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1、脱硫脱销培训,2012-10-18,主要内容介绍,1、前言2、第一章 烟气脱硫技术概况 3、第二章 典型的湿式石灰石-石膏法脱硫系统介绍4、第三章 设备及子系统介绍5、第四章 运行调节6、第五章 脱硫系统的启停7、第六章 脱销系统介绍,前言,能源和环境是当今世界上备受瞩目的两大问题。能源是创造现代工业文明的动力。但是，从钻木取火到蒸汽机，再到火力发电，能源利用过程中的“熊熊烈火”也把数以亿吨的废气和废物排入大气之中，从而造成了今天困扰世界的酸雨问题、臭氧层空洞问题、温室效应问题以及烟尘问题等一系列大气环境问题。这些问题已经严重地破坏地球的生态和人类的生存条件。,我国是煤炭大国，探明储量在860
2、0亿吨以上，年开采量14亿吨左右，分别居世界第三位和第一位。我国的一次能源以煤为主，在能源消费结构中，煤占75%。在商品煤中，80%用做燃料。在今后的相当长的时期内，中国能源不会改变以煤炭发电为主的发展特点。“以电力为中心，以煤炭为基础”的能源政策是中国能源发展的必然选择。这种能源状况决定了我国主要大气污染物排放总量很大，如2002年二氧化硫年排放量高达1995万吨，超过环境容量的60%，如果不对这一问题加以控制和防治，将使我国承载着13亿人口的本来就已经很脆弱的生态系统受到严重的破坏，进而影响经济的发展。研究结果表明，每年大气污染所造成的损失相当于我国GDP的2%3%。其中仅酸雨一项给国内经
3、济造成的损失就超过1100亿元。,在人为污染源中，火电厂是最大的大气污染源，其排出的大气污染物总量是相当大的，据统计我国每年排入大气中90%的二氧化硫，70%的烟尘，85%的二氧化碳都来自燃煤。当前，我国电力行业进入了一个新的发展阶段，为达到2020年经济总量在2000年的基础上翻两番的目标，电力需求量将大幅度增长，预计届时全国总装机容量必须达9亿10亿KW才能满足经济发展的要求。而按照目前的排放控制水平，我国火电厂年排放的二氧化硫、烟尘和氮氧化物将分别达到2100万吨、500万吨和1000万吨以上。因此，如果火电厂排放的大气污染物得不到有效控制，我国将面临十分严峻的大气环境恶化问题，电力工业
4、的可持续发展也将成为一纸空谈。,目前，全世界烟气脱硫工艺共有200多种，经过几十年不断的探索和实践，在火电厂上应用的脱硫工艺仅在10种左右，主要包括有：石灰石-石膏湿法烟气脱硫工艺；旋转喷雾半干法烟气脱硫工艺；炉内喷钙加尾部烟道增湿活化脱硫工艺；循环流化床锅炉脱硫工艺；海水脱硫烟气工艺；电子束烟气脱硫工艺以及荷电干式喷射法烟气脱硫等工艺。,脱硫基本术语及其意义,烟气脱硫效率：烟气脱硫效率表示脱硫能力的大小，一般用百分比表示，是衡量脱硫系统技术经济性的最重要的指标。脱硫系统的设计脱硫效率为在锅炉正常运行中（包括各种负荷条件和最差锅炉工况下），并注明在给定的钙硫摩尔比的条件下，所能保证的最低脱硫效
5、率。脱硫效率除了取决于所采用的工艺和系统设计外，还取决于排烟烟气的性质等因素。脱硫效率也是考核烟气脱硫设备运行状况的重要指标，是计算SO2排放量的基本参数。对于连续运行的脱硫设备，入口SO2的浓度是随时间变化的，而且变化幅度有时很大，因此，实时计算的脱硫效率也是随时间变化的。因此，某一监测时段内设备的脱硫效率，应取整个时段内脱硫效率的平均值。在计算脱硫效率时，只计入SO2的脱除率，而通常不考虑SO3的脱除率。,烟气流速烟气流速是指设计处理烟气量的空塔截面流速，以m/s为单位，因此，烟气设计流速决定了吸收塔的横截面面积，也就确定了塔的直径。烟气设计流速越高，吸收塔的直径越小，可降低吸收塔的造价。
6、但另一方面，烟气流速越高，烟气与浆液的接触和反应时间相应减少，烟气携带液滴的能力也相应增大，升压风机的电耗也加大。 比较典型的逆流式吸收塔烟气流速一般在2.55m/s的范围内，大多数的FGD装置吸收塔的烟气设计流速选取为3m/s，并趋向于更高的流速。国外FGD装置的运行经验表明，在SO2脱除率恒定的情况下，液气比L/G随着吸收塔烟气流速的升高而降低，带来的直接利益是可以降低吸收塔和循环泵的初投资，虽然升压风机的电耗要增加，但可由循环泵降低的电耗冲减。 因此，吸收塔烟气设计流速的选取是一个技术经济的综合比较，随着吸收塔的设计不断改进，烟气和浆液的反应吸收过程不断改善，设计和运行的烟气流速也在趋于
