1、火电厂的烟气脱硫技术与应用大纲火电厂的烟气脱硫技术与应用第一部分 概述大气与大气污染有害气体治理的原理方法火电厂烟气脱硫概述第二部分 湿式石灰石石膏烟气脱硫工艺湿式石灰石石膏烟气脱硫工艺与设备第三部分 石灰石-石膏湿法烟气脱硫系统的运行与维护第四部分 烟气脱硫技术现状与发展发展历程回顾其它主要脱硫技术简介火电厂烟气脱硫新技术讨论 第一部分 概述一、 大气与大气污染简介1. 大气圈 地球表面被一层总质量为6000万亿吨、厚度为1000千米的大气层所包围。它是地球生命的保护伞。(1)地球大气的特性（2）大气层的形成与生命的进化地球生命进化的大事记：45亿年前:地球轮廓初步形成30亿年前: 最早的生
2、命形体细菌出现20亿年前: 开始有了光合作用制造氧气300万年前: 真核细胞出现5亿年前: 生命从海洋到陆地10亿年前: 最早的人类出现（3）大气污染由于人类活动或自然过程引起某些物质 介入大气中，呈现出足够的浓度和达到了足够的时间，危害了人体的舒适、健康、生存、繁衍与发展，称之为大气污染。2.大气污染物（1）颗粒污染物颗粒污染物是指固体粒子、液体粒子或它们在气体介质中的悬浮体，又称为气溶胶状态污染物。气溶胶由固体或液体小质点分散并悬浮在气体介质中形成的胶体分散体系，又称气体分散体系，简称气溶胶。其分散相为固体或液体小质点，分散介质为气体。天空中的云、雾、尘埃，工业上和运输业上用的锅炉和各种发
3、动机里未燃尽的燃料所形成的烟，采矿、采石场磨材和粮食加工时所形成的固体粉尘，人造的掩蔽烟幕和毒烟等都是气溶胶的具体实例。分类 飘尘 10m 可长时间 漂浮于大气(可吸入颗粒物)降尘 10m 在较短时间内沉降到地面总悬浮微粒（TSP) 100m 的所有固体颗粒 粉尘 (dust) 1 m 200m 先悬浮后沉降烟 (fume) 0.01m 1m 漂浮于大气雾 (fog) 100m 悬浮于大气的小水滴飞灰 （fly ash) 特指燃料燃烧产生的较细的灰份黑烟 （smoke) 特指燃料燃烧产生的可见的气溶胶（2）气态污染物1）气态污染物分类硫氧化物、氮氧化物、碳氧化物、碳氢化合物、卤素化合物2）气态
4、污染物的重要的迁移转化形式3.大气污染分类（1）按能源性质或大气污染物组成划分煤烟型；石油型；混合型；特殊型（2）按污染物产生原因划分-燃料燃烧型;工业生产型;交通运输型4.污染源类型点源、面源、线源、瞬时源、连续源。二、有害气体治理的原理方法1.吸附法：利用多孔固体将流体混合物中的一种或多种组分聚集或凝缩所在其表面的方法。原理：物理吸附分子引力作用化学吸附化学键力吸附剂的选择：-多孔,几何面积大-良好的选择性.-稳定性(热稳定、机械强度高)-颗粒均匀-廉价易得常用吸附剂-活性炭/焦-硅胶-分子筛-沸石-活性氧化铝2.吸收法：利用气体混合物中各组分在吸收剂中溶解度不同，或者是通过一种或多种组分
5、与吸收剂中活性组分发生化学反应将特定气体从混合物中分离出来的方法。原理：双膜理论-分子扩散；化学反应。如石灰石-石膏法的化学反应如下：吸收塔的形式：填料塔、板式塔、喷淋塔、鼓泡塔、液柱塔、湿壁塔（降膜吸收器）、双区塔3.催化转化法：加入催化剂加强化学反应的方法。4.非平衡等离子法：利用脉冲放电激活，电离裂解有害气体的方法。5.电子束辐照法：利用高能电子电离裂解有害气体的方法。三、火电厂烟气脱硫概述1.火电厂烟气的特点（1） 烟气量大，污染物浓度低（烟气二氧化硫浓度在0.02% 0.3%之间），但脱硫效率却要求95% 99。（2） 烟气成分复杂，如燃煤烟气中有SO2、NOx、CO、CO2、O2、
