第八周 二氧化硫控制技术(1)

1、1二氧化硫控制技术二氧化硫控制技术第五章第五章南京南京师师范大范大学环学环境科境科学与学与工程系工程系 盛重盛重义义2014年年4月月10日日地址：环境系楼地址：环境系楼E515电话：电话箱：邮箱：2v 1.大气污染控制技术发展概况大气污染控制技术发展概况v 2.硫循环及硫排放硫循环及硫排放v 3.燃烧前和燃烧中脱硫技术与工艺燃烧前和燃烧中脱硫技术与工艺v 4.燃烧后脱硫技术及其研究进展燃烧后脱硫技术及其研究进展v 5.燃媒二氧化硫污染控制技术综合评价燃媒二氧化硫污染控制技术综合评价v 6.中国控制酸雨和二氧化硫污染的政策、措施和重大行动中国控制酸雨和二氧化硫污染的政

2、策、措施和重大行动目录目录3脱硝十九世纪初未来： 脱汞、脱碳、脱砷等脱硫除尘二十世纪初二十世纪七十年代一、大气污染控制技术发展概况一、大气污染控制技术发展概况工业革命期工业革命期无烟气治理措施无烟气治理措施大气污染物控制技术随着人们对污染物的毒害作用和排放规律的逐渐认识而发展！大气污染物控制技术随着人们对污染物的毒害作用和排放规律的逐渐认识而发展！4v早期 局地环境中二氧化硫的浓度升高局地环境中二氧化硫的浓度升高v近100年来 二氧化硫等酸性气体导致的酸沉降二氧化硫等酸性气体导致的酸沉降v最近 二氧化硫等气态污染物形成的二次微细粒子二氧化硫等气态污染物形成的二次微细粒子硫氧化物的污染硫氧化物的

3、污染5v 1.大气污染控制技术发展概况大气污染控制技术发展概况v 2.硫循环及硫排放硫循环及硫排放v 3.燃烧前和燃烧中脱硫技术与工艺燃烧前和燃烧中脱硫技术与工艺v 4.燃烧后脱硫技术及其研究进展燃烧后脱硫技术及其研究进展v 5.燃媒二氧化硫污染控制技术综合评价燃媒二氧化硫污染控制技术综合评价v 6.中国控制酸雨和二氧化硫污染的政策、措施和重大行动中国控制酸雨和二氧化硫污染的政策、措施和重大行动目录目录6二、硫循环与硫排放二、硫循环与硫排放7硫循环与硫排放硫循环与硫排放v人类使用的有机燃料都含有一定量的硫v燃料燃烧时，其中的硫大部分转化为SO2v人为活动是造成SO2大量排放的主要原因v大部分S

4、O2的控制方法都可以用以下反应表示22SOSO 322420.5CaCOSOOCaSOCO 8硫循环与硫排放硫循环与硫排放9引自引自2005年年中国大气环境公报中国大气环境公报硫循环与硫排放硫循环与硫排放10电力行业“十一五”期间在污染物控制方面取得巨大成就硫循环与硫排放硫循环与硫排放11几个重要概念几个重要概念v不同的锅炉状态 亚临界锅炉（15.7 19.6MPa，160200 ） 超临界锅炉（24MPa左右，主蒸汽和再热蒸汽温度为538560） 22.115MPa，374.15 。在这个压力和温度时，水和蒸汽转化汽化潜热等于零，不存在两相区，即水变成蒸汽是连续的，并以单相形式进行，就叫水的

5、临界点 。 超超临界锅炉（2531MPa，580610 ） 汽包炉（普通高温高压锅炉）12几个重要概念几个重要概念v锅炉的蒸发量 锅炉蒸发量t/h是表示蒸汽锅炉的供热能力，单位为t/h 10吨的余热锅炉，130吨、220吨、410吨的热电锅炉 v发电机组发电量 130MW、300MW、600MW、1000MW机组 13万、30万、60万、100万机组燃煤机组以燃煤机组以300MW及以上为主及以上为主电力工业烟气脱硫机组发展情况电力工业烟气脱硫机组发展情况上风向输送上风向输送更高浓度的细更高浓度的细粒子，粒子，O3输送输送,影响影响细粒子，细粒子，O3大气氧化剂大气氧化剂(O3, OH)hv二次

6、污染二次污染一次污染一次污染复合污染复合污染通通量量天然源天然源沉降沉降SO2, NOx等等HC、NOx人为源人为源PM10、PM2.5细粒子细粒子(SO42-,NO3-) 出现大气复合型污染的问题出现大气复合型污染的问题p多种污染物多种污染物p多种污染类型叠加多种污染类型叠加p多种过程耦合多种过程耦合p多尺度污染（局地与区域）多尺度污染（局地与区域）相互作用相互作用p多种污染物协同控制 多相反应多相反应 1978-2009年全国发电结构情况年全国发电结构情况高碳能源禀赋的特点，决定了电力行业以煤为高碳能源禀赋的特点，决定了电力行业以煤为主的电力结构在很长一段时间内不会改变主的电力结构在很长一