7、提高。,液气比液气比是指洗涤每立方米烟气所用的洗涤液量，单位是L/m3。比率为：循环浆液流量/处理烟气流量（井电公司脱硫装置设计的液气比为16.24 L/m3。 )浆液的pH值浆液的pH值是FGD装置运行中需要重点检测和控制的化学参数之一，它是影响脱硫率、氧化率、吸收剂利用率及系统结垢的主要因素之一。浆液的pH值高，意味着碱度大，有利于碱性溶液与酸性气体之间的化学反应，对脱除SO2有利，但会对副产物的氧化起抑制作用。降低pH值可以抑制H2SO3分解为SO32-，使反应生成物大多为易溶性的Ca(HSO3)2，从而减轻系统内的结垢倾向。浆液的pH值是靠补充新鲜的石灰石浆液来维持的。通常喷淋吸收塔浆
8、池的pH值维持在5.05.8之间。,钙硫摩尔比从化学反应的角度，无论何种脱硫工艺，在理论上只要有一个钙基吸收剂分子就可以吸收一个SO2分子，或者说，脱除1mol的硫需要1mol的钙。但在实际反应设备中，反应的条件并不处于理想状态，因此，一般需要增加脱硫剂的量来保证吸收过程的进行。钙硫摩尔比就是用来表示达到一定脱硫效率时所需要钙基吸收剂的过量程度，也说明在用钙基吸收剂脱硫时钙的有效利用率。一般用钙与硫的摩尔比值表示，即Ca/S比，所需的Ca/S越高，钙的利用率则越低。湿法脱硫工艺的反应是在气相、液相和固相之间进行的，反应条件比较理想，因此，在脱硫效率为90以上时，其钙硫摩尔比略大于1，目前国外脱
9、硫公司的先进技术一般不超过1.05，最佳状态可达1.011.02。井电公司脱硫装置设计的钙硫摩尔比为1.03。,第一章 烟气脱硫技术概况,一、烟气脱硫技术的发展与现状1国外烟气脱硫技术的发展与现状发达国家从本世纪20年代就开始研究烟气脱硫（简称FGD）技术，70年代开始大量应用，目前在美国、德国、日本等国家已普遍对尾部烟气实施了脱硫措施，这些国家火电厂的二氧化硫排放控制问题已经基本得到了解决。回顾FGD的发展历程，大致可分为3个阶段70年代的第一代FGD阶段，80年代的第二代FGD阶段以及90年代的第三代FGD阶段。,国外烟气脱硫技术的发展,第一代FGD以湿式石灰石法为代表，主要包括：石灰石湿
10、法、石灰湿法、双碱法、钠基洗涤、碱性飞灰洗涤、柠檬酸盐清液洗涤工艺等。第一代FGD工艺的主要特点是： 吸收剂和吸收装置形式种类众多，在吸收塔内通常加入填料以提高传质效果； 基建投资和运行成本高； 设备可靠性和系统可用率较低； 脱硫效率不高（通常在7085）； 大多数FGD工艺为抛弃法（即脱硫副产物均被抛弃）。,国外烟气脱硫技术的发展,第二代FGD阶段除湿法外又出现了干法和半干法，如喷雾干燥法和烟道或炉内喷射法。这一时期FGD技术的主要特点是： 湿式石灰石洗涤法得到了进一步发展，特别在用单塔、塔型设计和总体布置上有较大改进。湿式石灰石洗涤法脱硫效率提高到90以上。且脱硫副产品的应用开始得到重视，
11、如德国、日本的FGD装置大多利用强制氧化使脱硫副产品转化为CaSO42H2O以便利用。 在发展湿式石灰石工艺的同时，为降低投资、减少占地，开发了喷雾干燥法和烟道或炉内喷射法等半干法和干法工艺。这些方法与湿法相比，结构简单、占地面积小、初投资较低、能耗低，但吸收剂耗量相对较高。适合于燃用中低硫煤的中小型锅炉，以及现有电厂和调峰电厂加装烟气脱硫装置的情况。由于脱硫副产品是含有CaSO3、CaSO4、飞灰和为未反应的吸收剂的混合物，故脱硫副产品的处置和利用，成为80年代中期发展干法、半干法FGD的重要课题。,国外烟气脱硫技术的发展,第三代FGD阶段，除了对湿法工艺的进一步完善外，还出现了若干有发展前
12、景的新工艺，如炉内喷钙后增湿活化（LIFAC）工艺，烟气循环流化床工艺、电子束辐射工艺等。其主要特点是： 投资和运行费用都有较大幅度的下降，性能价格比大大提高，大容量、商业化发展进程十分迅速。 湿法工艺更趋成熟，大容量机组的大量投运，使湿法工艺的经济性进一步得到提高，因而更具有优势。近年来，烟气脱硫技术不断进步，脱硫、脱硝、除尘一体化的技术的研究开发受到重视。,2我国火电行业脱硫技术的发展与现状,我国火电厂对烟气进行脱硫最早可以追朔到上个世纪六十年代初，但当时主要是为了防止锅炉尾部受热面的低温腐蚀，所采用的措施是在过热器前喷入白云石粉，以减少烟气中二氧化硫浓度，降低烟气酸露点，保护低温空气预热
