湿法烟气脱硫系统技术介绍.ppt

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1、0,湿法烟气脱硫系统技术介绍,1,常用的脱硫技术简介 石灰石石膏湿法脱硫技术概述 湿法脱硫系统主要设计原则 湿法脱硫工艺系统组成 一些与湿法脱硫系统相关的常见问题和需加深的认识,内容概要,2,火电厂大气污染物排放标准,3,煤燃烧前脱硫（煤脱硫）通过各种方法对煤进行净化，去除原煤中所含的硫分、灰分等杂质。选煤技术有物理法、化学法和微生物法三种 燃烧中脱硫 在煤燃烧过程中加入石灰石或白云石粉作脱硫剂，CaCO3、MgCO3受热分解生成CaO、MgO，与烟气中SO2反应生成硫酸盐，随灰分排出。主要技术如型煤固硫，循环流化床燃烧脱硫技术。燃烧后烟气脱硫（）双碱法烟气脱硫技术、氨法烟气脱硫技术、海水烟气

2、脱硫技术、半干法脱硫技术、石灰石石膏湿法脱硫技术等等,脱硫技术概述,4,主要反应过程在吸收塔内完成,石灰石石膏湿法脱硫技术概述脱除SO2的化学原理,5,为满足整套系统的正常运行，配置了吸收剂制备系统、烟气系统、工艺水系统、副产品处理系统等多个子系统,石灰石石膏湿法脱硫技术概述基本工艺系统设置,6,湿法脱硫系统典型流程图,7,点击进入湿法脱硫FLASH演示,流程图FLASH演示,8,流程图DCS画面,9,采用石灰石石膏湿法喷淋塔脱硫工艺，一般脱硫效率要求95。石灰石浆液制备可采用湿磨制浆方式，也可直接采用石灰石粉制浆系统。烟气系统可根据具体情况设GGH，增压风机单独设置或与引风机合并。吸收塔为逆

3、流喷淋方式，采用一炉或两炉一塔，浆液循环泵为单元制布置方式。石膏浆液可根据要求采用一级脱水后抛弃，或采用二级脱水系统，经两级脱水后的石膏成品含水率10,满足综合利用要求。废水排放满足国家环保要求。,湿法脱硫系统主要设计原则,10,吸收剂制备系统 烟气系统 SO2吸收系统 浆液排空系统 石膏脱水系统 工艺水系统 压缩空气系统,脱硫系统工艺系统组成,11,FGD工艺以石灰石作为二氧化硫吸收剂。由业主方提供的颗粒尺寸在20mm以下的石灰石送到FGD系统储存在石灰石仓中。石灰石通过称重皮带给料机进入球磨机系统与滤液（或工艺水）混合制成石灰石浆液。石灰石磨制系统将20mm以下的石灰石块磨制为粒度2503

4、25目90%通过（4466m）的吸收剂成品。吸收剂制备系统一般设置两台、每台的容量为两台锅炉BMCR的75的湿式石灰石磨机及其相应的水力旋流分离器等。全套吸收剂供应系统满足FGD所有可能的负荷范围。可根据需要，设置粉制浆系统。,脱硫系统工艺系统组成石灰石浆液制备系统,12,来料为石灰石粉 罐车石灰石粉仓石灰石浆液箱成品石灰石浆液 来料为石灰石块 卸料斗振动给料机斗提机或大倾角波纹挡板输送机石灰石仓称重皮带给料机磨机石灰石浆液箱成品石灰石浆液,石灰石储存与制备系统一般工艺流程,13,14,15,石灰石粉仓,斗式提升机,称重皮带给料机,石灰石储存与制备系统主要设备,16,立式干磨,湿式球磨机,石灰

5、石储存与制备系统主要设备,17,石灰石储存与制备系统不同制备方案的比较,18,来自锅炉的烟气分别从与烟囱相连的主烟道中引出后，进入增压风机，经增压风机增压后，依次通过烟气换热器（GGH）降温侧、吸收塔、GGH升温侧接入烟囱。FGD系统的风压损失由增压风机克服。增压风机安装在锅炉引风机之后，GGH之前。烟气经GGH降温侧冷却后流入吸收塔。在吸收塔中，烟气向上升，从吸收塔内喷淋管组喷出的液滴向下降，形成逆向流，烟气中的SO2、SO3、HCl、飞灰和其他污染物得到去除，从吸收塔顶部经除雾器流出，净烟气经GGH升温侧再热后，再从烟囱排放到大气中。是否设置增压风机、GGH可以根据实际情况进行选择。,脱硫

