《脱硫工程简介》PPT课件

国内电力市场发展形势 火电发展面临的问题 大力发展燃煤发电机组 必然带来巨大的环境压力 烟气排放中会有更多的SOx NOx和CO2 并排出大量的灰渣和污水 减少污染的洁净煤发电技术有 循环流化床 CFBC 增压流化床 PFBC 整体煤气化联合循环 IGCC 提高火电机组效率技术有 超临界 SC 与超超临界 USC CFBC PFBC IGCC等技术处于试验或示范阶段 近期内在国内广泛应用不现实 从技术难度和现实性看 SC和USC 配以常规的烟气脱硫系统 是容易实现的 国内脱硫技术的发展历程与前景 2000年前后 脱硫技术的引进使脱硫行业出现爆发式增长 大量的脱硫公司涌入市场 脱硫公司的数量激增 低价竞争层出不穷 到2006年前后 工程造价仅为80 120元 千瓦 价格仅为2001年的1 10 现阶段 市场已进入稳步发展期 行业内竞争逐渐有价格转向技术 服务竞争 预计2010年 2011年 火电脱硫市场的的总需求约为242 5亿元 其中旧电厂改造项目约占到一半 循环流化床技术 由于循环流化床属于低温燃烧 因此氮氧化物排放远低于煤粉炉 并可实现燃烧中直接脱硫 脱硫效率高且技术设备简单和经济 其脱硫的初投资及运行费用远低于煤粉炉加FGD 是目前我国在经济上可承受的燃煤污染控制技术燃料适应性广且燃烧效率高 特别适合于低热值劣质煤 增压流化床技术 效率可以达到42 43 比常规粉煤发电和常压循环流化床联合循环效率高出3 左右 而发电能力增加20 整体煤气化联合循环技术 供电效率高 能达到42 45 最终可达50 52 有利于减少CO2的排放 粉尘 NOx SOx的排放量小 能满足严格的环境要求 超临界与超超临界 概念 火电厂超临界机组和超超临界机组指的是锅炉内工质 水的压力和温度临界点 水的临界点 临界压力22 115MP 临界温度374 15 在这个压力和温度时 水和蒸汽的密度是相同的 就叫水的临界点 在超临界状态下 水具有极高的氧化性和超强的溶剂化性能 分类方式 炉内工质压力低于这个临界点就叫亚临界锅炉 高于这个临界点就是超临界锅炉 炉内蒸汽温度不低于593 或蒸汽压力不低于31MPa被称为超超临界 目前 在工程上 也常常将25MPa以上的称为超超临界 脱硫技术 燃烧前脱硫 分物理脱硫和化学脱硫两种 其优点是能同时除去灰分 减轻运输量 减轻锅炉的沾污和磨损 减少电厂灰渣处理量 还可回收部分硫资源 但煤的燃烧前的脱硫技术还存在着种种问题 得不到广泛应用 如IGCC锅炉的煤气化技术 炉内脱硫 是在燃烧过程中 向炉内加入固硫剂如CaCO3等 使煤中硫分转化成硫酸盐 随炉渣排除 应用较多的就是循环硫化床锅炉 缺点 脱硫效率低 对锅炉受热面磨损大 如CFB PFB技术 烟气脱硫 主要是使用石灰石 CaCO3 石灰 CaO 或碳酸钠 Na2CO3 等浆液作洗涤剂 在反应塔中对烟气进行洗涤 从而除去烟气中的SO2 技术比较成熟 脱硫效率高 90 98 机组容量大 煤种适应性强 运行费用较低和副产品易回收等优点 干法 高能电子活化氧化法 荷电干吸收剂喷射脱硫法 CDSI 超高压窄脉冲电晕分解有害气体技术 UPDD 炉内喷钙循环流化床反应器脱硫技术 半干法 西门子奥钢联的高性能烧结废气净化法 MEROS 奥地利能源与环境工程公司的循环流化床技术法 Turbosorp 法国阿尔斯通公司的脱硫除尘一体化技术法 NID 湿法 石灰石一石膏法 湿式镁石膏法及喷雾干燥法等 烟气脱硫技术 EBA工艺主要有烟气冷却 加氨 电子束照射以及粉体捕集等四道工序 其流程示意图见右图 温度为150 左右的烟气经预除尘后 再经冷却塔喷水冷却至60 70 左右 根据烟气中SO2及NOx的浓度加入化学计量的氨 然后将含有氨的混合气体导入反应器 在电子束照射下 氨将SO2和NOx转化为硫酸铵 NH4 2SO4 和硝酸铵 NH4NO3 粉粒 粉粒经捕集设备回收作肥料 净化气体经烟囱排入大气 电子束照射法脱硫 干法 NID newintegrateddesulfurization 工艺是法国ALSTOM公司上世纪80年代初研发的一种能适于多组分有毒废气治理和电站烟气脱硫的新型一体化干法脱硫工艺 其工艺流程如图1 面临问题 烧结烟气量大 烟气湿度高 烟气成分波动大 烟气含尘浓度高且粉尘颗粒细 烟气含腐蚀性气体 烟气喊二噁英及重金属等有毒物质 阿尔斯通脱硫技术 半干法 湿法烟气脱硫技术流程 脱硫系统图 脱硫系统全图 石灰石膏法脱硫流程 增压风机 脱硫烟道 增压风机 主要作用是克服脱硫系统对烟气的压降影响 保证脱硫系统的正压运行 根据布置位置的不同 需要考虑抗腐蚀的影响 工作原理 气流由风道进入风机进气箱 经过收敛和预旋后 