燃煤电厂典型烟气脱硫技术和经济性分析及其综合评价
- 格式:doc
- 大小:184.00 KB
- 文档页数:8
浅析火力发电厂烟气脱硫技术与脱硝技术一、火力发电厂大气污染排放分析随着经济的高速增长和城市化进程的不断加快,各个领域对电力资源的需求也在不断的增加,火力发电厂大气污染物的排放量也在不断的增加,严重影响了环境,这与资源节约型和环境友好型的社会宗旨不相符合。
据统计,到2020年我国都要达到50亿吨标准煤。
在此需要特别强调的,国内电厂尤其是火力发电厂所需的都是煤炭等原材料,在燃烧和发电过程中,产生大量的二氧化硫、氮氧化物等大气污染物,如果不经处理,直接排放到大气中,必然会对生态环境造成非常严重的污染和破坏,后果不堪设想。
这样的环境,对人类的生产生活也会造成非常不利影响。
二、火力发电厂烟气脱硫技术1、烟气脱硫技术的概述。
传统的烟气脱硫的方法主要有干法脱硫、半干法脱硫和湿法脱硫。
干法脱硫的原理就是使用吸收剂或者催化剂脱去烟气中的二氧化硫,这种吸收剂或者催化剂可以是固态的粉末或者颗粒。
一般在干法脱硫技术中,使用的是活性炭法和氧化物法,这种技术在含硫量较低的情况下脱硫率相对于较高,脱硫剂吸附饱和后经过解析还可以重复利用。
半干法是介于干法和湿法之间的脱硫方法,主要的半干法脱硫技术主要有炉内喷钙炉后活化法、喷雾半干法、烟道流化床脱硫法等。
2、常用的几种脱硫技术。
(1)活性焦烟气干法脱硫技术。
活性焦属炭系吸附剂,具有活性炭的特性。
即活性焦本身既是吸附剂,又是催化剂,同时还可以用作催化剂载体。
烟气经过活性焦吸附塔时,烟气中的SO2、NOX、O2、H2O及通入的NH3被吸附在活性焦孔隙中。
在活性焦催化作用下,SO2和O2及H2O 发生反应,最后以H2SO4形式附着在活性焦孔隙中;NO与O2及NH3反应生成N2,NO2与NH3反应生成N2,从而达到脱除燃煤烟气中SO2和NOX的目的。
整个脱硫工艺过程中不消耗工艺水,是一种高度节水的脱硫技术。
同时,在除去SO2的基础上还能去除30%的氮氧化物和汞、砷等有害物,脱硫副产物可以制成H2SO4转化成石膏,也可以转化成腐殖酸粗品用来绿化复垦。
我国燃煤电厂二氧化硫、氮氧化物排放控制问题分析中国电力企业联合会行业发展与环境资源部主任王志轩摘要:本文简述了中国电力工业的发展及火电厂二氧化硫和氮氧化物控制的问题。
从排放量占全国的排放比例、对环境的影响和控制措施及效果等方面,分析了“十五”期间二氧化硫控制情况;并简要从工艺、自有技术情况、设备国产化水平、脱硫工程总承包能力、造价这五个方面分析了烟气脱硫产业化发展情况;研究预测了“十一五”二氧化硫总量控制水平和污染控制技术水平(与美国比较),提出了法规、政策、技术等方面的对策建议。
对火电厂氮氧化物控制现状进行了分析;从法规层面和企业、政府、产业化公司方面对氮氧化物控制形势做出了基本判断;进而从目的、手段、法规、技术路线、经济政策、控制策略方面提出了相关建议。
1、中国电力工业发展简况“十五”期间,我国发电装机年均增长10.12%,电力消费弹性系数平均高达1.36,基本满足我国在工业化快速发展中的国民经济和人民生活水平提高的需要。
2005年末,我国装机总量达到5.17亿千瓦,比上年增长16.9%,是建国以来增长最快的一年。
其中:火电占75.7%(在火电中煤电占95%左右),水电占22.7%,核电占1.32%,风电占0.2%。
预计今明两年平均每年装机约7000万千瓦;到2007年,电力行业将逐步进入一个潜在的产能富裕阶段。
预计到2010年电力装机容量将达8亿千瓦左右,到2020年将达11亿千瓦左右。
2020年,我国人均装机容量仍然达不到1个千瓦。
2、关于火电厂二氧化硫控制问题2.1二氧化硫排放控制情况及烟气脱硫产业发展状况的简要分析我国已成为世界上二氧化硫排放量最大的国家,其中燃煤电厂二氧化硫排放量已达到总排放量的50%以上。