13、器在正常工作温度下不受或减轻腐蚀。伴随着改革开放带来的经济快速发展，我国电力行业先后开展了10多项不同规模、不同工艺的试验研究，取得了一些阶段性研究成果，积累了宝贵的经验。主要的试验有：湖北松木坪电厂活性炭脱硫工业性试验；四川白马电厂旋转喷雾脱硫工业性试验；四川豆坝电厂磷铵复合肥料脱硫工业性试验；炉内喷钙脱硫中间试验等。但由于技术、经济等多方面的原因，一直未能在大型工业装置上应用。,到80年代后期，国际上燃煤电厂脱硫技术已趋于成熟，电力部门为了解决电力生产带来的SO2污染问题。先后从国外引进了几种具有代表性的脱硫技术，在7个电厂建立了示范工程。7个示范工程分别为华能珞璜电厂石灰石石膏湿法、太原
14、第一热电厂简易湿法、深圳西部电厂海水洗涤法、黄岛电厂旋转喷雾干燥法、下关电厂炉内喷钙后增湿活化法、成都热电厂电子束辐射法、白马电厂的循环硫化床锅炉，这些示范项目涉及湿法、半干法和干法等国际上该领域中主要的先进技术。 目前经过十余年的努力，全国火电厂烟气脱硫的实施取得了长足的进展，截止到2011年底，我国脱硫机组装机容量比例达到了87.6%。,二、火电厂烟气的特点和脱硫方法分类,1火电厂烟气的特点：火电厂烟气主要具有如下特点：（1）烟气量大，污染物浓度低； （2）烟气成分复杂，如燃煤烟气中有SO2、NOX、CO、CO2、O2和粉尘等；（3）烟气温度高、压力低。由于烟气的以上特点，要求火电厂的脱硫
15、技术必须有较高的脱除率和脱除速度。而且由于烟气治理系统在极为不利的条件下进行，给操作带了诸多困难。另外，由于处理量极大，脱硫工艺产生的数量庞大的副产品必须考虑利用或妥善处理，否则将造成严重的二次污染。,2脱硫方法分类目前应用的脱硫技术可以分为三类燃烧前脱硫、燃烧中脱硫和燃烧后脱硫即烟气脱硫(FGD)。燃烧前脱硫包括洗煤、煤气化、液化以及利用机械、电磁等物理技术对煤进行脱硫。燃烧前的物理方法脱硫只能脱去煤中部分的硫（主要是无机硫），不能从根本上解决二氧化硫对大气的污染问题。而曾经引起广泛重视的生物脱硫技术，由于占地太大，无法实现大批量机械化连续生产，尚无工业应用价值。,2脱硫方法分类,燃烧中脱硫
16、主要包括炉内喷钙、循环流化床锅炉添加石灰石燃烧等。流化床添加石灰石燃烧的脱硫技术具有良好的前景，国内外近年来发展很快。炉内喷钙工艺早在20世纪60年代就已经开始研究，但由于脱硫效率不高，一直未能得到广泛应用。燃烧后脱硫即烟气脱硫是目前控制燃煤电厂SO2气体排放最有效和应用最广的技术。20世纪60年代后期以来，烟气脱硫技术发展迅速，从发表的文献统计，其工艺有213种之多，但除少数付诸工业应用之外，大部分方法都处于实验室研究阶段或小规模试验阶段。烟气脱硫技术按其脱硫方式以及脱硫反应产物的形态可分为湿法、干法及半干法三大类。一般把以水溶液或浆液作脱硫剂，生成的脱硫产物存在于水溶液或浆液中的脱硫工艺称
17、为湿法工艺；把以水溶液或浆液为脱硫剂，生成的脱硫产物为干态的脱硫工艺称为半干法工艺；把加入的脱硫剂为干态，脱硫产物仍为干态的脱硫工艺称作干法工艺。,表 湿法、干法、半干法烟气脱硫技术的主要特点,三、主要烟气脱硫技术简介,1. 湿式石灰石-石膏法（1）工艺原理,化学反应式分别如下：脱硫反应的基础是溶液中H的生成，只有H的存在才促进了Ca2+的生成，因此，吸收速率主要取决于溶液的pH值。故湿式脱硫工艺的应用中控制合适的pH值和保持pH值的稳定是保证脱硫效率的关键。,烟气中除含SO2外，还含其它有害气体如HCl、HF等。CaCO3与这些有害气体发生反应，反应方程式如下：SO2 +1/2O2 +2H2
18、O + CaCO3 CaSO42 H2O+ CO22HCl + CaCO3) CaCl2 + H2O + CO22HF+ CaCO3 CaF2 + H2O + CO2其中，CaCl2溶于水，可随废水排放。,（2）吸收剂湿法烟气脱硫的吸收剂可以用石灰石、石灰和镁加强石灰（MEL）等。在烟气脱硫实施的早期，由于石灰具有比石灰石更好的与SO2的反应活性，所以石灰曾广泛被用作吸收剂，但是石灰要通过石灰石煅烧获得，耗能较大，导致费用偏高，因此，现在多用石灰石替代石灰。随着技术的不断改进，目前，使用石灰石的湿式烟气脱硫技术已经几乎达到了与石灰一样的脱硫效率。(3) 技术特点技术成熟，脱硫效率高，吸收剂价廉
19、易得、利用率高；能适应大容量机组的需要，煤种适应性好，尤其适用高浓度SO2的烟气条件；吸收剂来源广、价格低；副产品石膏有综合利用的商业价值；工艺系统较复杂、占地面积大、有废水排放湿式石灰石石膏工艺是目前世界上应用最广泛的脱硫技术。,三、主要烟气脱硫技术简介,2旋转喷雾干燥法 旋转喷雾干燥法烟气脱硫，是最先由美国JOY公司和丹麦Niro Atomier公司共同开发出的一种脱硫工艺，70年代中期得到发展，并在电力工业迅速推广应用。() 工艺原理该工艺用雾化的石灰浆液在喷雾干燥塔中与烟气接触，石灰浆液与SO2反应的同时不断吸收烟气中的热量使雾滴中水分蒸发干燥，使生成物成固体状，可以连同飞灰一起被除尘
