求浅析锅炉烟气脱硫工艺？？_石灰石_百科问答
求浅析锅炉烟气脱硫工艺？？
提问者:毛思潼
　　东南大学马永贵钟史明　　摘要：锅炉的几种脱硫装置浅析当今较为成熟的锅炉烟气脱硫工艺，在国内外的使用简况与评觯?樯芄?诮?纯?⒀兄啤⒂τ糜?FONT face=&Times New Roman&&220t/h以下，并提出几点建议供参考。　　关键词：锅炉烟气脱硫工艺干法除尘湿法除尘脱硫脱氮装置　　前言　　控制火电厂二氧化硫的排放是今后十年我国大气环保工作的重点之一。&十五&期间，我国将加大对火电厂二氧化硫污染的控制力度，位于&两控区（酸雨控制区和二氧化硫污染控制区）&范围内的新建、改造或在建燃煤含硫量大于1％的火电厂，必须安装脱硫设施；位于&两控区&范围内已建燃煤含硫量大于1％的火电厂，则须分期分批建成脱硫设施或采用其它具有相应效果的减排二氧化硫措施。预计到2005年，全国发电装机容量可达3.9亿千瓦，其中火电2.86亿千瓦，全国电力行业新增环保（脱硫）装机容量预计将超过3000万千瓦，脱硫系统总投资约200亿元，每万千瓦脱硫系统投资约700万元。　　我国长江下游，从安徽、江苏至长江入海口，长江两岸相距不到50公里，就建有一座100万千瓦级以上的燃煤电厂，火电厂所造成的三废排放已对环境造成严重污染，在&两控区&，其污染物的浓度已达环境许可的极限了，因此，为了子孙后代可持续发展，必须加强治理。　　本文拟对火电厂锅炉当前采用的主要烟气脱硫工艺，在我国火电厂的示范试用情况进行介绍，结合我国国情，介绍适合220t/h及以下锅炉的简易脱硫装置，特别对PS/TS脱硫、脱氮装置作了分析，供参考。　　1．脱硫工艺简介　　1.1目前世界上较成熟的脱硫工艺　　目前世界上电厂锅炉较广泛采用的脱硫工艺有：　　＊ 石灰石&&石膏湿法烟气脱硫工艺　　＊ 简易石灰石&&石膏湿法烟气脱硫工艺　　＊ 旋转喷雾半干法烟气脱硫工艺　　＊ 海水烟气脱硫工艺　　＊ 炉内喷钙加尾部增湿活化工艺　　＊ 回流循环流化床烟气脱硫工艺　　＊ 循环流化床锅炉脱硫工艺　　＊ 电子束（氨法）烟气脱硫工艺（EBA法）　　＊ 活性碳烟气脱硫工艺　　1.2 原理特点及使用情况　　1.2.1 石灰石/石灰&&石膏湿法烟气脱硫工艺　　石灰石/石灰&&石膏湿法烟气脱硫工艺是目前应用最广的一种脱硫技术。其原理是采用石灰石粉（CaCO3）或石灰粉（CaO）制成浆液作为脱硫吸收剂，与进入吸收塔的烟气接触混合，烟气中的二氧化硫与浆液中的碳酸钙以及鼓入的强制氧化空气进行化学反应，最后生成石膏，从而达到脱除二氧化硫的目的。脱硫后的烟气依次经过除雾器除去雾滴，加热器加热后，由增压风机经烟囱排放。此法Ca/S低（一般不超过1.05），脱硫效率高（超过95％），适用于任何煤种的烟气脱硫。脱硫渣石膏可以综合利用。　　化学反应过程为：　　SO2＋H2O→H2SO3　　H2SO3＋1/2O2→H2SO4　　CaCO3＋H2SO4＋H2O→CaSO4?2H2O＋CO2↑ （石灰石法）　　SO2＋CaO＋1／2H2O →CaSO3 ?1／2H2O（石灰法）　　目前，应用此法进行烟气脱硫最多的国家是日本、德国(大型电厂中约占90％)、美国(大型电厂中约占87％)。我国重庆珞璜电厂已在两台单机容量为350MW的机组上应用（1993.4）。几年试运行中因排烟超温、破坏防腐层，投运率仅35～70％，但脱硫率可达95％左右，脱硫后处理&&石膏的综合利用不够理想，常有堆积现象。　　1.2.2简易石灰石/石灰&&石膏湿法烟气脱硫工艺　　简易石灰石/石灰&&石膏湿法烟气脱硫工艺的脱硫原理和普通湿法脱硫基本相同，只是吸收塔内部结构简单（采用空塔结构或采用水平布置），省略或简化换热器，因而和普通湿法相比，具有设备简化、成本低、运行及维护费少，占地面积小等优点，但脱硫效率只有70％～80％。