7、段时间内不会改变17九十年代末我国酸雨区域分布硫循环与硫排放硫循环与硫排放182005年全国酸雨分布情况酸雨频率比2004年增加了3.7%降水pH年均值小于4.5的城市数量比2004年增加2.8 引自引自2005年年中国大气环境公报中国大气环境公报硫循环与硫排放硫循环与硫排放19我国我国SO2排放的行业特点排放的行业特点硫循环与硫排放硫循环与硫排放20v 1.大气污染控制技术发展概况大气污染控制技术发展概况v 2.硫循环及硫排放硫循环及硫排放v 3.燃烧前和燃烧中脱硫技术与工艺燃烧前和燃烧中脱硫技术与工艺v 4.燃烧后脱硫技术及其研究进展燃烧后脱硫技术及其研究进展v 5.燃媒二氧化硫污染控制技

8、术综合评价燃媒二氧化硫污染控制技术综合评价v 6.中国控制酸雨和二氧化硫污染的政策、措施和重大行动中国控制酸雨和二氧化硫污染的政策、措施和重大行动目录目录21燃烧前脱硫燃烧前脱硫v1.煤炭的固态加工 煤炭洗选 物理洗煤物理洗煤 化学洗煤化学洗煤 微生物洗煤微生物洗煤 我国以物理选煤为主。跳汰占59%、重介质选煤占23%、浮选占14% 1995年我国煤炭洗选能力3.8亿吨，入洗量2.8亿吨，入洗率22%。三、燃烧前和燃烧中脱硫技术与工艺三、燃烧前和燃烧中脱硫技术与工艺22v2.煤炭的转化 煤的气化 采用空气、氧气、CO2和水蒸气作为气化剂，在气化炉内反应生成不同组分不同热值的煤气 移动床、流化床

9、和气流床三种方法 煤的液化 通过化学加工转化为液态烃燃料或化工原料等液体产品 直接液化和间接液化燃烧前脱硫燃烧前脱硫23v3.重油脱硫 在催化剂作用下通过高压加氢反应，切断碳与硫的化学键，使氢与硫作用形成H2S从重油中分离 直接脱硫和间接脱硫燃烧前脱硫燃烧前脱硫24v流化床燃烧技术 气流速度介于临界速度和输送速度之间，煤粒保持流化状态 流化床利于燃料的充分燃烧 分类 按流态：鼓泡流化床和循环流化床 按运行压力：常压流化床和增压流化床燃烧中脱硫燃烧中脱硫25燃烧中脱硫燃烧中脱硫流化床燃烧脱硫流化床燃烧脱硫26v流化床脱硫的化学过程 脱硫剂：石灰石（CaCO3）、白云石（CaCO3MgCO3） 炉

10、内化学反应 流化床燃烧方式为脱硫提供了理想的环境 CaSO4的摩尔体积大于CaCO3，由于孔隙堵塞，CaO不可能完全转化为CaSO43222412CaCOCaOCOCaOSOOCaSO 燃烧中脱硫燃烧中脱硫流化床燃烧脱硫流化床燃烧脱硫27燃烧中脱硫燃烧中脱硫流化床燃烧脱硫流化床燃烧脱硫28主要技术技术参数v 1.钙硫比 表示脱硫剂用量的指标，影响最大的参数 脱硫率（）可以用Ca/S（R）近似表达1 exp()mR m综合影响参数燃烧中脱硫燃烧中脱硫流化床燃烧脱硫流化床燃烧脱硫Ca/SCa/S与脱硫效率之间的关系与脱硫效率之间的关系29燃烧中脱硫燃烧中脱硫流化床燃烧脱硫流化床燃烧脱硫床层温度与脱

11、硫效率之间的关床层温度与脱硫效率之间的关系系2.煅烧温度煅烧温度温度低时，孔隙量少、孔径小，反应被限制在颗粒外表面温度过高，CaCO3的烧结作用变得严重30v 3.脱硫剂的颗粒尺寸和孔隙结构脱硫剂的颗粒尺寸和孔隙结构 颗粒尺寸小于临界尺寸时发生扬析，并非越小越好 颗粒孔隙结构应有适当的孔径大小，既保证一定孔隙容积，又保证孔道不易堵塞燃烧中脱硫燃烧中脱硫流化床燃烧脱硫流化床燃烧脱硫颗粒尺寸与脱硫效率之间的关颗粒尺寸与脱硫效率之间的关系系31v 4.脱硫剂的种类脱硫剂的种类 白云石的孔径分布和低温煅烧性能好，但易发生爆裂扬析，且用量大近两倍燃烧中脱硫燃烧中脱硫流化床燃烧脱硫流化床燃烧脱硫32脱硫剂