6、重金属和粉尘等；是气液固的多相混合物料（3）烟气温度高、压力低。(4)腐蚀性高。烟气中不仅含二氧化硫，还含有三氧化硫、氯化氢、氟化氢和二氧化氮，是一个硫酸、盐酸、硝酸和氢氟酸混合作用的，腐蚀性极高的体系，在其他化工过程中是极少遇见的。 2. 火电厂烟气脱硫技术分类 （1）按阶段分燃烧前脱硫：煤的气化、液化以及洗选煤；燃烧中脱硫：炉内喷钙、循环流化床锅炉添加石灰石燃烧；燃烧后脱硫（烟气脱硫）：湿式石灰石-石膏法、海水洗涤法、电子束辐照法等；燃烧中与燃烧后相结合：LIFAC 。（2）按脱硫剂的相态分干法 ： 炉内喷钙法、电子束照射法、活性碳/焦法湿法： 石灰石石膏法、双碱法（钠基 ）亚钠循环法（
7、WL法）、氨肥法氧化镁法、海水法半干法：旋转喷雾干燥法 (SDA) 3. 火电厂烟气脱硫技术的一般要求 可用率97% 效率95%第二部分 石灰石-石膏湿法烟气脱硫工艺一、石灰石石膏脱硫系统的组成第三部分 石灰石-石膏湿法烟气脱硫系统的运行1、FGD系统的启动正常运行的机组其烟气脱硫系统的启动有以下两种情况 ： 短时停运启动 停运备用数小时以后的启动 短期停运启动 停运备用数天以后的启动 （1）短时停运后的启动停运备用数小时以后的FGD系统的启动按下列顺序接通：吸收塔循环泵 -烟道-氧化风机 -石灰石浆供给管道 （2）短期停机后的起动除上述规定外，还要平行接通以下附加功能组：除雾器冲洗系统石灰石
8、浆备制和分配系统石膏脱水系统脱硫废水排放系统（3）启动操作需注意的问题：1）吸收塔的循环泵要先后逐个启动 ；2）至少两台循环泵启动运行之后再导入烟气；3）通过平行起动各种不同的功能组，可以缩短启动时间。4）程控中的各回路及启停过程设定适当地延迟，将保证启动时维持正确的顺序。（4）冷启动动力装置时脱硫系统的启动为了避免过多的灰粉进入烟气脱硫装置，在锅炉点火期间让烟气经旁路烟道，直接通过烟囱排至大气。当静电除尘器出口处的烟气温度约达到设定值时，静电除尘器即可投入工作。一旦所有静电除尘器都投入运行，且烟气脱硫装置接收烟气的所有条件都得到满足时，同时开启脱硫系统烟道的挡板和增压风机，关闭旁通管道的挡板
9、，脱硫系统投入运行。2、FGD系统的停机 烟气脱硫装置的停机分以下三种情况： 短时停运数小时备用停机 短期停运 数天备用停机 长期停运 由于检修等原因数天以上的停运（1）短时停运 需要关闭烟道、吸收塔循环泵、氧化风机 短时停运操作程序：烟气道停运（旁路挡板门打开、FGD装置进出口挡板门关闭、升压风机停运）-切除吸收塔循环泵和放出管件中流体-氧化风机停止运行短时停运中注意的问题-在短时停运过程中，所有搅拌器仍然保持运行，工艺水仍然送至石膏脱水和石灰石浆液制备和分配处，即工艺水供应，石膏脱水将继续运行。-停机时还应考虑用于冲洗目的而增加的水耗量。（2）短期停运 除了进行上述短时停机需要关掉的设备外
