火电厂脱硫脱硝.docx

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火电厂脱硫脱硝

火电厂烟气脱硫脱硝系统、设备及运行

吴昊

引言

第一部分 火电厂烟气脱硫脱硝系统、设备及运行

1湿法FGD（烟气脱硫）工艺过程及参数

1.1.1工艺过程

1.1.2控制参数

1.2烟气系统及主要设备

1.2.1烟气系统

1.2.2主要设备

1.2.3烟气系统工艺流程及设备

1.2.4石膏脱水及储存系统工艺流程及设备

1.3其他烟气脱硫工艺

1.3.1海水脱硫

1.3.2旋转喷雾干燥法脱硫

1.3.3炉内喷钙加尾部增湿活化脱硫

1.3.4电子束法烟气脱硫

1.4脱硫装置的运行

1.4.2脱硫装置的停运

1.4.3脱硫装置的启动

1.4.4脱硫装置的运行维护

1.4.5脱硫装置的事故处理

第二部分  SCR脱硝系统、设备及运行

2.1煤燃烧NOx的生成机理

2.1.2热力型

2.1.2燃料型

引言：

煤炭是一种重要的能源资源，当今世界上电力产量的百分之六十是利用媒体资源生产的。

中国又是一个燃煤大国，一次能源百分之七十六是煤炭，到2005年我国煤炭产量达二十亿吨，其中一半用于燃煤电厂，燃煤发电量约占全国发电量的百分之七十。

燃煤燃烧排烟中含有硫氧化物SOx（主要包括：

SO2，SO3）和氮氧化（主要包括：

NO,NO2,N2O2，N2O5），其中SO2，NO，NO2是大气污染的主要成分，也是形成酸雨的主要物质。

因此，大力发展燃煤火电厂的烟气脱硫脱硝技术，推广烟气脱硫脱硝装置对于控制SO2、NOx排放、保护环境、走科学和可持续发展的道路具有重要意义。

火电厂烟气脱硫的工艺过程

FGD系统采用石灰石作为脱硫吸收剂，石灰石破碎与水混合，磨细成粉状，制成吸收收浆液（当采用石灰为吸收剂时，石灰粉经消化处理后加水搅拌制成吸收浆液）。

制备好的吸收剂浆液储存在吸收剂浆罐（或池）中，由输送泵送到吸收塔底部浆罐中。

来自锅炉引风机出口的原烟气经FGD增压风机（BoosterupFan，BUF）提升压头。

进人气一气加热器（GasGasHeater，GGH）的降温侧，高温原烟气降温后进入吸收塔。

排烟通过吸收塔时，烟气中的0,被喷淋浆液所吸收，进入液相（伴随有部分SO。

被氧化，化），烟气在吸收塔内同时被冷却和被水汽所饱和。

脱硫后的烟气在离开吸收塔之前需通过除雾器（MistEliminator，川卫）除去烟气中夹带的浆体液滴。

离开除雾器的清洁、饱和烟气再返回到口仔口的加热侧，提升烟温，然后经FGD系统出口烟道，由烟囱排向大气。

吸收SO2的浆液落入吸收塔底部反应罐，通过脱硫循环泵与补充的石灰石浆液再次从吸收塔内的喷淋系统喷出，洗涤烟气中的SO2。

混合浆液在反应罐中沉淀析出。

在石灰石强制氧化工艺过程中，将压缩空气喷人反应罐中，使已吸收的SO2转化成硫酸盐，以石膏形式沉淀析出。

随着烟气中的SO2不断被吸收，反应罐中源源不断地沉淀出固体副产物，因此必须从反应罐中将生成的固体副产物送往脱水系统，以维持物料平衡。

废弃的亚硫酸钙（o引入））副产物在脱水系统中，从馈出的浆液中分离出来，生成石膏外售或者加工成成品出售。

湿法FGD工艺属于煤燃烧后的脱硫技术，其特点是整个脱硫系统位于空气预热器、除尘器之后，脱硫过程在溶液中进行，脱硫剂和脱硫生成物均为湿态，其脱硫过程反应温度低于露点，所以脱硫后的烟气一般需再加热才从烟囱排出。