6、系统工艺系统组成烟气系统,19,20,点击图片进入长春三热项目脱硫布置方案烟气系统流程讲解,烟气系统流程示意,21,烟气系统主要设备,22,烟气系统主要设备,23,烟气系统主要设备,24,在吸收塔内，浆液中的碳酸钙与烟气中SO2、SO3等发生化学反应，生成亚硫酸钙，脱硫和除尘后的净烟气通过除雾器除去气流中夹带的雾滴后排出吸收塔。向吸收塔的下半部浆池的浆液中喷入空气，将亚硫酸钙氧化为硫酸钙，并生成石膏晶体。为保持石膏浆液不沉淀，吸收塔浆池配有搅拌器。石膏浆液通过吸收塔排出泵送至石膏旋流器，经过一级旋流以后的底流部分送至脱水系统集中处理。,脱硫系统工艺系统组成 SO2吸收系统,25,SO2吸收系统

7、主要设备,26,SO2吸收系统主要设备,27,SO2吸收系统主要设备,28,SO2吸收系统主要设备,29,SO2吸收系统主要设备,30,FGD岛内通常设置一台事故浆液箱，容量满足单台机组脱硫装置单个吸收塔检修排空量的要求。同时设浆液返回泵(将浆液送回吸收塔)一台。浆液返回泵能在8小时内将浆液返回吸收塔内。FGD装置的浆液管道和浆液泵等，在停运时需要进行冲洗，其冲洗水就近收集在吸收塔区或石膏脱水区设置的集水坑内，然后用泵送至事故浆液箱或吸收塔浆池。,脱硫系统工艺系统组成 浆液排空系统,31,浓度为1517%的石膏浆液由吸收塔排浆泵送入石膏水力旋流器，旋流器底流浆液浓缩到50%左右直接送到真空皮带

8、脱水机，石膏水力旋流器的顶流一部分返回吸收塔反应池，另一部分经废水给料泵送到废水旋流器。石膏饼用工艺水冲洗以去除氯化物，从而保证石膏的品质，同时逐步脱水，真空破坏后石膏饼自动落入石膏库房，真空皮带围绕驱动装置转动，滤布与皮带分离并用工艺水冲洗。皮带脱水机将石膏浆液脱水后其成品含水率为10%及以下。皮带脱水机的冲洗水包括滤布冲洗水和滤饼冲洗水，通过冲洗水泵、水箱提供。二级脱水系统及废水旋流器可根据工程情况进行选择。,脱硫系统工艺系统组成 石膏脱水系统,32,石膏一级脱水系统石膏旋流器,石膏二级脱水系统真空皮带脱水系统,石膏转运层皮带输送机,石膏储存层石膏库房,33,工艺水由工艺水泵送入FGD系统

9、。工艺水用途如下:(1)化学反应及物理蒸发消耗补充水(2)除雾器冲洗通过单独的除雾器冲洗水泵断续冲洗(3)石灰石浆液制备系统的补充水(4)皮带脱水机的冲洗水先作为真空泵的密封水，再作 为系统的皮带脱水机的冲洗水。(5)设备的冷却水(6)设备清洗用水（间断）(7)其它,脱硫系统工艺系统组成 工艺水系统,34,压缩空气系统提供系统所需的仪用气和杂用气主要用户：CEMS GGH 除尘器 真空皮带脱水机纠偏 仪表吹扫 其它压缩空气用户,脱硫系统工艺系统组成 压缩空气系统,35,脱硫系统其它设备,36,脱硫系统其它设备,37,一些与湿法脱硫系统相关的常见问题和需加深的认识,脱硫系统的防腐 脱硫系统关键设

10、备、材料和部件进口范围 湿法脱硫系统的几个常用名词 湿法脱硫系统设计的几个要求 湿法脱硫各种关键量的大致估算,38,1.湿法脱硫系统的防腐,39,防腐材料的选择：烟道：玻璃鳞片箱罐：玻璃鳞片、橡胶衬里管道：橡胶衬里、FRP、UPVC、PP、1.4529、316L等吸收塔：衬胶、玻璃鳞片、C276*烟囱：耐酸砖、钛合金、镍基合金、耐酸浇注 料、鳞片胶泥等等,1.湿法脱硫系统的防腐,40,2.脱硫系统关键设备、材料、部件进口范围,41,脱硫效率 烟气脱硫系统脱除SO2的能力，在数值上等于单位时间内烟气脱硫系统脱除得SO2量与进入脱硫系统时烟气中得SO2量之比。2.钙硫比 投入脱硫系统中钙基吸收剂与

