第6章-煙氣脫硫

第6章脫硫技術(shù)1主要內(nèi)容硫的危害硫的來源硫的控制方法煙氣脫硫濕式石灰石-石膏法循環(huán)流化床煙氣脫硫法

2

1.硫的危害

硫的危害SO2酸雨呼吸系統(tǒng)疾病鼻粘膜刺激眼睛腐蝕建筑物造成水污染危害水生生物危害植物造成生態(tài)破壞Text32.硫的來源煤石油氣硫的存在形態(tài)硫鐵礦（FeS2）有機(jī)硫H2S有機(jī)硫硫酸鹽CaSO4·2H2O,FeSO4·7H2O單質(zhì)硫S含量一般0.5%-5%0.5%-2%<1%42009年世界主要國家能源消耗構(gòu)成5世界一次能源結(jié)構(gòu)2014年中美一次能源結(jié)構(gòu)6火力發(fā)電廠72005年2010年二氧化硫排放總量2549萬噸2267萬噸電力行業(yè)二氧化硫排放量1328萬噸956萬噸火電供電煤耗370克標(biāo)準(zhǔn)煤/千瓦時(shí)333克標(biāo)準(zhǔn)煤/千瓦時(shí)2015年2086萬噸800萬噸325克標(biāo)準(zhǔn)煤/千瓦時(shí)節(jié)能減排“十二五”規(guī)劃節(jié)能減排“十一五”規(guī)劃8火電廠大氣污染物排放標(biāo)準(zhǔn)-20039火電廠大氣污染物排放標(biāo)準(zhǔn)-201110

3.硫的控制方法

3.1燃燒前-預(yù)處理脫硫3.2燃燒過程中-固定硫3.3燃燒后-煙氣脫硫113.1燃燒前-預(yù)處理脫硫

物理法脫硫浮選法、重力沉降法磁選法、風(fēng)力選煤法化學(xué)法脫硫堿法脫硫、氧化法脫硫熱解與氫化脫硫生物法脫硫微生物脫除鐵礦硫燃燒前12

3.2燃燒過程中-固定硫

原理：在燃燒過程中加入固硫劑，與硫氧化物反應(yīng)，生成比較穩(wěn)定的硫酸鹽，固定于灰渣中。鈣系固硫劑金屬氧化物如CaO、MgO等；氫氧化物如Ca(OH)2、Mg(OH)2等；鹽類如CaCO3、MgCO3等鈉系固硫劑氫氧化物如NaOH，KOH等；鹽類如Na2CO3、K2CO3等13爐內(nèi)加鈣固硫技術(shù)14煅燒反應(yīng)為：CaCO3→CaO+CO2↑Ca(OH)2→CaO+H2O↑CaCO3-MgCO3→CaO+MgO+2CO2↑煅燒產(chǎn)物CaO與SO2

可發(fā)生如下反應(yīng)：CaO+SO2→CaSO3CaSO3+1/2CaO2→CaSO4鈣基脫硫劑：主要為石灰石(CaCO3)、熟石灰(Ca(OH)2)、白云石(CaCO3-MgCO3）脫硫效率：在Ca/S比為1.5～2時(shí)，爐內(nèi)脫硫可達(dá)40～50%；在Ca/S比為3～4時(shí)脫硫效率可達(dá)50～60％。15

3.3燃燒后-煙氣脫硫

煙氣脫硫（FGD-FlueGasDesulfurization）在鍋爐尾部除塵器后至煙囪之間的煙道處加裝脫硫設(shè)備。目前95％以上的燃煤鍋爐采用煙氣脫硫,是控制二氧化硫和酸雨污染最有效、最主要的技術(shù)手段。鍋爐16鍋爐除塵吸收塔-脫硫煙囪17

4.煙氣脫硫

拋棄法回收法按產(chǎn)物是否回用煙氣脫硫分類：18濕法干法按吸收劑形態(tài)19以石灰石、生石灰為基礎(chǔ)的鈣法以氧化鎂為基礎(chǔ)的鎂法以合成氨為基礎(chǔ)的氨法以有機(jī)堿為基礎(chǔ)的堿法以亞硫酸鈉、氫氧化鈉為基礎(chǔ)的鈉法按脫硫劑分類20典型工藝鈣法鈉堿法氨法鎂法雙堿法

爐內(nèi)噴鈣－爐后增濕增濕灰循環(huán)脫硫旋轉(zhuǎn)噴霧干燥法循環(huán)流化床脫硫電子束法濕法脫硫工藝：干法脫硫工藝：21鈣法：以石灰石、生石灰為基礎(chǔ)。22鈉法：以亞硫酸鈉、氫氧化鈉為基礎(chǔ)。23雙堿法（1）脫硫過程N(yùn)a2CO3＋SO2→Na2SO3＋CO2↑2NaOH＋SO2→Na2SO3＋H2ONa2SO3＋SO2＋H2O→2NaHSO3（2）再生過程（用石灰乳）2NaHSO3＋Ca（OH）2→Na2SO3＋CaSO3Na2SO3＋Ca（OH）2→2NaOH＋CaSO324

