国内外烟气脱硫技术发展现状及各种技术利弊ppt课件

1、环保产业国际研讨会国内外烟气脱硫技术开展现状及各种技术利弊郝吉明 清华大学环境科学与工程研讨院2003年12月16日 国内外烟气脱硫技术开展现状及各种技术利弊 1.国内外烟气脱硫技术开展现状 2.各种烟气脱硫技术的经济分析 3.各种烟气脱硫技术的综合评价 国内外烟气脱硫技术开展现状湿法上百种 石灰石(石灰)-石膏法 海水法 镁法 钠法 双碱法 氨法 海水法 磷铵肥法 简易湿式除尘脱硫一体化技术 其它：碱式硫酸铝法、氧化鋅法等半干法法： 喷雾枯燥法 炉内喷钙加尾部增湿活化 管道放射法干法： 烟气循环流化床SO2/NOx结合脱除技术：固体吸附/再生法(如CuO：蚇OxSO工艺)电子束辐射法法脉冲电

2、晕法湿式工艺国内外烟气脱硫技术开展现状国内外烟气脱硫技术开展现状石灰石石膏法优点是脱硫效率高，可达95%以上，钙利用率高在93%以上，系统可靠性达99%，自动化程度高，技术成熟度和可靠性高。缺陷是投资大，普通要占到电厂总投资的10-15%；吸收塔和管道需求防腐处置；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；脱硫动力耗费较大，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干净烟气重庆珞璜电厂石灰石石膏法烟气脱硫安装流程图松藻煤矿高硫无烟煤含硫量3.5-5.0；烟气入口SO2浓度10,000mg/m3(W)，飞灰含量

3、213mg/Nm3(W)；FGD脱硫效率96，保证95；出口烟气温度90 ；石灰石超细粉250目，筛余5；钙利用率93；烟气流速4.3m/s，停留时间3.3s；单机耗电6400 kWh/h；石膏纯度约90；副产石膏约34万吨国内外烟气脱硫技术开展现状简易石灰石石膏法：简易湿法的吸收塔进展简化，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混合以到达排放烟气的升温目的。优点是投资较传统法低，约为50-80%，设备较为紧凑，动力耗费约占发电量的1-1.5%。其脱硫率可到达70-80%的中等效率。缺陷是缺乏在国外大规模运用的业绩，部分引进技术的水汽循环比大

4、，运转本钱较高。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求的电站锅炉。燃高硫煤机组和新建机组脱硫普通不提倡采用此法。国内外烟气脱硫技术开展现状山东潍坊化工厂热点分厂1#2#锅炉简易湿式石灰石膏法进口： 烟气量93,300 Nm3/hr； SO2浓度1050 ppm； 烟气温度66 出口： 烟气量96500 Nm3/hr； SO2浓度185 ppm； 烟气温度41 脱硫效率大于70；吸收剂废电石渣，纯度75石膏含水率19，纯度 95%国内外烟气脱硫技术开展现状南宁化工厂35t/hr锅炉简易湿式石灰石膏法进口： 烟气量50,700 Nm3/hr； SO2浓度2,300 ppm；

5、烟气温度59 出口： 烟气量96,500 Nm3/hr； SO2浓度440 ppm； 烟气温度51 脱硫效率70；石膏含水率1215，纯度90国内外烟气脱硫技术开展现状太原热电厂引进的日立高速平流湿法脱硫工艺进口： 烟气量60万 Nm3/hr； SO2浓度2000 ppm； 烟气温度140 烟尘浓度500 mg/Nm3出口烟气温度45 ：脱硫效率大于80；吸收剂为石灰石，粒度100目，利用率85。国内外烟气脱硫技术开展现状旋转喷雾法： 雾化器是中心设备，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，各喷嘴可独立运转，可以在线维护；缺陷是要求外表耐磨

6、性高。旋转离心雾化器由旋转盘或雾化轮使浆液分碎，所产生的液滴大小与浆液流量关系不大，因此具有较好的调理才干；缺陷是构造复杂，维修困难。石灰仓石灰消化器浆液槽喷雾枯燥吸收塔雾化器烟气静电或布袋除尘器净化烟气国内外烟气脱硫技术开展现状优点：脱硫原料为石灰，在钙硫比为1.5时，其脱硫效率可到达75-90%；投资费用较低，约占电厂投资的5-10%；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。缺陷：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能够影响综合利用；对枯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运用

7、。喷雾枯燥法较适用于燃中、低硫煤(含S2%)的锅炉脱硫，普通机组容量不大于200MW。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。国内外烟气脱硫技术开展现状四川白马电厂70,000Nm3/hr中试工艺流程图四川芙蓉无烟煤含硫量3.5；烟气入口温度162 ；SO2浓度为3000ppm；氧化钙纯度6070，细度200目；实验浆液浓度616；脱硫灰渣钙盐含量较高国内外烟气脱硫技术开展现状炉内喷钙尾部增湿：优点是：系统简单，改造容易；喷钙对炉膛熄灭影响不大，热量损失不超越总燃料量的0.3%；投资约为电厂投资5-8%；脱硫费用较低。其缺陷是：脱硫率不高，普通在钙硫

