燃煤锅炉烟气脱硫除尘培训讲义

燃煤锅炉烟气脱硫除尘 技术发展与现状 ---鑫能（西安）公司培训讲义 罗建国 二零一一年元月 目 录 一、我国SO2排放的控制历程 二、燃煤锅炉烟气脱硫应用设备 三、业主锅炉状况及处理要求和目的指标值 四、FS-04规流填料塔主要技术特点 1、 FS-04规流填料塔技术原理 2、 FS-04规流填料塔技术特点 五、燃煤锅炉烟气除尘设备 1、 多管除尘器 2、 布袋除尘器 3、 静电除尘器 六、燃煤锅炉烟气脱硫应用工艺 1、 燃烧前脱硫 2、 燃烧中脱硫 七、燃煤锅炉烟气脱硫（FGD）工艺技术 1、双碱法烟气脱硫工艺技术 2、石灰石—石膏法烟气脱硫工艺技术 3、氨法烟气脱硫工艺技术 4、石灰-石膏法烟气脱硫工艺技术 附：干法烟气脱硫工艺 燃煤锅炉烟气脱硫除尘技术 发展与现状 ---鑫能（西安）公司培训讲义 一、我国SO2排放的控制历程 煤炭是一种低品位的化石能源。我国煤炭中灰分、硫分含量高，大部分煤的灰分在25%~28%，硫分的含量变化范围较大，从0.1%~10%不等。我国多数煤种除长焰煤、气煤和不黏结煤外，平均含硫率均超过1.21％。SO2的排放量与煤炭消耗量有着密切的关系，1983~1991年两者的相关系数达到0.96。由于具有以煤为主的一次能源构成，以及煤的发热量低、含硫量高的特点，我国SO2污染日益严重，大量的燃煤和煤中较高的含硫量导致大量的SO2排放。《中国环境状况公报》 表 关于同志近三年现实表现材料材料类招标技术评分表图表与交易pdf视力表打印pdf用图表说话 pdf 明，1990年，我国大、中城市大气污染较重，小城镇大气污染有加重的趋势。全国废气排放量（不包括乡镇工业）为85000亿m3，（ 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 状态下），比上年增长2.8%。其中SO2排放量为1495万t，与上年基本持平。1995年我国SO2排放量达到2370万t，超过欧洲和美国，使我国成为世界SO2排放第一大国，之后连续多年排放量超过2000万t。由于采取了一系列有效的控制排放政策和措施，目前已取得了一定的成效，但SO2的排放量仍十分巨大，污染严重。2000年，全国废气中SO2排放总量1995万t，其中工业来源的排放量1612万t，生活来源的排放量383万t；烟尘排放总量1165万t，其中，工业烟尘排放量953万t，生活烟尘排放量212万t；工业粉尘排放量1092万t。2001年，全国废气中SO2排放总量1947.8万t，其中工业来源的排放量1566.6万t，生活来源的排放量381.2万1。 早在1978年，我国就把“保护环境和自然资源，防止污染和其他公害“作为一项基本国策在《中华人民共和国宪法》中确定下来。 1979年，我国颁布了《中华人民共和国环境保护法（试行）》，该法将污染者的责任、征收排污费、对基本建设项目实行“三同时”（即防治污染的设施应当与主体工程同时设计、同时施工、同时投产）等作为强制性的法律制度确定下来。 1989年12月26日，第七届全国人大常委会第十一次会议正式通过了《中华人民共和国环境保护法》，自同日起施行。 1987年9月5日，第六届全国人民代表大会常务委员会第二十二次会议通过的《中华人民共和国大气污染防治法》（以下简称《大气法》）中第( 条规定：“向大气排放污染物的单位，必须遵守国家有关规定，并采取防治污染的措施”；1995年修订的《大气法》首次增加了有关控制酸雨的条文，要求对已经产生、可能产生酸雨的地区或其他SO2污染严重的地区，划定酸雨控制区或SO2控制区，在酸雨控制区和SO2污染控制区（简称“两控区”）内的火电厂和其他大中型企业，处于新建项目不能用低硫煤的，必须建设配套脱硫、除十装置或采取控制SO2排放、除尘的措施。根据近年来我国酸雨和SO2污染的状况及发展趋势，2000年4月29 日，第九届全国人民代表大会常务委员会第十五次会议通过修订后的《中华人民共和国大气污染防治法》，自2000年9月1日起施行。此法对进一步控制SO2和酸雨污染的各种政策、措施做了明文规定。 《中华人民共和国大气污染防治法》第三十条规定新建、扩建排放二氧化硫的火电厂和其他大中型企业，超过规定的污染物排放标准或者总量控制指标的，必须建设配套脱硫、除尘装置或者采取其他控制二氧化硫排放、除尘的措施。在酸雨控制区和二氧化硫污染控制区内，属于已建企业超过规定的污染物排放标准排放大气污染物的，依照本法第四十八条的规定限期治理。 大气污染物排放标准是环保法规和标准化法规定的国家强制性标准，制定严格、明确的排放标准是控制污染、保护环境的重要手段。我国现有的国家大气污染物排放标准体系中，按照综合性排放标准与行业性排放标准不交叉执行的原则。 火电厂执行GB13223—1996《火电厂大气污染物排放标准》、 锅炉执行GB13271—2001《锅炉大气污染物排放标准》、 工业炉窑执行GB9078—1996《工业炉窑大气污染物排放标准》、 炼焦炉执行GB16171—1996《炼焦炉大气污染物排放标准》、 水泥厂执行GB4915—1996《水泥厂大气污染物排放标准》、 恶臭物质排放执行GB14554—1993《恶臭污染物排放标准》 其他污染源排放大气污染物均执行 GB16297—1996《大气污染物综合排放标准》。 2001年，国家环保总局制订颁布了最新的GB13271—2001《锅炉大气污染物排放标准》，用来取代GB13271—1991和1999年颁发的GWPB3—1999《锅炉大气污染物排放标准》，该标准按锅炉建成使用时间分为两个时段，执行不同的大气污染物排放标准。 