燃煤电站烟气脱硫脱硝技术分析

燃煤电站烟气脱硫脱硝技术分析 课程名称 洁净发电技术课程设计 题 快递公司问题件快递公司问题件货款处理关于圆的周长面积重点题型关于解方程组的题及答案关于南海问题 目 燃煤电站烟气脱硫脱硝技术分析 姓 名 王佑 班 级 2009013 学 号 20091xxx 专业名称 热能与动力工程 日 期 2013年3月19日 燃煤电站烟气脱硫脱硝技术分析 王 佑 (上海电力学院，能源与机械工程学院，上海，200090) 摘 要: 在我国的能源结构中，煤炭占主要地位，我国的煤炭蕴藏量大，煤炭是我国国民经 济和人民生活最主要的能量来源。在今后相当长的时期内，中国能源发展的特点，仍以煤炭 发电为主。燃煤向大气排放的多种污染物中，酸性气体的排放是现阶段防治的重点。电力工 业在煤炭消耗和向大气排放污染物方面都是大户，对于治理环境，减少燃煤电厂的SOx和 NOx排放就成了重点控制对象。 关键词: 火电厂 脱硫 脱硝 The Technical Analysis of Flue Gas Desulfurization and Denitrification in Thermal Power Plant WangYou (Shanghai University of Electric Power,Shanghai，200090) Abstact:Dominant in China's energy structure, coal,is the main source of energy of China's national economy and people's lives. In the future for a long period of time, the characteristics of China's energy development is still coal based power generation. A variety of pollutants in coal-fired emissions to the atmosphere, the acid gas emissions is the focus of prevention at this stage. Electric power industry in coal consumption and pollutant emissions to the atmosphere are large, environmental governance, reduce SOx and NOx emissions of coal-fired power plant became the key control object. Keywords:Thermal power plant Desulfurization Denitrification 一、 前言 随着经济的发展，我国因燃煤排放的二氧化硫(SO)和氮氧化物(NOx )急剧增加,二氧化2 硫、氮氧化物是大气污染的主要物质。据统计我国每年NOx、SO排放量分别约为770万t2 和2400万t,然而NOx、SO是形成“酸雨”和“酸雾”的主要原因之一,氮氧化物与碳氢化2 合物结合形成光化学烟雾,所以NOx、SO污染带来的后果严重危及人体健康，,对自然环境2 造成严重损害。我国每年因NOx、SO及形成酸雨造成损失达1100亿元，其损失约占国民经2 济生产总值的7%,8%。