湿法OD过程是气液反应，其脱硫硫反应速度快，脱硫效率和吸收剂利用率高，运行可靠性高，适合于火力发电厂锅炉排烟脱硫。

烟气脱硫控制参数

1.脱硫效率

脱硫装置脱除SO2的量与未经脱硫前烟气中所含SO2量的百分比

——脱硫前烟气中SO2的折算浓度（过量空气系数燃煤取1.4，燃油、燃气取1.2），mg/m3；

——脱硫后烟气中SO2的折算浓度（过量空气系数燃煤取1.4，燃油、燃气取1.2），mg/m3。

2.吸收剂利用率

吸收剂利用率等于单位时间内从烟气中吸收的SO2摩尔数除以同时间内加入系

统的吸收剂中钙的总摩尔数，即

3；液气比（L/G）

在石灰石湿法FGD工艺中，液气比（L/G）（L/m3）是指吸收塔洗涤单位体积烟气（m3）需要含碱性吸收剂的循环浆液体积（L）。

液气比决定吸收酸性气体所需的吸收表面。

在其他参数一定的情况下，提高液气比相当于增大了吸收塔内的喷淋密度，吸收过程的推动力大，有利于Sr的溶解和吸收，脱硫效效率高。

但液气比超过一定程度，吸收率将不会有显著提高，而吸收剂及吸收浆液循环泵的功耗急剧增大，运行费用高，同时导致烟气温度下降太大丫造成烟道腐蚀。

因此，石灰石洗涤吸收塔的液气比一般控制在15L/m3的范围较合适

4.吸收塔浆液pH值

循环浆液的PH值对脱硫效率有重要的影响，也是FGD运行中的一个主要控制参数⊥测定浆液pH值的位置多数布置在从反应罐氧化区底部抽出浆液至脱.水系统的管道上，也有的布置在混合了新鲜吸收剂浆

液的循环浆管上或布置在扰动泵出口的管道上。

前一种测得的浆液pH值比后一种约低0.2。

在烟气脱硫过程中，通过自动调节回路控制加人过程中的吸收剂浆量，使浆液的PH值等于设定值，并使脱硫效率达到要求。

一方面，浆液池的pH值影响50：

的吸收过程。

PH值升高，由于浆液中有较多的凸徽飞存在，液相传质系数增大，SO2的吸收速率增大，但不利于石灰石的溶解，且系统设备结垢严重。

浆液FH值降低，虽利于石灰石的溶解，但SO2的吸收速率减小。

当pH值降到4.0以下时，浆液几乎不再吸收Sr。

另一方面，pH值还影响石灰石、,CaSO4·2HSO和CaSO3·二分之一H20的溶解度。

随着pH值的升高,CaSO3溶解度明显下降，而CaSO4的溶解度则变化不大。

因此，随着SO2的吸收，溶液pH值降低，溶液中CaSO3的量增加，并在石灰石颗粒表面形成一层液膜.而液膜内部CaSO3的溶解又使pH值上升1，溶解度的变化使液膜中的CaSO3析出，并沉积在石灰石颗粒表面，形成一层外壳，使颗粒表面钝化。

钝化的外壳阻碍了CaSO3的继续溶解，抑制了吸收反应的进行。

因此，选择合适的pH值是保证系统良好运行的关键因素之一。

一般控制吸收塔浆液的pH值似在5~6，Ca/S保持在没计值（1.02左右）内，这样可获得较为较为理想的脱硫率，同时又使石膏中CaSO3的的含量低于1％。

5.钙硫率（Ca/S）

钙硫比又称吸收剂耗量比或称化学计量比。

脱硫塔内脱硫剂所含钙的摩尔数（mol/h）与烟气中所含SO2的摩尔数（molSO2/h）的比例（Ca/S），钙硫比相当于洗涤每1molSO2需加入CaCO3的摩尔数。

Ca/S反映单位时间内吸收剂原料的供给量，通常以浆液中吸收剂浓度作为衡量度量。

在保持浆液L/G不变的情况下，Ca/S增大，注入吸收塔内吸收剂的量相应增大，引起浆液pH值上升，SO2吸收量增加，提高脱硫效率。

但钙硫比过大，会引起吸收剂过饱和凝聚，钙的利用率下降，浪费了吸收剂，且影响脱硫效率。

FGD工艺的Ca/S一般控制在1.02～1.05范围内 6.烟气流速

吸收塔内饱和烟气的表观平均速度，在标准状态下，它等于饱和烟气的体积流量G（m3/h）除以垂直于烟气流向的吸收塔断面面积

m/s

对一确定的吸收塔，当循环浆液流量不变时，提高烟气流速，脱硫效率一般会下降。

因为流速增大意味着流量增大，L/G下降，烟气与浆液接触时间减小；但烟气流速提高，可提高液气两相的湍动，提高传质系数；喷淋液滴的下降速度相对降低，单位体积内持液量增大，增大了传质面积，提高脱硫效率。