12、的再生脱硫剂的再生v 不同温度下的再生反应 11000C以上（一级再生法） 8709300C（二级再生法） 5407000C4224222CaSOCOCaOCOSOCaSOHCaOH OSO 424224444CaSOCOCaSCOCaSOHCaOH O 42232CaSOH OCOCaCOH S 燃烧中脱硫燃烧中脱硫流化床燃烧脱硫流化床燃烧脱硫33燃烧前、中脱硫技术对比燃烧前、中脱硫技术对比 煤炭加工和燃烧技术 技术技术 技术指标技术指标 国内成熟度国内成熟度 经济性经济性 环境特性环境特性 节能率节能率 投资投资 成本成本 选煤选煤 中等中等- -不好不好 15%15% 商业化商业化 动力

13、煤动力煤: 45: 45 元元/ /吨年吨年 炼焦煤炼焦煤: 65: 65 元元/ /吨年吨年 4 4- -5 5 元元/ /吨吨 7 7- -8 8 元元/ /吨吨 水煤浆水煤浆 好好 2t2t 可代可代 1t1t 燃料油燃料油 商业化示范商业化示范 152152 元元/ /吨年吨年 162162 元元/ /吨吨 煤气化煤气化 好好- -很好很好 城市煤气城市煤气: 20%: 20% 工业燃料气工业燃料气: 10%: 10% 德士古商业化引进德士古商业化引进 鲁奇商业化引进鲁奇商业化引进 甲烷化技术已示范甲烷化技术已示范 15001500 元元 m m3 3/d/d 10001000 元元

14、m m3 3/d/d 13001300 元元 m m3 3/d/d 0.850.85 元元/m/m3 3 0.650.65 元元/m/m3 3 0.900.90 元元/m/m3 3 煤液化煤液化 很好很好 实验室实验室 400400 美元美元/ /吨年吨年 135135 美元美元/ /吨吨 先进燃烧器先进燃烧器 中等中等- -好好 商业化商业化 改装费占锅炉出厂改装费占锅炉出厂 价的价的 0.36%0.36% 流化床燃烧流化床燃烧 很好很好 比煤粉炉节煤比煤粉炉节煤 10%10% 商业性示范商业性示范 220t/h220t/h 与煤粉炉相与煤粉炉相当当 型煤型煤 中等中等- -不好不好 15%

15、15% 蜂窝煤蜂窝煤: : 商业化商业化 工业型煤工业型煤: : 示范示范 蜂窝煤蜂窝煤: 50: 50 元元/ /吨年吨年 工业型煤工业型煤: 70: 70 元元/t/t年年 127 127 元元/ /吨吨 140 140 元元/ /吨吨 IGCCIGCC 很好很好 比煤粉炉节煤比煤粉炉节煤 将进行商业示范将进行商业示范 15201520 美元美元/KW/KW 34v 1.大气污染控制技术发展概况大气污染控制技术发展概况v 2.硫循环及硫排放硫循环及硫排放v 3.燃烧前和燃烧中脱硫技术与工艺燃烧前和燃烧中脱硫技术与工艺v 4.燃烧后脱硫技术及其研究进展燃烧后脱硫技术及其研究进展v 5.燃媒二

16、氧化硫污染控制技术综合评价燃媒二氧化硫污染控制技术综合评价v 6.中国控制酸雨和二氧化硫污染的政策、措施和重大行动中国控制酸雨和二氧化硫污染的政策、措施和重大行动目录目录35v 1.高浓度SO2尾气的回收和净化 冶炼厂、硫酸厂和造纸厂等工业，SO2浓度通常240 化学反应式 反应1为放热反应，温度低时转化率高 工业上一般采用多层催化床层（常见的工业催化剂五氧化二钒）223322412SOOSOSOH OH SO 脱硫燃烧后烟气脱硫技术脱硫燃烧后烟气脱硫技术36高浓度高浓度SO2尾气的回收和净化尾气的回收和净化37v 燃烧设施直接排放的SO2浓度通常为10-410-3数量级v 由于SO2浓度低，

17、烟气流量大，烟气脱硫通常比较昂贵v 分类 脱硫产物处置方式：抛弃法和再生法 脱硫剂状态：湿法和干法低浓度低浓度SO2烟气脱硫烟气脱硫38低浓度低浓度SO2烟气脱硫烟气脱硫39低浓度低浓度SO2烟气脱硫烟气脱硫40燃煤二氧化物污染控制技术现状：国内烟气脱硫技术燃煤二氧化物污染控制技术现状：国内烟气脱硫技术 工程单位 规模,万千瓦 煤炭含硫,% 脱硫率 石灰石-石膏法 珞璜电厂 重庆电厂 浙江半山电厂 北京第一热电厂 144 90 40 17 4.00 3.50 3.33 0.85 95% 95% 90% 95% 喷雾干燥法 山东黄岛电厂 1/3*20 1.1 80% 简易湿法 太原第一热电厂 2