Ι时段：2000年12月31日前建成使用的锅炉； Π时段：2001年1月1日起建成使用的锅炉（含在Ι时段立项未建成或未运行使用的锅炉和建成使用锅炉中需要扩建、改造的锅炉）。 表1给出了二氧化硫最高允许排放浓度，为便于比较，也给出了对氮氧化物的相应规定。 　４．３　锅炉烟尘最高允许排放浓度和烟气黑度限值，按表１的时段规定执行。 表１　锅炉烟尘最高允许排放浓度和烟气黑度限值     ────────────────────────────────     　　　　　　烟尘排放浓度(mg/m3)　　 烟气黑度   锅炉类别　　　适用区域　 Ｉ时段　　 Ⅱ时段　　 (林格曼黑度,级)     ────────────────────────────── 自然通风锅炉　 一类区　　　　100　　　　80　 1(〈0.7MW 1t/h )     燃　 二、三类区　　 150　　　　120 1     煤　─────────────────────────────────     锅　　　　　　　　　一类区　　　　100　　　　80     炉　 其它锅炉　　　 二类区　　　　250　　　　200　　　1     　　　　　　　　　　三类区　　　　350　　　　250     ───────────────────────────────   轻柴油、煤油　 一类区　　　　80　　　　 80　　　　1     燃　　　　　　　　二、三类区　　 100　　　 100     油　─────────────────────────────────     锅　 其它燃料油　　 一类区　　　　100　　　　80*　　　1     炉　　　　　　　　　二、三类区　　200　　　　150     ───────────────────────────────    燃气锅炉　　　 全部区域　　　 50　　　 50　　　　　1     ─────────────────────────────── 　　注：＊一类区禁止新建以重油、渣油为燃料的锅炉。 　　４．４　锅炉二氧化硫和氮氧化物最高允许排放浓度，按表２的时段规定执行。 　　　表２　锅炉二氧化硫和氮氧化物最高允许排放浓度 ──────────────────────────────── SO2排放浓度(mg/m3)　 NOx排放浓度(mg/m3) 锅炉类别　　适用区域　　Ｉ时段　　 Ⅱ时段　　　Ｉ时段　　 Ⅱ时段 ──────────────────────────────── 燃煤锅炉　　　　　　全部区域　　 1200　 900　　/　　　　 燃轻柴油、煤油锅炉　全部区域　　 700　　500　　/　　　　400 其它燃料油锅炉　 　 全部区域 　　1200　 900*　 /　　　 400* 燃气锅炉　　　　 　 全部区域　　 100　　100　　/　　　　400 ──────────────────────────────── 　　注：＊一类区禁止新建以重油、渣油为燃料的锅炉。 　　４．５　燃煤锅炉烟尘初始排放浓度和烟气黑度限值，根据锅炉销售出厂时间，按表３的时段规定执行。 　　　 表３　燃煤锅炉烟尘初始排放浓度和烟气黑度限值 ────────────────────────────────── 　　　　　　　　 燃煤收到　　　 烟尘初始排　　　　　烟气黑度 　　　 锅炉类别　基灰分(%)　　 放浓度(mg/m3)　　(林格曼黑度,级) 　　　　　　　　　　　　　 Ｉ时段　　 Ⅱ时段 ────────────────────────────────── 　自然通风锅炉　　　　/　　　　 150　　　120　1(〈0.7MW 1t/h ) 层燃　─────────────────────────────── 锅炉　 其它锅炉　Aar≤25%　　1800　　　　1600　 1(≤2.8MW 4t/h ) Aar〉25%　　2000　　　　1800 　　　─────────────────────────────── 其它锅炉　　　　 Aar≤25%　　2000　　　　1800　　1(〉2.8MW 4t/h ) Aar　〉25%　2200　　　　2000 ────────────────────────────────── 循环流化床锅炉　　　 /　　　 15000　　　 15000　　　 1 沸腾锅炉　其它沸腾锅炉　/　　　 20000　　　 18000 1 ──────────────────────────────────抛煤机锅炉　　　　　 /　　　 5000　　　　5000　　　　　1 ────────────────────────────────── 表1 表! " ! 锅炉二氧化硫最高允许排放浓度 表4 火力发电锅炉二氧化硫最高允许排放浓度单位：mg/m3 时段 第1时段 第2时段 第3时段 实施时间 2005年1月1日 2010年1月1日 2005年1月1日 2010年1月1日 2004年1月1日 燃煤锅炉及燃油锅炉 2100(1 1200(1 2100 1200(2 400 1200(2 400 800(3 1200(4 注：(1该限值为全厂第1时段火力发电锅炉平均值。 