2005年全国二氧化硫排放量为2549万吨;其中火电厂二氧化硫排放量约为1300万吨左右(估计数据)。
图1 近年全国、工业、电力的二氧化硫排放量由上图1可见,电力二氧化硫排放量和排放比例的趋势都是升高的。
干法脱硫技术及应用我国是燃煤大国,连续多年SO2排放总量超过2000万t,已成为世界上最大的排放国。
烟气脱硫是控制SO2排放最有效、最经济的手段。
目前,我国大型火电厂烟气脱硫主要采用国外应用较成熟、业绩较多的石灰石/石膏湿法工艺,但由于湿法工艺系统复杂、投资较大、占地面积大、耗水较多、运行成本较高,国内企业迫切需要投资少、运行成本低、效率高的脱硫技术。
奥地利AEE集团(LLAG)公司在上世纪70年代末率先将循环流化床工艺用于烟气脱硫,开发了一种烟气循环流化床干法脱硫工艺(Circu.1ating Fluidized Bed nue GasDesulphurization,简称CFB— FGD)。
经过近30年的不断改进(主要是在90年代中后期),解决负荷适应性、煤种变化、物料流动性、可靠性、大型化应用等方面的技术问题,至今运行业绩达到40多台套。
辽宁万和环保有限责任公司于2009年10月在国内率先引进了德国LLAG公司的CFB—FGD技术。
2002年底,华能国际电力有限公司在经过多次论证和招标后,为其下属抚顺新钢铁烧结机的2 X 300MW机组配套由辽宁万和环保股份有限公司负责设计、制造的CFB—FGD装置。
l 工程概况抚顺新钢铁位于辽宁省中部地区的抚顺市,是个典型的多煤地区,距沈阳东南方向150km。
一期已建2X 100MW燃煤机组,2002年新建二期工程,安装2 X 300MW空冷燃煤发电机组,配置2台1053t/h'~粉锅炉。
榆社电厂2 X 300MW机组配套烟气循环流化床脱硫系统于2003年4月开始设计,2003年12月开始安装。
2004年10月初和11月中旬,两套脱硫系统分别与锅炉同步投运。
脱硫效率高达90%以上,运行可靠,成功地将国外先进技术与国内的吸收、消化和工程管理相结合,取得了较好的技术经济性能,使之成为目前世界上单机容量最大的干法脱硫系统。
2 工程设计2.1 煤质特性榆社电厂二期工程燃用贫煤,主要的煤质特性2.3 吸收剂分析(1)吸收剂名称:生石灰(2)吸收剂品质要求:软煅生石灰粒径≤lmm,氧化钙(CaO)含量≥70%,生石灰消化速度Voo<4min(检验标准为DIN EN459—2)。
燃煤电站锅炉湿法烟气脱硫技术及应用案例燃煤电站锅炉石灰石/石灰-石膏湿法烟气脱硫技术,采用石灰石或石灰作为脱硫吸收剂,在吸收塔内,吸收剂浆液与烟气充分接触混合,烟气中的二氧化硫与浆液中的碳酸钙(或氢氧化钙)以及鼓入的氧化空气开展化学反应从而被脱除,最终脱硫副产物为二水硫酸钙即石膏。
该技术的脱硫效率一般大于95%,可达98%以上;S02排放浓度一般小于100mg∕m3,可达50mg∕m3以下。
单位投资大致为150~250元∕kW;运行成本一般低于1.5分/kWh。
[适用范围]燃煤电站锅炉图1典型石灰石-石膏湿法脱硫技术工艺流程图图2石灰石-石膏湿法烟气脱硫系统示意图典型案例[案例名称]2X1000MW超超临界机组湿法烟气脱硫工程[项目概况]本项目于20**年5月脱硫项目开工建设,20**年6月首套脱硫装置与7#主机同步完成168试运行,第2套脱硫装置与8#主机组于20**年10月同步完成168试运行。
本项目于20**年11月25日获中国施工企业管理企业颁发的20**-20**年度国家优质工程奖。
[主要工艺原理]本项目采用带托盘的喷淋式石灰石-石膏湿法烟气脱硫技术,主要工艺原理如下:烟气经除尘后,通过吸收塔入口区从浆液池上部进入塔体,在吸收塔内,热烟气逆流向上与自上而下的循环浆液接触发生化学吸收反应。
添加的石灰石浆液由石灰石浆液泵输送至吸收塔,与吸收塔内的浆液混合,混合浆液通过循环泵向上输送由多层喷淋层的喷嘴喷出。