18、0 1.4 75% 海水脱硫 深圳西部电厂 30 1.1 85% 电子束法 成都热电厂 10 2.50 80% 喷钙增湿法 南京下关电厂 212.5 0.9 75% 荷电干式喷射 德州电厂 12.5 2.1 70% 循环流化床 内江电厂 10 2.75 90% 低浓度低浓度SO2烟气脱硫烟气脱硫41国内引进的国内引进的7种烟气脱硫种烟气脱硫(FGD)试点工程主要情况简介试点工程主要情况简介 试点电厂脱硫工艺投产日期供应商机量MW脱硫效率Ca/S运行稳定性主要问题珞璜电厂湿式灰石法92.9/93.4日本三菱720951.021.05运行率1995年6064，1996年8185，烟气加热器腐蚀，结

19、垢，堵灰，二期改进。太原一热高速平流石灰石法96.10日本日立15080851.11.2未发现过因脱硫设备质量而停用，第一排喷雾器和除雾器有结垢现象。黄岛电厂旋转喷雾94.10日本三菱7570751.895年运行3795 h,96年4098 h,旋转喷雾设施易磨,反应塔有结垢,制浆系统易堵.成都热电电子束法97.7日本荏原75801997年7月投产,1997年11月后逐步稳定,内江高坝循环流化床96.9芬兰奥斯龙1009095（2.88）1996.111997.3改造后保持100 MW,冷渣器出力偏小,调峰,煤种适应性好. 深圳玛湾海水脱硫98挪威ABB30090南京下关LIFAC活化反应器9

20、8.12芬兰IVO25070752.542v 目前世界上所拥有的燃烧后脱硫技术（目前世界上所拥有的燃烧后脱硫技术（FGD）有上百种之多，这些工艺主）有上百种之多，这些工艺主要包括：要包括：v (1)湿法脱硫技术，共占全世界湿法脱硫技术，共占全世界FGD装置总量的装置总量的85%左右，其中石灰左右，其中石灰-石膏石膏法约占法约占36.7%，其它湿法脱硫技术约占，其它湿法脱硫技术约占48.3%；v (2)半干法脱硫技术，主要包括喷雾干燥脱硫技术、炉内喷射吸收剂半干法脱硫技术，主要包括喷雾干燥脱硫技术、炉内喷射吸收剂/增温活增温活化脱硫技术等，约占全世界化脱硫技术等，约占全世界FGD装置总量的近装置

21、总量的近10%；v (3)干法脱硫技术，包括烟气循环流化床脱硫技术、等离子体脱硫技术等。干法脱硫技术，包括烟气循环流化床脱硫技术、等离子体脱硫技术等。 据统计，全球燃煤电厂已有近千台烟气脱硫装置，总装机容量达据统计，全球燃煤电厂已有近千台烟气脱硫装置，总装机容量达240GW。燃煤二氧化物污染控制技术现状：国外烟气脱硫技术燃煤二氧化物污染控制技术现状：国外烟气脱硫技术低浓度低浓度SO2烟气脱硫烟气脱硫气体吸收理论：双膜模型介绍气体吸收理论：双膜模型介绍假定假定:v 界面两侧存在气膜和液膜界面两侧存在气膜和液膜,膜膜内为层流内为层流, 传质阻力只在膜内传质阻力只在膜内v 气膜和液膜外湍流流动气膜和

22、液膜外湍流流动,无浓无浓度梯度度梯度, 即无扩散阻力即无扩散阻力v 气液界面上气液界面上,气液达溶解平衡气液达溶解平衡 即即:CAi=HPAiv 膜内无物质积累膜内无物质积累,即达稳态即达稳态.双膜理论双膜理论v双膜模型 气相传质速率 液相传质速率 总传质速率方程()()AyAAiAgAAiNkyyNkpp()()AxAiAAlAiANkxxNk cc*() () () ()AAAyAAAxAAAAgAAAlANKyyNKxxNKppNKcc传质阻力传质阻力 传质总阻力气相传质阻力液相传质阻力 液膜控制 难溶气体（水吸收NO，水吸收O2） 气膜控制 易溶气体（碱或氨液吸收SO2）传质过程传质过

23、程v传质过程的影响因素 吸收质与吸收剂 设备、填料类型 流动状况 操作条件常见吸收设备常见吸收设备1、填料塔2、筛板塔3、喷淋塔4、鼓泡塔48v1.石灰石/石灰法洗涤（石灰石/石灰石膏法） 目前应用最广泛的脱硫技术低浓度低浓度SO2烟气脱硫烟气脱硫主要烟气脱硫工艺主要烟气脱硫工艺49v 优点是脱硫效率高，可达优点是脱硫效率高，可达95%以上，钙利用率高在以上，钙利用率高在93%以上，系统可靠以上，系统可靠性达性达99%，自动化程度高，技术成熟度和可靠性高。，自动化程度高，技术成熟度和可靠性高。v 缺点是投资大，一般要占到电厂总投资的缺点是投资大，一般要占到电厂总投资的10-15%；吸收塔和管道