叶轮对气流作功 后导叶又将气流的螺旋运动转化为轴向运动 并在扩压器内将气体的大部分动能转化成系统所需的静压能 从而完成风机的工作过程 优点 随锅炉容量的增加而相应增大 轴流式风机则可以做得很大 且具有结构紧凑 体积小 质量轻 耗电低 低负荷时效率高等优点 缺点 造价和维护成本较高 轴流风机 离心风机 工作原理 叶轮在旋转时产生离心力将空气从叶轮中甩出 空气从叶轮中甩出后汇集在机壳中 由于速度慢 压力高 空气便从通风机出口排出流入管道 当叶轮中的空气被排出后 就形成了负压 吸气口外面的空气在大气压作用下又被压入叶轮中 优点 离心式风机有较悠久的发展历史 具有结构简单 运行可靠 效率较高 空心机翼型后弯叶片的可达85 一92 制造成本较低 噪声小等优点 缺点 离心风机的容量已经受到叶轮材料强度的限制 不能随锅炉容量的增加而相应增大 无法用于300MW以上大型机组 增压风机钢结构类产品 风机罩壳 异型薄板类钢结构 多为10mm钢板外加加劲槽钢焊接结构 材质包括碳钢 不锈钢等 单体重量约10吨左右加工精度要求焊缝外观及质量要求较高 焊缝外观不达标 使用过程中易发生磨蚀现象 影响风机性能采购商 豪顿华等风机制造商 烟气换热器 GGH 作用 利用原烟气将脱硫后的净烟气进行加热 使排烟温度达到露点之上 减轻对净烟道和烟囱的腐蚀提高污染物的扩散度降低进入吸收塔的烟气温度 降低塔内对防腐的工艺技术要求目前脱硫系统80 以上使用回转式烟气换热器 还有水媒式和蒸汽式烟气换热器等 烟气换热器 GGH 缺点 GGH设备本体以及由GGH引发的直接投资 包括烟道 支架和冲洗系统的费用大约是FGD总投资的15 投资巨大GGH本体对烟气的压降约在1000Pa 如果考虑到由于安装GGH而引起的烟道压降 总的压损约在1200Pa左右 为了克服这些阻力 必须增加增压风机的压头 使FGD系统的运行费用大大增加在GGH的热侧会产生大量的粘稠的浓酸液 这些酸液不但对GGH的换热元件和壳体有很强的腐蚀作用 而且会粘附大量烟气中的飞灰 形成固垢物 进一步加大烟气的压降需要定期清洗 产生的污水需要特殊处理后排放以20年的运行寿命计算 整个GGH系统的直接投资和运行总费用约等于锅炉的整个脱硫系统的直接投资 费用巨大 烟气换热器钢结构类产品 烟气换热器罩壳 总重量约500吨左右 总体加工难度不大 钢板需卷圆加工 GGH钢架 总重量约600吨左右 与锅炉钢结构类似 吸收塔 分类 依据脱硫原理分喷淋塔 双回路塔 填料塔 和喷射鼓泡塔等4种类型依据制造材料分为麻石吸收塔 钢制吸收塔和玻璃钢吸收塔 吸收塔 整个脱硫系统的核心部分 用来吸收烟气中二氧化硫 氟化氢和氯化氢等酸性污染物质原烟气由吸收塔下部浆池液面上逆流而上通过喷淋层 与喷淋层中的石灰石浆液液滴发生一系列化学反应脱硫污染物被吸收后 净烟气由吸收塔顶部引出 通过GGH加热后进入主烟道 再由烟囱排入大气 吸收塔钢结构类产品 吸收塔本体钢结构 吸收塔本体重量约400T 石灰石制备系统 石灰石接收存储系统石灰石接收料斗 石灰石传输机 石灰石筒仓等石灰石研磨系统湿式球磨机 磨机浆液泵 石灰石浆液旋流机等石灰石浆液供给系统石灰石浆液箱 石灰石浆液泵 石灰石制备系统 石灰石汽车运来 卸料斗 给料机 斗式提升机 皮带输送机 石灰石仓 称重皮带给料机 湿式球磨机 石灰石浆液循环箱 石灰石浆液循环泵 石灰石旋流器 石灰石浆液箱 石灰石浆液泵 石灰石分配箱 吸收塔顶部 吸收塔 石灰石制备系统钢结构 石灰石筒仓 石灰石传送带 辅机钢架 整个制备系统钢结构所占比例不大 约为50T左右 石灰石筒仓目前已钢筋混凝土结构为主 系统中的研磨机及旋流泵等多为进口机械设备 脱硫烟道系统 脱硫烟道系统 脱硫烟道分别由烟道钢支架 吸收塔原烟道 净烟道组成 一般情况下 吸收塔原烟道重550吨 布置在引风机与吸收塔之间 净烟道重450吨 布置在吸收塔与烟囱之间 烟道钢支架300吨 吸收塔原烟道 净烟道 除雾器 除雾器实际就是类似百叶窗的隔板通道 从吸收塔出来的烟气通过吸收塔顶部烟道进入除雾器 烟气中带有大量的湿汽 烟气通过除雾器的时候接触隔板凝结成水回流到吸收塔 除雾器的作用就是烟气流经时除去烟气携带的滴液 除雾器及除雾器前烟道的冲洗装置 其作用就是冲洗因烟气带入烟道凝结的石膏 同时也是对烟气残余硫分最后的吸收 其喷淋管材质为PP管 除雾器本身就是吸收塔的一部分 技术前沿 脱硫系统的吸收塔和储料仓等开始使用新型材料 玻璃钢 可有效解决系统抗腐蚀性的问题欧美国家现已取消了脱硫系统中的烟气换热器 无GGH的脱硫系统将成为发展走向IGCC和CFB技术逐渐成为火电发展的整体方向 在未来 传统的燃煤锅炉加脱硫系统的电厂模式将逐步淘汰