大氣污染控制工程第八章,第四節(jié) 干法煙氣脫硫

第 七 節(jié) 干 法 煙 氣 脫 硫 1. 特 點(diǎn) ： 技 術(shù) 流 程 簡 單 ； 用 較 低 的 投 資 可 以 達(dá) 到 中 等 的 脫硫 效 果 ； 2.種 類 ：爐 內(nèi) 噴 鈣管 道 噴 射混 合 噴 射 吸 收 劑 噴 射 技 術(shù) 3.研 究 熱 點(diǎn)高 能 電 子 活 化 氧 化 法 （ 電 子 束 照 射法 、 脈 沖 電 暈 等 離 子 體 法 ）荷 電 干 粉 噴 射 脫 硫超 高 壓 脈 沖 活 化 分 解 法電 法 干 式 脫 硫 3.1.爐 內(nèi) 噴 鈣 煙 氣 脫 硫 技術(shù) 圖 1 爐 內(nèi) 噴 鈣 煙 氣 脫 硫 工 藝 流 程 圖 爐 內(nèi) 噴 射 石 灰 石 和 多 級(jí) 燃 燒 器 技 術(shù) （ LIMB（ Limestone injection multistage burner ） ）圖 2 LIMB脫 硫 系 統(tǒng) 工 藝 流 程 爐 內(nèi) 噴 鈣 化 學(xué) 反 應(yīng) 過 程 當(dāng) 純 化 過 的 石 灰 石 或 熟 石 灰 噴 射 到 爐 膛 燃 燒 室的 上 部 ， 它 們 瞬 間 煅 燒 成 氧 化 鈣 ； )()()( 23 gCOSCaOSCaCO 2 2Ca(OH)(S)=CaO(S)+H O(g) 約 在 7000C以 上 有 氧 情 況 下 ， 新 生 的 CaO與 SO2反 應(yīng) 生 成 硫 酸 鈣 )()(21)()( 422 SCaSOgOgSOSCaO 在 較 低 溫 度 下 CaSO3也 可 能 生 成 。 如 果 煤 中 含 有鹵 元 素 ， 下 列 反 應(yīng) 也 能 夠 發(fā) 生 ： )()()(2)( 22 gOHSCaClgHClSCaO )()()(2)( 22 gOHSCaFgHFSCaO 若 煙 氣 中 有 SO3， 爐 內(nèi) 噴 鈣 能 比 石 灰 石 /石 膏 濕 法更 有 效 的 脫 除 SO3： 43 )(2)( CaSOgSOSCaO 爐 內(nèi) 噴 鈣 影 響 因 素1.吸 收 劑 的 種 類2.顆 粒 的 尺 寸3.噴 射 的 位 置 爐 內(nèi) 噴 鈣 尾 部 煙 氣 增 濕 活 化 脫 硫 技 術(shù) （ LIFAC（ Limestone injection into the furnace and activation of calcium oxide） ）圖 3 LIFAC工 藝 流 程 圖（ a） （ b） 化 學(xué) 過 程兩 個(gè) 階 段 ：1.爐 膛 中 進(jìn) 行 的 化 學(xué) 反 應(yīng)2.第 二 階 段 是 在 活 化 反 應(yīng) 器 中 進(jìn) 行 的 反 應(yīng) 。 在 活化 器 內(nèi) 噴 入 霧 化 水 ， 使 煙 氣 增 濕 ， 煙 氣 中 未 反 應(yīng)的 CaO與 水 反 應(yīng) 生 成 在 低 溫 下 有 很 高 的 活 性 的Ca(OH)2與 煙 氣 中 剩 余 的 SO2反 應(yīng) ， 生 成 CaSO3，接 著 部 分 被 氧 化 成 CaSO 4。 22 OHCaOHCaO OHCaSOSOOHCa 2322 OHCaSOOOHCaSO 24223 221 化 學(xué) 過 程 圖 4 管 道 噴 射 煙 氣 脫 硫 工 藝 流 程 圖3.2管 道 噴 射 煙 氣 脫 硫 技 術(shù) 最 普 通 的 管 道 噴 射 形 式 如 下 ： 干 消 石 灰 ， 需 增 濕 ； 干 鈉 基 吸 收 劑 ， 不 需 要 增 濕 ； 噴 石 灰 漿 或 管 內(nèi) 洗 滌 ， 不 需 要 單 獨(dú) 的 增濕 步 驟 ； 噴 水 增 濕 的 作 用 有 兩 個(gè) ， 一 是 增 強(qiáng) 了 吸 收 劑 的活 性 ， 提 高 了 脫 硫 率 ； 其 次 是 調(diào) 節(jié) 了 粉 塵 的 特 性 ，以 保 持 ESP的 性 能 。