火電廠脫硫工藝

1、南京工業(yè)大學(xué)環(huán)境學(xué)院 梁柱 火電廠煙氣脫硫工藝分析火電廠煙氣脫硫工藝分析一、二氧化硫危險(xiǎn)評(píng)估二、火電廠煙氣脫硫必要性三、我國(guó)控制SO2排放的相關(guān)政策、法律法規(guī)和標(biāo)準(zhǔn)四、火電廠煙氣脫硫工藝技術(shù)概況五、石灰石-石膏法Part 1二氧化硫危險(xiǎn)評(píng)估森林退化一、SO2 危險(xiǎn)評(píng)估二氧化硫是照成大氣污染和酸雨加劇的主要原因二氧化硫是照成大氣污染和酸雨加劇的主要原因土壤酸化一、SO2 危險(xiǎn)評(píng)估魚(yú)類(lèi)死亡一、SO2 危險(xiǎn)評(píng)估文物面目全非直接危害身體健康一、SO2 危險(xiǎn)評(píng)估Part 2火電廠煙氣脫硫必要性二、火電廠煙氣脫硫的必要性進(jìn)入21世紀(jì)以來(lái)，我國(guó)SO2排放總量不斷增長(zhǎng)，火電廠SO2排放量占全國(guó)SO2排放總量比

2、例不斷增長(zhǎng) 二、火電廠煙氣脫硫的必要性二、火電廠煙氣脫硫的必要性所以，加大火電廠S02 的控制力度就顯得非常緊迫和必要。目前煙氣脫硫被認(rèn)為是控制S02 最行之有效的途徑。Part 3我國(guó)控制SO2排放的相關(guān)政策、法律法規(guī)和標(biāo)準(zhǔn)三、我國(guó)控制SO2排放的相關(guān)政策、法律法規(guī)和標(biāo)準(zhǔn)相關(guān)政策相關(guān)政策火電廠煙氣脫硫特許經(jīng)營(yíng)試點(diǎn)工作方案酸雨控制區(qū)和二氧化硫酸雨控制區(qū)和二氧化硫污染控制區(qū)劃分方案污染控制區(qū)劃分方案 燃煤二氧化硫排放污染防治技術(shù)政策（環(huán)發(fā)200226號(hào)）關(guān)于加快火電廠煙氣脫硫產(chǎn)業(yè)化發(fā)展的若干意見(jiàn)法律法規(guī)法律法規(guī)三、我國(guó)控制SO2排放的相關(guān)政策、法律法規(guī)和標(biāo)準(zhǔn)單擊添加單擊添加中華人民共和國(guó)中華人民

3、共和國(guó)大氣污染防治法大氣污染防治法單擊添加單擊添加擊添加擊添加排污費(fèi)征收使排污費(fèi)征收使用管理?xiàng)l例用管理?xiàng)l例清潔生產(chǎn)促進(jìn)法清潔生產(chǎn)促進(jìn)法相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)火電廠大氣污染火電廠大氣污染物排放標(biāo)準(zhǔn)物排放標(biāo)準(zhǔn)（GB13223-2011代代替替GB13223-2003)火電廠煙氣脫硫火電廠煙氣脫硫工程技術(shù)規(guī)范石灰工程技術(shù)規(guī)范石灰石石/石灰石灰石膏法石膏法（HJ/T 179-2005）火電廠煙氣脫硫火電廠煙氣脫硫工程技術(shù)規(guī)范煙氣工程技術(shù)規(guī)范煙氣循環(huán)流化床法循環(huán)流化床法(HJT 1782005)三、我國(guó)控制SO2排放的相關(guān)政策、法律法規(guī)和標(biāo)準(zhǔn)三、我國(guó)控制SO2排放的相關(guān)政策、法律法規(guī)和標(biāo)準(zhǔn) 火電廠大氣污染物排