11、脱硫系统脱除的SO2摩尔数之比，它同时表示脱硫系统在达到一定脱硫效率时所需要的脱硫吸收剂的过量程度。3.液气比 单位体积烟气流量在脱硫吸收塔中用于循环的碱性浆液的体积流量，它在数值上等于单位时间内吸收剂浆液喷淋量和单位时间内脱硫吸收塔入口的标准状态湿烟气体积流量之比。4.吸收塔 湿法脱硫系统中最核心的设备和主反应钢制容器，烟气中SO2的脱除反应与石膏的生成均在此进行。,3.湿法脱硫系统的几个常用名词（一）,42,FGD“FLUE GAS DESULFURIZATION”的简称，意即烟气脱硫。GGH“GAS-GAS HEATER”的简称，即气气换热器。其作用主要是提高脱硫后烟气的温度，通过提升温

12、度，增加脱硫后烟气的浮力和扩散能力，降低烟羽的可见度，减少烟囱中的液滴冷凝，避免脱硫塔下游烟道和烟囱发生腐蚀。旁路烟道 主烟道的旁路挡板门至烟囱入口部分，所谓”旁路“，是相对于脱硫系统烟道而言。原烟道 未经脱硫处理的烟气（原烟气）所流经的FGD系统烟道，其界限为脱硫系统中自主烟道取风口至吸收塔入口。净烟道 经过吸收塔脱硫处理之后的烟气（净烟气）所流经的FGD系统烟道，其界限为脱硫系统中自吸收塔出口至主烟道脱硫入风口。,3.湿法脱硫系统的几个常用名词（二）,43,PLC“Programmable Logic Controller”的简称，意即“可编程序逻辑控制器”。其作用是采用可编程序的存贮器，

13、在其内部存贮执行逻辑运算、顺序控制、定时、计数和算术运算等操作的指令，并通过数字量、模拟量的输入和输出，控制各种类型的机械或生产过程。DCS“Distributed Control System”的简称，意即“分散控制系统”，是脱硫岛热工自动化系统的中枢。运行人员通过DCS系统采集现场仪表所提供的现场数据，并通过DCS系统向就地各个设备发送指令，调整状态，保持脱硫岛的正常运行。高、低压电机 即额定电压为高压或低压等级的电动机。额定功率低于200kW的电动机属于低压电机，额定功率为200kW（含）以上的电动机属于高压电机（6kV、10kV）。CEMS“Continuous Emission Mo

14、nitoring System”的简称，意即“烟气连续排放监测系统”。其作用是主要监测燃煤、燃油释放的颗粒物、二氧化硫、氮氧化物等污染物，为环境管理、环境监测、排污收费、污染物治理、改善大气质量以及实施污染物总量排放控制提供可靠的依据。,3.湿法脱硫系统的几个常用名词（三）,44,吸收剂中CaCO3含量 90 吸收剂中MgCO3含量 3 吸收剂中SiO2含量 1.5 烟气中粉尘含量 200mg/Nm3,4.湿法脱硫系统设计的几个要求,45,入口烟气中的SO2含量计算公式：,式中：M(SO2)脱硫前烟气中的SO2质量流量，t/h；K 燃料燃烧中硫的转化率(粉煤炉一般取0.9)；Bg锅炉最大连续工

15、况负荷时的燃煤量，t/h；q4锅炉机械未完全燃烧的热损失，%；Sar燃料的收到基硫分，%。,已知收到基硫分，可从耗煤量折算SO2含量,5.湿法脱硫各种关键量的大致估算含硫量的折算,46,5.湿法脱硫各种关键量的大致估算含硫量的折算,47,每进入脱硫系统1吨SO2（按照95脱硫效率）耗用1.7吨石灰石（90纯度）生成2.84吨湿石膏,1mol SO21mol CaCO31mol CaSO42H2O,湿法脱硫系统反应归结为：,考虑SO2脱除率、钙硫比、石膏产物含水量等因素,5.湿法脱硫各种关键量的大致估算石灰石、石膏量估计,48,工艺水量根据烟温、烟气量的不同而有较大变化。主要计算量在化学反应及物