國內(nèi)火電廠煙氣脫硫的應(yīng)用

255.濕式石灰石-石膏法濕式石灰石-石膏法是利用石灰或石灰石漿液作為洗滌液吸收凈化煙道氣中的SO2，并副產(chǎn)石膏。“七五”期間重慶珞璜電廠引進(jìn)日本三菱重工的2套濕式石灰石-石膏法煙氣脫硫裝置，于1992和1993年正式投入商業(yè)運(yùn)行脫硫率達(dá)95%以上，副產(chǎn)品石膏純度高于90%。是國內(nèi)外最主要的脫硫方法265.1組成系統(tǒng)5.2反應(yīng)原理5.3設(shè)計(jì)參數(shù)及影響因素5.4特點(diǎn)27

5.1組成系統(tǒng)

組成系統(tǒng)：煙氣系統(tǒng)吸收劑制備系統(tǒng)——石灰石漿液吸收與氧化系統(tǒng)——脫硫塔副產(chǎn)物處理回收系統(tǒng)——石膏工藝水系統(tǒng)廢水處理系統(tǒng)事故處理系統(tǒng)（緊急系統(tǒng)）自動(dòng)控制系統(tǒng)安全運(yùn)行自動(dòng)保護(hù)系統(tǒng)電氣系統(tǒng)2829組成系統(tǒng)①煙氣系統(tǒng)除塵系統(tǒng)（電除塵或袋式除塵器）風(fēng)機(jī)系統(tǒng)（引風(fēng)機(jī)和增壓風(fēng)機(jī)等）氣／氣換熱器（GGH）系統(tǒng)各種煙道、閘門30②吸收劑制備系統(tǒng)：石灰石破碎系統(tǒng)制漿系統(tǒng)貯漿槽和控制系統(tǒng)31③吸收和氧化系統(tǒng)除霧器吸收區(qū)氧化槽

32④副產(chǎn)品處理回收系統(tǒng)旋流分離脫水機(jī)33水平皮帶過濾機(jī)給料端水平皮帶過濾機(jī)排料端34

5.2反應(yīng)原理

濕式石灰石－石膏法原理脫硫過程：CaCO3+SO2＋1/2H2O→CaSO3·

1/2H2O

＋CO2

CaO+SO2+?H2O→CaSO3·

1/2H2O

氧化過程：

2CaSO3·1/2H2O＋O2＋3H2O→2CaSO4·2H2OP346表8-635

5.3設(shè)計(jì)參數(shù)及影響因素

設(shè)計(jì)參數(shù)及影響因素主要有：石灰石的細(xì)度漿液的pH氣體流速液氣比鈣硫比Ca/S漿液的濃度系統(tǒng)結(jié)垢P352-表8-936石灰石的細(xì)度脫硫劑的細(xì)度決定了比表面積,從而直接影響與SO2反應(yīng)的能力，最終影響產(chǎn)物的純度。石灰石通常的細(xì)度為200目~300目，目數(shù)越大越有利于脫硫效率的提高37漿液的pHpH影響石灰石的溶解度、石膏的結(jié)晶、SO2的吸收石灰石系統(tǒng)的pH嚴(yán)格控制在5.4~5.8之間，效率最佳石灰系統(tǒng)的pH可提高到7~8氣體流速氣體流速：煙氣氣速太高，會(huì)使接觸時(shí)間減少，導(dǎo)致效率降低，且高氣速會(huì)增加帶霧量；若降低氣速，則需增加煙道直徑，導(dǎo)致占地面積增大。通?？账馑倏刂圃?~3m/s,停留時(shí)間1.5~4.5s38液氣比在相同的條件下，液氣比越大，氣液接觸越充分，脫硫效率越高；但液氣比大，動(dòng)力的消耗就越大，煙氣出口的溫度就越低；要根據(jù)具體的情況，選擇合適的液氣比，使得在保證脫硫效率的同時(shí)，降低運(yùn)行費(fèi)用。濕式石灰石法的液氣比在10-15

L/m339鈣硫比Ca/S鈣硫比是進(jìn)入脫硫系統(tǒng)的鈣基吸收劑的摩爾量與SO2摩爾量之比。高的鈣硫比有利于提高脫硫效率，但鈣硫比越高，表明吸收劑的利用率越低，所消耗的石灰石用量越高，運(yùn)行費(fèi)用提高濕式石灰石法的Ca/S接近1，一般為1.02-1.05干法1.5-2，燃燒中脫硫2.0-2.540石膏漿液的濃度隨著吸收劑和SO2反應(yīng)的進(jìn)行，吸收塔內(nèi)漿液濃度會(huì)不斷升高。當(dāng)濃度大于1150kg/m3時(shí)，CaSO4·2H2O的濃度趨于飽和，對(duì)SO2的吸收有抑制作用應(yīng)嚴(yán)格控制石膏漿液濃度在1050-1150kg/m341系統(tǒng)結(jié)垢濕式石灰石系統(tǒng)易結(jié)垢部位主要包括除霧器、漿液循環(huán)槽、吸收塔入口、管路系統(tǒng)等。系統(tǒng)結(jié)垢會(huì)引起管道阻塞、腐蝕、磨損、阻力增加主要結(jié)垢形式——灰垢、石膏垢、亞硫酸鈣和硫酸鈣同時(shí)結(jié)晶（CSS垢）42防垢措施溫度控制在40~60℃一般取55℃溫度低于40℃,易形成CaSO3結(jié)垢溫度高于60℃