20、器收集。,() 工艺流程旋转喷雾半干法工艺主要由以下几个系统组成：生石灰制粉系统：采购来的块状生石灰在这里被制成粉状，送到生石灰贮存仓贮存；浆液制造供给系统：生石灰粉在这里被消化成熟石灰浆液，并被输送到旋转喷雾器；烟气脱硫塔系统：石灰浆液从安装在脱硫塔内的喷雾器以雾状喷出，和烟气中的酸性气体反应生成干态的颗粒状物质，一部分沉降到硫塔下部，一部分被烟气带走。灰处理系统：包括脱硫塔下部、电除尘器的排灰和输送，烟气经电除尘器除尘，净化后的烟气由风机引入电厂烟囱排放。脱硫灰渣收集再循环利用或处置。() 技术特点系统简单，占地面积小，投资费用低；以石灰作吸收剂且品质要求高、价格高；脱硫产物为干态，无废水
21、排放，但其综合利用受限制；下游除尘设备受一定影响。,三、主要烟气脱硫技术简介,3.石灰石粉炉内喷射和钙活化（1）工艺原理分成两个阶段炉内喷射阶段和炉后活化阶段,（2）工艺流程炉内喷钙-尾部增湿活化工艺主要由以下几个子系统组成：石灰石制备系统：制备系统一般由主粉仓、输送仓泵、计量仓、平衡仓、喷射仓以及螺旋给料机等设备组成炉内喷射系统：炉内喷钙部分由给料系统和喷射系统组成，喷射系统由罗茨风机和吸收剂喷嘴组成。喷嘴的布置根据炉膛的情况设定层数和喷嘴个数，一般分为上下2层。增湿活化系统：增湿活化系统由活化器本体及辅助设备组成。通过喷水强化脱硫反应。,(3).技术特点脱硫效率中等，适用于中低硫煤；系统简
22、单，占地面积小，投资费用低；脱硫产物呈干态，无废水排放；副产品产物综合利用受限制。,三、主要烟气脱硫技术简介,4海水脱硫（1）工艺原理天然海水中含有大量的可溶盐，其主要成分是氯化物和硫酸盐，也含有一定量的可溶性碳酸盐。海水通常呈碱性。这使得海水具有天然的酸碱缓冲能力及吸收SO2能力。利用海水这种特性洗涤并吸收烟气中的SO2，达到烟气净化之目的。,海水脱硫的主要特点是:1）工艺简单。采用天然海水作吸收剂，既无需添加其它脱硫剂，也无废料产生，因此可节省脱硫剂制备和废渣液处理系统；（2）系统可靠可用率高。因为海水脱硫系统中不存在堵塞、结垢等问题，根据国外经验，可用率保持在100%；（3）脱硫效率高，
23、可达90%以上，有明显环境效益；（4）投资低，运行费用也低；（5）只能用于海边电厂，且只能适用于燃煤含硫量小于1.5的中低硫煤。,三、主要烟气脱硫技术简介,5氨肥法氨肥法是华东理工大学在FGD领域开展了长期的工作所提出的适合国情的专利技术，1999年9月，国家“九五”攻关项目氨肥法通过教育部和科技部组织的验收鉴定后，被评价为国际领先水平，它以我国庞大的化肥工业为基础，将火电厂烟气中的SO2回收，生产高效化肥，化害为利，变废为宝，一举多得，同时促进我国煤炭、电力和化肥工业的可持续发展。(1)工艺原理:利用氨水为吸收剂，与烟气中的SO2反应生成硫酸铵化肥。氨肥法烟气脱硫工艺主要包括吸收过程和结晶过
24、程。在吸收塔中，烟气中的SO2与氨水吸收剂逆向接触，SO2被氨水吸收，生成亚硫酸铵与硫酸氢铵,（）工艺流程 该工艺由三个模块组成，各个模块的设备和技术都是成熟和常用的。吸收剂输送系统：这一子系统负责将氨水运进电厂、贮存和按一定比例送入吸收塔；吸收塔系统：烟气与氨水逆向接触，SO2被氨水吸收，强制氧化，生成硫酸氢铵与硫酸铵；硫酸铵析出、贮运系统：由底槽排出的硫酸铵吸收液，先经灰渣过滤器滤去飞灰，再在结晶反应器中析出硫酸铵结晶液，经脱水、干燥后得到副产品硫酸铵化肥。() 技术特点该工艺的主要技术特点为： 对烟气条件变化适应性强，脱硫效率高，能满足任何当地的环保要求；也不产生二次污染和新的生态环境问
25、题。作为原料的氨来源丰富。副产物为直径0.20.6mm的硫酸铵晶体，在某些地区可做肥料；煤的含硫量越高效果越好。整个系统不产生废水或废渣；能耗低；具有高安全运行可靠性和适用性。基建和运行成本底。这项技术被国家科技部和教育部列入“十五”专项攻关计划、“清洁能源行动”，并已经列为在200MW机组上进行烟气脱硫的样板工程。,三、主要烟气脱硫技术简介,6电子束辐照法（EBA）（）工艺原理电子束（数百KeV）辐照含有水蒸气的烟气时，其中的N2、O2和水蒸气（H2O）被电离、激发，生成大量易于进行化学反应的离子、自由基团，特别是OH-等基团与SO2，NO x作用生成硫酸、硝酸，然后与添加进去的氨（NH3）
