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烟气脱硫设备及工艺流程


烟气脱硫(FGD)设备及工艺原理

一、脱硫的发展与应用 二、火电厂脱硫方式 三、 烟气脱硫方法 四、国内火电厂烟气脱硫的应用 五、石灰石/石膏湿法脱硫工艺流程及设备

一、脱硫的发展与应用
1. 全国火电厂二氧化硫排放状况

1998年全国火电装机容量为20988万千瓦,占总
装机容量的75.7

%。二氧化硫排放约为780万吨,占

全国二氧化硫排放量的37.3%。预计2000年达40%,
2010年将达到60%。95年统计,由于酸雨和二氧化 硫污染造成农作物、森林和人体健康等方面的经济 损失约为1100多亿元,已接近当年国民生产总值的 2%,成为制约我国经济和社会发展的重要因素。

2.国家对SO2的治理要求
法律的要求: 1995年修订的《中华人民共和国大气污染防治法》提出:在“两 区”内的火电厂新建或已建项目不能采用低硫煤的,必须建设配套脱 硫、除尘装置。 国家污染物排放标准的要求: 《火电厂大气污染物排放标准》(GB13223-1996),对1997年1月1 日起新、扩、改建火电厂,在实行全厂排放总量控制的基础上,增加 了烟囱二氧化硫排放浓度限制。 国务院对“两控区”内火电厂二氧化硫控制的要求: 《国务院关于酸雨控制区和二氧化硫污染控制区有关问题的批复》 (国函[1998]5号),即要求“两控区”的火电厂做到:到2000年底达 标排放。新建、改造燃煤含硫量大于1%的电厂,必须建设脱硫设施; 现有燃煤含硫量大于1%的电厂,在2010年前分期分批建成脱硫设施或 采取其它具有相应效果的减排二氧化硫措施。

二、火电厂脱硫方式(燃烧前、中、后)
煤炭洗选:使用前脱硫。目前仅能除去煤炭中的部分无 机硫,对于煤炭中的有机硫尚无经济可行的去除技术。 循环流化床锅炉(CFBC)-- 洁净煤燃烧技术:燃烧过程中 脱硫。具有可燃用劣质煤、调峰能力强、可掺烧石灰石脱硫、 控制炉温减少氮氧化物排放等特点。 烟气脱硫(FGD) :燃烧后脱硫。在锅炉尾部电除尘后至 烟囱之间的烟道处加装脱硫设备,目前95%以上的燃煤锅炉采 用此方式实施脱硫,是控制二氧化硫和酸雨污染最有效、最主 要的技术手段。

目前国内外应用最广泛的方法是烟气脱硫!!

三、 烟气脱硫方法
1.按有无液相介入分类

在电力界尤其是脱硫界以有无液相介入来进行分类。
湿法 半干法

按 有 无 液 相 介 入 分 类

干法
电子束法 海水法

湿

法:进入湿吸收剂;排出湿物质

湿法是利用碱性溶液为脱硫剂,应用吸收原理在气、液、 固三相中进行脱硫的方法,脱硫产物和残液混合在一起,为 稀糊状的流体。湿法脱硫的操作温度在44-55? C。

半干法:进入湿吸收剂;排出干物质
半方法是指在有液相和气相介入脱硫方法,脱硫产物为干粉 状。半方法的操作温度控制在60-80? C。



法:进入干吸收剂;排出干物质。

干法是指无液相介入完全在干燥状态下进行脱硫的方法。 如向炉内喷干燥的生石灰或石灰石粉末,即脱硫产物为粉状。 干法的操作温度在800-1300? C。

石灰发生器 分离器

锅炉

烟气经文丘里管喷射 与烟气混合吸收

?广东恒运电厂干法脱硫系统

海水法:采用海水对烟气脱硫的方法
此方法受地域条件限制。且有氯化物严重腐蚀设备的问 题。脱硫残液PH很低,必须配置参数合理的水质恢复系统, 才能达到环保要求的排放条件。

电子束法:是一种利用高能物理原理,采用电子束辐照 烟气,或以脉冲产生电晕对烟气实施脱硫的方法。
电子束法使用的脱硫剂为合成氨,目前仅限于吨位不大的燃 煤锅炉烟气脱硫。

2.按脱硫剂分类
目前开发的多种烟气脱硫技术,尽管设备构造和工艺流 程各不相同,但基本原理都是以碱性物质作SO2的吸收剂。 以石灰石、生石灰为基础的钙法 按 脱 硫 剂 分 类 以氧化镁为基础的镁法

