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1、火电厂烟气脱硫技术简述火电厂烟气脱硫技术简述张东平2012年7月第一节 海水脱硫1、脱硫原理2、工艺流程3、技术特点4、环境影响评价海水法脱硫的化学反应v SO2H2OH2SO3vH2SO3HHSO3vHSO3 HSO3vSO321/2 O2SO42 以上反应中产生的H与海水中的碳酸盐发生如下反应:：vCO32HHCO3vHCO3HH2CO3CO2H2O海水脱硫工艺流程简图水脱硫工艺主要由烟气系统、供排海水系统、海水恢复系统、电气控制系统等组成。锅炉排出的烟气经除尘器除尘后，由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底部送入
2、，在吸收塔中与由塔顶均匀喷洒的海水逆向充分接触混合，经过净化后的烟气，通过GGH升温后，经由烟囱派入大气。海水法脱硫的优缺点优点：1、工艺系统简单；2、不需要添加任何化学物质；3、没有固体副产物排放；4、系统脱硫率可达90%以上；5、投资及运行费用低；6、建设周期短；7、便于维护及运行。缺点：受到地点限制，应用范围小6海水脱硫排水(1)PH值 pH值取决于烟气中SO2的浓度、脱硫和海水恢复系统的效率。脱硫塔后PH值为2.53.0，混合后pH值为45，再经过曝气处理pH值达到6.5以上。扩散稀释后PH值迅速恢复到正常水平。(2)温升 深圳西部电厂冷却水平均取水温度为27.5，凝汽器出口的海水温度
3、比取水温度增加8.5，海水脱硫后排水温度提高约0.8，影响不大。(3)COD COD增量主要由残留SO32-造成，脱硫后海水COD增量约为2.5mg/L以内，与未脱硫的海水混合后，增量不超过0.7mg/L，取水口环境平均浓度1.2mg/L，两者相加仍低于2.0mg/L，满足第二类海水标准的要求。7海水脱硫排水(4)SO42-SO2被海水吸收后最终以硫酸盐的形式进入海水。取水池中海水SO42-浓度为1.62103mg/l，曝气池出口SO42-浓度为1.93103mg/l，较取水池增加了17%。SO32-在海水中铁、锰、铜等元素的催化作用下被溶解氧氧化为SO42-。(5)SS 吸收塔入口飞灰浓度1
4、90mg/Nm3，若全部洗涤，那么曝气池出口排水中SS浓度增加值为4.8mg/l，满足人为增量小于10mg/l的第一类海水标准要求。(6)重金属 燃煤中的重金属燃烧后残留在烟尘中，大部分被静电除尘器除去，少部分在通过吸收塔时被洗涤到酸性海水中。烟尘中的重金属虽为痕量，但其毒性较大、在海洋生物体内富集作用明显，具有重要的环境意义。8相关结论 （1）监测结果表明，深圳西部电厂#4机组海水脱硫排水中各项指标均满足有关环保标准要求，对附近海域海水水质影响不明显；脱硫装置运行前后浮游植物和底栖生物在生态特征上没有明显差别，说明脱硫排水到目前为止未对海洋环境造成不良影响。经初步预测，青岛电厂脱硫排水满足三
5、类海水水质标准，能达到“港口水域”的功能要求，不会对附近海域造成明显影响，脱硫排水对海洋环境是基本安全的。（2）为避免难以降解的重金属产生长期累积效应，在选择海水脱硫工艺时，原则上应燃用重金属含量较低的燃料，同时尽量提高除尘效率。项目建设应在进行详细的环境影响评价后实施。思考题海水为什么可以脱硫？与常规石灰石/石膏湿法脱硫工艺相比，有何特点？该工艺对环境有何影响？海水为什么可以脱硫？天然海水中含有大量的可溶盐，海水通常呈碱性，自然碱度为1.22.5mmolL。这使得海水具有天然的酸碱缓冲能力及吸收SO2能力。利用海水这种特性洗涤并吸收烟气中的SO2，达到烟气净化之目的。3.2 3.2 炉内喷钙