此法在广西南宁化工厂、山西太原第一热电厂（1996.10）等，由日本政府赠款建成投产，Ca/S=1.1～1.2时，脱硫效率80～85％，工程效果尚佳。　　1.2.3旋转喷雾半干法烟气脱硫工艺　　旋转喷雾半干法烟气脱硫工艺也是目前采用较广的一种烟气脱硫技术，其工艺原理是将石灰制成浆液，送到吸收塔内雾化为极小的液滴与烟气混合接触，发生快速的物理化学反应，石灰石和二氧化硫反应生成亚硫酸钙，从而达到脱除二氧化硫的目的。化学反应式为：　　SO2＋H2O→H2SO3　　Ca(OH)2＋ H2SO3 ＋H2O→CaSO3＋2H2O　　CaSO3在微滴中过饱和沉淀析出：　　CaSO3氧化成CaSO4:CaSO3(液)＋O2→CaSO4(液)　　CaSO4溶解度极低，会迅速析出：　　CaSO4（液）→CaSO4（固）　　在混合反应过程中，烟气被冷却，微滴被蒸发干燥，最后生成固体脱硫灰渣。脱硫渣可以在筑路中用于路基。脱硫后的烟气经电除尘器或袋式除尘器后由增压风机经烟囱排放。此法原则上适应于各种规模的机组及各种含硫量的煤种，但从脱硫效果以中等规模以下机组及燃煤含硫量中等以下为好。此法脱硫效率约80％，在美国以及西欧一些国家应用较多。美国应用这一脱硫技术的机组单机容量已达到520MW，相应烟气量为/h。我国在四川内江白马电厂建有试验装置。　　1.2.4海水烟气脱硫工艺　　天然海水中含有大量的可溶性盐，主要成分是氧化物和硫酸盐，亦含有一定量的可容性碳酸盐。海水通常呈碱性，自然碱度大约为1.2～2.5mmMol/L，这使得海水具有吸收二氧化硫的能力。海水烟气脱硫工艺的原理是：烟气从除尘器除尘后，由增压风机送入气&&气换热器中的热侧降温，然后送入吸收塔。在吸收塔中来自循环冷却系统的海水洗涤烟气，烟气中的二氧化硫被脱除。脱除二氧化硫的烟气再经换热器升温后由烟道排放。反应式为：　　SO2＋H2O→H2SO3　　H2SO3→H＋＋HSO　　HSO→H＋＋SO　　SO＋O2→SO以上产生的H＋　　与海水中的碳酸盐发生反应：　　CO＋H＋→HCO　　HCO＋H＋→H2CO3→CO2＋H2O　　洗涤后的海水经处理达标后排放。此工艺是20世纪90年代才发展起来的新技术。目前国外商业运行的纯海水脱硫装置共有20多套，单机容量最大为125MW。此法脱硫效率可达97％以上。我国深圳西部电厂和挪威ABB公司合作建设了五套海水烟气脱硫装置，用于处理装机容量为300MW机组的烟气（1998.7）。　　1.2.5 炉内喷钙加尾部增湿活化工艺　　炉内喷钙加尾部增湿活化工艺（LIFAC）是20世纪80年代中期才发展起来的。该技术分为两个主要工艺阶段，第一阶段是炉内喷钙，第二阶段是炉后活化。在第一阶段，磨细到325目左右的石灰石粉用气力喷射到锅炉膛的上部，温度为900～1250℃区域，碳酸钙受热分解为氧化钙和二氧化碳，氧化钙和烟气中的部分二氧化硫生成亚硫酸钙，这是气固两相反应，反应条件较差，钙利用率低。反应生成的硫酸钙、亚硫酸钙和未反应的氧化钙与飞灰一起随烟气流到锅炉的下部（炉后），在炉后的烟气道上设增湿段（即第二段），在增湿段喷入雾化水，烟气中未反应的氧化钙与水反应生成在低温下有很高活性的氢氧化钙，烟气中剩余的二氧化硫和氢氧化钙反应生成亚硫酸钙，部分亚硫酸钙氧化成硫酸钙。反应为：　　第一阶段反应：　　CaCO3→CaO＋SO　　CaO＋SO2→CaCO3　　CaO＋SO2＋O2→CaOSO4　　第二阶段反应：　　CaO＋H2O→Ca(OH)2　　SO2＋H2O→H2SO3　　Ca(OH)2＋ H2SO3→CaOSO3＋H2O　　烟气脱硫后，烟气温度降低（只有55～60℃），为防止引起电除尘器及烟囱的结露腐蚀，设置了烟气再加热器，以提高烟气温度100～105℃。