24、需要防；吸收塔和管道需要防腐处理；脱硫产品石膏产生量大，目前开发利用率低，大都直接堆放或腐处理；脱硫产品石膏产生量大，目前开发利用率低，大都直接堆放或填埋；占地面积大；脱硫动力消耗较大，占总发电量的填埋；占地面积大；脱硫动力消耗较大，占总发电量的1.5-2%。石灰石料仓浆液槽吸收塔石膏增稠器除尘器氧化槽烟气石膏脱水机石膏气气换热器洁净烟气低浓度低浓度SO2烟气脱硫烟气脱硫主要烟气脱硫工艺主要烟气脱硫工艺石灰石-石膏法工艺流程50脱硫塔的外观脱硫塔的外观51典型石灰石-石灰法系统工艺设计步骤低浓度低浓度SO2烟气脱硫烟气脱硫主要烟气脱硫工艺主要烟气脱硫工艺1、获取参数（烟气量、二氧化硫浓度）2、

25、确定工艺3、脱硫塔参数计算4、确定循环泵循环量5、计算氧化风机风量6、计算GGH的换热量7、计算石灰石添加量8、计算石膏产量9、水平衡，加水量和蒸发量简单计算简单计算v 某电厂1台600MW机组，采用石灰石-石膏法进行烟气脱硫，计算每小时所需的石灰石量、生产的石膏量？题干中的信息：1台600MW机组，石灰石-石膏烟气量：2 000 000 Nm3/h，SO2浓度2000mg/m3，脱除效率95%至100mg/m3可以推测可以推测物料平衡计算：1、石灰石消耗量：2000000*（2000-100）*10-9*（100/64）=5.94吨/小时2、生成的石膏量： 2000000*（2000-100

26、）*10-9*（172/64）=10.2吨/小时每天120吨石膏，约40m3！CaSO3 CaSO42H2O美国：填埋日本：全部资源化中国：建筑材料欧洲：填埋石膏资源化方式：石膏资源化方式：1、煅烧，制备熟石膏、煅烧，制备熟石膏2、再结晶制备价值高的、再结晶制备价值高的-半半水石膏水石膏54v 影响因素：pH、液气比、钙硫比、气流速度、浆液的固体含量、SO2浓度、吸收塔结构低浓度低浓度SO2烟气脱硫烟气脱硫主要烟气脱硫工艺主要烟气脱硫工艺石灰石-石膏法反应机理55低浓度低浓度SO2烟气脱硫烟气脱硫主要烟气脱硫工艺主要烟气脱硫工艺石灰石-石膏法脱硫塔结构大部分脱硫工艺选用的结构56 设备腐蚀：带

27、水烟气引起的下游烟道腐蚀，脱硫循环浆液里的氯离子带来的腐蚀 结垢和堵塞：亚硫酸钙溶解度低，容易结垢，需强制氧化把亚硫酸钙在塔内变成硫酸钙 除雾器阻塞：固体残留在除雾器上 脱硫剂的利用率 液固分离 固体废物的处理处置低浓度低浓度SO2烟气脱硫烟气脱硫主要烟气脱硫工艺主要烟气脱硫工艺石灰石-石膏法主要问题57v 简易湿法的吸收塔进行简化，使其集冷却、除尘、吸收和氧化于一简易湿法的吸收塔进行简化，使其集冷却、除尘、吸收和氧化于一体，同时烟气不设置换热器而是利用一部分旁路烟气与净化后烟气体，同时烟气不设置换热器而是利用一部分旁路烟气与净化后烟气混合以达到排放烟气的升温目的。混合以达到排放烟气的升温目的

28、。v 优点是投资较传统法低，约为优点是投资较传统法低，约为50-80%，设备较为紧凑，动力消耗约，设备较为紧凑，动力消耗约占发电量的占发电量的1-1.5%。其脱硫率可达到。其脱硫率可达到70-80%的中等效率。的中等效率。v 缺点是缺乏在国外大规模应用的业绩，部分引进技术的水汽循环比缺点是缺乏在国外大规模应用的业绩，部分引进技术的水汽循环比大，运行成本较高。大，运行成本较高。v 简易湿式石灰石简易湿式石灰石-石膏法适用于大中型工业锅炉和中等脱硫效率要石膏法适用于大中型工业锅炉和中等脱硫效率要求的电站锅炉。燃高硫煤机组和新建机组脱硫一般不提倡采用此法求的电站锅炉。燃高硫煤机组和新建机组脱硫一般不

29、提倡采用此法。低浓度低浓度SO2烟气脱硫烟气脱硫主要烟气脱硫工艺主要烟气脱硫工艺简易石灰石石膏法58山东潍坊化工厂热点分厂山东潍坊化工厂热点分厂1#2#锅炉简易湿式石灰石膏法锅炉简易湿式石灰石膏法进口：进口： 烟气量烟气量93,300 Nm3/hr； SO2浓度浓度1050 ppm； 烟气温度烟气温度66 出口：出口： 烟气量烟气量96500 Nm3/hr； SO2浓度浓度185 ppm； 烟气温度烟气温度41 脱硫效率大于脱硫效率大于70；吸收剂废电石渣，纯度吸收剂废电石渣，纯度75石膏含水率石膏含水率19，纯度，纯度 95%低浓度低浓度SO2烟气脱硫烟气脱硫主要烟气脱硫工艺主要烟气脱硫工艺