16、理蒸发消耗补充水上。其中，可简单估算的：除雾器冲洗水、石灰石浆液制备补水、真空泵的密封水系统电耗根据配置不同而有较大差异。主要高压设备：增压风机、磨机、循环泵、真空泵、氧化风机等。系统压损等于烟道阻力吸收塔阻力烟囱脱硫前后阻力变化。一般无GGH时，烟道简单的总系统压损17002000Pa左右。有GGH需增加900Pa。,5.湿法脱硫各种关键量的大致估算工艺水量、电耗,49,废水量：25 t/h台 区别于不同的煤质、机组容量压缩空气量：1 Nm3/min 区别于不同的系统配置、机组容量,5.湿法脱硫各种关键量的大致估算废水量、压缩空气用量,50,备品备件的选择以及易损品的常规寿命,51,对CEM

17、S安装和测量参数类型的要求,设置GGH脱硫系统CEMS配置方案：脱硫系统烟气入口侧 二氧化硫（S02）。辅助参数项目：排放烟气的温度、压力、流量。（注：脱硫系统入口的烟尘浓度通过出口烟尘含量折算。辅助参数中的温度可以用我们自已设置的测温元件代替）锅炉烟囱入口侧（兼污染物排放监测）二氧化硫（S02）、氮氧化物（NOx）、一氧化炭(CO)、烟尘浓度、O2。辅助参数项目：排放烟气的温度、压力、流量、湿度。,52,对CEMS安装和测量参数类型的要求,不设置GGH脱硫系统CEMS配置方案：脱硫系统烟气入口侧 二氧化硫（S02）、烟尘浓度。辅助参数项目：排放烟气的温度、压力、流量。（注：辅助参数中的温度可

18、以用我们自已设置的温度元件代替）锅炉烟囱入口侧（兼污染物排放监测）二氧化硫（S02）、氮氧化物（NOx）、一氧化炭(CO)、O2。辅助参数项目：排放烟气的温度、压力、流量、湿度。（注：出口侧不测量烟尘浓度是根据“HJ/T75-2007固定污染源烟气排放连续监测技术规范”）,53,烟囱防腐方案的简要解释,1）烟气湿度大，含有的腐蚀性介质在烟气压力和湿度的双重作用下，烟囱内侧结构致密度差的材料内部很易遭到腐蚀，影响结构耐久性。2）低浓度稀硫酸液比高浓度的酸液腐蚀性更强。3）酸液的温度在40-80时，对结构材料的腐蚀性特别强。以钢材为例，40-80时的腐蚀速度比在其它温度时高出约3-8倍。,54,吸

19、收塔保温，都需要保温什么部位？,保温的目的：防止热损失，降低水耗保温的范围：对于南方地区：无需保温 对于东北等严寒地区：吸收塔整体保温 对于其它地区，视地区情况进行顶部半保温（自除雾器起），防止散热造成净烟道温度过低，冷凝水过大,55,不同脱硫方法的技术差异简介,1.干法 炉内喷钙2.双碱法 先用碱金属盐类如NaOH、Na2CO3、NaHCO3、Na2SO3等的水溶液吸收SO2，然后在另一石灰反应器中用石灰将吸收SO2后的溶液再生，再生后的吸收液再循环使用，最终产物以亚硫酸钙和石膏形式析出。缺点是Na2SO3氧化副反应产物Na2SO4较难再生，需不断向系统补充NaOH或Na2CO3而增加碱的消

20、耗量，石灰置换反应速率慢，反应池占地面大，另外，Na2SO4的存在也将降低石膏的质量，灰渣综合利用率低，处置困难。,56,不同脱硫方法的技术差异简介,3.镁法 氢氧化镁(Mg(OH)2)或氧化镁(MgO)为吸收剂，因为排放物为水溶物，需要临近海边进行排放4.氨法 反应速率快，吸收剂利用率高，吸收设备体积可大大减小。脱硫副产品硫酸氨在某些地区可作为农用肥料。一次性投资费用和运行费用较高，受当地氨的来源限制，副产物硫酸铵的利用途径要充分考虑。,57,不同脱硫方法的技术差异简介,5.半干法 利用CaO加水制成的Ca(OH)2 悬浮液或直接购买成品Ca(OH)2粉与烟气接触反应，去除烟气中的SO2、H

