摩尔尔比比为为1.51.61.51.6;干法在脱硫效率干法
7、在脱硫效率为为70%70%时时,钙钙硫摩硫摩尔尔比可达比可达22.522.5。3、脱硫装置的出力、脱硫装置的出力用折算到标准状态下每小时处理的烟气量,即采用用折算到标准状态下每小时处理的烟气量,即采用m3/h来表示。来表示。1、工程总投资和单位容量造价工程总投资和单位容量造价工程总投资指与烟气脱硫工程有关的固定资产工程总投资指与烟气脱硫工程有关的固定资产投资和建设费用的总和投资和建设费用的总和。单位容量造价是根据工程总投资计算的每单位容量造价是根据工程总投资计算的每kW机组容量平均投资费用机组容量平均投资费用。二、主要经济指标二、主要经济指标2、年运行费用、年运行费用烟气脱硫系统运行一年中所发
8、生的全部费用烟气脱硫系统运行一年中所发生的全部费用。3 3、脱除每吨脱除每吨SOSO2 2的成本的成本脱硫成本脱硫成本=(工程(工程总总投投资资+寿命寿命4 4、售售电电电电价增加价增加电电价增加价增加=年运行年运行费费用(元)用(元)/机机组组容量(容量(kWkW)24 24(h h)365365锅锅炉可用系数炉可用系数 年运行年运行费费)/(年脱硫量(年脱硫量寿命)寿命)脱硫系统可能产生的脱硫系统可能产生的环境问题主要是废水和环境问题主要是废水和废渣废渣等。等。1、废水、废水主要超标项目是主要超标项目是PH值、值、COD、悬浮物及汞、悬浮物及汞、铜、镍、锌、砷、氯、氟等,铜、镍、锌、砷、氯
9、、氟等,因此,在整体工艺因此,在整体工艺中需考虑相应的废水处理措施。中需考虑相应的废水处理措施。2、固体废弃物、固体废弃物大部分脱硫工艺对脱硫副产品大部分脱硫工艺对脱硫副产品采用抛弃堆放采用抛弃堆放等处理方式,因此要对堆放场的底部进行等处理方式,因此要对堆放场的底部进行防渗处防渗处理理,以防污染地下水,对表面进行,以防污染地下水,对表面进行固化处理固化处理,以,以防扬尘。防扬尘。三、环境评估三、环境评估4.4 湿法烟气脱硫技术湿法烟气脱硫技术 湿法脱硫技术以石灰石或石灰浆液洗涤法为代表。1)高速气流设计增强了物质传递能力,降低了)高速气流设计增强了物质传递能力,降低了系统的成本,标准设计烟气流
10、速达到系统的成本,标准设计烟气流速达到4.0m/s。2)技术成熟可靠,多于)技术成熟可靠,多于55,000MWe的的湿法脱硫安装业绩。湿法脱硫安装业绩。3)最优的塔体尺寸,系统采用最优尺寸,平)最优的塔体尺寸,系统采用最优尺寸,平衡了衡了SO2去除与压降的关系,使得资金投入和运去除与压降的关系,使得资金投入和运行成本最低。行成本最低。4)吸收塔液体再分配装置,有效避免烟气爬)吸收塔液体再分配装置,有效避免烟气爬壁现象的产生,提高经济性,降低能耗。壁现象的产生,提高经济性,降低能耗。优点:优点:p脱硫效率高达脱硫效率高达95%以上,有利于地区和电厂以上,有利于地区和电厂实行总量控制;实行总量控制
11、;p技术成熟,设备运行可靠性高(系统可利用率技术成熟,设备运行可靠性高(系统可利用率达达98%以上);以上);p单塔处理烟气量大,单塔处理烟气量大,SO2脱除量大;脱除量大;p适用于任何含硫量的煤种的烟气脱硫;适用于任何含硫量的煤种的烟气脱硫;p对锅炉负荷变化的适应性强(对锅炉负荷变化的适应性强(30%100%BMCR););p设备布置紧凑减少了场地需求;设备布置紧凑减少了场地需求;p处理后的烟气含尘量大大减少;处理后的烟气含尘量大大减少;p吸收剂吸收剂(石灰石石灰石)资源丰富,价廉易得;资源丰富,价廉易得;p脱硫副产物(石膏)便于综合利用,经济效益脱硫副产物(石膏)便于综合利用,经济效益显著