4、放標(biāo)準(zhǔn)里的相關(guān)要求：Part 4火電廠煙氣脫硫工藝技術(shù)概況四、我國(guó)火電廠煙氣脫硫工藝技術(shù)概況1.分類(lèi) 濕法脫硫工藝 脫硫工藝 干法脫硫工藝 半干法脫硫工藝濕法脫硫工藝爐內(nèi)噴鈣脫硫法荷電干法吸收劑噴射脫硫法電子束照射法吸附法干法脫硫工藝01噴霧干燥法02循環(huán)流化床法03增濕灰循環(huán)法04煙道噴射法煙道噴射法半干法脫硫工藝煙氣脫硫效率對(duì)吸收劑的利用率對(duì)周?chē)鷳B(tài)環(huán)境的影響對(duì)火電廠機(jī)組運(yùn)行的影響脫硫工藝流程的成熟程度2.煙氣脫硫工藝選擇指標(biāo)脫硫設(shè)備所占的面積脫硫工藝的復(fù)雜度等脫硫后的副產(chǎn)品的處置0104石灰石/石灰石膏脫硫旋轉(zhuǎn)噴霧干燥法氨法氧化鎂法煙氣循環(huán)流化床爐內(nèi)噴鈣-尾部增濕法3.我國(guó)火電廠主要脫硫

5、工藝4.幾種工藝流程對(duì)比 序號(hào)工藝名稱(chēng)工藝原理工藝特點(diǎn)應(yīng)用情況1石灰石/石灰石膏濕法利用石灰石粉料漿洗滌煙氣，使石灰石與煙氣中的 SO2反應(yīng)生成亞硫酸鈣，脫去煙氣中的 SO2，再將亞硫酸鈣氧化反應(yīng)生成石膏。優(yōu)點(diǎn)：脫硫率高：95%、工藝成熟、適合所有煤種、操作穩(wěn)定、操作彈性好、 脫硫劑易得、 運(yùn)行成本低、 副產(chǎn)物石膏可以綜合利用，不會(huì)形成二次污染；缺點(diǎn)：工藝流程較長(zhǎng)，投資較高；國(guó)外應(yīng)用廣泛，使用比例占80-90%。國(guó)內(nèi)有應(yīng)用實(shí)例。2氨法氨或硫酸銨在吸收塔內(nèi)吸收煙氣中的二氧化硫、 三氧化硫， 生成亞硫酸銨或硫酸銨，其中亞硫酸銨經(jīng)氧化生成硫酸銨，經(jīng)過(guò)脫水、干燥后就得到固體硫酸銨。優(yōu)點(diǎn)：脫硫工藝簡(jiǎn)單、

6、 脫硫效率高、煤種適應(yīng)性強(qiáng)、 燃料含硫越高，副產(chǎn)物經(jīng)濟(jì)效益越好缺點(diǎn)：電化學(xué)腐蝕非常嚴(yán)重、脫硫劑價(jià)格貴國(guó)內(nèi)外都有廣泛的應(yīng)用案例3氧化鎂法回收法： 氧化鎂經(jīng)過(guò)熟化反應(yīng)生成氫氧化鎂， 制成一定濃度的氫氧化鎂漿液， 在吸收塔內(nèi)氫氧化鎂和二氧化硫反應(yīng)生成亞硫酸鎂， 亞硫酸鎂經(jīng)強(qiáng)制氧化生成硫酸鎂。再生法： 氫氧化鎂在吸收塔內(nèi)和二氧化硫反應(yīng)生成亞硫酸鎂后， 抑制亞硫酸鎂生成硫酸鎂，將其分離、干燥、焙燒后， 產(chǎn)生氧化鎂和二氧化硫富氣，氧化鎂循環(huán)再用，二氧化硫富氣用于制造硫酸。優(yōu)點(diǎn)：技術(shù)成熟、原料來(lái)源充足、脫硫效率高、運(yùn)行成本較低缺點(diǎn)：設(shè)備投資大、脫硫劑價(jià)格較高在日本已經(jīng)應(yīng)用了 100 多個(gè)項(xiàng)目，臺(tái)灣的電站 9