21、Cl、HF、SO3等气态污染物的方法。该法与烟气脱硫工艺相比，具有设备简单，投资和运行费用低，占地面积小等特点，而且烟气脱硫率达75%90%。半干法烟气脱硫工艺主要用于中低硫燃煤的中小发电机组(200MW以下)。半干法烟气脱硫工艺应用较为广泛的主要有两种：喷雾干燥法工艺和烟气循环流化床工艺。但是半干法工艺采用生石灰或熟石灰作吸收剂，原料成本较高，并且对石灰品质有较高要求，另外，由于反应塔后含有较多的粉尘，在目前环保要求越来越严格的情况下，要求下游除尘设备具有较高的除尘效率，国内除尘器厂家难于达到要求，需引进技术生产；半干法脱硫副产物为亚硫酸钙和硫酸钙的混合物，综合利用受到一定限制。,58,液滴

22、浓度空间分布（kg/m3）,喷淋层数值模拟,脱硫核心设备吸收塔的设计吸收塔喷嘴布置计算机模拟,59,吸收塔搅拌系统确保在任何时候都不会造成塔内石膏浆液的沉淀、结垢或堵塞，同时配合氧化空气给入方式进行合理设计,2000mm直径吸收塔底部浆池（国内最大的吸收塔实验室平台）,搅拌器及氧化空气设计实验,脱硫核心设备吸收塔的设计吸收塔搅拌系统,60,单搅拌器效果实验,脱硫核心设备吸收塔的设计吸收塔搅拌系统,61,单搅拌器作用下的流场矢量图,脱硫核心设备吸收塔的设计吸收塔搅拌系统,62,搅拌器作用下的固体颗粒浓度分布图,脱硫核心设备吸收塔的设计吸收塔搅拌系统,63,吸收塔两相三维模拟修正吸收区域由于下面因

23、素引起的无效反应:烟气的不均匀流动与气液两相不均匀混合 石灰石浆液的不均匀喷淋密度 沿塔壁烟气逃逸避免SO2吸收反应的不均匀及低效率。达到降低造价，减少能耗，进一步提高脱硫反应的作用。通过横向流速分布模拟对比、试验和理论模型的比较分析，结合计算机流场模拟和工程实践，进一步改善吸收塔结构设计，优化整体性能参数,脱硫核心设备吸收塔的设计吸收塔全工况计算机模拟,64,脱硫核心设备吸收塔的设计吸收塔全工况计算机模拟,65,脱硫核心设备吸收塔的设计吸收塔全工况计算机模拟,66,对喷嘴、除雾器的性能进行研究，进一步提高塔内关键部件的性能,单头喷嘴的液滴行为研究（喷射角度、液滴直径、压力、速度）,脱硫核心设

24、备吸收塔的设计喷嘴、除雾器性能研究,67,弧形折板流道两相流动速度分析过程（叶片线型对液滴行为、压降等的影响）,脱硫核心设备吸收塔的设计喷嘴、除雾器性能研究,68,弧形折板流道两相流动液滴行为（叶片线型对液滴行为、压降等的影响）,脱硫核心设备吸收塔的设计喷嘴、除雾器性能研究,69,常规废水处理系统 废水经中和、反应、絮凝及沉淀处理，除去废水中的重金属及其它悬浮杂质。处理后的废水送至灰渣前池排放，沉淀的污泥经脱水后，剩余的泥饼运至渣场。,优化方案：将脱硫废水用泵送至除尘器前烟道，利用压缩空气将废水在烟道内雾化，雾化后的废水迅速蒸发，废水中的固体物（重金属、杂质以及各种金属盐等）和灰一起随烟气进入

25、电除尘器，在电除尘器中被电极捕捉，随灰一起外排。,脱硫系统废水零排放的实施方案,70,常规废水处理系统 系统配置复杂，设备较多，投资大，运行成本高、设备的检修维护量大 仅能除去废水中的重金属及悬浮杂质，无法除去水中的Cl离子，因而处理后的废水仍无法进入脱硫系统回用。,优化方案 能够实现脱硫废水真正的零排放 系统简单，初投资低，且能节约运行维护费用。能适当降低进入脱硫系统的烟气温度，减少了FGD系统的水耗量。烟气湿度增加、烟温降低，都能减小灰的比电阻，有利于提高电除尘器的除尘效率。,脱硫系统废水零排放的实施方案,71,中国大唐集团科技工程有限公司脱硫业绩,72,中国大唐集团科技工程有限公司脱硫业绩,73,中国大唐集团科技工程有限公司脱硫业绩,74,已投运台数：35台，在建台数：23台（截至2008年3月）,中国大唐集团科技工程有限公司脱硫业绩,