管 道 噴 射 煙 氣 脫 硫 技 術(shù) 其 他 的 管 道 噴 射 工 藝a. 有 限 區(qū) 域 分 散 噴 霧 (CZD)b. E-SOx工 藝C. ADVACATE工 藝 8 排 至 煙 囪91 4 3 752 6熟 石 灰 鍋 爐 煙 氣 排 至 灰 場圖 4 荷 電 干 式 吸 收 劑 噴 射 脫 硫 技 術(shù) 工 藝 流 程 圖1 熟 石 灰 倉 ； 2 輸 送 熟 石 灰 風(fēng) 機(jī) ； 3 噴 槍 主 體 ；4 高 壓 電 源 ； 5 高 壓 包 心 電 纜 ； 6 安 裝 板 ； 7 煙 氣通 道 ； 8 除 塵 器 ； 9 引 風(fēng) 機(jī)3.3荷 電 干 式 吸 收 劑 噴 射 脫 硫 技 術(shù) （ CDSI charged dry sorbent injection） 優(yōu) 點(diǎn) 為 ： 投 資 費(fèi) 用 較 低 ， 約 占 總 投 資 的 5% 6%，建 設(shè) 周 期 短 ； 運(yùn) 行 費(fèi) 用 較 低 ； 系 統(tǒng) 耗 電 小 ， 約 占機(jī) 組 額 定 發(fā) 電 量 的 1.2% 1.6%； 工 藝 布 置 簡 單 ，占 地 面 積 小 ； 系 統(tǒng) 操 作 簡 單 、 維 護(hù) 方 便 ， 系 統(tǒng) 通過 計(jì) 算 機(jī) 進(jìn) 行 集 中 控 制 ； 無 噴 漿 和 噴 水 系 統(tǒng) ， 無廢 水 排 放 ； 適 合 含 硫 中 等 的 煤 種 ； 適 合 小 型 機(jī) 組 ，尤 其 適 合 老 電 廠 的 改 造 ， 原 有 煙 道 及 相 關(guān) 設(shè) 備 不用 更 換 ， 只 需 在 煙 道 上 稍 做 改 造 即 可 滿 足 此 技 術(shù)脫 硫 要 求 。 缺 點(diǎn) 為 ： 脫 硫 效 率 低 (60% 75%)； 鈣 硫 摩 爾 比 大 (約 1.5左 右 )； 吸 收 劑 利 用 率 低 ； 熟 石 灰 的 品 質(zhì) 要 求 高 ， 對(duì) 顆 粒 粒 徑 及 其 含 水 量 要求 比 較 嚴(yán) 格 ； 對(duì) 到 達(dá) 吸 收 劑 噴 口 處 的 煙 氣 粉 塵 濃 度要 求 嚴(yán) 格 ； 除 塵 器 除 塵 效 率 受 一 定 影 響 ； 管 道 易 堵塞 ； 脫 硫 產(chǎn) 物 不 能 利 用 。 3.4 電 子 束 照 射 煙 氣 脫 硫 技 術(shù) （ EBA）圖 5 電 子 束 煙 氣 脫 硫 脫 硝 工 藝 流 程 圖 工 藝 原 理（ 1） 游 離 基 的 生 成 ： 燃 煤 排 煙 由 氮 、 氧 、 水 蒸 汽 、 CO2等 主 要 成 分及 SO2、 NOx等 微 量 有 害 成 分 構(gòu) 成 。 當(dāng) 電 子 束 照 射 煙氣 時(shí) ， 電 子 束 能 量 大 部 分 被 煙 氣 中 的 氮 、 氧 、 水 蒸 汽所 吸 收 ， 從 而 生 成 富 有 反 應(yīng) 活 性 的 游 離 基 (OH基 、 O原 子 、 HO2基 、 N基 )：N 2、 O2、 H2OOH、 O 、 HO2、 N （ 2） SO2與 NOx的 氧 化 ： 煙 氣 中 的 SO2與 NOx , 與 因 電 子 束 照 射 而 生 成 的 游離 基 進(jìn) 行 反 應(yīng) ， 分 別 氧 化 成 硫 酸 （ H2SO4） 與 硝 酸（ HNO3） ： SO2 HSO3 HSO4 SO2 SO3 HSO4 NO HNO 2 HNO3 NO NO2+OH NO NO2 HNO3 H2SO4 + 2NH3 (NH4)2SO4 HNO3 + NH3 NH4NO3 SO2+2NH3+H2O+1/2O2 (NH4)2SO4 （ 3） 硫 酸 銨 與 硝 酸 銨 的 生 成 ： 從 電 子 束 照 射 到 硫 酸 銨 、 硝 酸 銨 生 成 所 需 的 時(shí) 間極 短 ， 僅 約 1秒 。 