2023年常用烟气脱硫技术原理与工艺.docx
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1、2023年常用烟气脱硫技术原理与工艺 第一篇:常用烟气脱硫技术原理与工艺 技术讲课内容:幻灯片内容摘录 2023.5.22 第一部分 概述 为什么要脱硫 脱硫的必要性 随着国民经济的增长,能源消耗急剧增加,由此而引起的环境污染日益严峻。我国是一个煤储量丰富的国家,煤炭占一次能源的75%,能源消费结构对煤的过分依靠导致了环境污染的加剧,煤炭燃烧所排出SO2占排放总量的93.9%,我国1995年SO2排放达2370万吨,己居世界第一位。 n 据1998年中国环境状况公报数据显示1998年,中国大气环境主要污染物SO2的排放量达2090万吨,由此导致酸雨的覆盖面积约占国土面积的30%,造成的经济损失
2、达1100亿元。1998年,全国降水年均pH值范围在4.13-7.79之间,降水年均pH值低于5.6的城市占统计城市数的52.8%,尤其在南方降水pH值低于5.6的城市约占73.03%。SO2的排放不仅对人体有害,还会引起酸雨。SO2目前己成为我国空气最主要污染物之一。 n 酸雨限制和二氧化硫污染限制区简称两控区 n 大气中SO2可以导致多种呼吸器官疾病和更多诱发心血管疾病,而目SO2在环境中形成的酸沉降会引起江河湖泊的酸化,对植物和农作物造成损害。 环境污染突出的“三废 处理的最基本的原则,就是找到一种合适的,将污染物转化为一种长期稳定、不对周边环境造成二次污染的方式。 n “工业三废是指工
3、业生产所排放的“废水、废气、固体废弃物 n “工业三废中含有多种有毒、有害物质,若不经妥当处理,如未到达规定的排放标准而排放到环境大气、水域、土壤中,超过环境自净实力的容许量,就对环境产生了污染,破坏生态平衡和自然资源,影响工农业生产和人民健康,污染物在环境中发生物理的和化学的转变后就又产生了新的物质。好多都是对人的健康有危害的。这些物质通过不同的途径呼吸道、消化道、皮肤进入人的体内,有的干脆产生危害,有的还有蓄积作用,会更加严峻的危害人的健康。不同物质会有不同影响。 一、什么是“烟气脱硫技术? 用简洁、通俗的说法,就是:一种将烟气中SOx进行分别,转化为一种长期稳定、不对周边环境造成二次污染
4、的物质的方法。这是我们最基本的需求。 这种终产物的综合利用,也是我们选择何种烟气脱硫技术路途综合考量因素之一。 n 其次部分 n 石灰石-石膏湿法脱硫技术 n FGDflue gas desulfurization)烟气脱硫,即在烟道上加脱硫装置,它目前是世界上唯一大规模商业化应用的脱硫方法,是限制酸雨和SO2污染的最有效和主要的技术手段。 n 目前徐塘四台机均接受此脱硫技术 n 脱硫术语 n 1脱硫岛: n 指脱硫装置及为脱硫服务的建筑物。n 2、汲取剂: n n n n n n 指脱硫工艺中用于脱出二氧化硫等有害物质的反应剂。石灰石-石膏法脱硫工艺运用的汲取剂为石灰石CaCO3或石灰CaO
5、n 3汲取塔: n 脱硫工艺中脱除SO2等有害物质的反应装置。n 4副产品: n 在脱硫工艺中汲取剂与烟气中的SO2等反应后生成的物质。n 5装置可用率: n 指脱硫装置每年正常运行时间与发电机组每年总运行时间的百分比。 可用率=A-B/A 100% n 6脱硫效率: n 脱硫装置脱除的SO2量与未经脱硫前烟气中所含SO2量的百分比,按公式:=(C1-C2)/C1100% n 7增压风机: n 为克服脱硫装置产生的烟气阻力新增加的风机。目前4、5号脱硫装置的增压风机已撤除; 6、7号脱硫装置的增压风机也即将撤除。n 8烟气换热器:GGH6、7号 n 为调整脱硫前后的烟气温度设置的换热装作GGH