浆液吸收烟气中二氧化硫以及其它酸性物质,在液相中二氧化硫与碳酸钙反应,形成亚硫酸钙。
在吸收塔内通过搅拌器和氧化风机将亚硫酸钙强制氧化成二水硫酸钙(石膏)。
从吸收塔排出的石膏浆液经浓缩、脱水,使其含水量小于10%,形成石膏。
脱硫后的烟气经除雾器除去雾滴后由烟囱排入大气。
[关键技术或设计创新特色]0采用先进的托盘喷淋塔工艺,气流分布均匀,吸收塔直接越大,优势越明显。
0吸收塔喷嘴采用空心锥喷嘴,增加了浆液与烟气的接触面积,进一步提高脱硫效率。
燃煤电厂脱硫石膏的产生及综合利用摘要:工业设施中,火电厂运行产生的SO2排放量占据了全国SO2排放量的50%以上。
近年来,国家颁布了新的大气污染物排放标准,大力推进了脱硫产业的发展。
根据国家经济发展形势,国内能源消耗将在一段时间内仍以煤炭为主,为了减少煤炭燃烧带来的污染,投资建设了大量的脱硫装置。
同时,环保总局也发布规定,强制发电相关企业对烟气进行脱硫。
对火电厂脱硫装置进行有效维护,保持良好的脱硫效率,减少并控制SO2的排放与污染,提高环境与空气质量,是我国经济社会可持续发展和公民健康的基本保证。
关键词:燃煤电厂;脱硫石膏;特点;综合利用引言随着我国经济的迅速发展,大多数城市由于供暖、运输和工业生产的扩大而带来了许多空气污染物。
污染物不断增加直接影响到人民的生活环境,威胁到成千上万人的健康,导致疾病增加,甚至生命损失。
其中,工业燃煤锅炉排放的烟气含有大量二氧化硫,二氧化硫是主要的空气污染物之一。
2015年12月2日,国务院常务委员会决定,到2020年,煤炭燃烧机组的超低排放和节能将完全降低,燃煤机组的大气污染物浓度将达到35.5.50克/米的排放限值继续加强对环境保护的监督,确保发电企业实施极低排放的变化。
1燃煤电厂烟气脱硫技术燃煤电厂仍然是我国现阶段最主要的电力供应,为达到环保要求,降低燃煤电厂排放污染物浓度,提高排放标准,行业需要积极投入人力财力来升级脱硫工艺和设施。
煤炭脱硫方法有很多,根据不同的燃烧阶段和标准要求可以分为很多种类,比如根据阶段可以分为燃烧前脱硫、燃烧中脱硫和燃烧后脱硫。
煤炭燃烧前除去原煤中的部分硫分,从而减低二氧化碳的生成量,这种方法具有经济、高效的优点,既可以提高煤炭燃烧效率,又可以减小煤炭污染。
燃烧前脱硫根据原理可以分为物理脱硫、化学脱硫和生物脱硫等方法。
物理脱硫是利用煤炭中有机质和硫铁矿的密度差异来进行物理选煤的过程,主要有跳汰选煤、重介质选煤、空气重介质流化床干法选煤、风力选煤、斜槽和摇床选煤、电磁选煤等重力选煤方法;原煤化学脱硫分为纯化学法和物理化学法,化学脱硫法有碱法脱硫、热解氢化脱硫、氧化法脱硫和气体脱硫等,物理化学脱硫法一般指浮选,有泡沫浮选、浮选柱、表层浮选和选择性絮凝等方法。
超低排放燃煤电厂有色烟羽成因及治理技术的经济与环境效益分析在满足超低排放要求的燃煤电厂,普遍存在的是白色烟羽,有少数燃用中、高硫煤的电厂会出现蓝色烟羽。
重点分析了蓝色烟羽和白色烟羽治理技术及其投资、运行费用以及其经济性和环境效益。
对于白色烟羽的治理,其污染物减排效益有限,甚至有可能增加污染物排放,不宜全面推广。
对于蓝色烟羽的治理,需加强对烟气中SO3检测与治理技术的研究与示范,并出台SO3的排放标准,指导存在蓝色烟羽现象的电厂进行规范治理。
自2016年上海市出台《燃煤电厂大气污染物排放标准》(DB31/963—2016),要求燃煤发电锅炉应采取烟温控制及其他有效措施消除“石膏雨”和“有色烟羽”等现象,加之京津冀、长三角等重点地区冬季大气污染仍频繁发生,对有色烟羽的成分、成因等研究不够,“有色烟羽”治理开始受到各地政府的高度关注。
截至2018年底,已有天津市、浙江省、河北省以及江苏省徐州市和镇江市、山西省临汾市等地方政府或相关部门要求对超低排放燃煤电厂“有色烟羽”进行综合治理。
