液膜式湿法烟气脱硫技术的研究 内容提要 11、研究现状及课题背景 2、课题的主要思想 3、完成的工作的工作 4、结束语
液膜式湿法烟气脱硫技术的研究 内容提要 1、研究现状及课题背景 2、课题的主要思想 3、完成的工作的工作 4、结束语
1、湿法烟气脱硫技术的研究现状及课题背景 1.湿法烟气脱硫技术的研究现状 烟气脱硫技术按工艺特性一般可分为湿法、干法和」 半干法三种。其中,湿法是目前在实际运用中应用最广, 工艺应用最多的脱硫方法,它们约占世界上现有烟气脱 硫装置的8%左右,其中石灰石一石膏法为367,其 是由英国皇家化学工业公司提出的,经过近三十年的发 1三展,前它已成为世上技术成染,实用业最多, 法脱硫的基本原理是用石灰石浆液吸收烟气中的SO2, 先生成亚硫酸钙,然后亚硫酸钙被氧化为硫酸钙,因而 分为吸收和氧化两个过程,副产品石膏可回收利用,亦 可抛弃处置
1、湿法烟气脱硫技术的研究现状及课题背景 1.1湿法烟气脱硫技术的研究现状 烟气脱硫技术按工艺特性一般可分为湿法、干法和 半干法三种。其中，湿法是目前在实际运用中应用最广， 工艺应用最多的脱硫方法，它们约占世界上现有烟气脱 硫装置的80%左右，其中石灰石—石膏法为36.7%，其 它湿法为48.3%。湿式石灰石-石膏法烟气脱硫技术最早 是由英国皇家化学工业公司提出的，经过近三十年的发 展，目前它已成为世界上技术最成熟，实用业绩最多， 运行状况最稳定的脱硫工艺，脱硫率在90%以上。该方 法脱硫的基本原理是用石灰石浆液吸收烟气中的SO2， 先生成亚硫酸钙，然后亚硫酸钙被氧化为硫酸钙，因而 分为吸收和氧化两个过程，副产品石膏可回收利用，亦 可抛弃处置
我国早在70年代就开始了电站锅炉烟气脱硫技术的研 二究工作,几乎与美国同时起步,涉及各类方法。但由于技 术、管理、经济和环境意识等多方面的原因以及缺乏相应 政策的推动,大部分技术尚停留在中试甚至小试阶段,仅 有的几项经过中试应用的技术也还未能大范围推广。随着 国家对环境保护的日益重视,同时为了促进国内烟气脱硫 技术的开发研究,七五、八五期间国家有目的、有计划地 引进了一批国外的先进技术和示范装置。这些引进的烟气 二脱硫设备虽然技术先进,运行稳定,自动化程度高,对我 国的烟气脱硫事业有很大的推动作用,对我们积累设计、 运行和管理等方面的经验是十分有用的,但这些设备的投 资及运行费用极为昂贵,对于我国这样一个发展中国家来 说是难以承受的。由于脱硫系统的投资和运行费用均很高 (我国目前烟气脱硫装置脱除SO2成本在1500元/t以上, 要比规定的SO2排放费200元/t高几倍),因此,在没 有实行“排放权交易”制度的情况下,燃煤电厂的脱硫系 统一般不会在低于排放标准控制值的状态下运行,即使对
我国早在70年代就开始了电站锅炉烟气脱硫技术的研 究工作，几乎与美国同时起步，涉及各类方法。但由于技 术、管理、经济和环境意识等多方面的原因以及缺乏相应 政策的推动，大部分技术尚停留在中试甚至小试阶段，仅 有的几项经过中试应用的技术也还未能大范围推广。随着 国家对环境保护的日益重视，同时为了促进国内烟气脱硫 技术的开发研究，七五、八五期间国家有目的、有计划地 引进了一批国外的先进技术和示范装置。这些引进的烟气 脱硫设备虽然技术先进，运行稳定，自动化程度高，对我 国的烟气脱硫事业有很大的推动作用，对我们积累设计、 运行和管理等方面的经验是十分有用的，但这些设备的投 资及运行费用极为昂贵，对于我国这样一个发展中国家来 说是难以承受的。由于脱硫系统的投资和运行费用均很高 （我国目前烟气脱硫装置脱除SO2成本在1500元/ｔ以上， 要比规定的SO2 排放费200元/ｔ高几倍[5] ），因此，在没 有实行“排放权交易”制度的情况下，燃煤电厂的脱硫系 统一般不会在低于排放标准控制值的状态下运行，即使对 于
