火电厂脱硫工艺

1、南京工业大学环境学院 梁柱 火电厂烟气脱硫工艺分析火电厂烟气脱硫工艺分析一、二氧化硫危险评估二、火电厂烟气脱硫必要性三、我国控制SO2排放的相关政策、法律法规和标准四、火电厂烟气脱硫工艺技术概况五、石灰石-石膏法Part 1二氧化硫危险评估森林退化一、SO2 危险评估二氧化硫是照成大气污染和酸雨加剧的主要原因二氧化硫是照成大气污染和酸雨加剧的主要原因土壤酸化一、SO2 危险评估鱼类死亡一、SO2 危险评估文物面目全非直接危害身体健康一、SO2 危险评估Part 2火电厂烟气脱硫必要性二、火电厂烟气脱硫的必要性进入21世纪以来，我国SO2排放总量不断增长，火电厂SO2排放量占全国SO2排放总量比

2、例不断增长 二、火电厂烟气脱硫的必要性二、火电厂烟气脱硫的必要性所以，加大火电厂S02 的控制力度就显得非常紧迫和必要。目前烟气脱硫被认为是控制S02 最行之有效的途径。Part 3我国控制SO2排放的相关政策、法律法规和标准三、我国控制SO2排放的相关政策、法律法规和标准相关政策相关政策火电厂烟气脱硫特许经营试点工作方案酸雨控制区和二氧化硫酸雨控制区和二氧化硫污染控制区划分方案污染控制区划分方案 燃煤二氧化硫排放污染防治技术政策（环发200226号）关于加快火电厂烟气脱硫产业化发展的若干意见法律法规法律法规三、我国控制SO2排放的相关政策、法律法规和标准单击添加单击添加中华人民共和国中华人民

3、共和国大气污染防治法大气污染防治法单击添加单击添加击添加击添加排污费征收使排污费征收使用管理条例用管理条例清洁生产促进法清洁生产促进法相关标准相关标准火电厂大气污染火电厂大气污染物排放标准物排放标准（GB13223-2011代代替替GB13223-2003)火电厂烟气脱硫火电厂烟气脱硫工程技术规范石灰工程技术规范石灰石石/石灰石灰石膏法石膏法（HJ/T 179-2005）火电厂烟气脱硫火电厂烟气脱硫工程技术规范烟气工程技术规范烟气循环流化床法循环流化床法(HJT 1782005)三、我国控制SO2排放的相关政策、法律法规和标准三、我国控制SO2排放的相关政策、法律法规和标准 火电厂大气污染物排

4、放标准里的相关要求：Part 4火电厂烟气脱硫工艺技术概况四、我国火电厂烟气脱硫工艺技术概况1.分类 湿法脱硫工艺 脱硫工艺 干法脱硫工艺 半干法脱硫工艺湿法脱硫工艺炉内喷钙脱硫法荷电干法吸收剂喷射脱硫法电子束照射法吸附法干法脱硫工艺01喷雾干燥法02循环流化床法03增湿灰循环法04烟道喷射法烟道喷射法半干法脱硫工艺烟气脱硫效率对吸收剂的利用率对周围生态环境的影响对火电厂机组运行的影响脱硫工艺流程的成熟程度2.烟气脱硫工艺选择指标脱硫设备所占的面积脱硫工艺的复杂度等脱硫后的副产品的处置0104石灰石/石灰石膏脱硫旋转喷雾干燥法氨法氧化镁法烟气循环流化床炉内喷钙-尾部增湿法3.我国火电厂主要脱硫

5、工艺4.几种工艺流程对比 序号工艺名称工艺原理工艺特点应用情况1石灰石/石灰石膏湿法利用石灰石粉料浆洗涤烟气，使石灰石与烟气中的 SO2反应生成亚硫酸钙，脱去烟气中的 SO2，再将亚硫酸钙氧化反应生成石膏。优点：脱硫率高：95%、工艺成熟、适合所有煤种、操作稳定、操作弹性好、 脱硫剂易得、 运行成本低、 副产物石膏可以综合利用，不会形成二次污染；缺点：工艺流程较长，投资较高；国外应用广泛，使用比例占80-90%。国内有应用实例。2氨法氨或硫酸铵在吸收塔内吸收烟气中的二氧化硫、 三氧化硫， 生成亚硫酸铵或硫酸铵，其中亚硫酸铵经氧化生成硫酸铵，经过脱水、干燥后就得到固体硫酸铵。优点：脱硫工艺简单、

6、 脱硫效率高、煤种适应性强、 燃料含硫越高，副产物经济效益越好缺点：电化学腐蚀非常严重、脱硫剂价格贵国内外都有广泛的应用案例3氧化镁法回收法： 氧化镁经过熟化反应生成氢氧化镁， 制成一定浓度的氢氧化镁浆液， 在吸收塔内氢氧化镁和二氧化硫反应生成亚硫酸镁， 亚硫酸镁经强制氧化生成硫酸镁。再生法： 氢氧化镁在吸收塔内和二氧化硫反应生成亚硫酸镁后， 抑制亚硫酸镁生成硫酸镁，将其分离、干燥、焙烧后， 产生氧化镁和二氧化硫富气，氧化镁循环再用，二氧化硫富气用于制造硫酸。优点：技术成熟、原料来源充足、脱硫效率高、运行成本较低缺点：设备投资大、脱硫剂价格较高在日本已经应用了 100 多个项目，台湾的电站 9