30、简易石灰石石膏法59南宁化工厂南宁化工厂35t/hr锅炉简易湿式石灰石膏法锅炉简易湿式石灰石膏法进口：进口： 烟气量烟气量50,700 Nm3/hr； SO2浓度浓度2,300 ppm； 烟气温度烟气温度59 出口：出口： 烟气量烟气量96,500 Nm3/hr； SO2浓度浓度440 ppm； 烟气温度烟气温度51 脱硫效率脱硫效率70；石膏含水率石膏含水率1215，纯度，纯度 90低浓度低浓度SO2烟气脱硫烟气脱硫主要烟气脱硫工艺主要烟气脱硫工艺简易石灰石石膏法60太原热电厂引进的日立高速平流湿法脱硫工艺太原热电厂引进的日立高速平流湿法脱硫工艺进口：进口： 烟气量烟气量60万万 Nm3/h

31、r； SO2浓度浓度2000 ppm； 烟气温度烟气温度140 烟尘浓度烟尘浓度500 mg/Nm3出口烟气温度出口烟气温度45 ：脱硫效率大于脱硫效率大于80；吸收剂为石灰石，粒度吸收剂为石灰石，粒度100目，目，利用率利用率85。低浓度低浓度SO2烟气脱硫烟气脱硫主要烟气脱硫工艺主要烟气脱硫工艺简易石灰石石膏法61 加入己二酸的石灰石法 己二酸抑制气液界面上SO2溶解造成的pH值降低，加速液相传质 己二酸钙的存在增加了液相与SO2的反应能力 降低钙硫比 添加硫酸镁 SO2以可溶性盐的形式吸收，解决结垢问题低浓度低浓度SO2烟气脱硫烟气脱硫主要烟气脱硫工艺主要烟气脱硫工艺改进的石灰石/石灰湿

32、法烟气脱硫62 双碱流程 用碱金属或碱类水溶液吸收SO2，后用石灰或石灰石再生 解决结垢问题和提高SO2的利用率低浓度低浓度SO2烟气脱硫烟气脱硫主要烟气脱硫工艺主要烟气脱硫工艺改进的石灰石/石灰湿法烟气脱硫63 一种湿干法脱硫工艺，市场份额仅次于湿钙法 脱硫过程 SO2被雾化的Ca(OH)2浆液或Na2CO3溶液吸收 温度较高的的烟气干燥液滴形成干固体废物 干废物由袋式或电除尘器捕集 设备和操作简单，废物量小，能耗低（湿法的1/21/3)低浓度低浓度SO2烟气脱硫烟气脱硫主要烟气脱硫工艺主要烟气脱硫工艺喷雾干燥法烟气脱硫64低浓度低浓度SO2烟气脱硫烟气脱硫主要烟气脱硫工艺主要烟气脱硫工艺喷

33、雾干燥法烟气脱硫流程图65石灰仓石灰消化器浆液槽喷雾干燥吸收塔雾化器烟气静电或布袋除尘器净化烟气低浓度低浓度SO2烟气脱硫烟气脱硫主要烟气脱硫工艺主要烟气脱硫工艺喷雾干燥法烟气脱硫流程66v 雾化器是核心设备，分喷嘴型和旋转离心雾化器两种，目前国内商需依雾化器是核心设备，分喷嘴型和旋转离心雾化器两种，目前国内商需依赖进口。喷嘴雾化器的优点是可平行安装，切换方便，各喷嘴可独立运赖进口。喷嘴雾化器的优点是可平行安装，切换方便，各喷嘴可独立运行，可以在线维护；缺点是要求表面耐磨性高。旋转离心雾化器由旋转行，可以在线维护；缺点是要求表面耐磨性高。旋转离心雾化器由旋转盘或雾化轮使浆液分碎，所产生的液滴大

34、小与浆液流量关系不大，因而盘或雾化轮使浆液分碎，所产生的液滴大小与浆液流量关系不大，因而具有较好的调节能力；缺点是结构复杂，维修困难。具有较好的调节能力；缺点是结构复杂，维修困难。v 优点是：脱硫原料为石灰，在钙硫比为优点是：脱硫原料为石灰，在钙硫比为1.5时，其脱硫效率可达到时，其脱硫效率可达到75-90%；投资费用较低，约占电厂投资的；投资费用较低，约占电厂投资的5-10%；脱硫产物呈干态，并和；脱硫产物呈干态，并和飞灰相混，无需装设除雾器及烟气再热器；设备不易腐蚀。飞灰相混，无需装设除雾器及烟气再热器；设备不易腐蚀。v 缺点是：吸收剂采用石灰浆，费用较高；吸收剂利用率低于湿法，特别缺点是