〔1〕在我国, SO主要来自燃煤燃烧排放的烟气占90% ,其中火电厂2 燃煤排放占SO总量的1 4左右; NOx 90%来自燃料燃烧,因此脱硫脱氮及除尘是中国治理燃2 煤污染改善大气环境的最主要目标。 1 二、 烟气脱硫脱硝原理及系统 气体吸收可分为物理吸收和化学吸收两种。 如果吸收过程不发生显著的化学反应，单纯是被吸收气体溶解于液体的过程，称为物理吸收物理吸收速率较低，在现代烟气中很少单独采用物理吸收法。 若被吸收的气体组分与吸收液的组分发生化学反应，则称为化学吸收，在化学吸收过程中，被吸收气体与液体相组分发生化学反应，有效的降低了溶液表面上被吸收气体的分压。增加了吸收过程的推动力，即提高了吸收效率又降低了被吸收气体的气相分压。因此，化学吸收速率比物理吸收速率大得多。 因此，烟气脱硫脱硝技术中大量采用化学吸收法。用化学吸收法进行烟气脱硫脱硝，技术上比较成熟，操作经验比较丰富，实用性强，已成为应用最多、最普遍的烟气脱硫脱硝技术。 (一)烟气脱硫 燃烧后脱硫技术即烟气脱硫技术(FGD)，即Flue gas desulfurization,按工艺特点可分为湿法、半干法和干法三大类。以湿法烟气脱硫为代表的工艺有:石灰/石灰石一一石膏法、双碱法、氨吸收法、海水法等;其特点是:技术工艺成熟、脱硫效率高(90%以上)，且脱硫副产品大都可回收利用，但其投资和运行费用较高。 【1】下表为各种常用的脱硫工艺技术指标汇总 在我国燃煤火力电厂主要采用传统的石灰/石灰石一一石膏湿法脱硫工艺。此处主要介绍该种脱硫工艺。 2 1.石灰石,石膏湿法脱硫工艺及脱硫原理 从电除尘器出来的烟气通过增压风机BUF进入换热器GGH，烟气被冷却后进入吸收塔Abs，并与石灰石浆液相混合。浆液中的部分水份蒸发掉，烟气进一步冷却。烟气经循环石灰石稀浆的洗涤，可将烟气中95%以上的硫脱除。同时还能将烟气中近100%的氯化氢除去。在吸收器的顶部，烟道气穿过除雾器Me，除去悬浮水滴。 离开吸收塔以后，在进入烟囱之前，烟气再次穿过换热器，进行升温。吸收塔出口温度一般为50-70?，这主要取决于燃烧的燃料类型。烟囱的最低气体温度常常按国家排放 标准 excel标准偏差excel标准偏差函数exl标准差函数国标检验抽样标准表免费下载红头文件格式标准下载 规定下来。在我国，有GGH 的脱硫，烟囱的最低气温一般是80?，无GGH 的脱硫，其温度在50?左右。大部分脱硫烟道都配备有旁路挡板(正常情况下处于关闭状态)。在紧急情况下或启动时，旁路挡板打开，以使烟道气绕过二氧化硫脱除装置，直接排入烟囱。 石灰石—石膏稀浆从吸收塔沉淀槽中泵入安装在塔顶部的喷嘴集管中。在石灰石—石膏稀浆沿喷雾塔下落过程中它与上升的烟气接触。烟气中的SO2溶入水溶液中，并被其中的碱性物质中和，从而使烟气中的硫脱除。石灰石中的碳酸钙与二氧化硫和氧(空气中的氧)发生反应，并最终生成石膏，这些石膏在沉淀槽中从溶液中析出。石膏稀浆由吸收塔沉淀槽中抽出，经浓缩、脱水和洗涤后先储存起来，然后再从当地运走。 