工 藝 特 點(diǎn) 電 子 束 透 過 力 、 貫 穿 力 強(qiáng) ， 經(jīng) 屏 蔽 后 可 在 反 應(yīng) 室 內(nèi)集 中 供 給 高 能 量 輻 照 煙 氣 。 反 應(yīng) 速 度 快 、 時(shí) 間 短 ； 在 同 一 反 應(yīng) 室 內(nèi) 同 時(shí) 脫 硫 與 脫 硝 ； 為 干 法 過 程 ， 無 廢 水 排 放 ； 生 成 的 副 產(chǎn) 品 可 作 農(nóng) 用 氮 肥 ， 無 固 體 廢 棄 物 ； 對(duì) 煙 氣 條 件 的 變 化 適 應(yīng) 性 強(qiáng) ； 實(shí) 現(xiàn) 了 自 動(dòng) 控 制 ， 操 作 較 簡 便 。 EBA示 范 項(xiàng) 目 技 術(shù) 經(jīng) 濟(jì) 指 標(biāo)（ 1） 煙 氣 量 ： 30 104m3/h， 從 華 能 成 都 電 廠 200MW機(jī) 組670t h鍋 爐 煙 氣 抽 取 。（ 2） 主 要 技 術(shù) 參 數(shù) (設(shè) 計(jì) 值 )： 入 口 煙 氣 SO2濃 度 （ 最 大 ） 5148mg/m3 入 口 煙 氣 NOx濃 度 680mg/m3 入 口 煙 氣 煙 塵 濃 度 390mg/m3 脫 硫 效 率 80 脫 氮 效 率 10 電 耗 量 1900kWh h 水 耗 量 16t h 蒸 汽 耗 量 2t h 出 口 煙 氣 氨 濃 度 (即 反 應(yīng) 剩 余 濃 度 ) 15% 蜂 窩 煤 : 商 業(yè) 化 工 業(yè) 型 煤 : 示 范 蜂 窩 煤 : 50元 /t a 工 業(yè) 型 煤 :100元 /t a 127 元 /t 140 元 /t IGCC 很 好 比 煤 粉 爐 節(jié) 煤 將 進(jìn) 行 商 業(yè) 示 范 1520美 元 /KW 燃 煤 二 氧 化 硫 污 染 控 制 技 術(shù) 綜 合 評(píng) 價(jià) 石 灰 石 石 膏 法 簡 易 濕 法 煙 氣 脫 硫 磷 銨 復(fù) 肥 法 旋 轉(zhuǎn) 噴 霧 干 燥 爐 內(nèi) 噴 鈣 尾 部 增 濕 海 水 脫 硫 技 術(shù) 性 能 指 標(biāo) 工 藝 流 程 簡 易 情況 主 流 程 簡 單 石 灰 漿 制 備要 求 較 高 ， 流 程 也 復(fù) 雜 流 程 較 簡 單 脫 硫 流 程 簡 單 ， 制 肥 部 分較 復(fù) 雜 流 程 較 簡 單 流 程 簡 單 流 程 較 簡 單 工 藝 技 術(shù) 指 標(biāo) 脫 硫 率 80%,鈣 硫 比 1.1 脫 硫 率 70 鈣 硫 比 1.1 脫 硫 率 95%以 上 脫 硫 率 80 鈣 硫 比1.5 脫 硫 率 70%,鈣 硫 比 2 脫 硫 率 90% 脫 硫 副 產(chǎn) 品 脫 硫 渣 主 要 為 CaSO4,目前 未 利 用 脫 硫 渣 主 要 為 CaSO4,目前 未 利 用 脫 硫 產(chǎn) 品 為 含 N+P2O5的氮 磷 肥 脫 硫 渣 為 煙 塵 和 Ca的混 合 物 脫 硫 渣 為 煙 塵 和 Ca的 混 合 物 脫 硫 渣 主 要 為硫 酸 鹽 , 排 放 推 廣 應(yīng) 用 前 景 燃 高 ,中 硫 煤 鍋 爐 ,當(dāng) 地有 石 灰 石 礦 燃 燒 高 ,中 硫 煤 鍋 爐 ,當(dāng)?shù)?