燃煤电厂烟气脱硫技术发展概况.pdf

燃煤电厂烟气脱硫技术发展概况 第六图书馆 介绍了我国脱硫技术现状,以工程实例介绍了我国火电厂引进烟气脱硫技术与装置工业化应用和示范运行状况,介绍了脱硫原理 、工艺参数、装置等情况,并指出了脱硫技术存在的问题及应用前景。介绍了我国脱硫技术现状,以工程实例介绍了我国火电厂 引进烟气脱硫技术与装置工业化应用和示范运行状况,介绍了脱硫原理、工艺参数、装置等情况,并指出了脱硫技术存在的问题 及应用前景。燃煤电厂 脱硫技术 二氧化硫锅炉制造于静梅 张辉 刘东明 [1]辽宁工程技术大学机械工程学 院,辽宁阜新123000 [2]阜新发电有限责任公司,辽宁阜新1230002008第六图书馆 第六图书馆 第 1 期 2 0 0 8年 1月 锅炉制造 BOI LER MANUF ACTURI NG N o ． 1 J a n． 2 0 O8 文章编号 C N 2 31 2 4 9 2 0 0 8 O 1 0 0 4 00 4 燃煤 电厂烟气脱硫技术发展概况 于静梅 ， 张 辉 ， 刘东明 1 ． 辽宁工程技术大学 机械工程学院， 辽宁 阜新 1 2 3 0 0 0； 2 ． 阜新发电有限责任公司， 辽宁 阜新 1 2 3 0 0 0 摘要 介绍了我国脱硫技术现状， 以工程实例介绍了我国火电厂引进烟气脱硫技术与装置工业化应用和示 范运行状况， 介绍了脱硫原理、 工艺参数、 装置等情况， 并指出了脱硫技术存在的问题及应用前景。 关键词 燃煤电厂； 脱硫技术 ； 二氧化硫 中图分类号 X 7 0 1 ． 3 文献标识码 A Ge n e r a l S i t u a t i o n o f Fl u e-- g a s De s u l p h u r i z a t i o n Te c hn i q ue f o r Co a l Fi r e d Po we r P l a n t Y u J i n g me i ， Z h a n g Hu i ， L i u Do n g mi n g 1 ． Ma c h i n e E n g i n e e ri n g D e p a r t m e n t o f L i a o n i n g E n g i n e e ri n g T e c h n o l o g y U n i v e r s i t y ， F u x i n 1 2 3 0 0 0 ，C h i n a ； 2 ． F u x i n P o w e r C o ．L t d ． ， F u x i n 1 2 3 0 0 0 ，C h i n a Ab s t r a c t T h i s p a p e r i n t r o d u c e s t h e g e n e r a l s i t u a t i o n o f d e s u l p h u z a t i 0 n t e c h n i q u e，i n d u s t r i a l i z a t i o n a p p l i c a t i o n a n d o p e r a t i o n s i t u a t i o n o f flu eg a s d e s u l p h u r i z a t i 0 n t e c h n i q u e d e v i c e wh i c h o u r t h e r ma l p o we r p l a n t i n t r o d u c e d a c c o r d i n g t o t h e i n s t a n c e，a n d t h e d e s u l p h u r i z a t i 0 n p rin c i p l e s ，t e c h n o l o g Y d a t a a n d d e v i c e s i t u a t i o n，p o i n t s o u t t h e p r o b l e m a n d f o r e g r o u n d o f t h e d e s u l p h u r i z a t i o n t e c h n i q u e ． Ke y wo r d s c o al fi r e d p o we r p l a n t ； d e s u l p h u r i z a t i 0 n t e c h n i q u e ； s u l f u r d i o x i d e 0 引 言 当前， 我国绝大多数电站燃煤锅炉都没有采 取任何脱硫措施。表 1为我 国容量大于 5 0 MW 的燃煤 电厂 1 9 8 82 0 0 0年期间无控制的 S O ，排 放量与机组容量、 发电量和耗煤量的关系。由表 1 可见， 从 1 9 8 8 年到 2 0 0 0年， 燃煤电厂装机容量 增加 1 ． 5 倍， S O 的排放量也将增加 1 ． 5倍。达 到 1 0 0 0 万吨以上， 如果不加治理， 任其排放到大 气去 ， 将会造成严重的环境污染。 国家环保 总局发 布的 2 0 0 0年 中国环境公 报 中指出 “ 2 0 0 0年， 全国废气中 S O ， 排放总量 为 1 9 9 5 万吨， 其中工业来源 1 6 1 2 万吨， 生活来源 3 8 3万吨” ， 在工业排放 的 S O 中， 电厂所 占的比 例 4 0 ％。表 2为我 国现行锅炉大气污染物排放 标准。 1 脱硫技术现状 1 ． 1 半干法循环流化床脱硫 这是较新而且发展较快的脱硫技术 ， 该脱硫 系统主要由以下几部分构成 吸收反应器、 旋风分 离器、 石灰浆制备系统、 除尘器等。烟气在离开锅 炉尾部空气预热器后从反应器底部进入 ， 在反应 器底部， 烟气与表面附着有石灰浆的循环固体颗 收稿 日期 2 0 0 71 1 1 9 作者简介 于静梅 1 9 7 3一 ， 女， 吉林 桦甸人 ， 辽 宁工程技术大 学机械工程学院讲师， 硕士， 现主要从 事气固两相流 的研 究工作。 维普资讯 第六图书馆 第六图书馆 第 1 期 于静梅， 等 燃煤电厂烟气脱硫技术发展概况 4 l 烟尘浓度 m g ／m 一 类 区 二类 区 三类区 s 0 2浓度 m g ／m 燃煤含硫 ≤2 ％ 燃煤 含硫 2 ％ 林格曼黑度 级 l 0 o l 2 0 o l 8 0 o 粒悬浮床接触， 新鲜石灰浆通过布置在反应器中 央的单个两相流喷嘴进入反应器 ， 石灰浆 由压缩 空气进行雾化 ， 烟气所携带 的热量导致石灰浆水 分的蒸发， 与此同时， 烟气中的 s O 与石灰的吸 收反应也在 同时进行。 净化后的烟气和悬浮状固体反应物颗粒在反 应器内向上流动至旋风分 离器。在旋 风分离器 内， 大多数的固体颗粒， 包括钙盐、 飞灰及尚未反 应的石灰进一步吸收烟气 中的 S O ， 使烟气 中的 S O ， 含量降到最低。烟气离开旋风分离器后进入 除尘器最后除尘， 除尘后净烟气经过烟囱被排人 大气 。 此工艺可用于燃用高硫分煤的电厂， 脱硫率 可高达9 8 ％。此方法的投资费用仅为石灰石 一 石膏法的7 0 ％以下， 该工艺具有高效 、 经济及节 省空间的技术优势， 不足之处是运行费用较高。 1 ． 2 湿式石灰石 一 石膏脱硫系统 F G D 湿法烟气脱硫系统包括烟气换热系统、 吸收 塔脱硫系统、 脱硫剂浆液制备系统 、 石膏脱水系统 和废水处理系统 。湿法脱硫系统可加装于锅炉的 尾部 ， 对现有的锅炉系统包括除尘系统没有任何 影响。