6、。一般进130降至88出,至汲取塔出50,至GGH加热到80以上排至烟囱。 一脱硫原理 石灰石石膏湿法烟气脱硫接受石灰石浆液做为反应剂,与烟气中的SO2发生反应生成亚硫酸钙CaSO3,亚硫酸钙CaSO3与氧气进一步反应生成硫酸钙CaSO4。其脱硫效率和运行牢靠性高,是应用最广的脱硫技术。 n 石灰石湿法脱硫系统的组成 n 烟气系统、SO2汲取系统、石灰石浆液制备系统、石膏脱水系统、公用系统工艺水系统、压缩空气系统等、废水系统。 n 1、烟气系统烟道挡板、烟气再热器、增压风机等; n 2、汲取系统汲取塔、循环泵、氧化风机、除雾器等;汲取塔系统一般包括石灰石浆液再循环系统、氧化空气系统、除雾器冲洗
7、系统、石灰石浆液供应系统、汲取塔溢流密封系统、汲取塔排水坑及事故浆池系统。主要设备有汲取塔、再循环泵、除雾器、搅拌器、氧化风机、汲取塔排水坑、事故浆液池、汲取塔排水坑、事故浆液池泵及相关的管路及阀门等。 n 3、汲取剂制备系统石灰石粉仓、磨石机、石灰石浆罐、浆液泵等n 4、石膏脱水及储存系统石膏浆液泵、水力旋流器、真空脱水机等n 5、公用系统工艺水、压缩空气、热工及电气等系统 n 工艺水系统作用:主要用来补充废水系统带走、在汲取塔内蒸发、及石膏带走的水分;冷却氧化空气、冲洗GGH、冲洗浆液管道、冲洗石膏滤饼滤布等。 n 更主要的作用是4、5号FGD浆液循环泵的机封冷却水,今日上午就能看出工艺水
8、的作用。机封水压力一般在0.3mpa左右。 n 6、废水废渣处理系统 二典型工艺流程 烟气系统DCS运行画面 增压风机又称脱硫风机,用以克服脱硫系统的阻力。脱硫风机主要有三种:动叶可调轴流风机、静叶可调轴流风机以及离心风机。 常用大型电站烟气脱硫 增压风机外形图 1.3 主要设备之三:烟气换热器6、7号 由锅炉来的烟气温度130,进入GGH放热温度降至88左右,进入汲取塔,烟气在汲取塔内被循泵出口的浆液汲取、降温从汲取塔排出,温度或许50,再经GGH加热,温度上升到80,进入烟囱排入大气。由汲取塔出来的烟气,温度已经降至4555,已低于酸露点,尾部烟道内壁温度较低,简洁结露腐蚀,所以通常安装了
9、烟气再热器,其目的是降低汲取塔入口烟温、提高汲取塔出口烟温。烟气再热器有多种方式,一般分为蓄热式和非蓄热式。蓄热式主要有:回转式烟气换热器(RGGH)、管式烟气换热(MGGH)器等。 大型电站烟气脱硫 回转式烟气换热器(RGGH)外形图 2、SO2汲取系统及主要设备 2.1 汲取塔 依据工作原理来分类,汲取塔主要有喷淋塔、液柱塔、填料塔、喷射鼓泡塔等。 1喷淋塔 喷淋塔是典型的空塔型汲取塔,循环浆液经过多层喷淋层将浆液由汲取塔上部从上向下喷射,形成细小的液滴与从下向上逆流的烟气接触,完成SOx的汲取。煤的含硫量从小到大确定,对应喷淋层的层数为35层不等,对于特高硫煤,喷淋塔有确定的局限性。 喷
10、淋塔接受单元制浆液循环系统,每台循环泵对应一层喷淋层,无在线备用。每台泵流量相同,扬程不同。每台泵、电机互换性较差,不利于备品备件的准备。喷淋塔一旦建成,煤的实际含硫量超过设计值需要改造的工程量较大。 喷淋塔其具有塔内部件少,结垢可能性小,阻力低等优点。适合国内大部分地区的中低硫煤锅炉的烟气脱硫,是目前国内运用最多的塔型。 n 1汲取塔喷淋层 喷嘴是喷淋塔的关键设备之一,脱硫喷嘴的作用是将浆液喷射为细小的液滴,增加汲取塔内浆液与烟气的接触面积。 目前常用的脱硫喷嘴有螺旋喷嘴和偏心喷嘴两种,根据每个喷嘴流量选择。 n 2除雾器 除雾器是利用折流板变更通过的烟气流道,使经过喷浆脱出SO2后的烟气夹
11、带的液滴和水雾分别下来, 以限制和防止亚硫酸盐在除雾器后塔壁、烟道产生结垢。除雾器一般的设计要求是液滴含量不超过100mg/Nm3。 n 除雾器 3搅拌器 为使浆液在浆池内不致沉淀结垢, 保证浆液在浆池内与空气中氧充分氧化,汲取塔底部通常设置侧进式搅拌器。 n 汲取塔喷浆管和喷嘴 3喷射鼓泡塔4填料塔 填料的特点: 1填料塔具有生产实力大,脱硫效率高,浆液量小,传质效率高,操作弹性大等优点。 2汲取塔造价高;当浆液负荷较小时传质效率降低; 3一般不干脆用于有悬浮物或简洁聚合产生结垢的脱硫剂。主要适用于溶解性的脱硫剂的脱硫技术。5带托盘的喷淋塔 根据石灰石的磨制方式是干磨或湿磨,可将石灰石浆液制