有 石 灰 石 礦 燃 燒 高 硫 煤 鍋 爐 ,附 近 有磷 礦 資 源 燃 燒 高 ,中 ,低 硫 煤 鍋爐 都 可 使 用 燃 燒 中 ,低 硫 煤 鍋 爐 燃 燒 中 ,低 硫煤 鍋 爐 , 沿 海 地 區(qū) 電 耗 占 總 發(fā) 電 量 的 比 例 1.5% 2% 1% 1% 1.5% 1% 0.5% 1% 煙 氣 再 熱 需 再 加 熱 需 再 加 熱 需 再 加 熱 不 需 再 加 熱 不 需 再 加 熱 需 再 加 熱 占 地 情 況 多 少 多 少 少 較 大 技 術(shù) 成 熟 度 國 內(nèi) 通 過 引 進(jìn) 已 商 業(yè) 化 國 內(nèi) 正 在 引 進(jìn) 國 內(nèi) 已 進(jìn) 行 中 試 國 內(nèi) 已 進(jìn) 行 中 試 國 內(nèi) 已 進(jìn) 行 工 業(yè) 示范 國 內(nèi) 正 在 引 進(jìn) 環(huán) 境 特 性 很 好 好 很 好 好 好 好 經(jīng) 濟(jì) 性 能 FGD占 電 廠 總 投 資 的 比 例 13% 19% 8% 11% 12% 17% 8% 12% 3% 5% 7% 8% 脫 硫 成 本 元 /噸 SO2脫 除 750 1550 730 1480 1400 2000 720 1230 790 1290 400 700 中 國 酸 雨 及 SO2污 染 控 制 區(qū) 損 益 分 析 兩 控 區(qū) 內(nèi) 二 氧 化 硫 排 放 量 控 制 在 1995年 水 平 ， 所 需 總 費(fèi) 用 為 220億 元 估 算 出 1995年 兩 控 區(qū) 內(nèi) 由 二 氧 化 硫 和 酸 雨 污 染 造 成 的 農(nóng) 作 物 、 森 林 和 人 體 健 康 等 三 方 面 經(jīng) 濟(jì) 損 失 為 1138.8億 元 , 占 當(dāng) 年 全 國 國 民 生 產(chǎn) 總 值 的 1.9% 在 兩 控 區(qū) 內(nèi) 將 二 氧 化 硫 排 放 量 控 制 在 1995年 水 平 ， 將 減 少 由 二 氧 化 硫 和 酸 雨 污 染 造 成 的 經(jīng) 濟(jì) 損 失 共 計(jì) 596億 元 ,而 所 需 費(fèi) 用 為 220億 元 ， 效 益 費(fèi) 用 比 為 2.7 即 使 不 考 慮 人 體 健 康 影 響 造 成 的 經(jīng) 濟(jì) 損 失 ， 所 減 少 的 經(jīng) 濟(jì) 損 失 或 稱 產(chǎn) 生 的 經(jīng) 濟(jì) 效 益 仍 有 570億 元 ， 效 益 費(fèi) 用 比 為 2.6。 旋 轉(zhuǎn) 噴 霧 半 干 法 脫 硫 中 試 裝 置70000m3/h, 1991年 投 運(yùn) ， 四 川 白 馬 電 廠濕 法 煙 氣 脫 硫 2 360MW， 1992年 投 運(yùn) ， 華 能 重 慶 珞 璜 電 廠2 100MW 北 京 一 熱 ， 2 200MW 重 慶 電 廠2 125MW 半 山 電 廠 1998年 簽 定 合 同爐 內(nèi) 噴 鈣 脫 硫 加 尾 部 增 濕 活 化 脫 硫 125MW, 1999年 投 運(yùn) ， 江 蘇 下 關(guān) 電 廠海 水 脫 硫 技 術(shù)300MW， 1998年 投 運(yùn) ， 深 圳 西 部 電 廠2 600MW， 正 在 施 工 ， 福 建 漳 州 電 廠我 國 的 脫 硫 技 術(shù) 應(yīng) 用 現(xiàn) 狀 技 術(shù) 經(jīng) 濟(jì) 分 析脫 硫 率 與 脫 硫 總 投 資 關(guān) 系 技 術(shù) 經(jīng) 濟(jì) 分 析脫 硫 率 與 脫 硫 成 本 分 析 技 術(shù) 經(jīng) 濟(jì) 分 析控 制 SO 2排 放 濃 度 與 脫 硫 率 關(guān) 系 本 章 小 結(jié)v1.