系统脱硫效率一般为65％～80％，Ca/S为2.5左右。此脱硫工艺分别在美国、芬兰、法国、加拿大等国家应用，采用这一脱硫技术的单机容量已达300MW。从芬兰引进的这项技术已在南京下关电厂125MW机组上使用(1999.7)，几年来，设备运行良好，投运率大于90％，脱硫率达到南京市的排放标准，起到了示范作用。除尘器后粉煤灰（含CaCO2等）可直接做水泥掺合料，＃3、＃4电场的粉煤灰特性已达＃300水泥标准，市场供不应求。
　　1.2.6回流循环床工艺　　回流循环流化床工艺是80年代末发展起来的烟气脱硫技术。它的基本原理是锅炉烟气经空气预热器被冷的燃烧空气（新鲜空气）间接冷却至120～180℃，然后送入位于改造后原有除尘器上游（或下游）的吸收塔，吸收塔设置在上游主要取决于电厂对固体废物的处理要求。从底部集中进入脱硫吸收塔的烟气用水作介质控制温度（烟气温度及含水率的高低对高污染物脱除率起决定作用），烟气的气态污染物二氧化硫、三氧化硫在吸收塔内被定量给入的新鲜消石灰和从除尘器再循环回来的未反应完的消石灰所吸收。在吸收塔内，烟气和固体紊流移动，回流固体从吸收塔顶部向下移动，从而形成回流循环流化床（RCFB）。反应式及脱硫渣成分同旋转喷雾半干法。由于烟气和消石灰形成回流循环，故而烟气和消石灰的接触时间很长（20～60S），因此，此法消石灰耗量低，脱硫效率高，在Ca/S为1.1～1.2时，二氧化硫脱除率大于97％，三氧化硫脱除率大于99％。此系统适用于各种煤种。脱硫渣可用于矿井回填和道路基础。此脱硫工艺在德国Solvay公司自备电厂、Sersdorf电厂投入运行，最大的一套处理烟气流量为/h，系统投资比湿法石灰石脱硫工艺、旋转喷雾半干法脱硫工艺都低，运行费用也较省。　　1.2.7循环流化床锅炉脱硫工艺　　循环流化床锅炉脱硫工艺是近年来迅速发展起来的一种新型燃烧技术。其原理是燃料和作为吸收剂的石灰石粉送入燃烧室下部，一次风从布风板下送入，二次风从燃烧室中部送入，气流使燃料颗粒、石灰石粉和灰一起在循环床内强烈扰动并充满燃烧室，石灰石粉在燃烧室内裂解成氧化钙并和二氧化硫结合成亚硫酸钙，锅炉燃烧室温度控制在850℃左右，以实现最佳反应。反应式：　　S＋O2→SO2　　2CaCO3＋O2→2CaO＋2CO2　　CaO＋SO2→CaSO3　　反应中Ca/S达到2.0左右时，脱硫率可达90％以上。在我国四川内江引进了芬兰的410t/h循环流化床锅炉，目前运行良好。　　1.2.8电子束烟气脱硫工艺（EBA法）　　电子束烟气脱硫工艺是一种物理方法与化学方法相结合的高新技术。基本原理是含硫烟气经除尘、高压喷淋水雾降温（降温至60～70℃）后进入反应器，气化的氨与压缩空气也进入反应器，在反应器内烟气、空气、水被电子加速产生的高能电子束辐照，发生脱硫脱硝反应：　　N2、O、H2O →辐射→ ?OH、O、H2O?　　N?SO2＋2?OH→H2SO4　　SO2＋?O＋H2O?→H2SO4　　NOX＋O＋?OH→HNO3　　H2SO4＋NH3→（NH4）2SO4　　HNO3＋NH3→NH4NO3　　完成以上反应约需1秒钟。反应所生成的硫酸铵、硝酸铵粉体微粒被副产品集尘器所分离和捕集，经过净化的烟气升压后经烟囱排放。此法的优点是副产品为化肥，且不产生废水。目前在日本和美国建有处理烟气量小于50000m3/h的示范装置，装置脱硫率大于90％、脱氮率大于80％。目前，我国成都热电厂200MW燃煤机组取其一半烟气量进行电子束烟气脱硫处理。