2、脱硫过程主反应 : SO+HO?HSO 2223 3 CaCO+HSO?CaSO+CO+HO 323322 CaSO+HSO?Ca(HSO) 32332 CaSO+1/2HO?CaSO?1/2HO 323 2 CaSO+1/2O?CaSO 324 CaSO+2HO?CaSO?2HO 4 24 2 3、优缺点 (1)优点: 1) 系统简单，因而投资低、运行费用低、可靠性高; 2) 脱硫效率高，可与湿法相当; 3) 锅炉负荷变化时, CFB烟气脱硫系统有很好的跟随特性，并且能在很低的负荷工况下工作(10,,100,); 4) 占地小，适合于现有电厂的改造; 5) 为得到高的脱硫效率和除尘效率，需要在吸收塔内喷水，本工艺的喷水量与脱硫所需的消石灰喷入量无关，因此适用于含硫量范围很宽的燃料(0.5,,6.5,); 6) 无论未处理的烟气中的SO2的含量如何，处理后的烟气总能达到规定的标准; 7) 脱硫副产品呈干粉状，便于处置，不会造成二次污染，对综合利用和堆放均非常有利; 8)本工艺除了对SO2有很高的脱除效率外，同时还可除去100,的SO3，HF、HCl的脱除效率效率均在90,以上; 9)由于CFB烟气脱硫系统的出口烟温可以通过调剂喷水量进行调整，另外烟气中的SO3含量很低，因此不会象湿法烟气脱硫工艺那样造成对烟囱的腐蚀问题，因而可以不采用湿烟囱设计。这对于现有电厂的烟气脱硫改造非常有利; 10)研究表明，如果在吸收剂中加入少量的铁基催化剂，可得到90,的脱氮效率，在统一装置中实现脱硫和脱氮的目标。 4 (2) 缺点: 1) 采用石灰作为吸收剂。由于在大多数发达国家中石灰工业十分发达，高质量的商品化石灰飞散容易得到，因此以石灰作为吸收剂不会有任何供应上的问题。但是我国优质石灰的供应尚有不少问题，如石灰品位低、质量不稳定、供应量不足、供应源分布不均，造成运输距离过长、价格过高等。由于石灰对于人体健康有一定的危害，因此采用石灰作为吸收剂必须保证系统有良好的密封和安全措施。否则会给电厂的安全文明生产带来困难。 2) 脱硫副产品的综合利用。本工艺的副产品中含有较多量的亚硫酸钙。亚硫酸钙的化学性能不稳定，在自然环境下会逐渐氧化为硫酸钙，同时体积会增大。这就对原有的粉煤灰的综合利用途径受到影响。因此对于CFB烟气脱硫工艺的副产品必须结合电厂当地的实际情况进行可行性研究，切实做好脱硫副产品的处置或综合利用工作; 3〕烟气脱硫系统的压降较大。CFB-FGD系统的总压降约为2000,3000Pa，一般现有电厂的引风机的压头裕量不能克服如此大的压降，需要增加心得脱硫风机。高的压降损失还使得运行费用增加。 4、影响湿法脱硫的因素 1)脱硫效率与PH值沿吸收塔高度的变化;2)PH值;3)钙硫比;4)脱硫剂的选择; 5)气流速度;7)浆液的固体含量;8)SO2的浓度;9)吸收塔结构。 5、运行中可能存在的问题及解决对策 (1)运行中可能存在的问题 1)结垢和沉积; 2)设备腐蚀。 (2)解决对策 1) 防止结垢和堵塞 在吸收塔的结构设计方面应尽量做到以下几点: a、型式合适。 目前用于湿法烟气脱硫系统的典型吸收塔有喷淋塔、填料塔、多孔板塔、 5 液柱塔等，使用最为广泛的是喷淋洗涤塔(塔内无复杂的结构部件)。 b、结构简单。 内部结构不能复杂，一般采用无浆液停滞的塔结构。如重庆珞璜电厂就选用中空的液柱塔，塔内设置上百个陶瓷喷嘴。喷嘴喷出约6 m高的液柱，烟气与脱硫浆液逆流接触，从而使塔内结垢大大减少。 c、液气比要适当。 注意选用适当的液汽比，设计合适的循环液量、吸收塔液室容量，以控制石膏的饱和度，并确保石膏晶种的生成。 在运行操作方面，要做到以下几点: a、提高除尘器的效率和可靠性，强化除尘效果，严格控制烟气带入的尘量。 b、为加快亚硫酸钙的氧化速度，压缩空气最好以极细小的气泡送入，一般宜采用回转式雾化器将压缩空气送入氧化塔底(在保证强制氧化的空气量方面，应控制好氧化风机的台数，使CaSO3 氧化成CaSO4 的量增加。 