已建成投产的烟气脱硫脱硫设备也因其不菲的运行费用而 不得不照例关闭停运。但是,随着排放标准的不断修订, 二允许的SO排放浓度或总量将会有所降低,排放收费将会 越来越高,这将是必然的趋势。 为此,国家经贸委颁发了《火电厂烟气脱硫关键技术与设 二备国产化规划要点》(国经贸资源(2001,指出烟气脱 硫关键技术与设备国产化是降低工程造价、加快火电厂二 二氧化硫治理速度、提高机电制造企业竞争能力、培育新的 经济增长点的需要,指明了烟气脱硫国产化的目标。各环 境设备开发商积极研究开发适合我国国情的烟气脱硫脱硫 设备,目前在国内比较盛行的是湿法烟气脱硫装置现在 二全国有数百家烟气脱硫设备制造厂,且生产的脱硫设备多 用在中小型锅炉上,采用的脱硫剂大多数为石灰,少数为 废碱液。但由于现有的脱硫设备自控水平低,浆液pH值 难以稳定,实际运行时脱硫效率很低,设备现存的问题还 没有得到很好的解决,因此无法满足我国污染物排放的要 →求,烟气脱硫技术及设备还需要在实践中不断完善进而
已建成投产的烟气脱硫脱硫设备也因其不菲的运行费用而 不得不照例关闭停运。但是，随着排放标准的不断修订， 允许的SO2排放浓度或总量将会有所降低，排放收费将会 越来越高，这将是必然的趋势。 为此，国家经贸委颁发了《火电厂烟气脱硫关键技术与设 备国产化规划要点》(国经贸资源(2000)156 )，指出烟气脱 硫关键技术与设备国产化是降低工程造价、加快火电厂二 氧化硫治理速度、提高机电制造企业竞争能力、培育新的 经济增长点的需要，指明了烟气脱硫国产化的目标。各环 境设备开发商积极研究开发适合我国国情的烟气脱硫脱硫 设备，目前在国内比较盛行的是湿法烟气脱硫装置。现在 全国有数百家烟气脱硫设备制造厂，且生产的脱硫设备多 用在中小型锅炉上，采用的脱硫剂大多数为石灰，少数为 废碱液。但由于现有的脱硫设备自控水平低，浆液pH值 难以稳定，实际运行时脱硫效率很低，设备现存的问题还 没有得到很好的解决，因此无法满足我国污染物排放的要 求，烟气脱硫技术及设备还需要在实践中不断完善进而
解决脱硫设备运行和管理中存在的问题。 12课题研究背景 湿式烟气脱硫技术在机理上很成熟,其过程是气液反 应过程,反应速率快,钙的利用率高,脱硫效果好。但 目前不论从设备本身,还是从实际应用上说,还存在许 多问题。其中腐蚀问题最为突出。湿法脱硫技术主要是 利用浆液洗涤烟气,通过增加气液接触面积来获得较高 的脱硫效率。这导致出口烟气携带液滴,烟气流速越高, 烟气带水量越多,易造成风机带水,管道和设备腐蚀等。 因此,需要在出口增设除雾器和烟气再热系统( Stack e Gas Reheat),通过烟气再热的方法来提高出口烟气温 度,防止腐蚀。 12.1腐蚀机理 湿法烟气脱硫技术是利用喷淋的浆液洗涤烟气,大 部分污染物和腐蚀元素在吸收塔内就被除去了,一般出 口烟气中仅含有少部分S03、S02、氯化物、氟化物和硫酸