脱硫剂以 C a C O 最为普及， 脱硫剂浆液从 吸收塔底部流至其顶部再循环， S O ， 被吸收成亚 硫酸钙， 但如进一步把空气注入浆液， 就可将亚硫 酸钙转变成硫酸钙 ， 硫酸钙从浆液 中提取 出即为 石膏。 重庆华能珞璜电厂引进日本三菱重工的石灰 石 一石膏法烟气脱硫装置 ， 规划 容量为 四台 3 6 0 M W。一期工程 为两 台 3 6 0 MW 发 电机组 ， 并 分 别于1 9 9 2 年和 1 9 9 3年投入运行。重庆华能珞璜 电厂燃用重庆市松藻煤矿高硫无烟煤， 原煤含硫 量 3 ． 5 ％ 一5 ． 0 ％， 全年排放的 S O ，为 1 21 6万 吨， S O ，的浓度为 3 5 0 0 m g ／ l 。 该脱 硫工 艺 的主要 技术 指标 脱硫 效率 ≥ 9 5 ％， 出口烟气温度 ≥9 0℃， 烟气流量 1 4 9 1 0 M ／ H。石膏纯度≥9 0 ％， 系统有效利用率为 锅炉运行时问 的 9 9 ％ 以上。经保证项 目性能试 验结果得出的脱硫率为 9 6 ． 7 ％， 石膏纯度为 9 3 ． 4 ％。 但此种脱硫方法投资大 ， 占地面积大 ， 系统复 杂， 运行成本高， 除硫产物难以处置， 就我国的目 前经济实力， 很难大范围推广。 1 ． 3 炉内喷钙尾部增湿法脱硫系统 L I F A C 该系统用石灰石等碱性钙质吸收剂 ， 直接 向 锅炉炉膛内烟气温度约为 1 1 4 6 o C的高温区喷 入， 经煅烧后生成有着极高反应接触面的许多 C a O细小颗粒， 在高速烟气流的带动下， 这些颗粒 进入较低温度区， 在较低温度区内 C a O颗粒不再 结晶， 在富氧状态下 C a O吸收烟气中的 S O ， 。 南京下关 电厂炉内喷钙活化器增湿脱硫工艺 由炉内脱硫和活化器内烟气脱硫两部分组成。脱 硫设备从芬兰 I V O电力公 司和 T a mp e l l 锅炉制造 公司引进 ， 配套 1 2 5 MW 机组 ， 采用的是锅炉炉膛 内石灰石粉喷射和炉后喷水活化联合脱硫工艺。 该脱硫试验工程处理烟气量 26 8万 m ／ h ， 每台炉额定石灰石粉耗量为4 ． 9 2 t ／ h ， 石灰石的 利用率为 1 5 ％ 一 2 0 ％， 系统脱硫率可保证不低于 7 5 ％ ， 可满足 S O 排放 量不大于 4 5 6 m g ／ N m 的 环保要求 ， 喷钙的钙硫 比不大于 2 ． 5 。 炉 内喷钙活化器增湿脱硫 ， 工艺简单 ， 设备投 资费用和运行费用低， 适合现有运行电厂的改造， 具有广阔的应用前景。其最大的缺点是对锅炉有 不利的影响， 有引起炉内结焦 、 受热面磨损的潜在 维普资讯 第六图书馆 第六图书馆 4 2 锅炉制造 总第 2 0 7 期 威胁 。 1 ． 4 旋转喷雾法脱硫系统 L S D 整个脱硫系统 由吸收剂灰浆配制系统 、 引人 烟气蒸发吸收剂灰浆 的烟气 系统 、 收集飞灰和副 产品的粉尘处理系统等组成 。在喷雾干燥塔 内将 吸收剂灰浆喷成雾状， 以与烟气作气态对液态到 固态对气态的反应来完成对 S O ， 的吸收， 同时蒸 发掉反应过程中的水分 ， 并得到粉末状的反应副 产品， 使得废水处理没有必要。 烟气脱硫工业试验装置安装于黄岛电厂 4 号 锅炉上， 处理烟气量为3 0万 m ／ h ， 设计人、 出口 烟气温度为7 0℃和 1 4 5℃， 出口烟气温度高于 饱和温度 1 2 ℃ ， 脱硫效率 I7 0 ％ 电除尘器 出 口， 钙硫摩尔比 1 ． 4时 。 四J i l 白马电厂旋转喷雾法脱硫装置是我国科 技人员独立研制的第一套大型脱硫装置 ， 处理烟 气量为 7万 m ／ h ， C a ／ S1 ． 4时， 脱 硫 效率 达 8 0 ％以上 ， 试验中吸收剂是外购商 品石灰粉 ， C a O 含量为 6 0 ％ 一 7 0 ％。 