“石膏雨”、“烟囱雨”、“大白烟”、“有色烟羽”、“湿烟羽”、“蓝烟”、“黑烟”和“黄烟”等各种词汇见诸于政府文件、学术论文及媒体,导致一定的概念混淆,使得政府、企业无所适从。
本文从有色烟羽的定义、成分、颜色、治理技术、经济效益与环境效益等方面进行系统研究,为客观分析满足超低排放要求的燃煤电厂的烟羽治理提供决策依据。
1烟羽定义及其成因分析1.1烟羽及其成分当烟气从烟囱或其他装置排入大气后,由于它具有一定的动量和浮力,在向下风向传输过程中,其中心线会上升,同时烟体向四周扩散。
烟气在扩散过程中其外形有时像羽毛状,因此被称为烟羽。
烟羽颜色与烟气成分及环境条件密切相关,在光线充足的条件下,烟气中的不同成分与颜色之间的关系见表1。
带有颜色的烟羽被称为有色烟羽,不同的颜色显示出烟气中的不同成分,颜色深浅可显示其浓度高低,在浓度很低时一般均呈现为无色。
干法脱硫技术摘要:本文主要论述了干法脱除烟气中SO2的各种技术应用及其进展情况,对烟气脱硫技术的发展进行展望,即研究开发出优质高效、经济配套、性能可靠、不造成二次污染、适合国情的全新的烟气污染控制技术势在必行。
关键词:烟气脱硫二氧化硫干法前言:我国的能源以燃煤为主,占煤炭产量75%的原煤用于直接燃烧,煤燃烧过程中产生严重污染,如烟气中CO2是温室气体,SOx 可导致酸雨形成,NOX也是引起酸雨元凶之一,同时在一定条件下还可破坏臭氧层以及产生光化学烟雾等。
总之燃煤产生的烟气是造成中国生态环境破坏的最大污染源之一。
中国的能源消费占世界的8%~9%,SO2的排放量占到世界的15.1%,燃煤所排放的SO2又占全国总排放量的87%。
中国煤炭一年的产量和消费高达12亿吨,SO2的年排放量为2000多吨,预计到2010年中国煤炭量将达18亿吨,如果不采用控制措施,SO2的排放量将达到3300万吨。
据估算,每削减1万吨SO2的费用大约在1亿元左右,到2010年,要保持中国目前的SO2排放量,投资接近1千亿元,如果想进一步降低排放量,投资将更大[1]。
为此1995年国家颁布了新的《大气污染防治法》,并划定了SO2污染控制区及酸雨控制区。
各地对SO2的排放控制越来越严格,并且开始实行SO2排放收费制度。
随着人们环境意识的不断增强,减少污染源、净化大气、保护人类生存环境的问题正在被亿万人们所关心和重视,寻求解决这一污染措施,已成为当代科技研究的重要课题之一。
因此控制SO2的排放量,既需要国家的合理规划,更需要适合中国国情的低费用、低耗本的脱硫技术。
烟气脱硫技术是控制SO2和酸雨危害最有效的手段之一,按工艺特点主要分为湿法烟气脱硫、干法烟气脱硫和半干法烟气脱硫。
湿法脱硫是采用液体吸收剂洗涤SO2烟气以脱除SO2。
常用方法为石灰/石灰石吸收法、钠碱法、铝法、催化氧化还原法等,湿法烟气脱硫技术以其脱硫效率高、适应范围广、钙硫比低、技术成熟、副产物石膏可做商品出售等优点成为世界上占统治地位的烟气脱硫方法。
烧结烟气脱硫脱硝处理技术的比较分析在烧结过程中,在高温燃烧条件下,燃料与烧结混合料发生烧结反应而产生So2、N0x.HC1HF、Co2、C0、二嗯英等多种污染物和粉尘等废气,其主要特性包括烟气量大、温度波动大、粉尘浓度高、气体腐蚀性高、二氧化硫排放量大等。
20**年国家环保部公布实施了《钢铁烧结、球团工业大气污染物排放标准》,严格要求污染物排放标准。
因此,对烧结烟气开展脱硫脱硝处理势在必行。
1烧结烟气脱硫脱硝处理的现状我国烧结烟气脱硫早在20**年由***钢铁厂在24m2烧结厂初步实施,于20**年全面实施。
据环保部统计数据,至20**年,全国烧结机脱硫设施共有526台(见表1),已有脱硫设施的烧结机面积达8.7万m2,占烧结机面积的63%。
从公布的清单分析,干法、半干法占17%,湿法占87%o除部分已建的干法(活性炭法)烧结脱硫脱硝一体化处理设施外,烧结机烟气脱硫脱硝的实例较少。