解决脱硫设备运行和管理中存在的问题。 1.2课题研究背景 湿式烟气脱硫技术在机理上很成熟，其过程是气液反 应过程，反应速率快，钙的利用率高，脱硫效果好。但 目前不论从设备本身，还是从实际应用上说， 还存在许 多问题。其中腐蚀问题最为突出。湿法脱硫技术主要是 利用浆液洗涤烟气，通过增加气液接触面积来获得较高 的脱硫效率。这导致出口烟气携带液滴，烟气流速越高， 烟气带水量越多，易造成风机带水，管道和设备腐蚀等。 因此，需要在出口增设除雾器和烟气再热系统（Stack Gas Reheat），通过烟气再热的方法来提高出口烟气温 度，防止腐蚀。 1.2.1腐蚀机理 湿法烟气脱硫技术是利用喷淋的浆液洗涤烟气，大 部分污染物和腐蚀元素在吸收塔内就被除去了，一般出 口烟气中仅含有少部分SO3、SO2、氯化物、氟化物和硫酸
雾等。但是,烟气中带水量多,而且由于硫氧化物的 存在,烟气露点温度提高,使系统出口烟气温度降到 露点以下。既使用最有效的除雾器,饱和烟气所携带 的水滴和水雾也会凝结,水雾在烟气出口设备上凝结 后吸收烟气中的腐蚀元素,从而腐蚀管路和设备 般按照金属腐蚀破坏形态可把金属腐蚀分为全 面腐蚀和局部腐蚀。在富酸环境下的塔体和管路的腐 蚀都属于全面腐蚀。全面腐蚀既可能是腐蚀程度相同 的均匀腐蚀,也可以是腐蚀程度不同的非均匀腐蚀 而局部腐蚀的形态很多,可以发生孔蚀、缝隙腐蚀、 晶间腐蚀、应力腐蚀开裂等,虽然发生面积较小,但 大危害更大。也可按照腐蚀发生的温度把金属腐蚀分 为高温和低温腐蚀。脱硫塔体和出口管路的腐蚀都属 于低温腐蚀 当水滴在塔体和管路上凝结时,形成很薄的液膜 吸收了烟气中的硫化物形成酸液,从而产生腐蚀。而 在一些狭小的细缝存在有与腐蚀有关的物质,由于缝 隙限制了物质的扩散,从而建立了以缝隙为阳极的浓
雾等。但是，烟气中带水量多，而且由于硫氧化物的 存在，烟气露点温度提高，使系统出口烟气温度降到 露点以下。既使用最有效的除雾器，饱和烟气所携带 的水滴和水雾也会凝结，水雾在烟气出口设备上凝结 后吸收烟气中的腐蚀元素，从而腐蚀管路和设备。 一般按照金属腐蚀破坏形态可把金属腐蚀分为全 面腐蚀和局部腐蚀。在富酸环境下的塔体和管路的腐 蚀都属于全面腐蚀。全面腐蚀既可能是腐蚀程度相同 的均匀腐蚀，也可以是腐蚀程度不同的非均匀腐蚀。 而局部腐蚀的形态很多，可以发生孔蚀、缝隙腐蚀、 晶间腐蚀、应力腐蚀开裂等，虽然发生面积较小，但 大危害更大。也可按照腐蚀发生的温度把金属腐蚀分 为高温和低温腐蚀。脱硫塔体和出口管路的腐蚀都属 于低温腐蚀。 当水滴在塔体和管路上凝结时，形成很薄的液膜， 吸收了烟气中的硫化物形成酸液，从而产生腐蚀。而 在一些狭小的细缝存在有与腐蚀有关的物质，由于缝 隙限制了物质的扩散，从而建立了以缝隙为阳极的浓
差电池,造成了缝隙内部的局部腐蚀。 阳极反应过程:Fe→Fen++ne 阴极反应过程:2H+2e→H2↑ 如果在与应力的共同作用下则易发生应力腐蚀开裂, 后果极其严重 12.2目前的解决办法 出于对暴露在富酸环境下的设备和管路状况考虑,大 部分设备采取了烟气再热方法来提高出口烟气温度以防 止腐蚀。 比较常见的有五种烟气再热形式。分别为串联式再 热法、间接热空气喷射再热法、直接燃烧再热法、烟气 旁通法、再生式再热法等。例如华能珞璜发电厂首家 再热型式,于1992年投入运行。但在使用过程中发现, 烟气加热系统翅片管束的表面结露,形成的H2SO4不仅
差电池，造成了缝隙内部的局部腐蚀。 阳极反应过程：Fe → Fen+ + ne 阴极反应过程：2H+ +2e → H2↑ 如果在与应力的共同作用下则易发生应力腐蚀开裂， 后果极其严重。 1.2.2目前的解决办法 出于对暴露在富酸环境下的设备和管路状况考虑，大 部分设备采取了烟气再热方法来提高出口烟气温度以防 止腐蚀。 比较常见的有五种烟气再热形式。分别为串联式再 热法、间接热空气喷射再热法、直接燃烧再热法、烟气 旁通法 、再生式再热法等。 例如华能珞璜发电厂首家 引进2×360MW三菱重工烟气脱硫装置就是采用再生式 再热型式，于1992 年投入运行。但在使用过程中发现， 烟气加热系统翅片管束的表面结露，形成的H2 SO4不仅