以合成氨为基础的氨法
以有机碱为基础的碱法 以亚硫酸钠、氢氧化钠为基础的钠法

钙法:以石灰石、生石灰为基础。

镁法:以氧化镁为基础的

氨法:以合成氨为基础

(1)脱硫过程 Na2CO3+SO2→Na2SO3+CO2↑ 2NaOH+SO2→Na2SO3+H2O Na2SO3+SO2+H2O→2NaHSO3

(2)再生过程(用石灰乳) 2NaHSO3+Ca(OH)2→Na2SO3+CaSO3 Na2SO3+Ca(OH)2→2NaOH+CaSO3

双碱法FGD工艺

钠法:以亚硫酸钠、氢氧化钠为基础。

3、常用的脱硫技术
近年来,世界各发达国家在烟气脱硫(FGD)方面均取得了很大的 进展,美国、德国、日本等发达工业国家计划在2000年前完成200- - 610 MW的FGD处理容量。 目前国际上已实现工业应用的燃煤电厂烟气脱硫技术主要有:

(1)湿法脱硫技术,占85%左右,其中石灰-石膏法约占36.7%,其 它湿法脱硫技术约占48.3%; (2)喷雾干燥脱硫技术,约占8.4%; (3)吸收剂再生脱硫法,约占3.4%; (4)炉内喷射吸收剂/增温活化脱硫法,约占1.9%; (5)海水脱硫技术; (6)电子束脱硫技术; (7)脉冲等离子体脱硫技术; (8)烟气循环流化床脱硫技术等。

以湿法脱硫为主的国家有:日本(约占98%)、 美国(约占92%)和德国(约占90%)等。

炉内

活化

CaCO3 → CaO + CO2 CaO + SO2 + 1/2 O2→ CaSO4 CaO+SO3 → CaSO4

CaO + H2O → Ca(OH)2 Ca(OH)2 +SO2 → CaSO3 + H2O CaSO3 + 1/2 O2 → CaSO4

炉内喷钙+尾部增湿法 介于炉内脱硫和烟气脱硫两者之间,在炉膛内喷石灰石粉,排 出的烟气进入尾部烟气增湿塔活化反应,两次脱硫。

四、国内火电厂烟气脱硫的应用
技术内容 技术成熟程度 适用煤种 单机应用规模 脱硫率 吸收剂 市场占有率 技术 特点及经济性 国内应用 普通石灰石/ 石膏脱硫技术 成熟 不限 200MW 及以上 95%以上 石灰石/石灰 高 德国、日本 喷雾干燥 脱硫技术 成熟 中低硫煤 200MW 及以下 75-80% 石灰 一般 日本
投资低于湿法

炉内喷钙+尾部 增湿脱硫技术 成熟 中低硫煤 200MW 及以下 80-90% 石灰石 一般 芬兰
投资和运行费 较低

电子束 海水脱硫技术 脱硫技术 国家示范 工程

双减法脱硫

200MW 及以下

300MW

100MW 及以下 95%

高能电子束

海水

可溶性的 钠碱

流程简单 运行可靠

投资省 运行费用低

系统复杂投资大 运行成本高

珞璜、北京、 黄岛、白马、 半山、重庆等 恒运

下关、钱清

成都热电厂

深圳西部电力 有限公司

多家

国际最新5种主流烟气脱硫技术 1、石灰石--石膏湿法烟气脱硫技术 2、镁法--烟气脱硫技术 3、钠法--烟气脱硫技术 4、氨法--烟气脱硫技术 5、海水法--烟气脱硫技术
■ 设备、安装(包括土建)费用 ■ 运行费用

五、石灰石/石膏湿法脱硫工艺流程及设备
工艺流程:

石灰石经过破碎、研磨、制成浆液后输送到吸收塔。 吸收塔内浆液经循环泵送到喷淋装置喷淋。
烟气从烟道引出后经增压风机增压,进入GGH烟气加 热器冷却后进入吸收塔。烟气在吸收塔中与喷淋的石灰石 浆液接触,除掉烟气中的SO2,洁净烟气从吸收塔排出后 经GGH烟气加热器加热后排入烟道。 吸收塔内吸收SO2后生成的亚硫酸钙,经氧化处理生 成硫酸钙,从吸收塔内排出的硫酸钙经旋流分离(浓缩)、 真空脱水后回收利用。