表5 火力发电锅炉烟尘最高允许排放浓度和烟气黑度限值   烟尘最高允许排放浓度（单位：mg/m3） 烟气黑度(林格曼黑度，级) 时段 第1时段 第2时段 第3时段 烟气黑度(林格曼黑度，级) 实施时间 2005年1月1日 2010年1月1日 2005年1月1日 2010年1月1日 2004年1月1日 2004年1月1日 燃煤锅炉 300(1 600(2 200 200(1 500(2 50 100(3 200(4 50 100(3 200(4 1.0 燃油锅炉 200 100 100 50 50 二、燃煤锅炉烟气脱硫应用设备 2.1、我国从五十年代工业发展初期开始，就在燃煤锅炉烟气处理中应用旋风除尘器、文丘里除尘器（湿法除尘，有一定的脱硫作用）。 2.2、在六、七十年代在燃煤锅炉烟气处理中应用 文丘里＋水膜除尘脱硫麻石塔（应用于35t/h燃煤锅炉）； 布袋除尘器＋水膜除尘脱硫麻石塔（应用于35t/h燃煤锅炉）； 旋风除尘器＋冲击水浴除尘脱硫器（应用于10t/h燃煤锅炉）； 旋风除尘器＋泡沫除尘脱硫器（应用于10t/h燃煤锅炉）； 2.3、循环流化床锅炉具有适应煤种范围广的特点，从六十年代开始从国外引进研究开发，八十年代得到了广泛应用。由于循环流化床锅炉可以适应劣质煤种的燃烧，因此成功解决了我国每年近千万吨的劣质煤的出路。但是由此而产生的高浓度粉尘、高浓度二氧化硫的排放却对环境造成了严重的污染。 进入八十年代，随着我国工业企业的发展，流化床锅炉的广泛应用，空气污染也随之严重。国家对燃煤锅炉外排烟气污染制定了控制政策。燃煤锅炉烟气除尘脱硫处理技术得到长足发展。 浙江大学谭恩泽教授研制并且推广应用的麻石旋流板结构除尘脱硫塔，和旋流喷淋麻石塔已广泛应用于20～130t/h燃煤锅炉外排烟气的除尘脱硫。 八十年代后期，国外引进的大型空塔喷淋技术也开始应用于240～1025t/h的发电厂燃煤锅炉外排烟气的脱硫。 2.4、进入二十一世记，随着我国经济的高速发展，我国已成为世界上空气污染严重的国家之一。为此，我国对这烟尘和SO2污染制定了严格的控制政策。 随着污染物排放控制政策要求越来越严。各地也相即推出了企业污染物限排和污染物允许外排总额度的地方规定。企业允许外排总额度的要求，污染物排放值已大大小于国家允许排放标准值。 三、业主锅炉状况及处理要求和目的指标值 3.1、业主锅炉状况及参数指标： 业主锅炉状况及参数指标，是处理锅炉外排烟气除尘脱硫工程的重要参数指标， 3.1.1、锅炉外排烟气量： （同型号的锅炉外排烟气量不可能一样大）。 气量计算（标态、工况） 1、pv=nRT 2、V1/V2=T1/T2 工况： T1＝162℃ V1＝59643m3/h 标态： T2＝0℃ V2＝37431Nm3/h 标态烟气量： 37431Nm3/h＝273/（273＋162） ＝0.627586×59643m3/h 3.1.2、烟气中的SO2含量计算： 根据中国人民共和国国家环境保护标准 ，燃煤锅炉的烟气脱硫装置入口烟气中的SO2含量估算公式为: MSO2=2×K×Bg×（1-q4/100）Sar/100 Mso2－脱硫装置入口烟气中的SO2 质量流量，kg/h； K－燃料燃烧中硫的转化率 （循环流化床锅炉在未加固硫剂时取0.75～0.80， 层燃炉取0. 80～0.85，煤粉炉取0.90） ； Bg－锅炉额定负荷时的燃煤量，kg/h； q4－锅炉机械未完全燃烧的热损失，％（根据同类型同规模的锅炉取值8%）； Sar－燃料的收到基硫份，％。 例：75t/h锅炉脱硫工程中，Bg=10.5，Sar=3%，K =0.8时 因此，单台锅炉烟气中SO2的含量： （1）MSO2=2×0.8×10.5×1000×（1-8%）×3%≈464kg/h （2）75t/h锅炉： 锅炉运行烟气流量（工况）： 根据计算式得到经验数值为150000m3/h （3）则烟气中二氧化硫的浓度为： 464×1000×1000/150000=4790mg/m3 （4）设计采用纯度为85％的熟石灰，98%的片碱（因为仅作为启动碱） 本工程共需去除的SO2量(工况)： 150000m3/h×（4790mg/m3－800mg/m3）/1000/1000×3＝1159kg/ｈ SO2脱除效率：（4790mg/m3－800mg/m3）/4790mg/m3=83.3% 85%熟石灰中和用量： 1159kg/ｈ×74/64/0.85=1576 kg/h 3.1.3、引风机参数： 3.1.4、场地情况及污水处理方式： 3.2、业主要求锅炉外排烟气的浓度指标：mg/m3 （标态、工况） 3.2、招标 1、投标邀请 2、招标文件、投标截止时间和开标时间、开标地点： 表6 湖南碧绿环保产业发展有限公司 电话：（0731）52372805 52373009 传 真：（0731）52373009 地址：湘潭市德国工业园格林路5号 邮 编：411101 网址：http://www.blhb.com.cn Email:ljg540317@163.com 烟气除尘脱硫设备参数要求调查表 单位名称 地址 联 系 人 电 话 传真 邮 编 锅炉/炉窑 型号 蒸发量 T/h 炉型 （链条、沸腾炉、手烧炉） 投产期 燃煤 产地 台耗煤量 T/h 应用基含硫量 % 灰粉含量 % 烟气原始 排放参数 （额定负荷） 烟气流量（工况） m3/h 出口烟温 °C SO2排放浓度 （除尘器进口） mg/Nm3 烟尘浓度 （除尘器进口） mg/Nm3 SO2排放浓度 （除尘器出口） mg/Nm3 烟尘浓度 （除尘器出口） mg/Nm3 林格曼黑度 级 测试位置 现有除尘 设备状况 除尘器形式 除尘效率 % 主体高度 m 主体内径 mm 循环水泵流量 m3/h 循环水泵扬程 m 沉灰池结构尺寸（长×宽×深）m 有无行车抓烟尘灰 引风机参数 型号 配套电机功率 kw 风量 m3/h 全压 Pa 现有引风机运行状况： 脱硫剂 可用碱性废液种类 废碱液流量 m3/h 石灰品质（纯度） %CaO 石灰价格 元/吨 业主要求及 允许排放值 SO2排放浓度 mg/Nm3 烟尘浓度 mg/Nm3 林格曼黑度 当地电费 当地水费 业主其它要求 技术指标 四、FS-04规流填料塔主要技术特点 随着污染物排放控制政策要求越来越严，燃煤锅炉外排烟气的脱硫除尘技术也随之发展。