湿法烟气脱硫系统的安全性及优化Word文档格式.docx

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燃烧前脱硫技术主要包括煤炭的洗选、煤炭转化（煤气化、液化）、水煤浆技术。

洗选煤是采用物理、化学或生物方式对锅炉使用的原煤进行清洗，将煤中的硫部分除掉，使煤得以净化并生产出不同质量、规格的产品。

其中煤的物理净化技术是目前世界上应用最广泛的燃烧前脱硫技术，该法可以从原煤中除去泥土、页岩和黄硫铁矿。

通过煤的粉碎，使非化学键结合的不纯物质与煤脱离，继而利用构成煤的有机物质（煤的基本微观结构）与密度教大的矿物不纯物之间相对密度的不同，或者利用两者表面湿润性、磁性、异电性的不同而将它们分离。

主要方法有重力法、浮选法、重液体富集法、磁性分离法、静电分离法、凝聚法、细颗粒-重介质旋风分离法等，生产中应用最广泛的是前两种。

物理方法工艺简单，投资少，操作成本低，但不能脱除煤中有机硫，对黄硫铁矿的脱除率在50%左右。

化学法脱硫多数针对煤中有机硫，主要利用不同的化学反应，包括生物化学方法，将煤中的硫转变成不同形态的硫而使之分离。

目前主要的化学净化方法有BHC法（碱水液法）、Meyers法[Fe2（SO4）3]、LOL氧化法（O2/空气氧化法）、PETC法（空气氧化）、KVB（NO2选择氧化）、氯解法（CL2分解）、微波法、超临界醇抽提法等。

微生物脱硫技术虽然从本质上讲也是一种化学法，但由于其自身的特殊性，可把它单独归为一类。

它是把煤粉悬浮在含细菌的气泡中，细菌产生的酶能促进硫氧化成硫酸盐，从而达到脱硫的目的。

该类技术具有以下几项突出的优点：

（1）反应能在常温、常压下进行，能耗小，运转费用低。

（2）不会降低煤的发热量

（3）能脱除煤中有机硫和无机硫，脱硫工艺投资成本低。

目前常用的脱硫细菌有：

属硫杆菌的氧化亚铁硫杆菌、氧化硫杆菌、古细菌、热硫化叶菌等。

通过自行研究开发和引进，目前中国的选煤技术已经取得了长足的进步，自行研究的选煤设备已能满足年处理能力400万吨以下的新建电厂和改造需要。

到1997年，全国已经有选煤厂和车间1500多座，生产能力480Mt以上，但目前我国原煤洗选比例还是比较低的，仅为30%左右，在主要产煤国中是最低的，这为煤炭行业的洗选煤加工技术及水平带来了较大的发展空间。

在国务院批准的（中国洁净煤技术九五计划和2010年发展规划）中，选煤和型煤被列为洁净煤技术的首选项目。

煤的气化，是指用水蒸气、氧气或空气作为氧化剂，在高温下与煤发生化学反应，生成H2、CO、CH4等可燃混合气体（称做煤气）的过程，煤炭气化不仅可以显着提高煤炭的利用率，而且能极大的减少污染物的排放，使煤中的硫化物、氮化物等杂志基本上被脱除（脱硫率在90%-99%）。

与直接燃煤相比，民用煤气可节约煤20%-30%，工业燃料气可节约15%。

煤气厂建立至今，其发展可以分为三个阶段：

第一代技术以固态排渣鲁奇（lurgi）加压移动床、winkler常压流化床、K-T常压气流床、两段移动床等工艺为代表。

这些气化工艺可靠成熟，已经在工业上应用很久。

第二代技术以液态排渣lurgi炉、texaco熔渣气流床、HYGAS气化、U-gas（干排灰）气化、加压K-T气流床等工艺为代表，其特点是高压操作及甲烷合成技术与煤的气化技术想结合。

