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知識:火電廠脫硫技術與應用
瀏覽次  更新時間:2017-10-12

  在中國,能源主要以煤炭為主,而大部分煤用來發電,燃煤過程中會產生大量的SO2,雖然經過脫硫,很大程度上減少了SO2的排放量,但仍有大量SO2排放到空氣中,對空氣造成了嚴重的污染。
  
  因此,采用有效的脫硫技術對減少SO2的排放量至關重要。同時,低成本、高效率的脫硫技術既能實現一定的經濟效益,又符合國家節能減排的政策。
  
  1、中國燃煤電廠脫硫現狀
  
  目前,中國火電廠煙氣脫硫技術產業化取得了很大的進展,石灰石一石膏法、煙氣循環流化床法、海水脫硫法、脫硫除塵一體化法、半干法、爐內噴鈣尾部煙氣增濕活化法、活性焦吸附法等技術在火電廠得到很大的推廣與應用。其中, 石灰石一石膏法煙氣脫硫技術應用最為廣泛。
  
  據不完全統計, 已建和在建火電廠的煙氣脫硫項目中, 93 % 以上采用石灰石一石膏濕法脫硫工藝。在實際發電項目中,有時候不單采用一種脫硫技術,一個電廠會選擇兩種或兩種以后的脫硫技術,從而提高脫硫效率,實現SO2的低排放。
  
  2、燃煤電廠脫硫技術的選擇
  
  火電廠脫硫技術的選擇原則: a) 脫硫技術相對成熟,脫硫效率高,能達到環保控制要求,已經得到推廣與應用;b) 脫硫成本比較經濟合理;c) 脫硫所產生的副產品是否好處理,最好不造成二次污染,或者具有可回收利用價值;d) 對發電燃煤煤質不受影響;e) 脫硫劑的能夠長期的供應,且價格要低廉。
  
  3、燃煤電廠脫硫技術介紹
  
  根據燃煤發電過程和階段,脫硫技術分為: 燃燒前脫硫技術、燃燒中脫硫技術和燃燒后煙氣脫硫技術。
  
  3.1燃燒前脫硫
  
  燃燒前脫硫就是在煤炭燃燒發電之前通過各種方法降低煤炭中的含硫量,降低煤炭硫含量的主要方法有物理洗選煤法、化學洗選煤法、煤的氣化和液化等。其中化學法、煤的氣化和液化技術由于成本高,在燃煤發電中基本不使用,物理洗選煤法最經濟,應用最廣泛,但只能脫無機硫。
  
  電煤在燃燒發電前通過洗選環節,不僅能降低煤炭中的無機硫;還能降 低煤炭灰分,減輕煤炭運輸量,減輕鍋爐的沾污和磨損,減少發電中產生的灰渣量,回收部分硫資源;提高電煤的熱值,尤其是低熱值發電廠,通過煤炭洗選彌補熱值不高的缺點,提高發電量。
  
  3.2燃燒中脫硫
  
  隨著,中國火力發電廠循環液化床鍋爐的廣泛使用,爐內脫硫效率得到了很大的提高。流化床燃燒固硫技術是把煤粉和固硫劑加入燃燒室內的床層中, 從爐底鼓風使床層懸浮進行燃燒,提高燃燒效率,讓煤與脫硫劑在床層內充分混合, 脫硫劑多次循環, 煙氣與脫硫劑充分接觸, 提高脫硫率。常用的石灰石固硫劑,其脫硫效率可達到70%~90%。此外,流化床固硫技術還分為常壓循環流化床、增壓循環流化床燃燒等技術。
  
  3.3燃燒后脫硫
  
  燃燒后脫硫又稱尾部煙氣脫硫,是在煙道處加裝脫硫設備對煙氣進行脫硫的方法。是最有效的脫硫法。煙氣脫硫可分為濕法和干法(包括半干法)2種。其中最典型的脫硫技術:石灰石/石膏法、噴霧干燥法、 電子束法、氨法等。下面簡單介紹下火電廠最常用的脫硫技術。
  
  3.3.1 石灰石—石膏濕法脫硫技術
  
  石灰石—石膏濕法脫硫技術,是一種最成熟的脫硫工藝,應用最為廣泛,其特點:脫硫效率高、運行穩定、運行費用低等,機組容量較大的新建火電廠大多采用此法。
  
  該工藝系統主要由煙氣系統、吸收氧化系統、漿液制備系統、石膏脫水系統、排放系統組成,基本工藝流程如下:
  