8、比为2时，炉膛内的脱硫率为15-30%，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负荷，除尘效率下降；锅炉对流受热面有时会出现细微积灰。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。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紧缩空气净化烟气国内外烟气脱硫技术开展现状处置总烟气量 864,348 Nm3/h燃煤含硫量 0.92%脱硫率 75%钙硫化 2.5石灰石粉细度80%95%影响锅炉效率 0.61%系统电力负荷 760kw系统运用年限 15年占地面积0 m2 国内外烟气脱硫技术开展现状海水法脱硫：特点是：用天然海水作吸收剂, 不添加任何其它化物质,

9、 无需吸收剂制备系统, 工艺比较简单；吸收系统不会产生结垢, 堵塞等问题, 系统利用率高；脱硫效率较高, 对于低硫煤可达70-90%；投资和运转费用较低, 通常比石灰石石膏法低三分之一。比较适宜于沿海地域电厂烟气脱硫。但由于海水的天然碱度较低，普通只能用于含硫低于1%的燃煤烟气脱硫。目前还短少脱硫排放液对海洋长期生态系统影响的研讨评价。海水脱硫分两类: (1) 用纯海水作为吸收剂, 以挪威ABB公司开发的Flakt-Hydro工艺为代表，已商业运用；(2)在海水中添加石灰调理碱度, 以美国Bechte公司工艺为代表，已示范但未商业化。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国

10、内外烟气脱硫技术开展现状 晋北烟煤含硫量0.63%。实践混合煤种含硫量为0.75%； 烟气量110万Nm3/h； 入口烟气温度104-145；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%；设计系统脱硫率90%；排放海水的pH6.5；电厂排水水质满足三类规范，出口烟气温度70以上。国内外烟气脱硫技术开展现状电子束法脱硫：优点是：系统脱硫效率高，可达90%，并有一定的脱氮作用；副产硫铵和硝铵，是潜在的农用肥料；设备紧凑，占地少。缺陷是：动力耗费较大，占发电量的1.5-2.5%；过程中需运用液氨，有潜在的二次污染风险；技术成熟度低；中心设备是电子加速器，我国的高

11、能大功率加速器技术尚未过关。静电除尘器冷却塔反响器静电除尘器电子束加速器冷却水副产品液氨净化烟气烟气国内外烟气脱硫技术开展现状成都热电厂100MW电子束脱硫示范工程烟气流量 300,000 Nm3/h烟气温度 132SO2浓度 1800 ppmNOx浓度 400 ppm脱硫率 8090%脱硝率 10%出口温度61副产品产量 2470kg/h浓氨耗费 654kg/h水耗费16t/h电耗费 2305 kWh/h蒸汽耗费 3t/h占地 5541m2国内外烟气脱硫技术开展现状国外烟气脱硫技术：(1)湿法脱硫技术，占全世界FGD安装总量的85%左右，其中石灰石-石膏法约占36.7%，其它湿法脱硫技术约占

12、48.3%；(2)半干法脱硫技术，主要包括喷雾枯燥脱硫技术、炉内放射吸收剂/增温活化脱硫技术等，约占全世界FGD安装总量的10%；(3)干法脱硫技术，包括烟气循环流化床脱硫技术、等离子体烟气脱硫技术等。 据统计，全球燃煤电厂已有近千台烟气脱硫安装，总装机容量达240GW。国内外烟气脱硫技术开展现状 世界FGD技术构成1234561. 石灰石石膏法 42.3%; 2. 其它湿法39.4%3. 喷雾干燥法11%3. 喷吸着剂3.2%;4. 再生法2.8%5. 硫氮联脱法1.8%国内外烟气脱硫技术开展现状 全世界烟气脱硫容量(MWe)的历史增长趋势国内外烟气脱硫技术开展现状 不同烟气脱硫工艺的装机容

13、量，MWe(1998年)工艺美国其它国家世界湿法抛弃82092114800196892石灰石法56560106939163499石灰法14237433818575镁法8464508514碳酸钠法2756-2756海水法7510501125其它-24232423干法抛弃140811065424735喷雾干燥法11315690418219烟道喷钙法240011253525循环流化床法80517597炉内喷钙法28621082394再生法279823945192总计98971127848226819工艺类型吸收剂吸收液状态原料副产品湿法石灰-石膏法亚硫酸钙CaSO3浆液碳酸钙熟石灰生石灰CaCO3C