该工艺主要用于燃用中、 低硫分煤的锅炉， 主 要优点是系统简单， 投资较少。但该工艺设备的 脱硫灰渣抛弃 ， 未再循环使用 ， 且单机容量还不够 大， 目前大量建设 的电厂 ， 其单机容量大部分已在 3 0 0 MW 以上 ， 采用这种脱硫方法时还须改进 。 1 ． 5 荷电干吸收剂喷射脱硫 系统 C D S I 该系统包括吸收剂喷射单元和吸收剂给料系 统等。吸收剂以高速流过喷射单元产生的高压静 电电晕充 电区 ， 使吸 收剂得到强大 的静 电荷 通 常是负电荷 ， 当吸收剂通过喷射单元的喷管被 喷射到烟气流中， 吸收剂颗粒由于都带有同种电 荷 ， 因而相互排斥 ， 很快在烟气中扩散 ， 形成均匀 的悬浮状态 ， 使每个吸收剂粒子 的表面部分暴露 在烟气 中， 与 S 0 反应 的机率大 大增加 ， 从而提 高了脱硫效益 。 荷电干吸收剂喷射脱硫系统具有以下优点 投资少， 运行费用低， 一般企业在经济上可以承 受； 占地面积少， 不仅适用于新建企业， 尤其适合 于老企业的脱硫改造项 目； 工艺简单， 便于操作运 行稳定， 脱硫效率较高， 可满足环境保护要求。该 工艺的缺点是不大适合中国国情， 荷电干吸收剂 喷射脱硫系统要求吸收剂石灰为极细小的高质量 粉状氢氧化钙 ， 而中国的石灰纯度很低 ， 含砂量高 的石灰粉料及易堵塞 喷枪 ， 使“ 带 电后迅速扩散 为均匀悬浮态” 的优势大为减弱 ， 杂质 砂粒 也减 少 了石灰与 S 0 反应机率 ， 如果采用进 口氢氧化 钙， 满足其细、 纯的要求， 势必使脱硫运行成本提高。 1 ． 6 电子束法脱硫 系统 E B A 该系统由烟气冷却、 加氨、 电子束照射和副产 品收集等部分组成。锅炉排出约 1 3 0℃ 的烟气， 经静电除尘后， 一部分直接进人烟囱， 待处理的部 分烟气进人冷却塔 ， 使烟温降至适于脱硫脱硝的 温度， 约为 6 5℃， 烟气在反应器中被电子束照 射， 它的能量主要被 N 、 0 2 H O吸收， 生成强氧 化性 O H基 、 O原子和 N O ， ， 这些强氧化基团氧化 烟 中 S O 和 N O ， 生成雾状硫酸和硝酸。如果 烟气 中 添 加 适 当 浓 度 的 N H ， 则 可 生 成 N H s 0 和N H N O 混合固体粒子， 同时除去 烟气中所含硫氧化物 S 0 和氮氧化物 N O ， 并能同时收集有效氨肥。接着用干式静电除尘器 捕集副产品微粒 ， 净化后的烟气由引风机抽 吸并 与未处理的烟气混合升温后经过烟囱排人大气。 四J i l 成都电厂电子束烟气脱硫示范工程于 1 9 9 8 年通过鉴定验收 ， 是 由四川省 电力局和 日本 国荏 原制作所合作完成 的。 在成都 电厂的中试装置处理烟气量 3 0万 m ， S O 2 浓度为 1 8 0 0 m g ／ L ， N O 浓度 为 4 0 0 m g ／ L时， 脱硫 、 脱硝率分别为 8 0 ％和 5 0 ％ ， 脱硫率超 过设计值 8 0 ％， 并保持 9 5 ％以上的同步率， 副产 品硫铵的含氮量稳定在 1 9 ％以上 ， 且颜色洁 白。 该方法工艺技 术 比较简单 ， 能 同时脱硫 、 脱 硝， 对不同含硫量的烟气和烟气量变化具有较好 的适应性和负荷 跟踪性 ， 副产品为硫铵和硝铵混 合肥。但此种方法能耗大， 余氨处理、 产物收集等 问题是该方法得到工业应用 的关键。 1 ． 7 磷铵肥法脱硫系统 P A F P 豆坝电厂磷铵肥法 P A F P 烟气脱硫是一种 采用天然磷矿石和氨为原料， 在烟气脱硫过程中 利用脱硫产物与外部原料作用， 生产磷铵复合肥 料 ， 同时进行烟气脱硫的一种技术。该方法采用 二级脱 硫 ， 第一级利用活性炭催化剂 ， 使 S 0 ，吸 附在活性炭表面， 经催化氧化反应生成 s 0 ， 用水 对活性炭洗涤再生得到一定浓度的稀硫酸。