了 解 硫 循 環(huán) 及 硫 排 放 、 燃 燒 前 燃 料 脫 硫 、 硫化 床 燃 燒 脫 硫v2.理 解 和 掌 握 高 濃 度 二 氧 化 硫 尾 氣 脫 硫 、 低 濃度 二 氧 化 硫 煙 氣 脫 硫v3.掌 握 石 灰 /石 灰 石 煙 氣 脫 硫 的 原 理 及 影 響 因 素v4.理 解 同 時(shí) 脫 硫 脫 氮 工 藝v5.了 解 煙 氣 脫 硫 現(xiàn) 狀 1.某 新 建 電 廠 的 設(shè) 計(jì) 用 煤 為 ： 硫 含 量 3%， 熱 值26535kJ/kg。 為 達(dá) 到 目 前 中 國 火 電 廠 的 排 放 標(biāo) 準(zhǔn) ， 采用 的 SO2排 放 控 制 措 施 至 少 要 達(dá) 到 多 少 的 脫 硫 效 率 ？解 ： 火 電 廠 排 放 標(biāo) 準(zhǔn) 700mg/m3； 3%硫 含 量 的 煤 煙 氣 中 SO2體 積 分 數(shù) 取 0.3%。則 每 立 方 米 煙 氣 中 含 SO2 mg857110644.223 3 因 此 脫 硫 效 率 為 %8.91%10085717008571 。 習(xí) 題 2.某 電 廠 采 用 石 灰 石 濕 法 進(jìn) 行 煙 氣 脫 硫 ， 脫 硫 效 率 為90%。 電 廠 燃 煤 含 硫 為 3.6%， 含 灰 為 7.7%。 試 計(jì) 算 ：1） 如 果 按 化 學(xué) 劑 量 比 反 應(yīng) ， 脫 除 每 kgSO2需 要 多 少kg的 CaCO3；2） 如 果 實(shí) 際 應(yīng) 用 時(shí) CaCO3過 量 30%， 每 燃 燒 一 噸 煤需 要 消 耗 多 少 CaCO3；3） 脫 硫 污 泥 中 含 有 60%的 水 分 和 40%CaSO4.2H2O，如 果 灰 渣 與 脫 硫 污 泥 一 起 排 放 ， 每 噸 燃 煤 會(huì) 排 放 多 少污 泥 ？ 解 ： 1） 223223 22 COOHCaSOOHSOCaCO kgm 164100 m=1.5625kg kgt 72326411006.3 kgm 13264 8.641003.1 2） 每 燃 燒 1t煤 產(chǎn) 生 SO2約約 去 除 72 0.9=64.8kg。 因 此 消 耗 CaCO3 kg174172648.64 t4354.0174 3） CaSO4.2H2O生 成 量 則 燃 燒 1t煤 脫 硫 污 泥 排 放 量 為同 時(shí) 排 放 灰 渣 77kg。 1. 運(yùn) 用 循 環(huán) 的 MgO料 漿 去 除 SO2以 形 成 MgSO3，加 熱 再 生 MgO， 再 生 得 到 的 可 以 用 來 生 產(chǎn) 硫 酸 或 硫磺 。 工 藝 過 程 主 要 包 括 、 、 和 。思 考 題 ：2、 型 煤 脫 硫 和 循 環(huán) 流 化 床 燃 燒 脫 硫 劑 所 使 用 的固 硫 劑 分 別 為A、 石 灰 石 ， 石 灰 ；B、 石 灰 ， 石 灰 ；C、 石 灰 石 ， 石 灰 石 ；D、 石 灰 ， 石 灰 石 4.濕 法 鈣 質(zhì) 吸 收 劑 脫 硫 過 程 中 ， pH值 是 重要 的 操 作 參 數(shù) ， 試 分 析 它 對(duì) 吸 收 洗 滌 塔 操 作 造 成的 可 能 影 響 。 3.用 化 學(xué) 反 應(yīng) 簡 述 石 灰 石 法 煙 氣 脫 硫 的 機(jī) 理 。為 了 提 高 SO2的 的 去 除 率 ， 人 們 改 進(jìn) 石 灰 石 法的 可 靠 性 和 經(jīng) 濟(jì) 性 ， 發(fā) 展 了 哪 幾 種 方 法 。 其 中在 改 進(jìn) 的 方 法 中 ， 己 二 酸 的 作 用 與 機(jī) 理 是 怎 樣的 。