c、控制溶液中易于结晶的物质不要过饱和(过饱和度小于等于140,)，以保持一定的品种，使石膏晶体的生长有较大优势。 d、控制吸收液中水分蒸发速度和蒸发量，防止过饱和。 e、控制溶液的pH值，防止发生剧变。如能将浆液的pH值控制在4(5左右，则亚硫酸钙氧化成硫酸钙的环境最佳，可保证亚硫酸钙的氧化。 f、根据锅炉的负荷即烟气排放量的多少作跟踪调节控制。 g、依据运行经验控制启停循环泵的台数，并尽可能使脱硫系统连续稳定运行，以减少系统启停的次数。 h、通过加添加剂的 方法 快递客服问题件处理详细方法山木方法pdf计算方法pdf华与华方法下载八字理论方法下载 ，增加HSO 一的活度，降低can的浓度，使系统在未饱和状态下运行，防止硫酸钙结垢，如添加氯化钙、氧化镁、有机酸(如己二酸)、表面活性剂等。另外，为防止喷雾嘴和除雾器结垢，在采用简单构件的同时，应加强过滤与清洗。 2)防止腐蚀 防止腐蚀的措施主要有以下几条。 6 a、优化没计 根据流体的组成、温度和浓度等使用耐腐材料，并考虑防腐内衬的施工(如重庆珞璜电厂二期脱硫系统热交换器采用ND钢，并设计成光管式，减小 厚，加大肋片厚度，增加肋片间距;吸收塔采用内衬玻璃鳞片树脂技术，不但基本解决了低腐问题，减少了维护费用(而且提高了运行的可靠性 ，又如连州电厂采用不锈钢、氯丁基橡胶、玻璃鳞片涂层和玻璃钢等防腐材料，有效地解决腐蚀问题 。 b、加强运行监测和维护 如pH值范围的监测，因为控制pH值对脱硫效率和防止氧化皮有重大作用，但不适当地降低pH值也会导致加速腐蚀(因此，运行时要及时清理沉积物和氧化皮，否则会增加点蚀和缝隙腐蚀。 (二)烟气脱硝 【3】 下表为各种烟气脱硝工艺的一般比较 【3】 脱硝技术一般比较 所采用的技术 脱硝效率% 工程造价 运行费用 低氮燃烧技术 25-40 较低 低 SNCR技术 25-40 低 中等 LNB+SNCR技术 40-70 中等 中等 SCR技术 80-90 高 中等 SNCR/SCR技术 40-80 中等 中等 SCR(Selective Catalytic Reduction)，即选择性催化还原技术，近几年来发展较快，在西欧和日本得到了广泛的应用，是目前氨催化还原法是应用得最多的技术。它没有副产物，不形成二次污染，装置结构简单，并且脱除效率高(可达90%以上)，运行可靠，便于维护等优点。此法以NH，作还原剂，在催化剂的作用下，NH在较低的温度下有选择的地将废气33 中的NO还原成N，而不同尾气中的O反应。 222 7 1、反应原理方程式: 催化剂 4NO+4NH+O ? 4N+6HO 3222 催化剂 NO+NO+2NH ? 2N+3HO 2322 一般通过使用适当的催化剂，上述反应可以在200?,450?的温度范围内有效进行，在NH/NO=1的情况下，可以达到80,90%的脱硝效率。烟气中的NO浓度通常是低的，但是3X 烟气的体积相对很大，因此用在SCR装置的催化剂一定具有高性能。用在这种条件下的催化剂完全满足燃煤锅炉高可靠性运行的要求。 2、SCR脱硝工艺原理 下图是SCR法烟气脱硝工艺流程示意图 SCR烟气脱硝装置采用选择性催化还原法(SCR)脱硝技术,每台机组装设2台脱硝反应器，布置在省煤器之后、空预器之前的空间内(炉后)。根据脱硝效率的不同要求，脱硝装置按2+1(或1+2)布置，即2层运行1层备用(1层运行2层备用)，催化剂采用蜂窝式或板式。