10、，还要关掉下列功能组：除雾器冲洗系统、石灰石浆备制和分配系统、石膏脱水系统、管线自动冲洗的全部设备、脱硫废水排放系统。 注：1）对装置的所有带有浆液的管道进行冲洗 2）容器内的搅拌器要继续运转 3）工艺水供应系统继续运行 （3）长期停运长期停运时吸收塔浆池内浆液将排入事故浆罐，这时必须启动事故浆罐的搅拌器并保持运行状态。3、FGD系统的调试 （1）调试目的1）系统的工艺控制技术和浆液pH、石膏相对过饱 和度等主要运行参数的优化值；2）探讨烟气负荷变化时工艺参数的稳定和运行方式的调整措施；3）对运行中容易遇到的问题提出处理和预防手段。（2）FGD系统调试的内容1）满负荷工况下旁路档板的开关试验2
11、）增压风机的调节性能试验3）循环泵的增减和切换试验4）烟气负荷变动试验等（3）FGD系统的调试的2个阶段，4个过程 1）2个阶段：冷态调试、热态调试2）4个过程：单体调试、分系统调试、热态初调、168h满负荷试运行。 例：连城电厂脱硫系统调试工作日程安排 （4）浆液pH值的确定和优化 浆液pH升高，有利于SO2的吸收，但石灰石Ca2十的溶出减慢，SO32的氧化也受到抑制，且易发生管道结垢现象 浆液pH降低，有利于石灰石Ca2的溶出，而且对SO32的氧化非常有利，保证了石膏的品质，但低pH使SO2的吸收受到抑制，脱硫效率将大大降低 调试实践的经验表明，如果设计脱硫率在90以上，其浆液pH值一般应
12、控制在5.45.7 浆液pH值的调整应兼顾脱硫率、钙硫比、石膏品质三者的要求 浆液中的Cl-浓度的确定和优化 浆液Cl-对系统性能的影响是潜在的 ，过高的Cl-浓度会对FGD运行的产生一些负面影响 浆液Cl浓度高低与原烟气中HCl的含量直接相关，也与系统的废水排放量有关 通过监测进出口烟气的HCl含量和工艺水Cl-浓度和流量，可以估算出废水的排放量 某FGD调试期间浆液氯离子的变化曲线 4、FGD系统的运行（1）湿式石灰石石膏烟气脱硫系统运行的主要特点 设备的可靠性要求高 影响系统性能的因素多 仪控系统复杂 与实验室分析密切相关 （2）FGD系统运行性能的影响因素 pH值的变化的影响 烟气中飞
13、灰含量变化的影响 煤质的影响 石灰石品质的影响 烟气负荷变化的影响 （3）FGD系统运行中可能出现的问题及处理 1）脱硫率或石膏品质降低及处理措施 如果脱硫率降低，石膏品质也往往较差。除了前文提及的加强控制浆液pH和负荷变化时有关运行方式的调整外，还可从以下几个方面寻找原因或采取措施： 原烟气参数，如烟尘浓度、烟气成分、GGH出口烟温等是否异常 检查关键设备如循环泵、氧化风机的运行状态，通过它们可间接了解是否发生循环管喷嘴堵塞或氧化空气量不足等情况 在线监测仪如吸收塔浆液pH计、密度仪的示值准确性和稳定性，必要时重新校验 分析石灰石粉末细皮和纯度、工艺水水质等2）吸收塔浆液溢流发生吸收塔溢流的
14、主要原因有 氧化风机的剧烈鼓泡和浆液喷淋往往使浆池表面出现一泡沫层，启动开始阶段往往无法判断这一泡沫层的高度 调试期间FGD启停较多，循环泵停运后管内的大量浆液进入浆池，使吸收塔液位升高 浆液泵停运后冲洗产生的大量冲洗浆液，集中在吸收塔区域地坑浆池，通常这部分稀浆液都打回吸收塔，很容易引起溢流。 吸收塔浆液溢流的处理 要减少除雾器的冲洗水量 将溢流浆液冲洗干净，吸收塔区域地坑浆池内的浆液则暂时送到事故浆液罐，条件许可后再打回吸收塔 加强预防- 尽快确定由浆池表面泡沫引起的液位虚高，以便确定运行液位- 在循环泵或石膏脱水皮带机停运前，延长除雾器各喷嘴喷淋的间隔时间，以减少冲洗水量，使吸收塔液位先