故从脱硫效率的角度来讲，吸收塔内烟气流速有一最佳值.保证脱硫效率一定的前提下，烟气流速的增加减小吸收塔的体积，对降低造价有益。

然而，烟气流速的增加将对吸收塔内除雾器的性能提出更高要求，同时还会使吸收塔内的压力损失增大，脱硫风机能耗增加。

将吸收塔内烟气流速控制在3.5～4.5m/s较合理 7.浆液停留时间的影响

（1）吸收塔停留时间：

是指液体与烟气在吸收塔中的接触时间。

（2）浆液在反应罐内停留时间（τc）又称固体物停留时间。

是指CaSO4·2H2O在吸收塔浆液罐（或池）中沉淀、结晶的停留时间。

它等于反应罐浆液体积（V）除以吸收塔排浆泵流量（B），即

浆液在反应罐内停留时间长有助于石灰石浆液与SO2完全反应，使反应生成物CaCO3有足够的时间完全氧化成CaSO4，形成粒度均匀、纯度高的优质脱硫石膏。

但是，延长浆液在反应罐（或池）的停留时间，会导致反应罐的容积增大，氧化空气量和搅拌机容量增大，设备费用和运行成本增加。

  8.石膏浆液密度随着反应进行，吸收塔的浆液密度不断升高，当密度过大（＞1085kg/m3）时，混合浆液中CaCO3和CaSO4·2H2O的浓度已趋于饱和，CaSO4·2H2O对SO2的吸收有抑制作用，脱硫率会有所下降；石膏浆液密度过低（＜1075kg/m3），浆液中CaSO4·2H2O的含量较低，CaCO3的相对含量升高，如果排出吸收塔，将导致石膏品质降低，而且浪费了石灰石。

运行中控制石膏浆液密度在一合适的范围内（如某厂控制在1075～1085kg/m3,也有电厂控制在1120～1180kg/m3）。

实际中通过控制反应罐的浆液排出流量来控制浆液密度。

同时通过旋流器返回反应罐的浆液量来稳定浆液浓度。

  9.入口烟气参数

烟气温度高，脱硫效率降低。

脱硫反应是放热反应。

SO2浓度高，有利于其扩散，加快反应速度，使脱硫效率提高；但若浓度很高，则效率下降。

O2浓度高，有利于亚硫酸根向硫酸根的转化，脱硫效率提高；但氧量太大，可能是漏

风严重，导致烟气在吸收塔内的停留时间缩短，影响脱硫效率，飞灰量大，阻碍石灰石消溶，降低脱硫效率，降低副产品的品质，引起脱水父系统的堵塞。

10.石灰石品质石灰石品质好，有利提高脱硫效率，但价格高，一般要求石灰石纯度90％以上。

石灰石颗粒小，表面积大，有利消溶，脱硫效率提高。

烟气系统及主要设备

典型的石灰石湿法烟气脱硫系统一般包括8个子系统：

石灰石浆液制备系统、SO2吸收系统、烟气系统（含烟气加热装置）、石膏脱水及储存系统、废水处理系统、公用系统、事故浆液排放系统和电气与监测控制系统。

（1）石灰石浆液制备系统。

制备并为吸收塔提供满足要求的石灰石浆液。

石灰石制备系统的主要设备包括石灰石储仓、湿式球磨机、石灰石浆液罐和浆液泵。

工艺流程

1.干式石灰石浆液制备系统

装载石灰石粉的罐装车加压后，石灰石粉由压缩空气吹送，经卸料管从粉仓顶部进入，扬起的粉尘经除尘器过滤达标后排向大气。

粉仓振打装置用以定期振打粉仓底部锥形下料部位，防止粉板结。

振打装置可自配空气压缩机，也可从系统中引接一路压缩空气。

给料机根据石灰石浆液密度计的在线测量信号自动调节给料量，石灰石浆液罐的液位通过调整过滤水调节阀的开度来控制。

顶进式搅拌器为连续运行方式，不断地搅拌石灰石浆液罐的浆液，防止沉淀。

2.湿磨石灰石浆液系统

目前，脱流系统石灰石浆液的制备主要选择卧式球磨机。

装有钢球的滚筒旋转速度为15~25rmin。

来自石灰石仓预破碎的石灰石（颗粒度不大于于10mm）经称重给料重给料机从滚筒的一端进入湿磨机，同时根据称重给料量信号和磨机循环浆罐的浆液峦度信号调节加人磨机的供水量，供水可以是工业水或石膏浆液旋流器的溢流或真空皮带机过滤水。

辗磨后的浆液从另一端排出。

球磨机出口有一套反向旋转的螺旋片，在其旋转的过程中把钢球推回球磨机。

球磨机出口还有一个带有小孔的圆柱形筛网，吸收剂浆液通过小孔排放到球磨机浆液箱中，而钢球和大颗粒杂物留在球磨机中。

没有磨碎的石头、杂物和钢球碎片通过出口螺旋片，经斜槽，而不通过筛网，排往废弃物漏斗中。