7、5%是用氧化鎂法，另外在美國(guó)、德國(guó)等地都已經(jīng)應(yīng)用，并且目前在我國(guó)部分地區(qū)已經(jīng)有了應(yīng)用的業(yè)績(jī)。4旋轉(zhuǎn)噴霧干燥法將生石灰制成石灰漿，將石灰漿噴入煙氣中，使氫氧化鈣與煙氣中的SO2反應(yīng)生成亞硫酸鈣。優(yōu)點(diǎn)：工藝流程簡(jiǎn)單，投資也較小。缺點(diǎn)：脫硫率較低：約 70-80%、操作彈性較小、鈣硫比高，運(yùn)行成本高、副產(chǎn)物無(wú)法利用且易發(fā)生二次污染（亞硫酸鈣分解） 。國(guó)內(nèi)外均有少數(shù)成功應(yīng)用實(shí)例（黃島電廠）5爐內(nèi)噴鈣-尾部增濕法直接向鍋爐爐膛內(nèi)噴入石灰石粉，石灰石粉在高溫下分解為氧化鈣， 氧化鈣與煙氣中的 SO2反應(yīng)生成亞硫酸鈣。為了提高脫硫率，在尾部噴入水霧，增加氧化鈣與煙氣中的 SO2反應(yīng)活性。優(yōu)點(diǎn)：工藝流程比石灰

8、石-石膏法簡(jiǎn)單，投資也較小。缺點(diǎn)：脫硫率較低：約 70%、操作彈性較小、鈣硫比高，運(yùn)行成本高、副產(chǎn)物無(wú)法利用且易發(fā)生二次污染（亞硫酸鈣分解） 。國(guó)內(nèi)外均有少數(shù)成功應(yīng)用實(shí)例（撫順電廠）6煙氣循環(huán)流化床在流化床中將石灰粉按一定的比例加入煙氣中， 使石灰粉在煙氣當(dāng)中處于流化狀態(tài)反復(fù)反應(yīng)生成亞硫酸鈣。優(yōu)點(diǎn)：鈣利用率高、無(wú)運(yùn)動(dòng)部件、投資省。缺點(diǎn)：脫硫率較低：80%、對(duì)石灰純度要求較高，國(guó)內(nèi)石灰不易保證質(zhì)量、煙氣壓頭損失大、由于加料不均勻會(huì)影響鍋爐運(yùn)行。國(guó)內(nèi)外均有少數(shù)成功應(yīng)用實(shí)例Part 5石灰石-石膏法五、石灰石/石灰石膏法1.工藝簡(jiǎn)介 石灰石石灰一石膏法是技術(shù)最成熟、應(yīng)用最多、運(yùn)行狀況最穩(wěn)定的方法，其

9、脫硫效率在95 以上。世界各國(guó)(如德國(guó)、日本等)在大型火電廠中，90 以上采用濕式石灰石石灰一石膏法煙氣脫硫工藝。在我國(guó)近幾年新建的火電廠煙氣脫硫工藝技術(shù)中，石灰石石灰一石膏濕法占了近90 。五、石灰石/石灰石膏法2.反應(yīng)原理用石灰石或者石灰漿液吸收煙氣中的SO2，首先生成亞硫酸鈣：石灰石：CaCO3+ SO2+0.5H2OCaSO30.5H2O+CO2石灰：CaO+ SO2+0.5H2OCaSO30.5H2O然后亞硫酸鈣再被氧化為硫酸鈣五、石灰石/石灰石膏法3.石灰石系統(tǒng)和石灰系統(tǒng)的主要區(qū)別 石灰石系統(tǒng)中最關(guān)鍵的反應(yīng)是Ca2+的形成，因?yàn)镾O2，正是通過(guò)Ca2+與HSO3-反應(yīng)而得以從溶液中