14、a(OH)2CaO石膏CaSO4*2H2O镁-石膏法亚硫酸镁MgSO3亚硫酸钙CaSO3浆液氢氧化镁熟石灰碳酸钙Mg(OH)2Ca(OH)2CaCO3石膏亚硫酸钠-格劳贝尔盐法亚硫酸钠Na2SO3溶液苛性钠NaOH排出格劳贝尔盐液体亚硫酸钠回收法苛性钠NaOH亚硫酸钠Na2SO3亚硫酸钠石膏法碳酸钙熟石灰生石灰CaCO3Ca(OH)2CaO石膏亚硫酸钠-硫酸法苛性钠NaOH硫酸稀释硫酸-石膏法稀释硫酸溶液硫酸/碳酸钙H2SO4 /CaCO3石膏NH3-硫酸铵法亚硫酸铵(NH4)2SO3溶液氢氧化铵NH4OH(NH4)2SO4NH3-石膏法熟石灰Ca(OH)2石膏铝-石膏法碱性硫酸铝Al(SO4

15、)3Al2O3浆液硫酸铝碳酸钙Al(SO4)3CaCO3石膏镁法亚硫酸镁MgSO3溶液氢氧化镁Mg(OH)2排出硫酸镁液体MgSO4干法活性炭吸附法活性炭固体活性炭硫喷淋干燥法Ca(OH)2Na2CO3浆液熟石灰碳酸钠Ca(OH)2Na2CO3石膏和其他国内外烟气脱硫技术开展现状-日本FGD工艺的类型国内外烟气脱硫技术开展现状日本各种技术运用比例Predicted emissions without controlActual emissionsSO2 emission in JapanReduction by fuel switchSO2 emission in JapanReduction

16、 by energy conservationSO2 emission in JapanReduction by Industrial Structure ChangeSO2 emission in JapanReduction by Flue-gas Desulfurization SO2 emission in JapanActual emissionsPredicted emissions without controlReduction by fuel switchReduction by Industrial Structure ChangeReduction by Flue-gas

17、 Desulfurization SO2 emission in JapanReduction by energy conservation国内外烟气脱硫技术开展现状日本各种技术运用比例处理方法设备数量处理烟气总量103Nm3/h（%）石灰-石膏858112489.3亚硫酸钠-石膏760066.6镁-石膏214341.6亚硫酸钠-硫酸210001.1稀释硫酸-石膏17500.8亚硫酸钠回收15020.6总计9790816100国内外烟气脱硫技术开展现状美国历年FGD安装运用统计 国内外烟气脱硫技术开展现状美国湿法FGD安装运用统计国内外烟气脱硫技术开展现状美国干法FGD安装运用统计国内外烟气脱

18、硫技术开展现状19861995年美国的烟气脱硫技术统计 工艺运行中的建设中的已订合同的合计备注数量/套容量/MW数量/套容量/MW数量/套容量/MW数量/套容量/MW石灰石法602600895564854057736977湿法,不可再生石灰法3917113220364119149湿法,不可再生碳酸钠法6150515502110093150湿法,不可再生双碱法51963126562228湿法,可再生石灰法123893315101720166123干法,不可再生碳酸钠法1441440干法,不可再生石灰石法262411653789不可再生,产物回收W-L法7195871958可再生,产物回收氧化镁法

19、37243724可再生,产物回收国内外烟气脱硫技术开展现状及各种技术利弊 1.国内外烟气脱硫技术开展现状 2.各种烟气脱硫技术的经济分析 3.各种烟气脱硫技术的综合评价 各种烟气脱硫技术的经济分析烟气脱硫技术费用计算方法初投资(F) (1)工程建立费(设备费, 土建工程费, 工程安装费, 建立周期利息); (2)不可预见费; (3)工程设计费(4) 其它杂项费用。运转/维护费用(Y)(1)原资料的费用；(2)劳动力费用; (3)维护费用.脱硫本钱(F) 为年均化的投资与年运转维护费用之和(分: 每脱一吨SO2的费用, 脱硫使每度电添加本钱)。各种烟气脱硫技术的经济分析烟气脱硫技术费用分析脱硫工

20、艺石灰石-石膏法PAFP法LSD法喷钙增湿简易湿法机组容量，MW烟气量，万m3/hSO2浓度，X10-62X3602X1083500100453000200823000100453000200823000FGD总投资，万元单位投资，元/kW年平均投资，万元481746695978.47581758940.895204761181.42122212311.5100065001241.8运行费用脱硫剂或原料电力，万元蒸汽，万元工业水，万元包装袋，万元人员工资，万元维修及管理，万元其它小计，万元2048.82071.7325.059.8-55.81209.224.05794.31394.1216.6