26、反应生成农用化肥（硫铵、硝铵），致使SO2、NO x被清除掉。（2）技术特点该工艺的特点是：干式脱硫脱硝可同时进行；工艺简单，占地少；副产品可作肥料使用；粉尘影响较小；不需要排水处理。但该工艺需要大功率连续稳定的电子枪，同时需要防辐射屏蔽，而且运行、维护技术要求高。目前，减少该技术所需要的放射量。开发廉价的加速器是该技术应用于实际的关键。,四、烟气脱硫技术综合评价,近十几年来，我国加大了对火电厂二氧化硫排放控制的力度，为此，先后从国外引进了几种成熟的烟气脱硫工艺，这些工艺有湿式石灰石/石膏法、旋转喷雾法、炉内喷钙尾部增湿法、海水脱硫法、电子束法。通过实践，火电行业已经基本掌握了这些工艺在设计、
27、施工、运行、检修等方面的技术，为今后的应用取得了第一手经验。目前我国火电行业已经将湿式石灰石/石膏法作为大型火电厂采用的主要烟气脱硫技术。因该法具有脱硫效率高、技术成熟、设备投运率高、对煤种含硫量变化适应性强等优点，而且我国石灰石资源丰富、价廉，多数地区石灰石品位高、质优。另外，脱硫渣可进行综合利用如做建筑材料、水泥缓凝剂等。加之该方法经过不断改进，造价也有了大幅度地下降，是一种在经济上和技术上都比较适用于我国现阶段火电厂发展水平的工艺。,五、脱硫工艺的选择,1脱硫工艺选择的影响因素在选择脱硫工艺时，除了工艺的可靠性以外还应考虑以下因素：（1）设备投资；（2）环保要求；（3）系统所占场地面积；
28、（4）吸收剂来源；（5）水源问题；（6）脱硫系统的电耗；（7）燃煤含硫量；（8）脱硫渣的处理与利用。,五、脱硫工艺的选择,2脱硫工艺选择的原则根据中华人民共和国电力行业标准火力发电厂烟气脱硫设计技术规程DL/T 5196 2004 规定，脱硫工艺的选择一般可按照以下原则：燃用含硫量2煤的机组、或大容量机组（200MW）的电厂锅炉建设烟气脱硫装置时，宜优先采用石灰石石膏湿法脱硫工艺，脱硫率应保证在90以上。 燃用含硫量2煤的中小电厂锅炉（200MW），或是剩余寿命低于10年的老机组建设烟气脱硫装置时，在保证达标排放，并满足SO2排放总量控制要求，且吸收剂来源和副产物处置条件充分落实的情况下，宜优
29、先采用半干法、干法或其它费用较低的成熟技术，脱硫率应保证在75以上。 燃用含硫量1煤的海滨电厂，在海域环境影响评价取得国家有关部门审查通过，并经全面技术经济比较合理后，可以采用海水法脱硫工艺；脱硫率宜保证在90以上。 脱硫装置的可用率应保证在95以上。,第二章 典型的湿式石灰石-石膏法脱硫系统介绍,湿式石灰石-石膏工艺具有脱硫效率高，能适应大容量机组、高浓度SO2含量的烟气条件等特点，且吸收剂价廉易得，副产品具有综合利用的商业价值。随着系统的逐步简化，不但运行、维修更为方便，而且造价也有所下降。是目前世界上应用最广泛、技术最为成熟的SO2排放控制技术。,典型的湿式石灰石石膏烟气脱硫工艺流程简图
30、 ：,1.锅炉; 2.电除尘器 3.未净化烟气 4.净化烟气 5.烟气/烟气换热器 6.吸收塔7.吸收塔持液槽（吸收塔底槽） 8.除雾器 9.氧化用空气 10.工艺过程用水 11.粉状石灰石12.工艺过程用水 13.粉状石灰石储仓 14.石灰石中和剂储箱 15.水力旋流分离器16.皮带过滤机 17.中间储箱 18.溢流储箱 19.维修用塔槽储箱 20.石膏储仓21.溢流废水 22.石膏,第三章 设备及子系统介绍,石灰石石膏湿法烟气脱硫系统由七个子系统组成吸收剂制备系统、吸收塔系统、烟道系统、石膏脱水贮存系统、工艺水系统、排水系统（废水处理系统）、排空系统。,一、 吸收剂制备系统,石灰石（CaC
31、O3）在自然界的数量仅次于硅酸盐而居第二位，且价廉易得，无毒无害，在使用和处置中很安全。但其成分和性能区别很大，其特性会影响到FGD系统的运行，而且当煤种含硫量较高时石灰石消耗将占用相当部分的运行费用。所以在选择时必须考虑石灰石的纯度和活性，其脱硫反应主要取决于石灰石粉纯度、颗粒度和颗粒比表面积。H:脱硫脱硫照片石灰石检验项目.JPG照片（井冈山石灰石进厂检验项目）,石灰石主要由碳酸钙组成，也含有碳酸镁及砂、粘土等杂质。碳酸镁以溶解形式或白云石形式存在，石灰石中的白云石（CaCO3.Mg3）在吸收塔中不随固体副产物而离开系统，所以含高浓度白云石的石灰石活性较低。湿法FGD工艺一般要求CaCO3