35、：吸收剂采用石灰浆，费用较高；吸收剂利用率低于湿法，特别是用于高硫煤时经济性差；飞灰和脱硫产物相混可能影响综合利用；对是用于高硫煤时经济性差；飞灰和脱硫产物相混可能影响综合利用；对干燥过程控制要求较苛刻；产生的脱硫副产品目前尚不能大规模工业应干燥过程控制要求较苛刻；产生的脱硫副产品目前尚不能大规模工业应用。用。v 喷雾干燥法较适用于燃中、低硫煤喷雾干燥法较适用于燃中、低硫煤(含含S2%)的锅炉脱硫，一般机组容的锅炉脱硫，一般机组容量不大于量不大于20MW。用于高硫煤时脱硫剂制备费用提高、设备磨损加剧，。用于高硫煤时脱硫剂制备费用提高、设备磨损加剧，除尘负荷提高，在技术和经济上都不适用。除尘负荷

36、提高，在技术和经济上都不适用。低浓度低浓度SO2烟气脱硫烟气脱硫主要烟气脱硫工艺主要烟气脱硫工艺喷雾干燥法烟气脱硫特点67 主要过程 吸收剂制备 吸收和干燥 固体捕集 固体废物处置2223232242() ( )( )( )2( )2( )0.5( )2( )Ca OHsSO gH O lCaSOH O sCaSOH O sO gCaSOH O s 低浓度低浓度SO2烟气脱硫烟气脱硫主要烟气脱硫工艺主要烟气脱硫工艺喷雾干燥法烟气脱硫特点68低浓度低浓度SO2烟气脱硫烟气脱硫主要烟气脱硫工艺主要烟气脱硫工艺其他湿法脱硫工艺：氧化镁法69低浓度低浓度SO2烟气脱硫烟气脱硫主要烟气脱硫工艺主要烟气脱

37、硫工艺其他湿法脱硫工艺：海水脱硫法70海水气气换热器吸收塔曝气池海水海水排放洗涤海水净化烟气烟气低浓度低浓度SO2烟气脱硫烟气脱硫主要烟气脱硫工艺主要烟气脱硫工艺海水脱硫法工艺流程71v 特点是：用天然海水作吸收剂特点是：用天然海水作吸收剂, 不添加任何其它化物质不添加任何其它化物质, 无需吸收无需吸收剂制备系统剂制备系统, 工艺比较简单；吸收系统不会产生结垢工艺比较简单；吸收系统不会产生结垢, 堵塞等问题堵塞等问题, 系统利用率高；脱硫效率较高系统利用率高；脱硫效率较高, 对于低硫煤可达对于低硫煤可达70-90%；投资和；投资和运行费用较低运行费用较低, 通常比石灰石通常比石灰石石膏法低三分

38、之一。石膏法低三分之一。v 比较适合于沿海地区电厂烟气脱硫。但由于海水的天然碱度较低比较适合于沿海地区电厂烟气脱硫。但由于海水的天然碱度较低，一般只能用于含硫低于，一般只能用于含硫低于1%的燃煤烟气脱硫。目前还缺少脱硫排的燃煤烟气脱硫。目前还缺少脱硫排放液对海洋长期生态系统影响的研究评价。放液对海洋长期生态系统影响的研究评价。v 海水脱硫分两类海水脱硫分两类: (1) 用纯海水作为吸收剂用纯海水作为吸收剂, 以挪威以挪威ABB公司开发的公司开发的Flakt-Hydro工艺为代表，已商业应用；工艺为代表，已商业应用；(2)在海水中添加石灰调节在海水中添加石灰调节碱度碱度, 以美国以美国Becht

39、e公司工艺为代表，已示范但未商业化。公司工艺为代表，已示范但未商业化。低浓度低浓度SO2烟气脱硫烟气脱硫主要烟气脱硫工艺主要烟气脱硫工艺海水脱硫法特点72引风机ESP烟囱挡板气-气热交换器 增压风机吸收塔海水升压泵曝气池曝气风机混合器烟气排海深圳西部电厂2号机组300MW海水脱硫工程流程 晋北烟煤含硫量0.63%。实际混合煤种含硫量为0.75%； v 烟气量110万Nm3/h； 入口烟气温度104-145；v 海水流量设计值2m3/s； 凝汽器出口海水温度为27-40, 海水盐度为2.3%；v 设计系统脱硫率90%；v 排放海水的pH6.5；v 电厂排水水质满足三类标准，出口烟气温度70以上。

40、低浓度低浓度SO2烟气脱硫烟气脱硫主要烟气脱硫工艺主要烟气脱硫工艺海水脱硫法案例73 氨法 氨水做吸收剂3224234232243()()2NHSOH ONHSONHSOSOH ONH HSO 低浓度低浓度SO2烟气脱硫烟气脱硫主要烟气脱硫工艺主要烟气脱硫工艺氨法脱硫74低浓度低浓度SO2烟气脱硫烟气脱硫主要烟气脱硫工艺主要烟气脱硫工艺干法脱硫技术75石灰石料仓计量仓锅炉系统风机增湿活化器静电除尘器水 压缩空气净化烟气低浓度低浓度SO2烟气脱硫烟气脱硫主要烟气脱硫工艺主要烟气脱硫工艺干法脱硫技术流程76v 优点是：系统简单，改造容易；喷钙对炉膛燃烧影响不大，热量损失不优点是：系统简单，改造容易