这种 稀硫酸再与磷矿粉发生反应， 取得磷酸溶液， 用氨 调节得到磷铵中和液， 作为第二级脱硫剂 与 S 0 ， 进一步反应 ， 料浆浓缩干燥后制成磷铵复肥 ， 达到 高效除硫的 目的。 本方法吸附塔脱硫率为7 0 ％ ～ 8 0 ％， 系统总 脱硫率为9 5 ％， 副产品磷铵复合肥品位含量大于 3 5％ 。 1 ． 8 海水脱硫 国内目前采用海水脱硫法的只有深圳西部 电 维普资讯 第六图书馆 第六图书馆 第 1 期 于静梅， 等 燃煤电厂烟气脱硫技术发展概况 4 3 厂 ， 配以装机容量为 3 0 0 MW 机组 。该工艺特点 是采用天然海水作为吸收剂， 天然海水中含有大 量易溶性盐 ， 其中主要是 氯化钠 、 氯化镁 、 可溶性 碳酸盐， 使得海水具有酸碱缓冲能力， 具有吸收 s 0 ， 的能力 ， 节省吸 收剂制备 系统 ， 工艺简单 ， 无 结垢 、 堵塞现象， 可用率高 ， 无脱硫灰渣生成 ， 脱硫 效率高 9 0 ％ ， 燃用高、 中、 低硫分煤均可适用。 2 几种脱硫技术的比较 由表 3可知， 湿法脱硫虽初投资大， 但脱硫效 率高， 运行稳定， 且适用煤种范围较广， 能够适应 大容量机组 、 高浓度 s 0 含量 的烟气条件 ， 应得 到广泛的推广使用。对于中、 低硫分煤产区及较 边远的缺水地区， 在对现有项 目改造时 ， 由于原 电 厂场地有 限， 一般应选择 占地小 ， 工艺简单 ， 运行 和维修方便的旋转喷雾。磷铵肥法和荷电干吸收 剂法尚处于扩大试验阶段。电子束法 由于处理烟 气量有限 ， 且初安装费用和运行成本高 ， 应用也不 是很广 。炉 内喷钙尾部增湿法工艺 自身也比较成 熟 ， 但 由于 C a ／ S摩尔 比较大 ， 一般用在锅炉容量 较小， 燃用低硫煤， 运行年限较长， 地理位置偏僻 的电厂。对于海湾 电厂可首先考虑海水脱硫 ， 富 含石灰石矿的地区考虑充分利用石灰石资源， 开 展湿法或半干法脱硫工艺。 表3 几种脱硫技术的比较 3 结束语 近年来 ， 随着 国家加强对 S O 排放 的控 制 ， 我国相继引进了许多 国外先进 的脱硫技术 ， 我 国 自 身也在研制许多脱硫方法， 并已进入中、 小型试 验阶段 ， 但 还处于示范工程阶段 ， 没有大规模应 用。所以， 我国加大脱硫技术研究的投入， 争取使 我国的脱硫技术能广泛应用于电厂烟气脱硫 中， 进 而改善我国的环境问题， 还给我们一个洁净的天空。 参考文献 [ 1 ] 朱文心． 火电厂除硫脱氮技术发展概况[ J ] ．1 9 9 7 ， 3 0 1 1 5 6 5 8 ． [ 2 ] 邰德荣． 电子束烟气脱硫技术再评价 [ J ] ． 中国电 力．2 0 0 1 ， 3 4 1 6 8 7 2 ． [ 3 ] 杨春平． 中国燃煤锅炉烟气脱硫技术的发展前景 [ J ] ． 环境科学进展．1 9 9 7， 5 5 4 6 4 9 ． [ 4 ] 张晋斌． 电站脱硫技术综述 [ J ] ． 华北电力技术． 2 0 0 0． 7 4 751 ． [ 5 ] 阎维勇． 四川省燃煤电厂脱硫技术现状与展望 [ J ] ． 中国电力．1 9 9 7 ， 3 0 1 0 3 0 3 6 ． [ 6 ] 周顺谋． 柳州电厂烟气脱硫工艺适用性探讨[ J ] ． 电 力环境保护．1 9 9 8 ， 1 4 3 3 6 4 2 ． [ 7 ] M r ． S ． G r a me n t ． 1 i me s t o n e ／ g y p s u m G y p s u mMe f h o d D e s - u l f u r i z a t i o n T e c h n 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