  鍋爐煙氣經電除塵器除塵后,通過增壓風機、GGH換熱器降溫后進入吸收塔,在吸收塔內煙氣向上流動且被向下流動的循環漿液以逆流方式洗滌,循環漿液則通過噴漿層內設置的噴嘴噴射到吸收塔中,以便脫除SO2、SO3、HCl和HF ,同時在“強制氧化工藝”的處理下反應的副產物CaSO3˙1/ 2H2O被導入的空氣氧化成石膏,并消耗作為吸收劑的石灰石。循環漿液通過循環泵向上輸送到噴淋層中,通過噴嘴進行霧化,使氣體和液體得以充分接觸。吸收塔中,石灰石與SO2反應生成石膏,這部分石膏漿液通過石膏漿液泵排出,進入石膏脫水系統。經過凈化處理后的煙氣流經兩級除霧器除霧,同時按特定程序不時地用工藝水沖洗除霧器。在吸收塔出口,煙氣一般被冷卻成46~55℃冷凝水,且被水蒸汽飽和。通過GGH將煙氣加熱到80℃以上,以提高煙氣的抬升高度和擴散能力。最后,清潔的煙氣通過煙道進入煙囪排向大氣。
  
  該工藝的技術特點有:a) 高速氣流設計增強了物質傳遞能力,降低了系統的成本;b) 系統采用最優尺寸,平衡了SO2去除與壓降的關系;c) 吸收塔液體再分配裝置有效避免了煙氣爬壁現象的產生,降低了能耗;脫硫效率高達95 %以上;d) 技術成熟,設備運行可靠性高;單塔處理煙氣量大,脫硫量大;e) 適用于任何含硫量的煤種的煙氣脫硫;對鍋爐的適應性強;f) 處理后的煙氣含塵量大大減少;g)石灰石資源豐富,價廉易得;h) 脫硫副產品便于回收利用。
  
  3.3.2氨法煙氣濕法脫硫技術
  
  濕法氨法工藝過程一般分為3個步驟:脫硫吸收、中間產品處理、副產品制造。其中,脫硫吸收過程是氨法煙氣脫硫技術的核心,它以水溶液中的SO2和NH3的反應為基礎,得到亞硫酸銨中間產品;中間產品的處理主要分為兩大類:直接氧化和酸解。直接氧化是在多功能脫硫塔中,鼓入空氣將亞硫酸銨氧化成硫銨,酸解是用硫酸、磷酸、硝酸等酸將脫硫產物亞硫銨酸解,生成相應的銨鹽和氣體SO2;副產品制造是將中間產品處理后得到的銨鹽送制肥裝置制成成品氮肥或復合肥。
  
  由于氨是一種良好的堿性吸收劑,氨的堿性強于鈣基吸收劑,而且氨吸收煙氣中SO2是氣—液或氣—氣反應,反應速度快、反應完全、吸收劑利用率高,可以得到很高的脫硫效率,相對于鈣基脫硫工藝來說系統簡單、設備體積小、能耗低。另外,其脫硫副產品是常用化肥,其銷售收入可以大幅度降低運行成本。并且氨法脫硫工藝在脫硫的同時可以脫氮,且脫硫過程中沒有廢水、廢渣產生,從實際運行效果看,其脫硫效果滿足各地環保要求,運行費用低,因此氨法脫硫是較適合中國國情的一項煙氣脫硫技術。
  
  3.3.3半干法脫硫
  
  半干法脫硫采用的脫硫劑以固液混合物的形式噴入吸收塔,在與煙氣中的SO2反應的同時水分被蒸發,脫硫劑被干燥為固體,過剩的脫硫劑與生成的副產品均以固體形式被收集,其代表工藝有噴霧干燥法工藝和氣體懸浮吸收工藝。噴霧干燥法脫硫工藝技術比較成熟,具有工藝流程簡單、系統可靠性高等特點。
  
  系統采用雙流體霧化噴嘴,雙流體霧化噴嘴與旋轉霧化噴嘴相比,設計簡單,可以更好地控制霧化粒度和霧化質量。由布袋除塵器回送的吸收劑由兩級水霧化噴嘴活化增濕,進一步提高吸收劑脫硫效率,脫硫效率可達到80 %左右,但單塔煙氣處理量較小。
  
  3.3.4 電子束煙氣脫硫技術
  
  電子束煙氣脫硫技術是物理方法與化學方法相結合的新技術,它是利用電子加速器產生的等離子體促使煙氣中的SO2及NOX與加入的NH3反應,實現煙氣脫硫脫硝的目的,脫硫效率可達90 %左右。
  
  4、結語
  
  總之,燃煤電廠脫硫工藝的選擇要注重脫硫效率高、經濟成本低、脫硫副產生的可回收利用,發展循環經濟,促進節能減排,實現可持續發展。