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1、1,湿式石灰石石膏法脱硫工艺流程,3,湿式石灰石石膏法脱硫工艺流程 湿式石灰石/石膏法FGD装置的工艺流程可以将脱硫岛系统分为三个子系统：烟气处理和SO2吸收子系统；石膏脱水子系统；反应剂制备子系统也可以进一步细分为七个子系统：,石灰石-石膏湿法烟气脱硫工艺流程,5,石灰石-石膏湿法烟气脱硫系统原则上可由下列结构系统构成：由石灰石粉料仓和石灰石研磨及测量站构成的石灰石制备系统；由洗涤循环、除雾器和氧化工序组成的吸收塔；由回转式烟气-烟气换热器、清洁烟气冷却塔排放或湿烟囱排烟构成的烟气再热系统；脱硫风机；由水力旋流分离器和过滤皮带组成的石膏脱水装置；石膏贮存装置；废水处理系统。下面分别予以介绍。
2、,6,石灰石浆液制备系统 吸收剂制备系统的选择应根据吸收剂来源、投资、运行成本及运输条件等进行综合技术经济比较后确定。当资源落实、价格合理时，应优先采用直接购买石灰石粉方案；当条件许可且方案合理时，可由电厂自建湿磨吸收剂制备系统。当必须新建石灰石加工粉厂时，应优先考虑区域性协作即集中建厂，且应根据投资及管理方式、加工方式、厂址位置、运输条件等因素进行综合技术经济论证。石灰石浆液制备系统主要由石灰石粉贮仓、石灰石粉计量和输送装置、带搅拌的浆液罐、浆液泵等组成，如图所示。将石灰石粉由罐车运到料仓存储，然后通过给料机、计量器和输粉机将石灰石粉送入在浆配制罐。在罐中与来自工艺过程的循环水一起配制成石灰
3、石质量分数为15%20%浆液。用泵将该浆液经由一带流量测量装置的循环管道打入吸收塔底槽。,7,石灰石储存和制浆系统,8,石灰石/石膏法各系统石灰石浆制备系统,石灰石粉贮罐,石灰石粉贮罐支架,石灰石加料箱,石灰石罐,球磨机,石灰石浆制备系统核心设备：湿式球磨机橡胶内衬和硬化钢球,石灰石给料泵电机,球磨机浆液装置,9,吸收塔 吸收塔是烟气脱硫系统的核心装置，要求气液接触面积大，气体的吸收反应良好，压力损失小，并且适用于大容量烟气处理。吸收塔的数量应根据锅炉容量、吸收塔的容量和可靠性等确定。300MW及以上机组宜一炉配一塔。200MW及以下机组宜两炉配一塔。根据国外脱硫公司的经验，一般二炉一塔的脱硫
4、装置投资比一炉一塔的装置低5%10%，在200MW以下等级的机组上采用多炉一塔的配置有利于节省投资。吸收塔的设计在湿法FGD系统中是十分关键的。吸收塔最主要的塔型是喷淋吸收塔，在世界的湿法FGD系统中占有突出的地位，大多采用逆流喷淋塔。,10,烟气从喷淋区下部进入吸收塔与均匀喷出的吸收浆液流接触，烟气流速为34m/s左右，液气比与煤含硫量和脱硫率关系较大，一般在825L/m3之间。喷淋塔的优点是塔内部件少，故结垢可能性小，压力损失小。逆气流运行有利于烟气与吸收液充分接触，但阻力损失比顺流大。吸收区高度为515m，如按塔内流速3m/s计算，接触反应时间25s。区内设36个喷淋层，每个喷淋层都装有
5、多个雾化喷嘴，交叉布置，覆盖率达200%300%。喷嘴入口压力不能太高，在0.51052105Pa之间。喷嘴出口流速约为10m/s雾滴直径约13202950m，大液滴在塔内的滞留时间110s，小液滴在一定条件下呈悬浮状态。图为逆流吸收塔结构图。,11,逆流喷淋吸收塔,12,石灰石/石膏法各系统吸收塔系统,吸收塔内的喷头 喷头材料：炭化硅 吸收塔内的喷淋层 喷淋层管材：PP或FRP,13,石灰石/石膏法各系统吸收塔系统,吸收塔内的喷淋层,14,吸收塔中除了浆液洗涤系统外，还有除雾器（ME）和氧化系统。干净烟气出口设除雾器，通常为二级除雾器，装在塔的圆筒顶部（垂直布置）或塔出口弯道后的平直烟道上（
6、水平布置）。后者允许烟气流速高于前者。并设置冲洗水，间歇冲洗除雾器。冷烟气中残余水分一般不能超过100mg/m3，现在大多要求不超过75mg/m3，否则会玷污热交换器、烟道和风机等。湿法烟气脱硫塔采用的除雾器主要为折流板除雾器、旋流板除雾器。,15,通常，折流板除雾器中两板之间的距离为2030mm，对于垂直安置的折流板气体的平均流速为23m/s；对于水平放置的折流板，气体的流速可以高些，一般为610m/s。气速过高会引起二次夹带。折流板除雾器结构与除雾原理见图所示。,折流板除雾器结构与除雾原理,16,旋流板的结构如图所示，气流在穿过板片间隙时变成旋转气流，其中的液滴在惯性作用下以一定的仰角射出