为提高传质效率，增加吸收反应区域的湍流式脱硫塔，规流床球填料脱硫塔等高效脱硫设备塔研制出来。 FS-04规流填料脱硫塔是我公司获得中国国家专利、并且申请了美国国家专利具有自主知识产权的新型设备塔。它综合了填料塔和湍球塔的优点，采用气流引导、液体规整流动而使液相成为连续相来达到极高传质速率的新型脱硫除尘技术。 4.1、FS-04规流填料塔技术原理 湿法脱硫工艺的本质都是脱硫液与烟气的充分接触以吸收其中的二氧化硫，同时使烟气降温，所以气、液相的接触面积和接触时间就成为该吸收反应的主要影响因素。烟气脱硫装置中常用的喷淋塔，主要是通过提高塔身来延长喷淋液到达塔底的时间即气液接触时间，放大塔径来增大喷淋面积即气液接触面积，以此获得较好的脱硫效果。而我公司研制的规流塔则是以专利产品填料球的表面作气液接触面，通过小球的规整运动不断更新表面的脱硫液，使其一直保持较高的吸收能力，这样即在较小空间内数十倍的增加了气液接触面积，获得了非常好的脱硫效果。 规整流化床填料球在上升烟气的作用力下，不断的自主旋转，同时还维绕中心柱进行公转运动，塔体上层设置的布液管道，将脱硫吸收液均匀喷淋在填料球表面上，填料球表面不断的生成新的液膜。含硫烟气在通过规流床的过程中，被分割在球与球之间的空隙当中，进行反应吸收。在这个吸收过程中，含硫气体是分散相，吸收液是连续相，气液传质效果好，因此，还能够以较小的液气比，达到较高的吸收效率，吸收后的净烟气满足排放要求。 由于脱硫液不断的喷淋将填料球表面润湿，在规流床上烟气与脱硫液接触，伴随有热、质的传递过程，在填料球上形成液膜，含硫气体在填料球上发生惯性碰撞、扩散、粘附、凝集等作用，单质硫等固体物和水滴接触而被捕集，经过洗涤使固体物和气体、填料分离，同时，填料球的有规则的运动以及脱硫液不断的喷淋，对填料球表面附着的固体物进行冲洗，且不断更新填料球表面的液膜。正是由于填料球的不断运动解决了固定床填料塔脱硫过程中产生的堵塞的问题。 规流填料塔在塔中下端设置为多层组装规流床（一般为一到二层，可依据气体中二氧化硫浓度及量值来确定使用层数）。塔上端根据需要，可加装为固定床填料层以提高脱硫效率。 4.2、FS-04规流填料塔技术特点 其核心技术是气-液-固三相湍流反应层，又可称为三相湍流球塔，该技术装置将除尘、脱硫同时在一体内（规流床）完成。它的结构特点如下： 1）FS-04规流塔采用的是φ48聚丙烯球填料。该球比表面积达235m²/m³，传质速率快，吸收效率高。 2）三相湍流球的基本原理是利用湿法捕集原理进行多级有效吸收反应，以及湍流球塔中常见的液膜除尘机理和液膜吸收反应机理。 3）液膜捕集就是将液体喷洒在填料球或壁面的表面上形成的液体网络。一种情况是气体通过液体网络时候，通过惯性、拦截、扩散、重力等效应把颗粒捕集下来；另一种情况，塔内气体在导流板的作用下做旋流运动，在旋流气体作用下，球在塔内自转的同时，球体还围绕塔体内筒公转，球体面不断的更新液膜，新的传质不断更新。 4）含尘气体依靠气流离心力作用甩向气壁，并吸附在液膜上。在液膜捕集过程中，液膜黏度和表面张力对液膜有很大影响。同时液膜厚度是影响除尘效率的关键。 所以，为了达到一定的脱硫除尘效果，防止颗粒碰撞后被气流重新带走，液膜厚度不小于0.2～0.3mm。 5）FS-04规流湿式脱硫除尘塔采用环形布液管道，喷嘴布液。 6）在塔体内上部设置离心除雾器，净化后的烟气在上升外排时，经导流板作用高速旋流离心除雾脱水，同时控制外排烟气的空塔速度，结合运动气体的物理属性，实现高效脱水功能。 7）规流塔内采用含钛量高的工业陶瓷做防腐内衬，内部结构材质为316L,具有极佳的防腐性能。 五、燃煤锅炉烟气除尘设备 现在燃煤锅炉烟气除尘设备：（在处理烟气工艺中先除尘，可以有效的除去烟气中的大部分烟尘，减少脱硫工艺中污水处理的难度） 5.1、 1~35t/h燃煤锅炉烟气除尘一般都采用多管除尘器（陶瓷芯筒）。 多管除尘器构造和工作原理： 含尘气流经收缩形进口切向进入除尘器蜗壳时，由上向下作螺旋形旋转运动，尘粒在离心力的作用下被抛向器壁，并沿壁下旋，进入特殊结构的密封收尘装置内，净化后的气体由下向上作内螺旋形旋转经芯管排出。 5.2、布袋除尘器； 分为：气箱式脉冲袋除尘器 分室反吹袋除尘器 回转反吹扁袋除尘器（圆塔体） 气箱式脉冲袋除尘器构造和工作原理： 气箱式脉冲袋除尘器由壳体、灰斗、排灰装置、支架和脉冲清灰系统等部分所组成。当含尘气体从进风口进入收尘器后，首先碰到进出风口中间的斜隔板，气流便转向流入灰斗，同时气流速度变慢，由于惯性作用，使气体中的粗颗粒粉尘直接落入灰斗，起到预收尘的作用。进入灰斗的气流随后折而向上通过内部装有金属骨架的滤袋，粉尘被捕集在滤袋的外表面，净化后的气体进入滤袋室上部的清洁室，汇集到出风管排出。 气箱式脉冲袋除尘器的进风口设在灰斗上，气流进入灰斗后首先碰到进风管端部的挡板，其作用与上述原理相同。壳体用隔板分成若干个独立的收尘室，按照给定的时间间隔对每个收尘室轮流进行清灰。每个收尘室装有一个提升阀，清灰时提升阀关闭，切断通过该收尘器的过滤气流，随即脉冲阀开启，向滤袋内喷入高压空气，以清除滤袋外表面上的粉尘。