《钢铁烧结、球团工业大气污染物排放标准》(GB28662—20**)自20**年10月1日起执行第二时段的排放标准,规定了NOx和二嗯英的排放限值要求,严格要求So2、颗粒物和氟化物的排放,而现有的烧结烟气脱硫设施无法满足新的排放标准,因此实现烧结烟气多污染物协同处置和一体化处理势在必行。
2烧结烟气脱硫脱硝的分析目前,对烧结烟气的污染处理主要以脱硫为主。
新标准的实施对烟气处理提出了更严格的要求,尤其是对于已建的脱硫设施,由于技术、用地、建设和运行成本等因素的限制,直接导致烟气处理系统变得复杂和处理成本增加。
因此,应针对项目建设特点,对新建烧结机、已建成的脱硫设施区别对待,综合考虑一种一体化的处理技术。
由于现有的烧结烟气脱硫工艺主要集中于传统的干法、半干法、湿法,因此分别选取干法、半干法、湿法脱硫脱硝一体化等技术开展分析比照。
2.1活性炭烟气净化技术20世纪50年代德国开始研发活性炭吸附工艺,20世纪60年代日本也开始研发。
2011年电力环保烟气脱硫行业分析报告目录一、我国烟气脱硫行业历史演进 (6)1、探索阶段 (7)2、试点阶段 (7)3、快速发展阶段 (8)4、调整提升阶段 (8)二、行业主管部门、监管体制、主要法律法规及政策 (9)1、行业主管部门和行业监管体制 (9)2、行业主要法律法规 (10)3、行业主要政策 (11)4、行业其他重要的法规、政策 (13)5、特许经营的推出背景及政策变化过程 (15)(1)特许经营的推出背景及试点政策 (15)(2)完善及推广特许经营机制的相关政策 (16)三、行业经营模式 (17)1、烟气脱硫装置建造模式 (18)2、烟气脱硫特许经营模式 (18)四、行业需求情况 (19)1、脱硫装置建造市场需求 (20)(1)燃煤电厂脱硫装置建造的存量及增量市场需求 (20)(2)燃煤电厂脱硫装置建造的改造、重建市场需求 (21)(3)干法脱硫技术扩大了烟气脱硫市场需求 (21)(4)非燃煤发电行业的脱硫装置建造市场需求 (22)2、脱硫设施运营市场需求 (22)五、行业竞争情况 (24)1、行业竞争格局 (24)(1)脱硫装置建造市场竞争格局 (24)①湿法脱硫装置建造市场竞争格局 (24)②干法脱硫装置建造市场竞争格局 (25)(2)烟气脱硫特许经营市场竞争格局 (25)2、行业内主要企业及其市场份额 (26)(1)脱硫装置建造市场主要企业及其市场份额 (26)(2)脱硫特许经营市场主要企业及其市场份额 (27)①火电厂烟气脱硫特许经营试点专业脱硫公司综合评分排序 (27)②专业脱硫公司特许经营试点项目的市场份额 (27)3、行业进入的主要障碍 (29)(1)业务资质 (29)①脱硫装置建造业务的工程设计专业资质 (29)②烟气脱硫特许经营试点资格和环境污染治理设施运营资质 (30)(2)资金实力 (30)(3)技术壁垒 (31)六、行业利润水平的变动趋势及变动原因 (31)1、湿法脱硫装置建造业务的利润水平伴随技术成熟、市场竞争激烈回归理性后趋于稳定 (31)2、干法脱硫装置建造业务的利润水平相对合理 (32)3、烟气脱硫特许经营市场利润水平相对稳定 (32)六、影响行业发展的不利和有利因素 (33)1、有利因素 (33)(1)环保是全人类共同的事业 (33)(2)享受国家优惠政策支持 (33)(3)特许经营等新模式促进行业健康成长 (33)(4)活性焦干法脱硫技术的开发和引进将带动上下游产业的发展 (34)2、不利因素 (34)(1)成熟干法脱硫技术缺乏的制约 (34)(2)资金实力不足的制约 (35)八、行业技术水平及技术特点 (35)1、行业技术简介 (35)(1)湿法烟气脱硫技术 (36)(2)半干法烟气脱硫技术 (36)(3)干法烟气脱硫技术 (36)2、行业技术特点 (38)(1)烟气脱硫装置的综合性 (38)(2)烟气脱硫装置建造项目的非标性 (38)(3)烟气脱硫装置的运行管理需要后续技术支持 (39)九、本行业与上、下游行业的关系 (39)1、与上游行业的关系 (39)(1)通用类设备制造业 (39)(2)专用类设备制造业 (40)(3)钢材、电缆行业 (40)(4)石灰石行业 (40)(5)活性焦行业 (41)2、与下游行业的关系 (41)3、2008年金融危机及发电行业全行业亏损对本行业的影响 (42)(1)对脱硫装置建造业务的影响 (42)①对湿法建造业务的影响 (42)②对干法建造业务的影响 (42)(2)对烟气脱硫运营业务的影响 (42)十、行业主要企业简况 (43)1、北京国电龙源环保工程有限公司 (43)2、中环(中国)工程有限公司 (44)3、北京博奇电力科技有限公司 (44)4、中电投远达环保工程有限公司 (44)5、武汉凯迪电力环保有限公司 (45)6、浙江天地环保工程有限公司 (45)7、中国华电工程(集团)有限公司 (45)8、同方环境股份有限公司 (46)9、中国大唐集团科技工程有限公司 (46)10、福建龙净环保股份有限公司 (46)11、北京国电清新环保技术股份有限公司 (47)。
环境污染与防治 网络版 第9期 2005年12月 1 燃煤电厂典型烟气脱硫技术和经济性分析及其综合评价 刘新爱1 陈汇龙1 崔亚兵2 (1.江苏大学能源与动力工程学院,江苏 镇江 212013;2.浙江省电力试验研究所,浙江 杭州 310014) 摘要 对烟气脱硫技术的全面深入了解是燃煤电厂脱硫技术选型的主要依据。详细分析了6种典型脱硫技术的技术性能和经济性能以及相关机理和影响脱硫效率的重要因素,并且总结出其优缺点,对客户选择适合自身条件的脱硫技术具有参考价值。
关键词 烟气脱硫技术 燃煤电厂 脱硫效率 Analysis and ComprehensiveEvaluation of Typical Flue Gas Desulfurization Technology and Economy for Coal-Fired Power Plant Liu Xinai 1, Chen Huilong1, Cui Yabing 2.(1.Energy Resoures and Power Engineering College of Jiangsu University, Zhenjiang Jiangsu 212013;2.The Experiment & Research Institute of Zhejiang Province, Hangzhou Zhejiang 310014) Abstract:Selection of the type of the flue gas desulfurization(FGD) technology for the coal-fired power plant is vitally based on the complete comprehension of different FGD technology. Process mechanism, technology and economy characteristics of six typical FGD technologies are analysed. The key parameters and the important factors which have great effects on the efficiency of desulfurization are discussed. Merits and disadvantages of the six typical FGD technologies which have the important guidance to the client to choose the suitable FGD technology are concluded comprehensively.