12、;显著;一、石灰石浆液洗涤脱硫工艺的基本原理一、石灰石浆液洗涤脱硫工艺的基本原理1、烟气湿法脱除、烟气湿法脱除SO2的理论基础的理论基础pSO2在水中具有中等程度的溶解度,其水溶性呈在水中具有中等程度的溶解度,其水溶性呈酸性,因此,易于与碱性物质发生中和反应;酸性,因此,易于与碱性物质发生中和反应;pSO2具有较强的极性,易于被吸收剂吸收;具有较强的极性,易于被吸收剂吸收;pSO2溶于水生成的溶于水生成的SO32-、HSO3-等,可与钙等等,可与钙等碱土金属离子形成溶解度很低的沉淀物;碱土金属离子形成溶解度很低的沉淀物;p在与强氧化剂接触或有催化剂及氧存在时,在与强氧化剂接触或有催化剂及氧存在
13、时,SO32-会被氧化成会被氧化成SO42-,会生成更稳定的碱金属硫,会生成更稳定的碱金属硫酸盐沉积物。酸盐沉积物。2、工艺流程、工艺流程基本工艺流程如下:基本工艺流程如下:锅炉烟气经电锅炉烟气经电除尘器除尘除尘器除尘后,通过后,通过增压风机增压风机、GGH(可选可选)降温后进入降温后进入吸收塔吸收塔。在吸收塔内烟气向上流动且被向下流动的循环在吸收塔内烟气向上流动且被向下流动的循环浆液以逆流方式洗涤。浆液以逆流方式洗涤。循环浆液循环浆液则通过喷浆层内设则通过喷浆层内设置的喷嘴喷射到吸收塔中,以便脱除置的喷嘴喷射到吸收塔中,以便脱除SO2、SO3、HCL和和HF,与此同时在,与此同时在“强制氧化
14、工艺强制氧化工艺”的处理的处理下反应的副产物被导入的空气氧化为下反应的副产物被导入的空气氧化为石膏石膏(CaSO42H2O),并消耗作为吸收剂的石灰石。),并消耗作为吸收剂的石灰石。循环浆液通过浆液循环泵向上输送到喷淋层中,循环浆液通过浆液循环泵向上输送到喷淋层中,通过喷嘴进行雾化,可使气体和液体得以充分接触。通过喷嘴进行雾化,可使气体和液体得以充分接触。每个泵通常与其各自的喷淋层相连接,即通常采用每个泵通常与其各自的喷淋层相连接,即通常采用单元制。单元制。p在吸收塔中,石灰石与二氧化硫反应生成石膏,这部在吸收塔中,石灰石与二氧化硫反应生成石膏,这部分石膏浆液通过石膏浆液泵排出,进入石膏脱水系
15、统。分石膏浆液通过石膏浆液泵排出,进入石膏脱水系统。p脱水系统主要包括石膏水力旋流器(作为一级脱水设脱水系统主要包括石膏水力旋流器(作为一级脱水设备)、浆液分配器和真空皮带脱水机。备)、浆液分配器和真空皮带脱水机。p经过净化处理的烟气流经两级除雾器除雾,在此处将经过净化处理的烟气流经两级除雾器除雾,在此处将清洁烟气中所携带的浆液雾滴去除。同时按特定程序不清洁烟气中所携带的浆液雾滴去除。同时按特定程序不时地用工艺水对除雾器进行冲洗。时地用工艺水对除雾器进行冲洗。p进行除雾器冲洗有两个目的,一是防止除雾器堵塞,进行除雾器冲洗有两个目的,一是防止除雾器堵塞,二是冲洗水同时作为补充水,稳定吸收塔液位。
16、二是冲洗水同时作为补充水,稳定吸收塔液位。p在吸收塔出口,烟气一般被冷却到在吸收塔出口,烟气一般被冷却到4655左右,左右,且为水蒸气所饱和。通过且为水蒸气所饱和。通过GGH将烟气加热到将烟气加热到80以上,以上,以提高烟气的抬升高度和扩散能力。以提高烟气的抬升高度和扩散能力。p最后,洁净的烟气通过烟道进入烟囱排向大气。最后,洁净的烟气通过烟道进入烟囱排向大气。脱硫过程主反应脱硫过程主反应1)SO2+H2OH2SO3吸收2)CaCO3+H2SO3CaSO3+CO2+H2O中和3)CaSO3+1/2O2CaSO4氧化4)CaSO3+1/2H2OCaSO31/2H2O结晶5)CaSO4+2H2OC
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