32、90%；MgCO32%。通常要求石灰石粉90%325目（44微米）。石灰石越细越易溶解。某些化学物质会阻碍石灰石的溶解，如氟化铝络合物和氯化物。如果氟化物浓度过高，氟化铝会从溶液中析出覆盖在未溶解的石灰石颗粒上，导致石灰石闭塞，抑制了石灰石的溶解和利用。溶解的氯化物也影响石灰石的溶解，导致CaCl2浓度增加，共同离子效应使溶解的CaCl2阻碍了石灰石中的CaCO3的溶解。,井冈山电厂脱硫所需石灰石外购购，粒度20mm，由自卸汽车运至厂内，卸至制浆楼的地下卸料斗内，经斗式提升机输送进石灰石仓。石灰石仓排料再经称重给料机和皮带输送机送入湿式球磨机加水碾磨后进入磨机循环浆液箱，然后由磨机循环浆液泵送
33、至石灰石浆液旋流器。经旋流器分离后的底流返回磨机、而浓度约30%、固体粒径为325目（90%通过）的石灰石浆液溢流至石灰石浆液箱，再由石灰石浆液泵送至SO2吸收塔。吸收塔内的石灰石浆液供给量根据进入FGD的烟气量、进出FGD的烟气中SO2含量以及吸收塔的pH值进行调整。磨机制浆补充用水采用石膏脱水机的滤液水。,1、系统流程：粒径小于20mm的石灰石块由卡车卸入卸料斗，进入卸料斗内的石灰石由振动给料机送至斗式提升机，经石灰石输送机由犁式卸料器卸至石灰石仓，石灰石输送机上配有用于分离大金属的电磁除铁器（金属分离器）。石灰石从石灰石贮仓经皮带秤重给料机送至湿式球磨机进行研磨。滤液水将按与送入石灰石成
34、定比的量而加入湿式球磨机的入口，经过湿式球磨机的强力研磨，石灰石旋流器的分离，最后得到细度为9060m、浓度为30的石灰石浆液。石灰石在湿式球磨机中被磨成浆液并自流至湿磨排浆罐，然后再由湿磨浆液泵打至石灰石旋流器。旋流器底流再循环至湿式球磨机入口，进入球磨机内重磨；而溢流则自流入石灰石浆液箱中，再由石灰石浆液输送泵送至两台机组的吸收塔。,典型的系统流程(井冈山电厂）,济南重工股份有限公司生产的湿式球磨机的典型石灰石浆液制备系统立面图,大部分电厂都是用汽车将商品石灰石运入厂内，再在厂内将石灰石加工成石灰粉，也有一些电厂直接使用商品石灰粉。后者只需在厂内建立制浆系统。下图是一个直接使用商品石灰石粉
35、的制浆系统示意图。,1-状石灰石粉仓 2-除尘器 3-压缩空气填充装置； 4-计量和输送装置 5-浆液罐； 6-灰浆泵,2、 吸收剂制备系统主要设备和功能,2.1、湿式球磨机湿式球磨机是一种低速筒体球磨机。它利用低速旋转的滚筒带动筒内钢球运动，通过钢球对石灰石块的撞击、挤压、研磨，实现石灰石块的破碎并且磨制成细度为9060m的细小粉末。它的磨碎部分是一个圆筒。筒内用护甲做内衬，护甲与筒壁间有一层石棉衬垫，起隔音作用。球磨机筒体内装载了一定数量直径3060mm的钢球和被磨物料及适量的水，并按工艺要求对物料、水和研磨体进行适当的匹配。电动机经过变速箱带动圆筒产生旋转运动，研磨体受离心的作用，贴在筒
36、体内壁与筒体一起旋转上升，当研磨体被带到一定高度时，由于受到重力作用而被抛出，并以一定的速度下落，通过钢球对石灰石块的撞击以及钢球之间、钢球与护甲之间的研压，把石灰石磨碎，和水搅拌、混合成浆液。石灰石浆液经溢流口溢出。,球磨机的转速对球磨效率影响很大，如果球磨机以临界速度或更高速度旋转，起不到粉碎的作用。理论和实践证明，球磨机最佳转速为：Vzj=32/ D：球磨机的直径（m）大吨位球磨机由于直径大，转速则低；小吨位球磨机由于直径小，转速则高。临界转速（VL）就是当圆筒转速达到某一数值而使作用在钢球上的离心力等于钢球的重力时所对应的圆筒转速，如图下所示。,磨机实物照（丰城电厂）,一般来说，球磨机
37、的初始钢球级配为：大球25，中球50，小球25。实际中主要取决于被磨物料的粒度，也要适当考虑球磨机的直径和转速。湿式球磨机对物料的粉碎主要是靠研磨而不是冲击，因此就适当减少大钢球用量，多用中、小钢球以保证良好的研磨效果。井冈山电厂湿式球磨机出力为11t/h，球磨机能连续和非连续运行。在所有条件下，球磨机能确保向FGD工艺供应足量的石灰石细度至少应为90小于60m的浆液量。,井冈山电厂磨机介绍,球磨机安装在前、后轴承座上，其重量由两端的巴氏合金轴瓦支承。由于钨金轴瓦的特殊性，因此，启动前的检查就尤为重要，必须确保轴瓦在润滑良好，进油压力、油量，回油流量正常。润滑油泵运行良好，备用泵可靠，联锁投入
38、的情况下方可启动。同时运行中要求球磨机回油温度不得超过40，最高不得超过45；轴瓦温度不得超过50；否则有烧瓦的危险。大牙轮的喷雾润滑必须良好，牙轮上应没有积垢，喷油间隔时间选择适当，运行中要加强对喷雾装置空压机的检查，确保运行良好。湿式球磨机配备有全套驱动系统，包括电动机、减速器和用于检修时慢速转动的空气离合器、 轴承和润滑系统（含油冷却设备）。,每台湿式球磨机配一套高、低压润滑油系统，包括一个润滑油箱、一台高压润滑油泵、两台低压润滑油泵以及与其配套的润滑油管道、再循环管、油冷却器及阀门、压力表等。正常运行中，润滑油压、油量应能满足系统用量要求，高压油泵一台只在湿式球磨机启动时投用，当湿式球