和日本荏原制作所合作建设中试装置，装置处理烟气量为/h，入口二氧化硫浓度为5148mg/m3，设计脱硫率为80％，已建成进入试运行阶段。　　1.2.9活性炭烟气脱硫工艺　　活性碳烟气脱硫工艺的原理是：120℃的净化烟气进入一个移动吸收塔中，烟气中的二氧化硫被活性碳吸附，从而达到脱硫的目的。使用过的活性炭在高温解吸阶段再生（活性碳损失量占循环量的2％），产生的高浓度二氧化硫转化为商业硫酸。封闭的皮带输送机把活性炭在吸收塔和解吸塔之间循环。此法目前只在欧洲国家应用，设备费和运行费都较石灰石湿法高。在烟气二氧化硫浓度为4000mg/Nm3时，脱硫率达到95％～98％。　　2．常规脱硫法的综合评价　　对上述几种脱硫方法进行综合比较，评价结果见表1。　　表1 烟气脱硫技术综合评价　　石灰石&石膏湿法　旋转喷雾半干法　回流循环流化床　活性碳吸收法　　工艺流程　　主流程简单，石灰石浆液制备要求较高，流程也复杂　流程较简单　流程较简单　流程复杂　　技术指标　　Ca/s=1.02时脱硫率≥95%　CaS=1.5时脱硫率≥80%　CaS=1.11时脱硫率≥97%　脱硫率≥95%　　脱硫副产品　　石膏，可用于水泥工业　CaSO4/CaSO2/Ca(OH)2烟尘混合物，可用于修筑路基　CaSO4/CaSO2/Ca(OH)2烟尘混合物，可用于修筑路基　H2SO4可用于化工、化肥等行业　　脱硫剂　　石灰石　石灰　石灰　焦煤　　适应煤种　　高、中硫煤　高、中、低硫煤　高、中、低硫煤　高、中、低硫煤　　烟气再热　　需再热　不需再热　不需再热　不需再热　　占地情况　　中　中等偏少　少　多　　技术成熟度　　成熟、应用广　成熟，应用广　成熟，应用还不广　成熟，应用还不广　　工艺系统投资费用系数（以200MW机组比较）　　1.25-1.35　1.10-1.15　1.0　较石灰石&石膏湿法还高　　运行费　　中　中低　低　高　　从表1看出,活性碳法系统投资费用和运行费用都很高,就目前来说,此法不适合我国国情。在石灰石&石膏湿法、旋转喷雾半干法、回流循环流化床法这三种方法当中，从脱硫率、投资费用和运行费用考虑，以回流循环流化床法较好；如从脱硫率、系统运行经验、技术应用广度来看，石灰石&&石膏湿法为好；如考虑脱硫率只要满足80％以上，要求系统运行经验较多、投资及运行费用较低则选择旋转喷雾半干法较好。顶端 Posted:
19:30 | 2 楼 cshezhi
　　3．适用于200t/h及以下蒸发量锅炉，符合国情的简易脱硫技术　　3.1 现有干法除尘电气除尘器或旋风子除尘器 ＋ 装烟气脱硫装置　　3.1.1 加碱液喷雾吸收塔　　如TS型电站锅炉脱硫装置（镇江远东环保机械设备厂）的设备系统装置（配100t/h煤粉炉）。　　从除尘器出来的含SO2的烟气入反应塔（脱硫塔）；从碱液（氨液）泵经管道送入反应塔喉部喷雾器，将碱液雾化成气体与含SO2的热烟气进行气－汽热交换和剧烈的化学变化，利用烟气的显热，使化合后的产物部分蒸发干燥，剩余的残渣随灰渣从反应塔底部一起排出。被脱除的SO2的烟气，经脱水除雾后，由引风机排放烟囱。如用废氨（碱水）为脱硫剂时，化学反应式为：　　2NH3＋SO2＋H2O→（NH4）2SO3　　2（NH4）2SO3＋O2→2（NH4）2SO4　　该脱硫装置主要特点、优点有：　　?加装了PS/TS型脱硫装置后，使除尘效率提高4～12％；　　?结构简单，占地小（1000m3/h烟气量为0.36m2）操作使用方便，无二次污染；　　?该装置阻力较小，一般在200～400Pa，故加装后一般不要更换引风机；　　?系统中设有脱水除雾器，防止引风机带水腐蚀；　　?