41、；喷钙对炉膛燃烧影响不大，热量损失不超过总燃料量的超过总燃料量的0.3%；投资约为电厂投资；投资约为电厂投资5-8%；脱硫费用较低。；脱硫费用较低。v 其缺点是：脱硫率不高，一般在钙硫比为其缺点是：脱硫率不高，一般在钙硫比为2时，炉膛内的脱硫率为时，炉膛内的脱硫率为15-30%，系统总效率可达，系统总效率可达60-75%；由于钙硫比较高，加重了后续除尘器的；由于钙硫比较高，加重了后续除尘器的负荷，除尘效率下降；锅炉对流受热面有时会出现轻微积灰。负荷，除尘效率下降；锅炉对流受热面有时会出现轻微积灰。v 适用于含硫小于适用于含硫小于1%的低硫煤脱硫，以及在用小机组锅炉的脱硫改造。的低硫煤脱硫，以及

42、在用小机组锅炉的脱硫改造。低浓度低浓度SO2烟气脱硫烟气脱硫主要烟气脱硫工艺主要烟气脱硫工艺干法脱硫技术特点77计量仓石灰石粉仓锅炉喷粉风机灰再循环渣再循环ESP活化器烟囱图 南京下关电厂LIFAC工艺流程图v处理总烟气量 864,348 Nm3/hv燃煤含硫量 0.92%v脱硫率 75%v钙硫化 2.5v石灰石粉细度 80%95%v影响锅炉效率 15%蜂窝煤: 商业化工业型煤: 示范蜂窝煤: 50元/吨年工业型煤: 100元/ty127 元/吨140 元/吨IGCC很好比煤粉炉节煤将进行商业示范1520美元/KW燃烧前和燃烧中技术燃烧前和燃烧中技术88石灰石石膏法简易湿法烟气脱硫磷铵复肥法旋

43、转喷雾干燥炉内喷钙尾部增湿 海水脱硫技术性能指标工艺流程简易情况主流程简单石灰浆制备要求较高，流程也复杂流程较简单脱硫流程简单， 制肥部分较复杂流程较简单流程简单流程较简单工艺技术指标脱硫率80%,钙硫比1.1脱硫率70钙硫比1.1脱硫率95%以上脱硫率80钙硫比1.5脱硫率70%,钙硫比2 脱硫率90%脱硫副产品脱流渣主要为CaSO4,目前未利用脱流渣主要为CaSO4,目前未利用。脱硫产品为含N+P2O5的氮磷肥。脱硫渣为烟尘和Ca的混合物脱硫渣为烟尘和Ca的混合物脱流渣主要为硫酸盐, 排放推广应用前景燃高,中硫煤锅炉,当地有石灰石矿。燃烧高,中硫煤锅炉,当地有石灰石矿。燃烧高硫煤锅炉,附近

44、有磷矿资源燃烧高,中,低硫煤锅炉都可使用。燃烧中,低硫煤锅炉 燃烧中,低硫煤锅炉, 沿海地区电耗占总发电量的比例1.5-2%1%1-1.5%1%0.5%1%烟气再热需再加热需再加热需再加热不需再加热。不需再加热。需再加热占地情况多少多少少较大技术成熟度国内通过引进已商业化 国内正在引进国内已进行中试国内已进行中试国内已进行工业示范国内正在引进环境特性很好好很好好好好经济性能FGD占电厂总投资的比例13-19%8-11%12-17%8-12%3-5%7-8%脱硫成本元/吨SO2脱除750-1550730-14801400-2000720-1230790-1290400-700烟气脱硫技术烟气脱硫

45、技术89v 1.大气污染控制技术发展概况大气污染控制技术发展概况v 2.硫循环及硫排放硫循环及硫排放v 3.燃烧前和燃烧中脱硫技术与工艺燃烧前和燃烧中脱硫技术与工艺v 4.燃烧后脱硫技术及其研究进展燃烧后脱硫技术及其研究进展v 5.燃媒二氧化硫污染控制技术综合评价燃媒二氧化硫污染控制技术综合评价v 6.中国控制酸雨和二氧化硫污染的政策、措施和重大行动中国控制酸雨和二氧化硫污染的政策、措施和重大行动目录目录90时时 间间政政 府府 行行 动动1990年年12月月 国务院环委会第国务院环委会第19次会议通过次会议通过关于控制酸雨关于控制酸雨 发展的意见发展的意见，提出在酸雨监测、酸雨科研攻关、，提出在酸雨监测、酸雨科研攻关、 二氧化硫控制工程和征收二氧化硫排污费四个方二氧化硫控制工程和征收二氧化硫排污费四个方 面开展工作面开展工作1991年年 国家环保局组织开展征收工业燃煤二氧化硫排国家环保局组织开展征收工业燃煤二氧化硫排 污费研究工作污费研究工作199