39、磨机运转正常后1分钟自动停止。在球磨机运行中，要定期从油箱底部放油管取油进行油质化验，确保油质良好，杂质含量在允许的范围内。否则要及时滤油或更换新油。根据球磨机回油温度及气温综合情况，及时投入和退出润滑油冷却设备。对于运行中油温不正常的升高，要及时查明原因予以消除。湿式球磨机浆液箱由碳钢制造，内衬丁基橡胶。每个箱体配有搅拌器，石灰石浆液由浆液循环泵输送到水力旋流器。石灰石在湿式磨机内磨制成浆液，磨浆方式采用再循环方式。每台磨机的额定出力按三台锅炉BRL工况时50的石灰石耗量设计，磨机出口物料细度应能满足SO2吸收系统的要求，粒径至少可达到0.06mm（60um）。钢球能耐运行时的冲击（如磨损，
40、腐蚀），最小硬度620HB，至少为17的铬含量。,由于运行期间的磨损而造成的钢球质量减小将通过及时装填新钢球来补偿，这些补偿的钢球通过石灰石进料口装入球磨机 。运行中一些小钢球会随浆液流出球磨机，这些钢球将主要被收聚在球磨机出口和石灰石浆再循环槽之间的筛网上。通过筛网的小钢球会落入石灰石浆再循环槽。每年必须将这些钢球从这个槽内清除一或两次。,2. 2、称重皮带给料机 称重皮带给料机是一种计量式全封闭胶带给料机，适用于电力行业和其它行业的连续给料。它可以连续称量及自动调节给料量，是一种先进的给料设备。,工作原理：计量式全封闭胶带给料机的计量部分由称重桥架、称重托辊、负荷传感器、速度传感器和微处理
41、机五部分组成。当物料从输送皮带通过时，其重量由设置在皮带下面的称重托辊及称重桥架传递到负荷传感器上，负荷传感器由此而输出一个与皮带上物料重量成正比的电信号，此电信号经放大及变换后以数字形式送至微处理机。速度传感器直接联在给料机尾部的从动滚筒上，随着滚筒的传动可测出皮带的运行速度，即皮带上的物料输送速度，该信号以脉冲形式送给微处理机。上述两种信号经微处理机处理后可得出给料机的给料率和累积变量 。, 封闭外壳：该机由坚固的封闭外壳组合而成，可防止粉尘外扬，有利于环境保护，实现文明生产。另外，由于侧门和盖板开闭灵活，便于检修，在计量段、头部、尾部设有观察窗，内装照明灯具，以便于随时观察输送机的运行情
42、况。 （2）落地料清扫系统：该系统是对胶带运行中撒落下来的石灰石料或当运行的胶带跑偏时撒落下来的料进行自动清扫至湿磨内。该系统运行非常平稳，积可定时清扫，又可就近控制随时清扫，且可实现自动控制。操作简单，清扫效率高。（3）计量系统： 计量系统采用先进的电脑皮带称，自动化程度高，计量精度高（0.5）。,2.3、水力旋流器,作用：将由球磨机来的石灰石浆液进行粗细分离。浆液中的大颗粒被分离到旋流器的底部形成底流浓浆，从入口回到球磨机被再次碾磨，而浆液中的小颗粒则从顶部溢出形成稀浆进入石灰石浆液箱备用。为保证系统物料平衡、浆液浓度和细度合格，旋流系统设有再循环管道及浓度、液位、细度调节阀门。系统还设有
43、冲洗水用于设备停止或切换时冲洗泵、管路和旋流器。浆液中颗粒的细度受旋流分离器漩流强度的控制，漩流强度越大溢出的浆液中的颗粒力度越细，调节旋流强度的方法通常是采用变频再循环泵 。,2.3、水力旋流器,水力旋流器工作原理模拟图,水力旋流器作为一种常见的分离分级设备，其工作原理是离心沉降。当待分离的两相（或三相）混合液以一定压力从旋流器周边切向进入旋流器内后，产生强烈的三维椭圆型强旋转剪切湍流运动。由于粗颗粒（或重相）与细颗粒（或轻相）之间存在着粒度差（或密度差），其受到的离心力、向心浮力、流体曳力等大小不同，受离心沉降作用，大部分粗颗粒（或重相）经旋流器底流口排出，而大部分细颗粒（或轻相）由溢流管
44、排出，从而达到分离分级的目的。应用于固液分离、液气分离、固固分级、固固分离、液液分离、液气固三相分离。,水力旋流器是一个带有圆柱部分的锥形容器。锥体上部内圆锥部分叫液腔。圆锥体外侧有一进液管，以切线方向和液腔连通。容器的顶部是上溢流口，底部是底流口（也叫排料口）。一个空心的圆管沿旋流器轴线从顶部延伸到液腔里，这个圆管称为溢流管，也叫旋流定向器。其内部形成的上溢流通道，以便稀浆上溢排出。旋流器的尺寸由锥体的最大内径决定。其优点有： 结构简单，成本低廉，易于安装和操作； 体积小，占地面积小，处理能力大，运行费用低； 处理工艺简单，运行参数确定后可长期稳定运行，管理 便利； 旋流中存在较高的剪切力，