12、备分为干式制浆系统和湿式制浆系统。 3.1 干式制浆系统 主要包括石灰石接收、输送和贮存、石灰石粉制备和输送、石灰石粉贮存。3.2 湿式制浆系统 主要包括石灰石贮存和输送系统、石灰石浆液制备系统。 主要由汲取塔排出泵系统、旋流器站(一级脱水系统)、真空皮带过滤机(二级脱水系统)、废水旋流站等组成。 旋流器站(一级脱水系统) n 石膏二级脱水系统图 n 石膏二级脱水布置图 n 1)工艺水系统 n FGD装置配置有工艺水泵和事故冲洗水泵。 n 2)压缩空气系统 n 3)事故浆液排放系统 n 事故浆液池、泵、坑 n 4)废水处理系统 n 接受中和、混凝、澄清、脱水处理。 n 设有反应箱、澄清池、压滤
13、机、加药设备等。n 处理出水到达排放标准。 其次篇:烟气海水脱硫技术原理 烟气海水脱硫技术原理 海水烟气脱硫是利用海水的自然碱性汲取烟气中SO2的一种脱硫工艺。由于雨水将陆地上岩层的碱性物质碳酸盐带到海中,自然海水通常呈碱性,PH值一般大于7,其主要成分是氯化物、硫酸盐和一部分可溶性碳酸盐,以重碳酸盐HCO3计,自然碱度约为1.22.5mmol/L,这使得海水具有自然的酸碱缓冲实力及汲取SO2的实力。海水脱硫的一个基本理论根据就是自然界的硫大部分存在于海洋中,硫酸盐是海水的主要成份之一,环境中的二氧化硫绝大部分最终以硫酸盐的形式排入大海。 烟气中SO2与海水接触发生以下主要反应: SO2(气态
14、)+ H2O H2SO3 H+ + HSO3-HSO3- H+ + SO32-SO32-+ 1/2O2 SO42- 上述反应为汲取和氧化过程,海水汲取烟气中气态的SO2生成H2SO3,H2SO3不稳定将分解成H与HSO3,HSO3不稳定将接着分解成H 与 SO3。SO3与水中的溶解氧结合可氧化成SO4。但是水中的溶解氧特殊少,一般在78mg/l左右,远远不能将由于汲取SO2产生的SO32-氧化成SO42-。 汲取SO2后的海水中H+浓度增加,使得海水酸性增加,PH值一般在3左右,呈强酸性,需要簇新的碱性海水与之中和提高PH值,脱硫后海水中的H+与簇新海水中的碳酸盐发生以下反应: HCO3-+
15、H+ H2CO3 CO2 + H2O 在进行上述中和反应的同时,要在海水中鼓入大量空气进行曝气,其作用主要有:1将SO32-氧化成为SO42-;2利用其机械力将中和反应中产生的大量CO2赶出水面;3提高脱硫海水的溶解氧,达标排放。 从上述反应中可以看出,海水脱硫除海水和空气外不添加任何化学脱硫剂,海水经复原后主要增加了SO42-,但海水盐分的主要成分是氯化钠和硫酸盐,自然海水中硫酸盐含量一般为2700mg/l,脱硫增加的硫酸盐约7080 mg/l,属于自然海水的正常波动范围。硫酸盐不仅是海水的自然成分,还是海洋生物不行缺少的成分,因此海水脱硫不破坏海水的自然组分,也没有副产品需要处理。2-+-
16、+ 2-2-从自然界元素循环的角度来分析海水脱硫,硫元素循环路径下列图所示。可见,海水脱硫工艺实质上截断工业排放的硫进入大气造成污染和破坏的渠道,同时将硫以硫酸盐的形式排入大海,使硫经过循环后又回到了它的原始形态。 硫的循环路径 烟气海水脱硫工艺系统流程图 更新时间:08-5-29 17:16 烟气系统与石灰石湿法类似,设置增压风机以克服脱硫系统的阻力,并通过烟气换热器GGH加热脱硫后的净烟气。原烟气经增压风机升压、烟气换热器冷却后送入汲取塔。汲取塔是海水脱硫系统的重要组成部分,SO2的汲取以及部分亚硫酸根的氧化都是在此完成的。自下部进入的烟气与从汲取塔上部淋下的海水接触混合,烟气中的SO2与
17、海水发生化学反应,生成SO32-和H+,海水pH值下降成为酸性海水;脱硫后的烟气依次经过除雾器除去雾滴、烟气换热器加热升温后由烟囱排放。海水脱硫与石灰石法脱硫相比,汲取剂温度更低,尤其冬天,北方海水温度较低,致使经海水洗涤后的烟气温度只有30多度。为避开腐蚀,增压风机一般设计在原烟气侧,对GGH则要求其换热元件外表涂搪瓷。关于汲取塔的设计,一种为填料塔,应用业绩较多,塔内设多层填料,通过不断变更水流方向延长海水滞留时间并促进烟气与海水的充分结合;还有一种汲取塔为喷淋空塔,将海水通过增压泵引至汲取塔上部的若干层喷嘴,雾状下行的海水与逆流烟气混合,空塔设计中有时在汲取塔下部还设计氧化空气以增加亚硫