6、增湿活化工艺炉内喷钙增湿活化工艺(LIFAC)(LIFAC)原理：原理：1.同炉内喷钙工艺2.强化管道增湿为气/固/液三相增湿活化塔3.同时采用物料再循环增加吸收剂利用率 炉膛内喷钙脱硫的基本原理石灰石粉借助气力喷入炉膛内8501150烟温区，石灰石煅烧分解成CaO和CO2，部分CaO与烟气中的SO2。炉膛内喷入石灰石后的SO2。反应生成CaSO4，脱除烟气中一部分SO2。炉膛内喷入石灰石后的SO2脱除率随煤种、石灰石粉特性、炉型及其空气动力场和温度场特性等因素而改变，一般在20%50%。活化器内脱硫的基本原理 脱硫剂颗粒和水滴相碰撞以后，在脱硫剂颗粒表面形成一层水膜，脱硫剂及SO2气体均向其
7、中溶解，从而使脱硫反应由原来的气-固反应转化成水膜中的离子反应，烟气中大部分未及时在炉膛内参与反应的CaO与烟气中的SO2反应生成CaSO3和CaSO4。活化反应器内的脱硫效率通常在40%60%，其高低取决于雾化水量、液滴粒径、水雾分布和烟气流速、出口烟温，最主要的控制因素是脱硫剂颗粒与水滴碰撞的概率。为了提高钙的利用率，可将电除尘器收集下来的粉尘返回一部分到活化反应器中再利用，即脱硫灰再循环。活化器出口烟温因雾化水的蒸发而降低，为避免出现烟温低于露点温度的情况发生，可采用烟气再加热的方法，将烟气温度提高至露点以上1015加热工质可用蒸气或热空气，也可用未经活化器的烟气。炉内喷钙尾部增湿工艺(
8、LIFAC)流程图3.4 3.4 半干法脱硫工艺喷雾干燥工艺半干法脱硫工艺喷雾干燥工艺 以石灰作为吸收剂。石灰消化制成消石灰浆。消石灰浆液经旋转喷雾装置雾化成非常细的液滴，在吸收塔内与烟气混合。通过气、液两相传质反应，同时雾化后的吸收剂浆液滴受热蒸发，形成粉末状的脱硫副产物。烟气由于液滴蒸发而降温，同时烟气中的SO2与吸收剂的Ca(OH)2反应，生成CaSO3。Ca(OH)2+SO2 CaSO3+H2O CaSO3+1/2O2+2H2O CaSO4+2H2O 反应后烟气由下游除尘器处理，收集脱硫副产物，通过引风机由烟囱排出。喷雾干燥工艺的优点：工艺流程简单，便于操作 负荷跟踪特性好 脱硫效率高
9、 能耗低，约占发电量0.51 投资比湿法低喷雾干燥工艺的缺点:采用浆液作为吸收剂，需要配套吸收剂制备系统 石灰价格约为石灰石的45倍，因此，运行费用较高 雾化装置发生磨损和破裂，寿命有限，需经常调换 脱硫产物的综合利用尚待开发喷雾干燥烟气脱硫工艺的流程图 3.5 烟气循环流化床脱硫工艺原理 CFB工艺在空预器和除尘器间安装流化塔。烟气塔底进入同喷入的消石灰干粉和增湿水接触并反应。塔内烟气流速设计在固/气二相相对速度较高的范围，物料层呈悬浮状。烟气SO2被消石灰吸收生成亚硫酸钙。并摩擦不断出现新表面参与反应。被烟气带出塔的颗粒由后续除尘器收集并再次回流到吸收塔参与反应。烟气循环流化床工艺的优点：