10、出去的。 這一關(guān)鍵步驟也突出了石灰石系統(tǒng)和石灰系統(tǒng)的一個(gè)極為重要的區(qū)別：石灰石系統(tǒng)中， Ca2+的產(chǎn)生與H+濃度和CaCO3的存在有關(guān)；而在石灰系統(tǒng)中， Ca2+的產(chǎn)生僅與氧化鈣的存在有關(guān)。因此，為了保證液相有足夠的Ca2+濃度，石灰石系統(tǒng)在運(yùn)行時(shí)，其pH較石灰系統(tǒng)的低，石灰石系統(tǒng)的最佳操作pH為5.86.2,石灰系統(tǒng)約為8。脫硫產(chǎn)物處置吸收塔煙風(fēng)道電氣自動(dòng)控制4.工藝流程及設(shè)備石灰石漿液制備和供應(yīng)4.工藝流程及設(shè)備 5.吸收塔 SO2吸收系統(tǒng)是煙氣脫硫系統(tǒng)核心，只要包括吸收塔、除霧器、循環(huán)漿泵和氧化風(fēng)機(jī)的那個(gè)設(shè)備。 在吸收塔內(nèi)，煙氣中的SO2被吸收漿液洗滌并與漿液中的CaCO3發(fā)生反應(yīng)，反應(yīng)

11、生成的亞硫酸鈣在吸收塔底部的循環(huán)漿池內(nèi)被氧化風(fēng)機(jī)鼓入的空氣強(qiáng)制氧化，最終生成石膏，石膏由石膏漿排出泵排出，送入石膏處理系統(tǒng)脫水，煙氣從吸收塔出來(lái)后流向除霧器。5.吸收塔 0 0 1 1設(shè)備腐蝕0 0 2 2結(jié)垢和堵塞0 0 3 3除霧器堵塞0 0 4 4脫硫劑的利用率0 0 5 5脫硫產(chǎn)物及綜合利用6.影響因素在吸收塔內(nèi)，SO2的吸收可用雙膜理論描述，吸收反應(yīng)經(jīng)歷以下3 個(gè)過(guò)程： SO2在液膜表面溶解SO2從氣液界面透過(guò)液膜向液相傳遞并隨即與鈣基吸收劑發(fā)生化學(xué)反應(yīng)7.工藝參數(shù)SO2從氣相透過(guò)氣膜向氣液界面?zhèn)鬟f、擴(kuò)散7.工藝參數(shù)吸收塔內(nèi)的傳質(zhì)過(guò)程可用以下雙膜模型公式表示： NTU = K(L/G

12、)(K1V+K2)(K3Ct+K4) NTU = （y1-y2）/(y1-y-y2)ln(y1-y)/y2) （%）= （y1-y2）/y1100 其中：N T U 傳質(zhì)單元數(shù)；傳質(zhì)單元數(shù)越大，吸收塔的脫硫效率越高。 K1, K2, K3, K4常量； K 噴淋層布置相關(guān)系數(shù)； (L/G)液氣比（L/m3），與流經(jīng)吸收塔單位體積煙氣量相對(duì)應(yīng)的漿液噴淋量； V 煙氣流速（m / s），煙氣在吸收塔內(nèi)的流速； Ct吸收劑濃度（k g / m3 ）； 、常數(shù)，1 0； y1、y2吸收塔入口、出口處SO2濃度（mg/L）； y吸收塔內(nèi)SO2平衡濃度（m g / L）； 吸收塔脫硫效率（% ）。影響傳質(zhì)單元數(shù)的主要因素為：液氣比、煙氣流速、鈣硫比（吸收劑濃度）、吸收塔的結(jié)構(gòu)等。脫硫效率高脫硫效率高1一般可達(dá)95%以上鈣的利用率高鈣的利用率高單機(jī)處理煙氣量大單機(jī)處理煙