脱硝装置入口采用垂直长烟道布置，喷氨栅格布置在入口垂直烟道内。 8 脱硝装置共分为2个区:氨区、反应器区。 氨区主要由卸料压缩机、储氨罐、液氨蒸发槽、氨气缓冲槽、氨气稀释槽、废水泵、废水池等组成。此套系统提供氨气供脱硝反应使用。液氨的供应由液氨槽车运送，利用液氨卸料压缩机将液氨由槽车输入储氨罐内，利用液氨自身重力和压差将储槽中的液氨输送到液氨蒸发槽内蒸发为氨气，经氨气缓冲槽来控制一定的压力及其流量，然后送达反应器区的氨/空气混合器，与稀释风机提供的稀释空气混合均匀，然后通过喷氨栅格喷入反应器。氨气系统紧急排放的氨气则排入氨气稀释槽中，经水的吸收排入废水池，再经由废水泵送至废水处理厂处理。 反应器区主要包括:脱硝钢结构平台及扶梯、氨/空气混合器、稀释风机、喷氨栅格、SCR反应器、反应器进口烟道、反应器出口烟道等。 SCR反应器为2个由钢板围成的壳体。内部布置有导流板、整流栅格、碎灰装置、桁架、催化剂、催化剂支撑梁、加强筋、起吊导轨、吹灰器等装置。 液氨从液氨槽车由卸料压缩机送入液氨储槽，再经过蒸发槽蒸发为氨气后通过氨缓冲槽和输送管道进人锅炉区，通过与空气均匀混合后由分布导阀进入SCR反应器内部反应，SCR反应器设置于空气预热器前，氨气在SCR反应器的上方，通过特殊的喷雾装置和烟气均匀分布混合，混合后烟气通过反应器内催化剂层进行还原反应。 3、优缺点: (1) 优点 1)使用催化剂，反应温度低; 2)净化率高，脱NOX效率可达85%; 3)工艺设备紧凑，运行可靠; 4)还原后的氮气放空，无二次污染。 (2) 缺点 1)投资和运行成本面临巨大困难; 2)不仅不能回收氮资源，而且还要消耗大量的还原剂，造成资源浪费; 3)SO2的共存易使NO催化氧化剂中毒 ; 4)催化剂只能在350? 以上运行。 9 4、SCR脱销技术主要影响因素分析 在SCR系统设计中，最重要的运行参数是烟气温度、烟气流速、氧气浓度、SO浓度、2水蒸汽浓度、钝化影响和氨逃逸等。 (1)烟气温度是选择催化剂的重要运行参数，在电力燃煤锅炉脱硝使用的催化剂，一般在300?,430?。而锅炉及水泥窖出口烟气的温度要小于这一数值。 (2)烟气流速、烟气流速直接影响NH3与NOX的混合程度，需要设计合理的流速以保证NH3与NOX充分混合使反应充分进行。 (3)当氧浓度增加催化剂性能提高到达到渐近值，但氧浓度不能过高，一般控制在2%,3%。 (4)氨逃逸是影响SCR系统运行的另一个重要参数，实际生产中通常是多于理论需要量的氨被喷射进入系统，反应后在烟气下游多余的氨称为逃逸，NOX 脱除效率随着氨逃逸量的增加而增加，在某一个氨逃逸量后达到一个渐进值。 (5)水蒸汽浓度的增加使催化剂性能下降，催化剂钝化失效也不利于SCR系统的正常运行，必须加以有效控制。 三、 安装布置 (一)烟气脱硫布置 脱硫装置与主体工程不同步建设需要预留脱硫场地时，且当电厂留有扩建的可能性时，脱硫装置不宜布置在该机组的扩建端。脱硫场地预留在紧邻锅炉引风机后部烟道及烟囱的外侧区域。场地大小根据将来可能采用的脱硫工艺 方案 气瓶 现场处置方案 .pdf气瓶 现场处置方案 .doc见习基地管理方案.doc关于群访事件的化解方案建筑工地扬尘治理专项方案下载 确定。在预留场地上不应布置不便拆迁的设施。并且一般2台机组的脱硫装置成对称布置，形成炉后标准长方形布置区域。该区域一般未进行过优化，故占地面积较大。