10、脱硫效率高，适应范围广 吸收剂利用率较高 占地小，投资及维修费用较低 启停方便，负荷跟踪特性好，可在30负荷时投用 无污水排放，烟气可不加热 可脱除SO3，氯化物和氟化物，对现有烟囱腐蚀小烟气循环流化床工艺的缺点：使用石灰作为吸收剂 脱硫副产品应用尚待开发 烟气循环流化床工艺流程图工艺流程说明由锅炉空预器出来的烟气(温度一般为120180)经过预除尘器后从底部进入吸收塔(当脱硫渣与粉煤灰须分别处理时，可将烟气先通过一级除尘器，否则烟气可直接进入脱硫塔)，吸收塔底部为文丘里装置，烟气流经时被加速。吸收剂通过一套喷射装置在吸收塔底部喷入，循环脱硫灰从吸收塔底部的另一侧输送进入吸收塔。吸收剂和循环脱
11、硫灰受加速后的烟气冲击后悬浮起来，形成流化床，与烟气充分混合完成脱硫反应。干法脱硫工艺干法脱硫工艺1.干法工艺是指用干的吸收剂脱硫、产生干的脱硫副产品工艺2.干法通常采用石灰/消石灰为吸收剂3.增湿过程能较大的优化反应吸收过程4.干法工艺脱硫效率在设计Ca/S比从45933.炉内脱硫技术3.1 炉内喷钙工艺原理 吸收剂直接喷入炉膛，在炉膛和下游烟道中与烟气SO2发生反应，生成稳定的脱硫产物。常用吸收剂是石灰石细粉，经高温分解为活性氧化钙，与烟气中SO2反应生成无水硫酸钙 CaCO3+热量 CaO+CO2 CaO+SO2+1/2O2 CaSO4+热量 同时还能充分吸收烟气中的SO3、氯化物和氟化
12、物。CaO+SO3 CaSO4+热量 CaO+2HCl CaCl2+H2O+热量 CaO+2HF CaF2+热量炉内喷射工艺流程简图3.2 炉内喷钙增湿活化工艺炉内喷钙增湿活化工艺(LIFAC)原理：原理：1.同炉内喷钙工艺2.强化管道增湿为气/固/液三相增湿活化塔3.同时采用物料再循环增加吸收剂利用率 炉内喷钙尾部增湿工艺(LIFAC)流程图3.4 半干法脱硫工艺喷雾干燥工艺半干法脱硫工艺喷雾干燥工艺 以石灰作为吸收剂。石灰消化制成消石灰浆。消石灰浆液经旋转喷雾装置雾化成非常细的液滴，在吸收塔内与烟气混合。通过气、液两相传质反应，同时雾化后的吸收剂浆液滴受热蒸发，形成粉末状的脱硫副产物。烟气
13、由于液滴蒸发而降温，同时烟气中的SO2与吸收剂的Ca(OH)2反应，生成CaSO3。Ca(OH)2+SO2 CaSO3+H2O CaSO3+1/2O2+2H2O CaSO4+2H2O 反应后烟气由下游除尘器处理，收集脱硫副产物，通过引风机由烟囱排出。喷雾干燥工艺的优点：工艺流程简单，便于操作 负荷跟踪特性好 脱硫效率高 能耗低，约占发电量0.51 投资比湿法低喷雾干燥工艺的缺点:采用浆液作为吸收剂，需要配套吸收剂制备系统 石灰价格约为石灰石的45倍，因此，运行费用较高 雾化装置发生磨损和破裂，寿命有限，需经常调换 脱硫产物的综合利用尚待开发喷雾干燥烟气脱硫工艺的流程图 3.5 烟气循环流化床脱
14、硫工艺原理 CFB工艺在空预器和除尘器间安装流化塔。烟气塔底进入同喷入的消石灰干粉和增湿水接触并反应。塔内烟气流速设计在固/气二相相对速度较高的范围，物料层呈悬浮状。烟气SO2被消石灰吸收生成亚硫酸钙。并摩擦不断出现新表面参与反应。被烟气带出塔的颗粒由后续除尘器收集并再次回流到吸收塔参与反应。烟气循环流化床工艺的优点：脱硫效率高，适应范围广 吸收剂利用率较高 占地小，投资及维修费用较低 启停方便，负荷跟踪特性好，可在30负荷时投用 无污水排放，烟气可不加热 可脱除SO3，氯化物和氟化物，对现有烟囱腐蚀小烟气循环流化床工艺的缺点：使用石灰作为吸收剂 脱硫副产品应用尚待开发 烟气循环流化床工艺流程图