第三代技术以熔盐催化气化和核能余热气化法为代表，它与前两种技术相比，具有气化效率高、工艺简单和煤种适应性广等特点，具有广阔的发展前景。

我国煤气化技术的研究开发工作始与1956年，主要分为工业和民用两种，目前已经掌握了年产8万吨合成氨的德士古炉设计、制造和运行技术，引进的鲁奇气化炉技术也已完成了年产量为160万m3/h的依兰煤气工程和54万m3/h的兰州煤气工程。

目前还在消化吸收这类技术，尚未扩大应用。

使用更多的气化技术是常压固定床和二段空气气化炉，与世界先进水平相比，还有很大差距。

此外，我国还进行了直接在地下煤矿使煤气化的研究，并取得了很大的进展。

与煤气化相关的洁净煤技术还有整体煤气化联合循环、第二代增压流化床燃烧联合循环发电和燃料电池等。

他们皆以煤炭全部或部分气化为基本组成部分，通过燃烧或转化煤气来发电。

煤炭液化是将煤转化为洁净的液体燃料（汽油、柴油、航空煤油等）或化工原料的一种先进的洁净煤技术。

煤炭液化分为直接和间接两种，在国外技术已经成熟。

南非的间接液化厂一直在生产，直接液化开发出两段催化加氢液化和煤油共炼，改善了，煤液化的经济性。

关于煤的直接液化，我国已经建立了世界先进水平的试验研究室。

而间接液化我国也以具备了一定的技术基础。

水煤浆是将灰分小于10%，硫分小于0.5%，挥发分高的原料煤，研磨成250-300um的细煤粉，按65%-70%的煤、30-35%的水和越1%的添加剂的比例配置而成。

可以象燃料油一样运输、储存和燃烧。

水煤浆技术包括水煤浆制备、储运、燃烧等关键技术，是一门涉及多门学科的系统技术。

燃烧效率高、污染物排放低等特点。

3.2燃烧中脱硫

燃烧过程中脱硫主要是指当煤在炉内燃烧的同时，向炉内喷入脱硫剂（常用的有石灰石、白云石等），脱硫剂一般利用炉内较高温度进行自身焚烧，燃烧产物（主要有氧化钙、氧化镁等）与煤燃烧过程中产生的SO2、SO3反应，生成硫酸盐和亚硫酸盐，以灰的形式排出炉外，减少SO2、SO3向大气的排放，达到脱硫的目的。

燃烧过程中脱硫反应温度较高，其反应过程可以用以下两段化学式来表示。

（1）脱硫剂的燃烧分解反应：

石灰石分解为氧化钙和二氧化碳

消石灰分解为氧化钙和水

白云石分解为氧化钙、氧化镁和二氧化碳

（2）硫化反应

氧化钙和二氧化硫反应生成亚硫酸钙

亚硫酸钙氧化生成硫酸钙

氧化钙与二氧化硫和氧气反应生成硫酸钙

少量三氧化硫在重金属盐的催化下直接与氧化钙反应生成硫酸钙。

型煤固硫是用沥青、石灰、电石渣、无硫纸浆黑液等做黏结剂，将粉煤经机械加工成一定形状和体积的煤制品。

在煤粉炉中，脱硫剂选择温度较低的区域（炉膛上方）喷入。

但是效率相对较低，单纯的炉内直接喷钙技术效率只有30%-40%左右，若在与尾部活化器增湿或在脱硫中添加脱硫剂等技术想结合，效率可达到70%以上。

硫化床燃烧脱硫技术包括常压鼓泡流化床（BFB）、常压循环流化床（CFB）、增压鼓泡流化床燃烧技术与增压循环流化床燃烧技术（PCFB），其中前三种已得到工业应用，后一种尚在工业示范阶段。

CFB燃烧技术是最近发展起来的一种有效的燃烧技术，它具有和煤粉炉相当的燃烧效率，并且由于其燃烧温度低（850-950），正处于炉内脱硫的最佳温度段，因而不在需要增加设备和较低的运行费用下就能清洁的利用高硫煤。