·加剧管束酸性腐蚀,缩短使用寿命,而且极易粘结烟 尘,造成烟气流通截面积逐渐减小,烟气侧阻力增大 烟气再热系统提高了出口烟气温度,防止了腐蚀, 同时还有利于污染物的扩散。但是烟气再热系统本身 的腐蚀问题却无法解决,有时甚至影响了整个脱硫系 ÷统的正常运行,既增大了资本投资,同时又额外增加 了运行和维护费用。 目前的解决方法不论是湿壁烟囱还是烟气再热系 统,从根本上讲,不是采用耐腐蚀合金材料,就是被 动维修,增加了投资费用,却没有从根本上解决问题 如果开发一种能减少烟气带水量,并且保持一定饱和 温距(烟气温度和烟气露点温度之差)的设备,就能 从根本上解决低温腐蚀问题,可能去掉除雾器和烟气 再热系统,降低整个烟气脱硫系统的投资、运行和维 护费用
• 加剧管束酸性腐蚀，缩短使用寿命，而且极易粘结烟 尘，造成烟气流通截面积逐渐减小，烟气侧阻力增大。 • 烟气再热系统提高了出口烟气温度，防止了腐蚀， 同时还有利于污染物的扩散。但是烟气再热系统本身 的腐蚀问题却无法解决，有时甚至影响了整个脱硫系 统的正常运行，既增大了资本投资，同时又额外增加 了运行和维护费用。 • 目前的解决方法不论是湿壁烟囱还是烟气再热系 统，从根本上讲，不是采用耐腐蚀合金材料，就是被 动维修，增加了投资费用，却没有从根本上解决问题。 如果开发一种能减少烟气带水量，并且保持一定饱和 温距（烟气温度和烟气露点温度之差）的设备，就能 从根本上解决低温腐蚀问题，可能去掉除雾器和烟气 再热系统，降低整个烟气脱硫系统的投资、运行和维 护费用
三几种主要再热方式的比较 1.串联式再热系统 设计简单、技术成熟。 容易造成管路堵塞和腐蚀。 2.直接燃烧再热系统 投资少、运行可靠、不易堵灰、腐蚀、维护费用低。 需用额外燃料、运行费用高、在脱硫后的烟气中又加入 了三氧化硫。部分设备遭到了热燃气的严重损坏,降低 了系统的可靠性和效率,燃料燃烧不完全和火焰不很稳 定 3.间接热空气再热系统 运行可靠、不易堵灰和腐蚀、能耗低。 需要更多的高温、高压蒸汽;增加了烟气体积,加大了 管道尺寸和引风机容量
几种主要再热方式的比较 1．串联式再热系统 设计简单、技术成熟。 容易造成管路堵塞和腐蚀。 2．直接燃烧再热系统 投资少、运行可靠、不易堵灰、腐蚀、维护费用低。 需用额外燃料、运行费用高、在脱硫后的烟气中又加入 了二氧化硫。部分设备遭到了热燃气的严重损坏，降低 了系统的可靠性和效率，燃料燃烧不完全和火焰不很稳 定。 3．间接热空气再热系统 运行可靠、不易堵灰和腐蚀、能耗低。 需要更多的高温、高压蒸汽；增加了烟气体积，加大了 管道尺寸和引风机容量
4.烟气旁通再热系统 ●能量消耗低、投资少、运行可靠。 烟气混合处容易腐蚀 5.再生式再热系统 能量消耗低、减少了脱硫系统的补充水、降低了烟气绝 热饱和温度,有利于SO2的吸收。 投资费用大、热交换器易腐蚀和堵塞、需要高效率的除 雾器
4．烟气旁通再热系统 能量消耗低、投资少、运行可靠。 烟气混合处容易腐蚀。 5．再生式再热系统 能量消耗低、减少了脱硫系统的补充水、降低了烟气绝 热饱和温度，有利于SO2的吸收。 投资费用大、热交换器易腐蚀和堵塞、需要高效率的除 雾器