21、331.019.2305.4108.0190.270.92635.51027.1259.0-100.0-49.7239.025.51700.3696.4133.2-17.0-20.353.3-920.2666.3312.075.011.1-36.0251.1-1351.5年脱硫成本元/tSO2脱除分/度865.82.521501.55.50770.22.22701.81.89810.91.99各种烟气脱硫技术的经济分析FGD系统投资运转费用分析 各种烟气脱硫技术的经济分析 国外烟气脱硫技术经济性注：污染控制和主厂的寿命均按20年思索各种烟气脱硫技术的经济分析国外烟气脱硫技术经济性FGD技术控制

22、费用低于预 期估计，许多技术削减每吨SO2的费用相近虽然非经济要素影响较 大，湿式洗涤器由于其费用较低将得到广泛运用设计简化可以节省湿式 FGD技术30%以上的投资各种烟气脱硫技术的经济分析湿式石灰石石膏法经济性各种烟气脱硫技术的经济分析喷雾枯燥法经济性国内外烟气脱硫技术开展现状及各种技术利弊 1.国内外烟气脱硫技术开展现状 2.各种烟气脱硫技术的经济分析 3.各种烟气脱硫技术的综合评价 各种烟气脱硫技术的综合评价烟气脱硫技术综合评价的目的体系各种烟气脱硫技术的综合评价-评价目的1.技术成熟度。依脱硫技术目前所处的开发阶段，分为实验室，中试，示范和商业化四个阶段。2.技术性能。包括脱硫效率，处

23、置才干，技术复杂程度，占地情况，再热需求及副产品利用等，反映技术的综合性能。3.环境特性。环境特性根据处置后烟气的SO2排放量与排放规范比较进展评价，低于规范的评为很好，到达规范为好，接近规范为中，达不到规范为不好4.经济性。选用技术的总投资和SO2单位脱硫本钱为综合经济性的评价目的各种烟气脱硫技术的综合评价石灰石石膏法简易湿法喷雾干燥法LIFAC电子束法新氨法磷铵肥法环境性能很好好好好很好好好工艺流程简易情况石灰浆制备要求较高,流程也复杂流程较简单流程较简单流程简单流程简单为干法过程流程复杂，要求电厂和化肥厂联合实现脱硫流程简单,制肥部分复杂工艺技术指标脱硫率95%,钙硫比1.1,利用率90

24、%脱硫率70%,钙硫比1.1,利用率90%脱硫率80%,钙硫比1.5,利用率50%脱硫率80%,钙硫比2,利用率50%脱硫率可达90%以上，并可脱部分氮脱硫率85%90%利用率大于90%脱硫率95%以上吸收剂获得容易容易较易较易一般一般一般脱硫副产品脱硫渣为CaSO4及少量烟尘,可以综合利用,或送堆渣场堆放脱硫渣为CaSO4及少量烟尘, 可以综合利用,或送堆渣场堆放脱硫渣为烟尘CaSO4, CaSO3, Ca(OH)2的混合物,目前尚不能利用脱硫渣为烟尘,CaSO4, CaSO3,CaO的混合物,目前尚不能利用副产品为硫铵和硝铵，含氮量20%以上,可用作氮肥或复合肥料,无二次污染副产品为磷酸铵

25、和高浓度二氧化硫气体(7%11%vol), 可直接用于工业硫酸生产脱硫产品为含N+P2O5 35%以上的氮磷复合肥料适用情况或应用前景燃高中硫煤锅炉当地有石灰石矿燃高中硫煤锅炉当地有石灰石矿燃烧高,中,低硫煤锅炉都可使用燃烧中、低硫煤锅炉燃烧高中硫煤锅炉附近有液氨供应燃高中硫煤锅炉,附近有联合化肥厂和液氨燃高硫煤锅炉,附近有磷矿对锅炉及烟道负面影响腐蚀出口烟囱腐蚀出口烟囱增加除尘器除灰量塔壁易积灰影响锅炉和除尘器效率腐蚀烟道腐蚀烟道电耗占总发电量比例1.5-2%1%1%0.5%2-2.5%1.0-1.5%1-1.5%占地面积,m2(300MW机组)30005000200035002000-35

26、0015002000600070001000200030005000技术成熟度商业化国内工业示范国内工业示范国内工业示范国内已工业示范国内工业试验国内中试FGD占电厂总投资比例13-19%8-11%8-12%5-8%10-15%8-10%12-17%脱硫成本,元/吨SO21000-1400800-1000900-1200800-10001400-16001000-12001400-2000副产品效益,元/吨SO2有待开发有待开发无无8006001600各种烟气脱硫技术的综合评价美国电力研讨所EPRI以为一套先进的脱硫安装有3个要求： 1、脱硫效率大于95%；2、可靠性大于99%；3、能量耗费应小于电站出力的25。各种烟气脱硫技术的综合评价参照上面提到的综合评价规范，提出4个选用脱硫工艺的