18、酸根的氧化。 烟气海水脱硫工艺流程图 供排海水系统的任务是将从凝汽器排出的海水抽取一部分到汲取塔,该部分海水占全部海水的1/5左右,汲取SO2后的酸性海水通过玻璃钢管道流到海水复原系统简称曝气池。从凝汽器排出的剩余海水自流到曝气池,与酸性海水中和并进行曝气处理。 为限制海水在曝气池内的停留时间和流速均匀,曝气池一般设计45个流道,在功能上分为旁路通道、曝气通道、混合通道,池内反应分为中和、曝气、再中和,以便使海水达标排放。曝气反应需要通过曝气风机鼓入大量的空气。曝气管道和曝气喷嘴均匀布置于曝气池底部,以便对海水实施深层曝气。进入海水的氧气可使不稳定的SO32-与O2反应生成稳定的SO42-,削
19、减海水的化学需氧量COD,增加海水中溶解氧DO,复原海水的特有成分。在曝气池中鼓入的大量空气还加速了CO2的生成释出,并使海水的pH值复原到允许排放的正常水平。 烟气海水脱硫工艺排放的关键限制指标 更新时间:08-5-29 11:57 海水脱硫的关键在于不仅要将烟气中SO2脱除,脱硫效率要到达90以上,还要将脱硫后的海水复原到能够达标排放的程度,整个脱硫过程中除海水和空气外,不添加任何别的物质,不变更海水的自然成分。因此,海水脱硫系统设计时对排放的海水要重点考虑如下几个指标:1保持SO4增加值在自然海水SO4浓度的正常波动范围。涨、落潮时海水中SO42-2-2-浓度差值为40150mg/L,明
20、显,海水脱硫工艺排水中SO42-浓度6090 mg/L增量,大约是海水本底总量的3左右,其影响将被海水的自然变幅完全掩蔽; 2pH值要符合当地排放口的水质要求。PH值是海水排放的重要指标,一类、二类海水水质要求pH到达7.88.5,三类、四类海水水质要求pH到达6.88.8。因此,对于海水脱硫系统,其排放的海水一般都要求pH大于等于6.8。 3溶解氧DO要适于海洋生物。氧气是把脱硫过程中产生的SO32-进行还原的重要成分,脱硫后的海水DO含量特殊低。氧气是全部海洋生物生存不行缺少的物质,缺氧会对海洋生物的活动产生严峻影响。脱硫海水的曝气可以削减COD,增加DO。 4SO3氧化率要保持较高水平,
21、对海洋生物无害。脱硫海水COD的增加量可以反映脱硫过程中还原性物质以SO32-为主的增加状况,COD增加越多说明SO32-氧化率越低。 另外,脱硫后排放的海水也要考虑海水温升以及重金属含量增加对海洋的危害。脱硫海水温升在12左右,对海洋生物的影响微乎其微。目前大型火电厂静电除尘器效率普遍较高,99以上且投运正常,因此在海水脱硫工艺中,除尘器后烟气中残存的飞灰将溶于海水,但这些烟尘中携带增加的悬浮物或重金属与海洋本底值比较特别微小,不会对海洋生物造成危害。2- 第三篇:电厂烟气脱硫原理 石灰石/石膏湿法烟气脱硫技术 1、石灰石/石膏湿法烟气脱硫技术特点: 1高速气流设计增加了物质传递实力,降低了
22、系统的本钱,标准设计烟气流速到达4.0 m/s。 2技术成熟牢靠,多于 55,000 MWe 的湿法脱硫安装业绩。 3最优的塔体尺寸,系统接受最优尺寸,平衡了 SO2 去除与压降的关系,使得资金投入和运行本钱最低。 4汲取塔液体再支配装置,有效避开烟气爬壁现象的产生,提高经济性,降低能耗。 从而到达: 脱硫效率高达95%以上,有利于地区和电厂实行总量限制; 技术成熟,设备运行牢靠性高系统可利用率达98%以上; 单塔处理烟气量大,SO2脱除量大; 适用于任何含硫量的煤种的烟气脱硫; 对锅炉负荷转变的适应性强30%100%BMCR; 设备布置紧凑削减了场地需求; 处理后的烟气含尘量大大削减; 汲取
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