湿法石灰石(石灰)/石膏法烟气脱硫技术系统图

大港改建工程2台1080t/h锅炉配套 湿法烟气脱硫装置。
? 湿式脱硫装置:吸收塔、GGH烟气加热器、增压风机、烟 道等为每台锅炉各自独立设备,其他系统共用。 ? 湿法烟气脱硫主要工艺流程为:锅炉排出的烟气经引风机 送入混凝土公用烟道,再从砼烟道引出经过升压风机升压、 冷却后,进入吸收塔,在吸收塔中与石灰石浆液综合反应 吸收,烟气中的二氧化硫与石灰石浆液反应生成石膏,由 吸收塔排出经脱水处理后,固体石膏再利用。吸收塔排出 的净烟气,经加热后回到混凝土公用烟道,经烟囱排向大 气。

序号 1 2 3 4

设备名称 烟道 挡板密封风机 轴流式升压风机 再生式气/气换热器(GGH) 密封空气风机 吸收塔 吸收塔搅拌器 氧化风机(包括消声段) 离心式,吸收塔再循环泵 吸收塔排出泵

数量 392t 2 2 2 2 2 8 2 4 2

设备规格

Q=10000m3/h P=2000Pa N=7.5kW Q=1.1x1131000Nm3/h,P=1.2x2850Pa N=2500kW 回转式,换热面积9500m2,驱动电机N=5.8kW Q=1500Nm3/h,P=8000Pa N=7.5kW φ 11.3×25.7m,壁厚8-10mm 侧进式,N=10kW 罗茨风机Q=1.1x3500Nm3/h, P=100kPa N=130kW Q=5300m3/h,,H=24.5/26/27.5m, N=400/450/500kW 离心式, 机械密封, Q=42m3/h H=40m N=11kW

大 港 技 改 工 程 脱 硫 装 置 主 要 设 备 表

5 6 6 8 9 10

11
12 13 14 15 16

工艺水泵
工艺水箱 石膏水力(第一级)旋流器站 废水旋流器站 石膏浆转运泵 真空皮带过滤机

2
1 2 2 1 2

离心式, 机械密封, Q=100m3/h N=21kW H=55m
V=150m3 φ 6m h=5.4m 33.15m3/h旋流子8个加1个备用 4m3/h, 离心泵,Q=4.6m3/h H=30m N=1.1 kW 6.6t/h,(石膏含水10%)N=3kW

17
18 19 20 21 22 23 24 25 26 27

真空泵
石膏脱水排水坑泵 吸收塔排水坑泵 事故浆液池 事故浆液池泵 给料称重机 湿式球磨机 石灰石仓 石灰石浆液箱 石灰石浆池搅拌器 石灰石浆泵(至吸收塔)

2
1 1 1 1 2 2 1 1 1 2

水环式Q=2300m3/h, N=75kW, P=34kPa
液下泵 Q=20m3/h H=20m N=1.5 kW 液下泵 Q=30m3/h H=30m N=5.5 kW V=800m3 14×14×4.5m 液下泵, 机械密封, Q=54m3/h N=15kW H=35m Q=4t/h N=1.1KW Q=4t/h N=150KW 500m3 6m×6m×14m ,锥高5m两个出口 φ 4.2×5.4m,V=70m3 N=3.5KW Q=8m3/h H=50m N=2.5kW

石灰石湿法工艺流程图
PWP1,2

GHC

A

ARP1,2,3 LSP1,2 LST

BD1 RD1 CD CD

BD2 RD2 OAC1,2

GBP1,2

BF 1

BF 2

FCWP WU DP DPP FU VP FCWP WU CWP VP

FU

CWP

ESP EDP

EST

FP1,2

FT

EDP

台山600MW等级石灰石/石膏法 脱硫装置主要系统
吸收剂制备系统:将石灰石制成浆液。

烟气(再热)系统:提高烟气压头克服系统阻力,将净烟气加热。
SO2吸收系统(吸收塔):吸收SO2净化烟气。 石膏脱水系统:回收吸收剂,再利用。 工艺水系统:系统冲洗、补水等。 废水排放系统

其他系统
电气系统 热工自动化系统 脱硫废水处理系统

由于目前国内脱硫公司尚无600MW等级石灰石-石膏湿法脱 硫工程的生产和使用业绩,因此台山电厂脱硫装置主要由日本株式 会社荏原制作所提供。 台山#1、#2机组脱硫工程进口的主要设备如下: 吸收塔内部件 吸收塔搅拌器 烟气冷却泵、烟气冷却器 氧化风机 FGD增压风机 FGD进、出口挡板和旁路挡板 膨胀节(非金属)及部分关键阀门 石膏浆液旋流器 真空皮带脱水机、真空泵 废水旋流器 DCS控制系统及部分仪表 所有浆液泵、搅拌器及所有浆液阀