当老厂改造机组需要有脱硫装置时，需要在老厂地形复杂及地区狭窄布置脱硫装置，整个布置尽可能利用老厂的位置布置整套脱硫装置，并满足工艺要求，其布置尺寸成多种几何形状布置，为非标准布置方式，此时更应考虑运行费用低、方便施工、有利维护检修等要求。 (二)烟气脱硝布置 依据SCR 脱硝反应器相对于电除尘的安装位置,可将SCR 分为高含尘和低含尘两类，采用高含尘工艺时,SCR 反应器布置在省煤器和空气预热器(空预器) 之间。其优点是烟气温度高,满足了催化剂活性要求;缺点是烟气中的飞灰含量高,对催化剂的防磨损和防堵塞的性能要求较高。对于低含尘工艺,SCR 布置在烟气脱硫系统( FGD) 之后、烟囱之前。此时 10 虽然烟气中的飞灰含量大幅减少,但为了满足催化剂活性对反应温度的要求,需要安装蒸汽加热器和烟气换热器( GGH) ,系统复杂,投资增加,故一般选择高含尘工艺。采用高尘布置方案，即脱硝装置布置在炉后，串联在锅炉省煤器与空预器之间，主要设备布置需要与锅炉厂结合，解决脱硝方案引起的锅炉钢架的变化对锅炉安全性的影响。同时，对于增加脱硝装置，而对锅炉及空气预热器的影响，也需进行评估并进行必有的改造。 四、 总结 脱硫是我国电厂烟气治理的重点，近年来国家在抑制氮氧化物排放方面出了许多政策和措施，对电厂脱硝建了一批示范工程，并明确规定在建和将要建造的大型电厂都要预留脱硝空间。目前我国烟气脱硫脱硝技术主要存在的问题有:?脱硫技术自主创新能力较低，关键技术需要向国外引进;?设计制造水平和产业标准化低;?国家有关政策超前，环保经费投入不足;?市场竞争混乱，工程质量不高。要解决这些问题绝非一朝一夕之事，本文建议:?加强国外先进技术国产化进程，鼓励技术创新;?建立完整的脱硫脱硝配套产业，鼓励他们参与市场竞争;?呼吁国家加大环保投入，同时对目前电厂不愿兴建的示范工程要积极扶持;? 规范 编程规范下载gsp规范下载钢格栅规范下载警徽规范下载建设厅规范下载 市场，严格监督质量。 我国的脱硫技术在引进国外技术基础上，已进入消化吸收再创新阶段，总体上达到国外先进水平，但脱硫技术较为单一，石灰石—石膏法占在建和已建脱硫项目的90%以上，对其脱硫副产物—石膏的处置及综合利用尚需引起足够重视。若任其堆放或抛弃，既浪费了资源，占用了场地，又会产生新的二次污染。在套设备的制造、加工能力与发达国家相比还有较大差距，一些关键配套设备，如湿法脱硫工程中的搅拌器、除雾器，烟气换热器和干法脱硫工程中斜槽调节器及检测仪器中的传感件等制造技术，国内尚未完全掌握，个别的设备即使能生产，其产品质量、性能与国外同类产品相比也有一定差距。尤其是在保证脱硫系统连续稳定运行方面还需要进一步加强。我国的低氮氧化物燃烧技术和烟气脱硝技术的研发和工程应用尚处于起步阶段，投运的脱硝装置还不多，投运的机组还未经过长期稳定连续运行的考验。 随着我国经济的发展，能源需求量也会越来越大。而环境污染居高不下，环保迫在眉睫，燃煤电厂首当其冲。继续探索新型的脱硫脱硝技术对改善我国环境污染，促进经济持续发展具有重要的现实意义。 参考文献: [1] 周玉婷，钱枫，付颖(烟气脱硫脱硝技术当前进展[J](北京工商大学学报:自然科学 11 版，2006，(24)3:17-20( [2] 中国环保产业协会等. 火电厂氮氧化物排放控制技术方案研究[R]. 中国环保产业协会, 2008. 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