Keywords:Flue gas desulfurization technology Coal-fired power plant The efficiency of desulfurization
我国是一个能源生产、消费大国,特别是对电力需求增长更快。巨大的电力需求带来大量动力煤的消耗,燃煤发电厂烟气中大量废气排入大气,形成酸雨等有害物质,对环境产生严重影响,成为制约社会、经济进一步发展的重大问题,脱除烟气中的有害物质,特别是SO2成为当务之急。脱硫技术种类繁多,国内外工业应用较为广泛的只有十几种[1],对脱硫技术的全面了解是选择脱硫技术的关键所在。本文挑选6种典型的、具有代表性的烟气脱硫技术,对其做比较深入的分析,对业主选择适合自己条件的脱硫技术做出参考。
1 典型脱硫技术分析 1.1 石灰石/石灰—石膏湿法 石灰石/石灰—石膏湿法是当今世界最成熟、使用最为广泛的烟气脱硫技术。图1所示为其工艺流程图。 除尘后的锅炉烟气经增压风机增压,通过气-气热交换器交换热量降温后从底部进入脱硫塔,与石灰石浆液发生反应,除去烟气中的SO2。净化后的烟气经除雾器除去烟气中携带的液滴,通过气-气热交换器升温后从烟囱排出。反应生成物CaSO3进入脱硫塔底部的浆液池,被通过增氧风机鼓入的空气强制氧化,生成CaSO4,继而生成石膏。为了使生
1第一作者:刘新爱,女,1978年生,硕士研究生,从事流体力学多相流和烟气脱硫方面的研究。 环境污染与防治 网络版 第9期 2005年12月 2 成的石膏不断排出,新鲜的石灰石/石灰浆液需连续补充,才能得到纯度较高的石膏。 石灰石/石灰—石膏湿法脱硫系统包括烟气换热系统、脱硫塔脱硫系统、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,对原有的锅炉系统和尾部除尘系统没有任何不良影响。 影响脱硫效率的主要因素有制浆浓度、脱硫塔进口烟气温度、石灰石/石灰粒度、浆液池中石膏的过饱和度、液气比、烟气在塔内停留时间及浆液池的pH。脱硫塔进口烟气温度控制在95 ℃左右为宜;脱硫剂颗粒的粒径在200~300目;浆液池中的过饱和度控制在1.05~1.50;液气比与煤的含硫量关系较大并对脱硫效率有很大影响,一般控制在8~25 L/m3;脱硫塔内烟气流速一般在3 m/s左右,接触反应时间2~5 s;塔底浆液池的pH控制在5~6为宜[2]。
锅炉烟气净烟气至烟囱排出至废水处理
131412
254
3
116
7
89
图1 石灰石/石灰-石膏湿法脱硫工艺流程图 1-增压风机;2-气-气热交换器;3-脱硫塔;4-喷淋层;5-除雾器;6-浆液循环泵;7-一级脱水装置;8-浓缩浆液箱;9-二级脱水装置;10-石膏仓;11-氧化风机;12-浆液泵;13-浆液箱;14-石灰石粉仓 此技术的优点为:技术成熟,是世界上最成熟的脱硫技术之一,已广泛应用于世界各地;钙硫摩尔比较低,一般在1.05~1.10;脱硫效率高,一般可达95%以上;脱硫剂利用率高,一般大于90%;烟气处理量大,特别适合大机组;煤种适应性强,低、中、高硫煤均可,对高硫煤优势突出;脱硫产物石膏可作为建筑等材料。 此技术的缺点为:投资费用高,脱硫装置占电厂总投资的10%~13%;运行费用较高;占地面积大;电耗比较高,一般占总发电量的1.5%~2.0%;脱硫塔内构件易发生腐蚀;塔底部的持液槽易结垢、堵塞及腐蚀;耗水量相对较大;排出废水需要处理;对石灰石/石灰颗粒的粒径要求比较严格;净化后的烟气会对尾部烟道及烟囱产生腐蚀;脱硫成本相对较高;系统管理操作复杂。