15、降低- 吸收塔液位已经很高时，吸收塔区域地坑浆池内的浆液就不能送回吸收塔，必须送至事故浆液罐 3）结垢和堵塞及处理 容易发生堵塞的有喷嘴、旋流器、石膏浆液管、溢水皮带机的石膏饼冲洗管等 防止结垢，加强对浆液pH的控制，保证氧化风机的稳定运行 4）制浆系统可能出现的问题及处理 球磨机橡胶内村容易损坏，需即使更换 浆液循环泵和管道都需做防腐处理或采用特殊材料，并加装冲洗水，运行中若发现堵塞应及时冲洗。 球磨机钢球装载量 球磨机出力一般应按额定工况运行，由于特殊原因未及时补充钢球，应根据经验按实际钢球装载量的最大出力给料。 旋流器、再循环泵入口2个部分最易堵塞，水力旋流强度应在运行中摸索出一个最佳的
16、入口压力范围 调节旋流器入口压力若采用调节投入旋流子个数方法，其闸阀应全关或全开，不宜处于中间位置 控制石灰石浆液的密度，最好不要超过1230 kgm3。 加强对石灰石及石灰石浆液的化验监督 5）设备的磨损、腐蚀及其应对措施 对于易磨损、腐蚀的设备，应尽量选用耐磨和耐腐蚀材料制作 预留备品备件 加强日常维护 第四部分 烟气脱硫技术现状与发展一、烟气脱硫技术发展概况1. 技术变化吸收剂种类多种多样 石灰石为主脱硫设备多为填料塔 空塔基建投资和运行成本高 大大降低设备可靠性和系统可用率低 大大提高（可用率9799）结垢和腐蚀问题突出 仍为主要问题脱硫率不高，通常在7085 达到95%以上副产品多被
17、抛弃 资源化再利用2.世界现状目前全球FGD装置装置中，传统的石灰/石灰石湿法约占82以上，喷雾干燥法约占11，其余为氧化镁法、氨法、以及CFB和LIFAC、活性炭/焦法等工艺。各种前景看好的新工艺在工程实践中不断发展，如海水法、氨水法、循环流化床烟气脱硫、活性炭/焦法等等。跟据美国统计的每排放1kg造成社会经济损失0.22美元计算。3.我国的脱硫的发展情况 1984年在四川白马电厂建立了旋转喷雾法的工业试验装置，1986年在四川豆坝电厂建立了活性炭磷氨肥法中间试验及工业试验装置。1991年首次在重庆珞璜电厂的两台36万千瓦机组安装了石灰石-石膏湿法烟气脱硫装置，在我国首开了在大容量机组上配备
18、烟气脱硫装置的先河。2003年底全国投产和在建的脱硫装机容量2000万KW，其中建成及投运的约1000万KW。2006年投运的10万千瓦及以上烟气脱硫机组容量分别达到1.02亿千瓦。2007年投运的10万千瓦及以上烟气脱硫机组容量1.16亿千瓦。截至2007年底，全国投运烟气脱硫机组总容量约2.66亿千瓦。烟气脱硫机组容量约占全国煤电机组总容量的50%（2005年美国烟气脱硫机组容量为1.02亿千瓦，约占其煤电机组容量的31.5%）。与2000年相比，全国燃煤电厂烟气脱硫机组容量增加了53倍以上。二氧化硫排放量在2007年改变了长期以来电力二氧化硫排放量随装机容量的增长而增长状况，而是在火电装机和发电量继续增长的情况下，电力二氧化硫排放量首次出现下降。二、其它主要烟气脱硫技术简介1.旋转喷雾干燥法2. LIFAC法3.电子束幅照法4.海水洗涤法5.氨肥法6.循环流化床烟气脱硫技术7.活性碳/焦脱硫技术三、火电厂烟气脱硫新技术讨论