,易形成CaSO4結(jié)垢加大液氣比減少塔內(nèi)構(gòu)件添加防垢助劑氯化鈣（CaCl2）Mg2+己二酸氨其他防結(jié)垢方法有：43運(yùn)行濕式石灰石-石膏法煙氣脫硫系統(tǒng)，應(yīng)采取措施預(yù)防結(jié)垢。下列哪一項(xiàng)措施是錯(cuò)誤的()提高鍋爐電除塵效率控制吸收塔漿液石膏過飽和度運(yùn)行時(shí)不沖洗除霧器停運(yùn)時(shí)對(duì)漿液的管道及時(shí)沖洗44

5.4特點(diǎn)

優(yōu)點(diǎn)：脫硫效率高，95%以上；鈣的利用率高，可達(dá)90%以上；處理煙氣量大，可與大型鍋爐單元匹配吸收劑來源廣泛、價(jià)格低廉副產(chǎn)物石膏可回收用作建筑材料；缺點(diǎn)：易發(fā)生設(shè)備結(jié)垢堵塞或磨損設(shè)備。工藝流程復(fù)雜,投資大,運(yùn)行費(fèi)用偏高適合于大型企業(yè)進(jìn)行煙氣脫硫45多選：濕式石灰石-石膏煙氣脫硫工藝具有以下哪些特點(diǎn)？（）屬于氣液反應(yīng)，不會(huì)堵塞結(jié)垢屬于堿吸收反應(yīng)，吸收液pH值大于8鈣硫比低，鈣利用率高脫硫效率高，可達(dá)95%以上46

6.循環(huán)流化床煙氣脫硫法

循環(huán)流化床-煙氣脫硫法CirculatingFluidizedBed-FlueGasDesulfurization（CFB-FGD）20世紀(jì)80年代中后期，德國Lurgi公司研究的循環(huán)流化床煙氣脫硫工藝（干法），以循環(huán)流化床原理為基礎(chǔ)，通過脫硫劑的多次再循環(huán)，使脫硫劑與煙氣接觸時(shí)間增加，一般可達(dá)30min以上，從而提高了脫硫效率和脫硫劑的利用率。47CFB-FGD系統(tǒng)組成：吸收劑制備及供應(yīng)系統(tǒng)、吸收塔系統(tǒng)、物料再循環(huán)系統(tǒng)、工藝水系統(tǒng)、除塵器系統(tǒng)儀表控制系統(tǒng)48循環(huán)流化床反應(yīng)塔脫硫灰倉干灰啟動(dòng)灰倉H2O羅茨風(fēng)機(jī)石灰靜電除塵器潔凈煙氣循環(huán)流化床脫硫技術(shù)工藝示意圖消石灰儲(chǔ)倉煙氣49回料斜槽螺旋加料器塔體氣流分布板水噴嘴煙氣入口50主要反應(yīng)過程：CaO+H2O→Ca(OH)2Ca(OH)2+SO2→CaSO3·1/2H2O+1/2H2OCa(OH)2+SO3→CaSO4·1/2H2O+1/2H2OCaSO3·1/2H2O+1/2O2→CaSO4·1/2H2O51技術(shù)特點(diǎn)：(1)脫硫效率高:在鈣硫比為1.1～1.5時(shí)，脫硫效率可達(dá)90%以上，是目前各種干法、半干法煙氣脫硫工藝中最高的，可與濕法工藝相媲美；(2)工程投資費(fèi)用、運(yùn)行費(fèi)用和脫硫成本較低，是濕法工藝的50%～70%。(3)工藝流程簡單，系統(tǒng)設(shè)備少，是濕法工藝的40%～50%，且轉(zhuǎn)動(dòng)部件少，降低了維護(hù)和檢修費(fèi)用；(4)占地面積小，是濕法工藝的30%～40%，且系統(tǒng)布置靈活，非常適合現(xiàn)有機(jī)組的改造和場地緊缺的新建機(jī)組。52(5)能源消耗低，如電耗、水耗等，為濕法工藝的30%～50%。(6)對(duì)燃煤硫分的適應(yīng)性強(qiáng)，可用于0.3%～6.5%的燃煤硫分。且應(yīng)用于中低硫煤時(shí)(<2%)，其經(jīng)濟(jì)性優(yōu)于濕法工藝。(7)無脫硫廢水排放