刮板机 石灰石仓 给料称重机

斗式提料机

卸料斗

锤式破 碎机 振动给料机 湿式球磨机 浆 液 罐

A

吸收塔

ARP1,2,3

吸收剂制备系统

石灰液制备设备: 给料称、重机刮板机、斗式提料机、石灰石仓、湿式球磨机、 锤式破碎机、振动给料机、卸料斗、浆液罐

北京国华热电公司200MW脱硫工程

工艺水

除雾装置

喷淋装置

锅 炉

GGH烟气 加热器

A

吸收塔
烟 囱 旁路 挡板
BD1 BD2

循环泵

烟 气 系 统

挡板门

挡板门

增压风机

锅炉产生的原烟气从砼 烟道引入增压风机后,经升 压进入GGH对加热元件进行 加热后,进入吸收塔。 脱硫后的净烟气由吸收塔 上部引出,经GGH净烟气侧 进行加热后,进入烟囱,经 达标的烟气排入大气。

增压风机

北京国华热电公司200MW脱硫设备安装工程

广东台山2号机组脱硫工程烟气系统 主要设备
? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? FGD升压风机及其配套设备 轴流式, Q=2344000m3/h, 烟气换热器及其配套设备 (含吹灰器) 挡板密封气风机 Q=15000m3/h,压差25mbar 密封气加热器 加热能力150/400kW GGH空气贮罐 GGH排水坑泵 烟气冷却器壳体 烟道 旁路挡板(进口) 6000×10000 FGD进口风门 (进口) 6000×10000 FGD出口风门 (进口) 6000×9000 膨胀节,设备平台扶梯栏杆支架,管道等安装 1台 1套 2台 2台 1台 1台 1台 1个 1个 1个

石膏脱水旋流站

去灰渣池

石膏脱水系统
A

真空皮带过滤机

工 艺 水

GBP1,2

滤液罐 真空泵

石膏堆放场 滤液水箱

主要设备

真空皮带过滤机
滤液罐真空泵 滤液水箱 石膏脱水旋流站

石膏脱水主要设备 真空皮带过滤机 滤液罐真空泵

滤液水箱
石膏脱水旋流站

衬胶

除雾装置

工艺水

石膏脱水旋流站

喷淋装置

玻璃鳞片

循环泵 石灰石浆液
玻 璃 鳞 片 去 烟 道 烟 气 烟 道 来 气
GBP1,2 排出泵

碳 钢

OAC1,2

氧化空气压缩机

(1) 吸收 CaO+H2O→Ca(OH)2 Ca(OH)2+SO2→CaSO3· 2O+1/2H2O 1/2H CaCO3+SO2+1/2H2O→CaSO3· 2O+CO2↑ 1/2H CaSO3· 2O+SO2+1/2H2O→Ca(HSO3)2 1/2H (2) 氧化 2CaSO3· 2O+O2+3H2O→2 CaSO4· 2O 1/2H 2H Ca(HSO3)2+1/2O2+H2O→CaSO4· 2O+SO2↑ 2H

吸 收 塔 系 统

吸收剂(石灰石浆液)由制浆系统送至吸收塔,吸收塔 底部为浆池,浆液由循环泵送至吸收塔顶部喷淋盘中,从喷 淋盘的喷嘴中以极细小的雾滴形式喷下;含硫烟气由吸收塔 中部进入,烟气在上升过程中与吸收剂逆流接触,并在塔内 进行吸收反应,烟气中的SO2与石灰石浆液反生成物沉积在 吸收塔底部,经脱硫的净烟气由吸收塔上部引出。

吸收塔是整个脱硫系统的主要设备

北京国华热电公司200MW脱硫设备安装工程

广东台山2号机组SO2吸收系统主要设备
(吸收塔及内部组件、本体平台扶梯安装 由株式会社荏原制作所负责) ? ? ? ? ? ? ? ? ? 吸收塔φ23m×18m, 烟气量 2130000Nm3/h 吸收塔喷嘴和除雾器等内部件 吸收塔桨池搅拌器 氧化风机 离心式P=1.397bar, Q=10000Nm3/min 烟气冷却泵 离心式,Q=2200m3/h, 石膏浆液排出泵 130m3/h 吸收塔区域排水坑搅拌器 电动机3kW 吸收塔区域排水坑泵 耐酸型 Q=10m3/h×2.5bar 设备平台扶梯栏杆支架, SO2吸收系统管道。 1个 1套 4台 2台 3台 2台 1台 1台


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