各收尘室的脉冲喷吹宽度和清灰周期，由专用的清灰程序控制器自动连续进行。 选型举例 例一 一台10t/h锅炉的烟气量为30000m³/h，气体温度为120℃，气体含尘浓度150g/m³(标)，试选用一台PPCS型袋收尘器。 (1)根据给出的通风量30000m³/h和从附表一中得知净过滤风速VN为1.5m/min，按式(1)计算净过滤面积。 AN= Q = 30000 ≈333m² 60VN 60×1.5 (2)从表一中得知PPCS64-7型的净过滤面积为372m²，与计算得出的净过滤面积333m²比较接近，所以选用PPCS64-7型收尘器。因PPCS96-5型的净过滤面积与PPCS64-7型的净过滤面积相同，所以也可选用PPCS96-5型收尘器。至于选用哪种型号较为合理，选用者可根据安装收尘器地理位置来确定，如果长度方向较长，宽度方向较窄，就可选用室数较多的PPCS64-7型，反之选用室数较少的PPCS96-5型收尘器。 分室反吹袋除尘器工作原理: 过滤工况：含尘气流由切向进入过滤室上部空间。由于进风口设在灰斗上，大颗粒及凝聚尘粒在重力的作用下沿壁旋落灰斗，小颗粒尘弥散于过滤室袋间空隙，从而被滤袋阻留，粘附在滤袋外层，净化空气透过滤袋经多孔板汇集于清洁室，由通风机排放到大气中。 再生工况：随着过滤工况进行，滤袋阻留的粉尘逐渐增厚因而阻力逐渐增加，当达到反吹风控制阻力上限时，反吹定时自动控制柜控制清灰机构运转，使具有足够动量的反吹风气流由旋臂喷口吹入滤袋，引起滤袋实质性振动，抖落粘附在滤袋外表面上的积尘，旋臂以缓慢速度旋转，依次对布袋进行反吹清灰。 5.3、静电除尘器 静电除尘器在除尘工艺中间一般采用二电场、三电场、四电场、五电场等类型，根据工况条件和要求选择。五电场静电除尘器效果总好，但价格贵，运行成本高。 静电除尘器工作原理； 静电除尘器工作原理是以静电净化法进行收捕烟气中粉尘的装置，是净化工业废气的理想设备。高压静电除尘器的净化工作主要依靠放电极和沉淀极这两个系统来完成，当两极间输入高压直流电时在电极空间，产生阴、阳离子，并作用于通过静电场的废气粒子表面，在电场力的作用下向其极性相反的电极移动，并沉积于电极上，达到收尘目的，两极系统均有振打装置，当振打锤周期性的敲打两极装置时，粘附在高压静电除尘器上的粉尘被抖落，落入下部灰斗经排灰装置排出机外。被净化了的废气由出口经烟囱排入大气中，此时完成了烟气净化过程。 六、燃煤锅炉烟气脱硫应用工艺 6.1、燃烧前脱硫 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、页岩和黄铁矿硫。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）与密度较大的矿物不纯物之间相对密度的不同，或利用两者表面润湿性、磁性、导电性的不同将它们分离。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、细煤粒一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，对黄铁矿硫的脱除率在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，包括生物化学反应，将煤中的硫转变为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氧化法］、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（CI2分解）、微波法、超临界醇抽提法等，澳大利亚的CSIRO公司用先进的化学分选方法可使精煤灰分降至0.2%~0.6%，美国的TRW装置可以使精煤的硫分降至0.3%，从而获得超低灰分、低硫分的精煤。 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液中，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，耗能少，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取得了长足的进步，自行研制的选煤设备已能满足年处理能力400万t以下的新厂建设和老厂改造需要。到1997年，全国已有选煤厂和车间（30Kt/a以上）1500多座，生产能力480Mt以上，但目前我国原煤洗选比例还是很低的，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 项目进度计划表范例计划下载计划下载计划下载课程教学计划下载 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（称作煤气）的过程。煤炭气化不仅能显著地提高煤炭利用效率，而且能极大地减少污染物的排放，使煤中的硫化物、氮化物等杂质基本上被脱除（脱硫率90%~99%）。与直接燃煤相比，民用煤气可节煤20%~30%，工业燃料气可节煤15%。 6.2、燃烧中脱硫 （1）、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煅烧，煅烧产物（主要有CaO、MgO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，一般在800~1250℃的范围内，在这一温度下，其反应过程可用以下两段化学反应式来表示。 （1）脱硫剂的煅烧分解反应： 石灰石： CaCO3 CaO+CO2 消石灰： Ca(OH)2 CaO+H2O 白云石：CaCO3·MgCO3 CaO+MgO+2CO2 （2）硫化反应： CaO+SO2 CaSO3 CaSO3+ 1/2 O2 CaSO4 CaO+SO2+ 1/2 O2 CaSO4 少量SO3在重金属盐的催化下直接与CaO反应生成CaSO4，即 CaO+SO3 CaSO4 （2）、煤粉炉直接喷钙脱硫技术 在煤粉炉中，脱硫剂选择温度较低的区域（炉膛上方）喷入。由于煤粉炉内直接喷钙脱硫技术的脱硫效率没有湿法烟气脱硫高，故它曾在较长一段时间内没有得到工业应用。目前一些国家，特别是发展中国家的有关环保法令只要求对燃煤排放的SO2有中等程度的排除，这项技术所具有的投资省、装置简单、便于改造、能满足一般环保要求的特点越来越受到人们的关注。单纯的炉内直接喷钙脱硫效率只能达到30%~40%左右，若再与尾部活化器增湿或在脱硫中添加催化剂等技术相结合，如LIFAC技术，其脱硫效率可达70%以上。 （3）、流化床燃烧脱硫技术 流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（PCFB）燃烧技术（PCFB燃烧技术尚在工业示范阶段）。 七、燃煤锅炉烟气脱硫（FGD）工艺技术 烟气脱硫（Flue gas desulfurization，简称FGD）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污染最为有效和主要的技术手段。 目前，世界各国对烟气脱硫都非常重视，已开发了数十种行之有效的FGD技术，但是，其基本原理都是以一种碱性物质作为SO2的吸收剂，即脱硫剂。吸收剂的性能从根本上决定了SO2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，吸收剂可按下列原则进行选择： （1）吸收能力高。要求对SO2具有较高的吸收能力，以提高吸收速率，减少吸收剂的用量，减少设备体积和降低能耗。 （2）选择性能好。要求对SO2吸收具有良好的选择性能，对其他组分不吸收或吸收能力很低，确保对SO2具有较高的吸收能力。 （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）不腐蚀或腐蚀性小，以减少设备投资及维护费用。 （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。 完全满足上述要求的吸收剂是很难选择到的，只能根据实际情况，权衡多方面的因素有所侧重地选择。石灰（CaO）、氢氧化钙［Ca (OH)2］、碳酸钙（CaCO3）是烟气脱硫较为理想的吸收剂，因而在国内外烟气脱硫中获得最广泛的应用。 按脱硫剂的种类划分，FGD 技术可分为以下几种方法： （1）以 CaCO3（石灰石）为基础的钙法； （2）以 MgO 为基础的镁法； （3）以 Na2SO3为基础的钠法； （4）以 NH3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，所占比例在90%以上。 工业上利用废碱液吸收燃煤工业锅炉烟气中的SO2，利用锅炉冲渣水和湿法除尘循环水在除尘的同时吸收SO2等，已有成功的范例。从资源综合利用、以废治废、避免和减轻二次水污染角度出发选择吸收剂，具有更重要的意义。 一些常用吸收剂的性能列于表7中。 表7 名称 性能 氧化钙 CaO (56.10) 石灰的主要成分，白色立方晶体或粉末，露置空气中渐渐吸收二氧化碳而形成碳酸钙，相对密度3.35，熔点2580 oC，沸点2580 oC，易溶于酸，难溶于水，但能与水化合成氢氧化钙 碳酸钙 CaCO3 (100.09) 白色晶体或粉末，相对密度2.70～2.95，溶于酸而放出二氧化碳，极难溶于水，在以CO2!饱和的水中溶解而成碳酸氢钙，加热至825 oC左右分解为 CaO和CO2! 氢氧化钙 Ca (OH)2 (74.10) 白色粉末，相对密度2.24，在580oC时失水，吸湿性很强，放置在空气中能逐渐吸收 CO2!而成碳酸钙，几乎不溶于水，具有中强碱性，对皮肤、织物等有腐蚀作用 碳酸钠 Na2CO3 (105.99) 无水碳酸钠是白色粉末或细粒固体，相对密度2.532，熔点851 oC，易溶于水，水溶液呈强碱性，不溶于乙醇、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 NaOH (40) 无色透明晶体，相对密度2.130，熔点318.4 oC，沸点1390 oC，固碱吸湿性很强，易溶于水，并能溶于乙醇和甘油，对皮肤、织物、纸张等有强腐蚀性，易从空气中吸收CO2!而逐渐变成碳酸钠，必须储存在密闭的容器中 氢氧化钾 KOH (56.11) 白色半透明晶体，有片状、块状、条状和粒状，相对密度2.044，熔点360 oC，沸点1320 oC，极易从空气中吸收水分和二氧化碳生成碳酸钾，溶于水时强烈放热，易溶于乙醇，也溶于乙醚 氨 NH3 (17.03) 密度为0.771，相对密度0.5971，熔点-77.74 oC，沸点-33.42oC，溶解热1352kcal/mol，蒸发热5581kcal/mol，常温下加压即可液化成无色液体，也可固化成雪状的固体，能溶于水、乙醇和乙醚 氢氧化铵 NH4OH (35.05) 相对密度小于1，最浓的氨水含氮35.28%，相对密度0.88，氨易从氨水中挥发 碳酸氢铵 NH4HCO3 (79.06) 白色单斜或斜方晶体，相对密度1.573，含硫时呈青灰色，吸湿性及挥发性强，热稳定性差，受热（35 oC以上）或接触空气时，易分解成氨、二氧化碳和水，不溶于乙醇，能溶于水 氧化锌 ZnO (81.38) 白色六角晶体或粉末，相对密度5.606，熔点2800 oC，沸点3600 oC，溶于酸和铵盐，不溶于水和乙醇，能逐渐从空气中吸收水和二氧化碳 氧化铜 CuO (79.55) 黑色，相对密度：立方晶体6.40，三斜晶体6.45。