7、5%是用氧化镁法，另外在美国、德国等地都已经应用，并且目前在我国部分地区已经有了应用的业绩。4旋转喷雾干燥法将生石灰制成石灰浆，将石灰浆喷入烟气中，使氢氧化钙与烟气中的SO2反应生成亚硫酸钙。优点：工艺流程简单，投资也较小。缺点：脱硫率较低：约 70-80%、操作弹性较小、钙硫比高，运行成本高、副产物无法利用且易发生二次污染（亚硫酸钙分解） 。国内外均有少数成功应用实例（黄岛电厂）5炉内喷钙-尾部增湿法直接向锅炉炉膛内喷入石灰石粉，石灰石粉在高温下分解为氧化钙， 氧化钙与烟气中的 SO2反应生成亚硫酸钙。为了提高脱硫率，在尾部喷入水雾，增加氧化钙与烟气中的 SO2反应活性。优点：工艺流程比石灰

8、石-石膏法简单，投资也较小。缺点：脱硫率较低：约 70%、操作弹性较小、钙硫比高，运行成本高、副产物无法利用且易发生二次污染（亚硫酸钙分解） 。国内外均有少数成功应用实例（抚顺电厂）6烟气循环流化床在流化床中将石灰粉按一定的比例加入烟气中， 使石灰粉在烟气当中处于流化状态反复反应生成亚硫酸钙。优点：钙利用率高、无运动部件、投资省。缺点：脱硫率较低：80%、对石灰纯度要求较高，国内石灰不易保证质量、烟气压头损失大、由于加料不均匀会影响锅炉运行。国内外均有少数成功应用实例Part 5石灰石-石膏法五、石灰石/石灰石膏法1.工艺简介 石灰石石灰一石膏法是技术最成熟、应用最多、运行状况最稳定的方法，其

9、脱硫效率在95 以上。世界各国(如德国、日本等)在大型火电厂中，90 以上采用湿式石灰石石灰一石膏法烟气脱硫工艺。在我国近几年新建的火电厂烟气脱硫工艺技术中，石灰石石灰一石膏湿法占了近90 。五、石灰石/石灰石膏法2.反应原理用石灰石或者石灰浆液吸收烟气中的SO2，首先生成亚硫酸钙：石灰石：CaCO3+ SO2+0.5H2OCaSO30.5H2O+CO2石灰：CaO+ SO2+0.5H2OCaSO30.5H2O然后亚硫酸钙再被氧化为硫酸钙五、石灰石/石灰石膏法3.石灰石系统和石灰系统的主要区别 石灰石系统中最关键的反应是Ca2+的形成，因为SO2，正是通过Ca2+与HSO3-反应而得以从溶液中

10、出去的。 这一关键步骤也突出了石灰石系统和石灰系统的一个极为重要的区别：石灰石系统中， Ca2+的产生与H+浓度和CaCO3的存在有关；而在石灰系统中， Ca2+的产生仅与氧化钙的存在有关。因此，为了保证液相有足够的Ca2+浓度，石灰石系统在运行时，其pH较石灰系统的低，石灰石系统的最佳操作pH为5.86.2,石灰系统约为8。脱硫产物处置吸收塔烟风道电气自动控制4.工艺流程及设备石灰石浆液制备和供应4.工艺流程及设备 5.吸收塔 SO2吸收系统是烟气脱硫系统核心，只要包括吸收塔、除雾器、循环浆泵和氧化风机的那个设备。 在吸收塔内，烟气中的SO2被吸收浆液洗涤并与浆液中的CaCO3发生反应，反应

11、生成的亚硫酸钙在吸收塔底部的循环浆池内被氧化风机鼓入的空气强制氧化，最终生成石膏，石膏由石膏浆排出泵排出，送入石膏处理系统脱水，烟气从吸收塔出来后流向除雾器。5.吸收塔 0 0 1 1设备腐蚀0 0 2 2结垢和堵塞0 0 3 3除雾器堵塞0 0 4 4脱硫剂的利用率0 0 5 5脱硫产物及综合利用6.影响因素在吸收塔内，SO2的吸收可用双膜理论描述，吸收反应经历以下3 个过程： SO2在液膜表面溶解SO2从气液界面透过液膜向液相传递并随即与钙基吸收剂发生化学反应7.工艺参数SO2从气相透过气膜向气液界面传递、扩散7.工艺参数吸收塔内的传质过程可用以下双膜模型公式表示： 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 传质单元数；传质单元数越大，吸收塔的脱硫效率越高。 K1, K2, K3, K4常量； K 喷淋层布置相关系数； (L/G)液气比（L/m3），与流经吸收塔单位体积烟气量相对应的浆液喷淋量； V 烟气流速（m / s），烟气在吸收塔内的流速； Ct吸收剂浓度（k g / m3 ）； 、常数，1 0； y1、y2吸收塔入口、出口处SO2浓度（mg/L）； y吸收塔内SO2平衡浓度（m g / L）； 吸收塔脱硫效率（% ）。影响传质单元数的主要因素为：液气比、烟气流速、钙硫比（吸收剂浓度）、吸收塔的结构等。脱硫效率高脱硫效率高1一般可达95%以上钙的利用率高钙的利用率高单机处理烟气量大单机处理烟