45、有利于固体颗粒的分级与洗涤。,为防止旋流器底流管被大颗粒堵塞，旋流器组安装有过滤器，过滤器采用不锈钢。每台磨机配置一组石灰石浆液旋流器，并满足石灰石浆液细度的要求。每组石灰石浆液旋流器的溢流浆液进入石灰石浆液池。石灰石浆液的浓度控制在30左右。,2.4、石灰石浆液箱和输送泵,经过旋流器分选以后合格的石灰石浆液，都集中存放在石灰石浆液箱内待用。石灰石浆液箱为圆柱体的箱罐，有效体积为346立方米。为了防止石灰石浆液的沉淀，在石灰石浆液箱内设置了一个搅拌器，其驱动装置在石灰石浆液箱的顶部。箱内的石灰石浆液通过石灰石浆液输送泵输送到吸收塔的浆液池内，共吸收系统使用。两台机组的脱硫系统公用一个石灰石浆液
46、箱，每台机组的吸收塔设置3台石灰石输送泵，共6台。石灰石浆液输送泵为耐腐蚀和耐磨损的离心式输送泵。,石灰石浆液箱和输送泵实物图,二、 吸收塔系统,2.1、系统简介SO2吸收系统是整个脱硫装置的核心系统，对烟气除去SO2等有害成分的过程主要在这个系统完成。本系统主要是由吸收塔、浆液循环泵、除雾器、吸收塔搅拌器及氧化风机等组成。石灰石石膏湿法烟气脱硫是由物理吸收和化学吸收两个过程组成。在物理吸收过程中SO2溶解于吸收剂中，只要气相中被吸收气体的分压大于液相呈平衡时该气体分压时，吸收过程就会进行，吸收过程取决于气-液平衡，满足亨利定律。由于物理吸收过程的推动力很小，所以吸收速率较低。而化学吸收过程使
47、被吸收的气体组分发生化学反应从而有效地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，吸收速率较快。FGD反应速率取决于四个速率控制步骤，即SO2的吸收、HSO3氧化、石灰石的溶解和石膏的结晶。,2. 2、主要设备作用及结构,2.2.1、吸收塔本体 作用与功能：烟气进入吸收塔内，自下而上流动与喷淋层喷射向下的石灰石浆液滴发生反应，吸收SO2、SO3、HF、HCl等气体。吸收塔采用先进可靠的喷淋空塔，系统阻力小，塔内气液接触区无任何填料部件，有效地杜绝了塔内堵塞结垢现象。石灰石浆液制备系统制成的新石灰石浆液通过石灰石浆液泵送入吸收塔浆液池内，石灰石在浆液池中溶解并与浆液池中已经生成石膏
48、的浆液混合，由吸收塔浆液循环泵将浆液输送至喷淋层。浆液通过空心锥型喷嘴雾化，与烟气充分接触。在吸收塔浆液池中部区域，氧化风机供给的空气通过布置在浆液池内的喷枪与浆液在搅拌器的协助下进一步反应生成石膏（CaSO42H2O）。,2.2.2、喷淋层石灰石一石膏湿法烟气脱硫工艺中，喷淋式吸收塔中喷射石灰石浆液的雾化喷嘴是控制湿法脱硫系统运行和维护费用的重要因素。雾化喷嘴的功能是将石灰石浆液转化为能提供足够接触面积的雾化液滴以有效脱除烟气中的SO2。液体的雾化方法有压力雾化、转盘雾化、气体雾化、声波雾化等。在湿法脱硫系统中，一般采用压力雾化方法。 用于FGD湿式洗涤塔和吸收塔的喷嘴通常有6种 :空心锥切
49、线型 、实心锥切线型 、双空心锥切线型 、实心锥 、螺旋型 、大通道螺旋型,2.2.2、喷淋层（井冈山脱硫）每只吸收塔配备四台浆液循环泵，采用单元制运行方式，每一台循环泵对应一层喷淋装置。循环泵将塔内的浆液从下部浆液池打到喷淋层，经过喷嘴喷淋，形成颗粒细小、反应活性很高的雾化液滴。四层喷淋层可以根据烟气负荷的大小选择投用的层数，以降低能源的消耗和保证出口烟气的温度。 喷淋层采用高级的螺旋状喷嘴，在同等喷雾条件下，对循环泵的压力需求较低。该种喷嘴可使喷出的三重环状液膜气液接触效率高，能达到高效吸收性能和高除尘性能。喷淋层的布置增加了浆液与气体的接触面积和几率，保证吸收塔横截面能被完全布满，使SO
50、2、SO3、HF、HCl等被充分去除。由于在吸收塔内吸收剂浆液通过循环泵反复循环与烟气接触，吸收剂利用率很高。,吸收塔内部结构示意图,喷淋层和喷嘴实物图,喷淋效果图,喷嘴实物图,2.2.3、吸收塔浆液池 吸收塔浆液池的主要功能如下：完成酸性物质和石灰石的反应通过强制氧化把亚硫酸盐氧化成硫酸盐提供石灰石足够的溶解时间促使过饱和溶液里面的石膏结晶提供石膏晶体充分长大的停滞时间当锅炉原烟气通过吸收塔时，会蒸发带走一部分吸收塔内的水分，石膏结晶也会带走一定的水分，废水排放也会带走一部分水，这样将导致吸收塔浆液中的固体浓度逐步增大，进而影响反应的正常进行。浆液的液位由吸收塔的液位控制系统控制，流失的水将