该系统适用煤种含硫率为1～7％；　　?吸收剂来源丰富，价格便宜，运行费用和一次性投资低，是国外同类产品一次投资的1/29，运行费用的1/3；　　?脱硫后的排放物（如氨水脱硫剂），为NH3SO3、（NH4）2SO4为化肥原料，可生产磁化肥或作浇花、绿化用肥之用；　　?脱硫效率高，经江苏省科委对PS/TS脱硫脱氮装置组织专家鉴定（），鉴定委员会专家测试报告指出：脱硫效率达88.9～99.2％（二氧化硫监测结果）。　　江苏蠡口热电厂，在100t/h煤粉炉电除尘器后串接的PS/TS脱硫装置，经苏州市环境监测中心检测、验收合格。～14日连续三天，由北京燕山石化派考察组自带工程检测车、设备，现场考证，检测了数十个工况点，综合脱硫效率达96％，脱氮效率约30％。　　3.1.2 干式单旋风子 ＋ 石灰水喷淋吸收罐方案　　10t/h及以下小锅炉适用。由干式旋风除尘器和湿式除尘脱硫有机结合成一体而组成。烟气从切向进入旋风除尘室，经一级干式旋风除尘后，排出干灰，气体进到湿式除尘脱硫室。进行脱硫与二级除尘，净化气体从装置上部排出，脱硫用吸收液从上部喷入除尘脱硫室，灰水从下部排出，经沉淀分离后循环使用。脱硫率估计可达75％ （石灰水或氨水），除尘效率可达90％。　　3.2 现有湿法水膜除尘器烟气净化的脱硫方案　　3.2.1 加石灰水水浴喷淋吸收塔　　从水膜除尘器出来的烟气经一喷淋石灰水的吸收塔净化、旋转抛洒液滴后由引风机排入烟囱，化学反应为：　　SO2＋H2O→H2SO3　　Ca（OH）2＋ H2SO3→CaSO3＋2H2O　　CaSO3在微滴中过饱和沉淀析出：　　CaSO3（液）→CaSO3↓(固) 2 CaSO3＋O2→2 CaSO4（液）　　CaSO4溶解度极低会迅速析出：　　CaSO4（液）→CaSO4↓(固)　　脱硫效率在75－80％左右。　　3.2.2 喷干石灰粉于水膜除尘器的烟道　　将熟石灰粉CaO用气流喷射器喷入烟道与烟气混合接触，然后进入文丘里水膜除尘器，CaO经湿化后成Ca（OH）2遇烟气中的SO2、H2O变成亚硫酸（H2SO3）起化学反应成CaSO3沉淀析出，或CaSO4↓（固）析出。除尘水可再循环作水膜除尘器除尘用水。脱硫效率在70－75％左右。　　3.2.3 水膜除尘 ＋ 吸收液鼓泡床脱硫除尘技术　　75t/h及以下锅炉适用。　　烟气从文丘里管进入，便与含吸收剂的水一起喷入水膜除尘器脱硫除尘，再经淋水盘鼓泡床（似盘式除气器）反复除尘脱硫，从顶部引入干燥筒后由引风机排烟囱。灰水经沉淀后，保留一定PH值再循环使用。灰渣二次产物经沉淀后，可用于筑路、填坑实现灰渣综合利用。顶端 Posted:
19:31 | 3 楼 cshezhi 　　4．几点建议　　＊ 我国除大容量燃煤电站锅炉外，还有40～50万台工业锅炉，每年递增3.5～4万台，这些锅炉几乎没有SO2脱除设施，所以，脱硫任务更大。当污染物排放指标交易权实施后，从经济杠杆上促使燃煤锅炉装设脱硫设备。　　＊ 我国已引进当今国外电站锅炉的各种工艺的脱硫装置，拥有了几年的运行经验，应从技术、经济、运行等方面作出客观评述，加快脱硫技术、设备的国产化进程。　　＊ 200t/h及以下锅炉的简易脱硫设施，已经争相开发，在市场经济的大潮中，必然会优胜劣汰，建议各省市环保监察部门定期的进行跟踪检测，每一、二年，对生产厂家、产品进行质量监察，先进、优秀产品的给予推广。　　＊ PS/TS型简易脱硫（脱氮）装置，从近期检察情况看，脱硫效率可达96％左右，且投资省，占地小，运行费用低值得推广。
回答者:苏凯轩
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