特别是烟气分离再循环技术的应用，相当于提高了脱硫剂在床内的停留时间，也提高了床内脱硫剂浓度，同时，床料间，床料与床壁间的磨损、撞击使脱硫剂表面产物层变薄或使脱硫剂分裂，有效的增加了脱硫剂的反应比表面积。

稳定运行时的CFB炉燃烧脱硫效率可达90%以上。

目前，应用最大的460MW的超临界蒸汽参数的CFB锅炉已开始制造。

PCFB燃烧技术的出现重要是为了使其能与燃气轮机相配套，组成联合循环机组，以提高整个热力循环的效率。

一般而言，PFBC机组效率在38%-42%左右，脱硫率在90%以上，同时还有较强的脱销能力，所以引起了人们的关注。

3.3烟气脱硫

起步于1961年，当时为了防止锅炉尾部受热面的低温腐蚀，降低烟气酸露点，保护低温段空气预热器不受腐蚀。

1973年，我国环保机构正式成立，进入正式的研究阶段。

第二章火电厂FGD技术概述

烟气脱硫是世界上唯一大规模商业化应用的脱硫方法，是控制酸雨和二氧化硫最为有效和主要的技术手段。

目前，世界上各国对烟气脱硫都非常重视，已开发了数十种行之有效的技术，但是，其基本原理都是以一种碱性物质作为二氧化硫的吸收剂。

吸收剂的性能从根本上决定了二氧化硫吸收操作的效率，因而对吸收剂的性能有一定的要求。

一般情况下，可以按以下原则进行操作：

（1）吸收能力高。

（2）选择性能好（3）挥发性低，无毒，不易燃烧，化学稳定性好，凝固点低，不发泡，易再生，黏度小，比热容小。

（4）不腐蚀或者腐蚀性小（5）来源丰富容易得到，价格便宜（6）便于处理及操作时不易产生二次污染。

石灰、氢氧化钙、碳酸钙是目前烟气脱硫较为理想的吸收剂。

按照脱硫剂的种类划分，FGD技术可以分为以下几种方法

（1）以石灰石为基础的钙法

（2）以氧化镁为基础的镁法。

（3）以亚硫酸钠为基础的钠法

（4）以氨气为基础的氨法

（5）以有机碱为基础的有机碱法

世界上普遍使用的商业化技术是钙法，比例在90%以上。

工业上用废碱液吸收燃煤工业锅炉工业烟气中的二氧化硫，利用锅炉冲渣水和湿法除尘循环水在除尘的同时吸收二氧化硫，已有成功的示范。

氧化钙石灰的主要成分，白色立方晶体或粉末，露置在空气中渐渐吸收二氧化碳形成碳酸钙，相对密度3.35，熔点2580，易容于酸，难容于水，但能于水化合合成氢氧化钙。

碳酸钙白色晶体或粉末，相对密度2.70-2.95，容于酸而放出二氧化碳，极难容于水，在以二氧化碳饱和的水中溶解而成碳酸氢钙，加热至825左右分解为氧化钙和二氧化碳。

氢氧化钙白色粉末，相对密度2.24，在580时失水，吸湿性很强，放置在空气中能逐渐吸收二氧化碳而成碳酸钙，几乎不容于水，具有强碱性，对皮肤，织物有腐蚀作用。

碳酸钠无水碳酸钠是白色粉末或细粒固体，相对密度2.532，熔点851，易容于水，水溶液呈强碱性，不容于乙醇、乙醚，吸湿性强，在空气中吸收水分和二氧化碳而成碳酸氢钠。

氢氧化钠无色透明晶体，相对密度2.130，熔点318.4，沸点1390，固碱吸湿性很强，易容于水，并能容于乙醇和甘油，对皮肤、织物、纸张等都有强腐蚀性，易从空气中吸收二氧化碳而逐渐变成碳酸钠，必须储存在密闭的容器中

氢氧化钾白色透明晶体，有片状、块状、条状、和粒状，相对密度2.044，熔点360，沸点1320，极易从空气中吸收水和二氧化碳生成碳酸钾，容于水时强列放热，易容于乙醇，也容于乙醚。