1.2 旋转喷雾干燥法 此方法也是一种应用较多的烟气脱硫方法,其工艺流程如图2所示。 经破碎后石灰在消化池中经消化后,与再循环脱硫副产物和部分煤灰混合,制成混合浆液,经浆液泵升压送入旋转喷雾器,经雾化后在塔内均匀分散。一般雾粒直径要求小于环境污染与防治 网络版 第9期 2005年12月 3 100 μm。热烟气从塔顶切向进入烟气分配器,同时与雾滴顺流而下。雾滴在蒸发干燥的同时发生化学反应吸收烟气中的SO2 。净化后的烟气经除尘器除尘后从烟囱排出,脱硫后固体产物大部分从脱硫塔底部排出。为了提高脱硫剂利用率,脱硫塔底部排出的灰渣和除尘器收集的飞灰一部分再循环使用,一部分抛弃。 塔内吸收剂雾滴经恒速干燥阶段和降速干燥阶段。在反应开始阶段,吸收浆液雾滴存在较大的自由液体表面,液滴内部分子处于自由运动状态,水分由液滴内部很容易移到液滴表面,补充表面失去的水分,以保持表面饱和,蒸发速度仅受热量传递到液体表面的速度控制,单位面积的液滴蒸发速度大且恒定。随着蒸发继续进行,雾滴表面的自由水分减少,内部粒子间的距离减小。当液滴表面出现固体时,蒸发受到水分限制,开始降速干燥阶段。在脱硫剂液滴蒸发完成后,液相反应停止,气固反应继续进行,但反应速度减慢。因此要求液滴干燥不能太快,否则液相反应时间缩短,降低脱硫效率;但干燥时间过长会导致液滴撞到塔壁即粘壁沉积,降低脱硫剂的利用率。
锅炉烟气
至烟囱排出4156723反应终产物颗粒再循环
8
图2 旋转喷雾干燥法脱硫工艺流程图 1-旋转喷雾器;2-脱硫塔;3-除尘器;4-引风机;5-石灰仓;6-消化池;7-供给槽;8-浆液泵 旋转喷雾干燥法脱硫系统包括脱硫塔系统、脱硫剂浆液制备系统、灰渣再循环系统和除尘系统。此脱硫系统可加装锅炉尾部,对原有锅炉系统没有任何不良影响,但对除尘设备和除尘效率有影响。净化后的烟气温度在露点以上,不会对尾部烟道及烟囱产生腐蚀。旋转喷雾干燥法的脱硫效率不高,正常情况下在60%~80%。 影响脱除SO2的主要因素有钙硫摩尔比、烟气在塔内停留时间、液滴干燥时间、烟气进口SO2浓度、烟气入口温度及灰渣再循环。随钙硫摩尔比增加,脱硫效率增大,但增加幅度由大到小,最后趋于平稳;烟气在塔内停留时间增长,SO2与脱硫剂反应时间和反应机会增大,脱硫效率增大;液滴干燥时间增长,脱硫效率增加;烟气入口温度低,液滴干燥时间增加,脱硫效率增加;灰渣再循环可以提高脱硫剂利用率和脱硫效率[3,4]。影响液滴干燥时间的主要因素有液滴含水量、液滴直径和脱硫塔出口烟温趋近绝热饱和温度的大小。一般脱硫塔烟气出口温度与相同状态下的绝热饱和温度之差为10~15 ℃。 此技术的优点为:投资费用较低,脱硫装置占电厂总投资的6%~10%;电耗较低,约占总发电量的0.9%~1.4%;技术较为成熟,应用较为广泛;适合中小机组,特别适合现有小机组的改造;适合低硫煤种;占地面积少;对原有的锅炉系统没有任何不良影响;净