在1026 oC时分解，不溶于水和乙醇，溶于稀酸、氰化钾溶液和碳酸铵溶液 7.1、双碱法烟气脱硫工艺技术 钠碱双碱法是以Na2CO3或NaOH溶液为第一碱吸收烟气中的SO2，然后再用石灰石或石灰作为第二碱，处理吸收液，副产品为石膏。再生后的吸收液送回吸收塔循环使用。 双碱法是在石灰-石膏法的基础上，规避了其最主要缺点“容易结垢造成吸收系统的堵塞”（主要原因是整个石灰-石膏法工艺过程都采用了含有固体颗粒的浆状物料）。 双碱法是先用采用钠碱作脱硫启动碱，石灰渣浆清液作为脱硫剂，实现低运行费用,设计配备了中和吸收脱硫用石灰渣浆清液的配置系统。由于在吸收和吸收液处理的过程中，使用了不同类型的碱，故称为双碱法。双碱法的明显优点是，由于采用液相吸收，从而不存在结垢和浆料堵塞等问题；另外副产的石膏纯度较高，应用范围可以更广泛一些。 (1)、钠钙双碱法脱硫技术原理 钠钙双碱法[NaOH/Ca(OH)2]采用钠碱启动，钠碱循环吸收SO2、钙碱将钠碱再生的方法。其基本化学原理可分脱硫过程和再生过程： (一)脱硫过程 2NaOH+ SO2→Na2SO3+H2O (1) Na2SO3+ SO2+H2O→2NaHSO3 (2) 其中式(1)为启动阶段以及当再生液pH值较高时(高于9)溶液吸收SO2的主要反应；式(2)为再生液pH值较低(5~9)时的主要反应。 (二)再生过程(用石灰浆液) 2NaHSO3+Ca(OH)2→Na2SO3+CaSO3+2H2O (3) Na2SO3+Ca(OH)2→2NaOH+CaSO3 (4) 2CaSO3+ O2→2CaSO4 (5) 式(3)为第1步再生反应；式(4)为再生至pH> 9以后继续发生的主反应。再生反应生成的CaSO3及副产物CaSO4 以半水化合物形式共沉淀。钠钙双碱法脱硫工艺[NaOH/Ca(OH)2]是在石灰石/石膏法基础上结合钠碱法发展起来的工艺，它克服了石灰石/石膏法容易结垢、钠碱法运行费用高的缺点。它利用钠盐易溶于水，在吸收塔内部采用钠碱吸收SO2，吸收后的脱硫液利用廉价的石灰进行再生，从而使得钠离子循环吸收利用。 该工艺综合石灰法与钠碱法的特点，既解决了石灰法的塔内易结垢的问题，同时又具备钠碱法吸收效率高的优点。 (2)、脱硫剂的用量 (1) 根据中国人民共和国国家环境保护标准 ，燃煤锅炉的烟气脱硫装置入口烟气中的SO2含量估算公式为: MSO2=2×K×Bg×（1-q4/100）Sar/100 Mso2－脱硫装置入口烟气中的SO2 质量流量，kg/h； K－燃料燃烧中硫的转化率 （循环流化床锅炉在未加固硫剂时取0.75～0.80， 层燃炉取0. 80～0.85，煤粉炉取0.90） ； Bg－锅炉额定负荷时的燃煤量，kg/h； q4－锅炉机械未完全燃烧的热损失，％（根据同类型同规模的锅炉取值8%）； Sar－燃料的收到基硫份，％。 在本工程中，Bg=10.5，Sar=3%，K =0.8时 因此，单台锅炉烟气中SO2的含量： MSO2=2×0.8×10.5×1000×（1-8%）×3%≈464kg/h （2）例： 3台－75t/h锅炉： 锅炉运行烟气流量（工况）： 根据计算式得到经验数值为150000m3/h 则烟气中二氧化硫的浓度为： 464×1000×1000/150000=4790mg/m3 (2) 设计采用纯度为85％的熟石灰，98%的片碱（因为仅作为启动碱） 本工程共需去除的SO2量(工况)： 150000m3/h×（4790mg/m3－800mg/m3）/1000/1000×3＝1159kg/ｈ SO2脱除效率：（4790mg/m3－800mg/m3）/4790mg/m3=83.3% 85%熟石灰中和用量： 1159kg/ｈ×74/64/0.85=1576 kg/h (3) 工艺流程说明 烟气的工艺流程：锅炉出来的原烟气（风量150000m3/h，温度150℃）进入烟气管网系统，经引风机牵引由进口烟道进入脱硫塔（采取“一炉一塔”），烟气在脱硫塔内与脱硫泵送来的脱硫液充分接触，循环吸收烟气中的SO2，同时给烟气降温除尘。脱硫后的净烟气经塔上部设置的除雾器除雾脱水后，SO2含量在800mg/m3以下，再通过脱硫塔顶出口烟道向烟囱排放。 脱硫液工艺流程：中和再生后的石灰渣清液与补充的钠碱液在循环池混合后经循环泵送入脱硫塔，吸收烟气中的SO2，生成主要为亚硫酸氢钠的脱硫废液。从脱硫塔排出进入水封池，再经地沟汇合进入再生池。再生池内由人工控制料仓底部卸料阀开度加入适量的熟石灰搅拌均匀，乳化后的石灰浆液与脱硫废液（亚硫酸氢钠）发生中和再生反应，接着由再生泵抽取送入辐流沉淀池沉淀分离（此时往沉淀池内添加适量絮凝剂，促使浆液中固液更好的分离），分离得到循环池中的石灰渣清液（此时主要含有亚硫酸钙、氢氧化钠等），由循环泵抽取送入塔内继续循环吸收。辐流沉淀池底的污泥定期排入污泥浓缩池，再次静置分离（污泥池上清液溢流排入再生池）。最后由渣浆泵抽取污泥池底泥浆送入板框压滤机脱水，得到脱硫副产物石膏。压滤得到的清液返回再生池。 (4)、主要工艺设备明细 （例：3台－75t/h锅炉） 表8 序号 设备名称 规格 材质 单位 数量 　 一、核心设备 　 　 　 　 1 脱硫塔 FS-04-75 组合件 座 3 　 二、土建池类 　 　 　 　 2 水封池 V=1m3，100×100×1000mm 混凝土内衬防腐 个 3 3 再生池 V=280m3 混凝土内衬防腐 个 1 4 沉淀池 V=560m3 混凝土内衬防腐 个 1 5 循环池 V=140m3 混凝土内衬防腐 个 1 　 三、电动设备 　 　 　 6 脱硫循环泵 Q=240m3/h H=24m N=37KW 　 台 4 7 再生泵 Q=360m3/h H=14m N=37KW 　 台 3 8 渣浆泵 Q=40m3/h H=60m N=22KW 　 台 2 9 压滤机 S=100m2 V=1.54m3 N=3KW 　 台 2 10 钠碱液配置系统 N=0.75KW 　 套 1 11 再生池搅拌机 N=2.2KW 　 台 2 12 PAM加药系统 　 　 台套 1 13 刮泥机 直径14米 深4.5米 N=4.5KW 　 台 1 　 四、材料 　 　 　 　 1、烟气系统 　 　 　 14 烟道 1800mm（内径尺寸） 碳钢 米 90 15 挡板门 1800mmX1800mm（内径尺寸） 　 个 9 16 密封风机 　 　 台 3 17 烟道支架及工作平台 　 　 套 3 　 2.仪表及控制 　 　 　 　 18 pH计 0-14,4-20MA变送输出 组合件 套 2 19 柜、箱 　 　 批 1 20 液位仪 SITRANS LR 250 西门子 套 1 21 电动阀 开关型蝶阀 组合件 套 3 22 PLC控制系统 含模块 　 套 1 23 流动开关 　 　 台 3 24 电缆及桥架 　 　 批 1 　 3.电气系统 　 　 　 　 25 柜、箱 　 　 批 1 26 电缆与桥架 　 　 批 1 27 照明系统 　 　 套 1 28 通讯及其它 　 　 套 1 　 其他 　 　 　 　 29 石灰料仓 V=40m3 碳钢 个 1 30 防腐及绝热 　 　 批 1 31 管道、管件及阀门 　 　 批 1 7.2、石灰石—石膏法烟气脱硫工艺技术 现在世界上大电厂锅炉普遍使用的商业化技术是湿式石灰石-石膏法，所占比例在90%以上。这种工艺的主要优点是：应用范围特别广，技术成熟可靠，且其吸收剂的资源丰富，成本低廉，废渣既可抛弃，也可作为商品石膏回收。 (1)、石灰石-石膏湿法脱硫反应原理 吸收塔中的SO2的脱除原理如下： 烟气中的SO2与浆液中碳酸钙发生反应，生成亚硫酸钙： CaCO3+SO2→CaSO3(½H2O↓+ CO2↑ （1） 通过烟气中的氧和亚硫酸氢根的中间过渡反应，部分的亚硫酸钙转化成石膏，化学上称作二水硫酸钙： CaSO3 ( ½H2O + SO2 + H2O → Ca(HSO3)2 + ½H2O （控制pH值） (2) CaSO3 ( ½H2O +½O2→ CaSO4 ( 2 H2O↓石膏结晶（3） 吸收塔浆液池中剩余的亚硫酸钙与氧化风机鼓入的空气发生氧化反应，生成硫酸钙。 也有其他的反应，如：三氧化硫，氯化氢和氢氟酸与碳酸钙的反应，反应生成石膏和氯化钙和/或氟化钙化合物： CaCO3+ SO3 + 2 H2O→CaSO4(2 H2O↓+CO2↑ (4) CaCO3 + 2HCl →CaCl2 + H2O +CO2↑ (5) CaCO3 + 2HF→ CaF2↓+H2O+CO2↑ (6) 吸收塔浆液池中的pH值通过加入石灰石浆液来控制，在吸收塔浆液池中的反应需足够长的时间以便产生良好的石膏结晶 （CaSO4(2H2O）。 由于烟气中所含的氧不能满足氧化需要，所以氧化风机用以向吸收塔循环浆池提供足够的氧气（氧化空气通过喷管分布到吸收塔浆液池中），以便于石膏的形成（即从亚硫酸钙进一步氧化成硫酸钙）。如果输入的氧化空气不足会导致脱硫效率的降低，并在吸收塔中产生结垢。 (2)、脱硫系统物料计算表 （例：2×220t/h锅炉烟气脱硫工程） 表9 序号 名称 单位 设计值 备注 1 工况烟气量 m3/h 681067 两炉一塔 2 标况烟气量 Nm3/h 227300×2 （45.46万Nm3/h） 3 脱硫装置入口烟气温度 ℃ 136 4 脱硫装置入口烟气含硫浓度 mg/ Nm3 7413 6 设计二氧化硫排放浓度 mg/Nm3 200 8 设计脱硫效率 % 97.3 10 二氧化硫脱除量 t/h 3.279 12 脱硫循环水量 m3/h 3065 13 石灰石耗量 t/h 6.028 14 石膏生成量 t/h 5.948 (3)、工艺流程说明 石灰石－石膏湿法脱硫系统是一个完整的工艺系统，主要分成以下几个分系统：烟气系统、SO2吸收系统及氧化空气系统、石灰石浆液制备与供应系统、石膏脱水系统、工艺水和冷却水系统、排放系统、服务空气系统等。 脱硫岛的主要设备有挡板门、吸收塔、浆液循环泵、氧化风机、除雾器、旋流器、真空皮带脱水机等。脱硫岛同时配置有电气、热控设备及PLC、消防及火灾报警等辅助系统。 除以上系统之外，石灰石－石膏湿法脱硫系统也包括常规的如照明、给排水等系统。 SO2吸收系统是烟气脱硫装置的核心，主要包括吸收塔、除雾器、浆液循环泵和氧化风机等设备。在吸收塔内，烟气中的SO2被吸收浆液洗涤并与浆液中的CaCO3发生反应，反应生成的亚硫酸钙在吸收塔底部的循环浆池内被氧化风机鼓入的空气强制氧化，最终生成石膏，石膏由石膏排浆泵排出，送入石膏脱水系统。烟气经过塔顶的除雾器后，除去了脱硫后烟气夹带的大部分细小液滴。 单回路吸收塔