7、作螺旋运动而被甩向外侧，汇集留到溢流槽内，达到除雾目的，除雾效率可达到9099。,旋流板除雾器示意图,17,吸收塔内的除雾器 通常为二级除雾器、安装在塔的顶部。处理后的烟气残余水分不能超过75mg/m3，最好是不超过50mg/m3 脱硫中主要采用折流板，其次是旋流板式。,18,19,脱硫系统氧化方式 在石灰石湿法烟气脱硫工艺中有强制氧化和自然氧化之分，其区别在于脱硫塔底部的持液槽中是否充入强制氧化空气。对于自然氧化工艺，吸收浆液中的HSO3在吸收塔中被烟气中剩余的氧气（电厂烟气含氧量一般在6%左右）部分氧化成SO42,其脱硫副产物主要是亚硫酸钙和亚硫酸氢钙。自然氧化因锅炉和脱硫系统运行参数不同
8、而氧化程度各异，当氧化率在1595%，钙的利用率低于80%范围内亚硫酸钙易结垢，因为氧化率较高时（15%），生成的硫酸钙不能与亚硫酸钙一起沉淀析出；氧化率达不到一定程度（95%），就不能产生足够的石膏晶种而使石膏晶体迅速增长，导致石膏在脱硫塔内结垢。,20,控制氧化就是采用抑制氧化或强制氧化方式将氧化率控制在15%或95%。抑制氧化通过在洗涤液中添加抑制性物质，控制氧化率低于15%，使浆液SO42-浓度远低于饱和浓度，生成的少量硫酸钙与亚硫酸钙一起沉淀。抑制氧化采用的抑制有：单质硫、EDTA以及其他的有机物。强制氧化通过向洗涤液中鼓入空气，并添加催化剂使氧化反应趋于完全，氧化率提高到高于95%
9、，并保持足够的浆液含固量（12%），以提供石膏结晶所需的晶种，此时，石膏晶体生长占优势，产生沉淀性能优良的石膏，从而避免在塔内结垢,21,烟风系统增压风机 通常为采用静叶可调轴流风机或动叶可调轴流风机 外壳材质：Q235 叶片材质：16MnR 轴材质：35,22,石膏脱水系统 石膏是强制氧化石灰石湿法烟气的副产物，脱硫石膏晶体的粒径为1250m,主要集中在3060m,在脱硫装置正常运行时产生的脱硫石膏颜色近白色,采用石灰石-石膏法脱硫石膏的纯度一般在90%95%之间，二水石膏晶体(CaSO42H2O)。脱硫石膏物理化学性质与天然石膏具有共同的特征,但作为一种工业副产品,它具有再生石膏的一些特点
10、,和天然石膏相比又有一定的差异,其中二水石膏的含量较天然石膏还要高许多。,23,该石膏一般作为制造墙板或水泥而出售。由于其稳定性好，对环境无害，从而也可以用于土地回填。WFGD中，石膏脱水系统如图所示。石膏脱水系统的主要设备是水力旋流器和真空皮带过滤机。水力旋流器为石膏脱水的主设备，也叫石膏旋流器，它主要由进液分配器、旋流子、上部稀液储箱及底部石膏浆液分配器组成。旋流子是利用离心分离的原理，其分离效果可通过进液压力来控制。图1-18为水力旋流器结构示意图。石膏旋流器的溢流含固量一般在1%3%左右，固相颗粒细小，主要为未完全反应的吸收剂、石膏小结晶等，前者继续参与脱硫反应，后者作为浆池中结晶长大
11、的晶核，影响着下一阶段石膏大晶体的形成。旋流器的底流含固量一般在45%50%左右，固相主要为粗大的石膏结晶，真空脱水皮带机的目的就是要脱除这些大结晶颗粒之间的游离水。,24,25,水力旋流器,26,石膏脱水系统,27,石膏处理系统石膏水力旋流器 重的、粗的颗粒流入二次脱水 较轻，细颗粒，包括飞灰，石灰石则溢流出去 无传动件,28,真空皮带脱水机的脱水原理是将需要分离的液体（或气体）混合物置于具有细微孔道过滤介质的一侧，在压差推动力作用下，流体通过过滤介质的细孔道流到介质的另一侧，流体中的固体颗粒则被截留，从而实现液体与固体颗粒的分离。对不同厂家生产的真空皮带机的运行情况的研究表明：副产品石膏的
12、含水率主要受石膏的物理特性和皮带机运行操作的影响。石膏结晶效果越好、粒径越大、氯离子含量越低、飞灰等杂质含量越低，越有利于石膏脱水，即有利于提高副产品石膏的品质。,29,石膏处理系统真空皮带脱水机,30,石膏处理系统真空皮带脱水机,1 滤布导轨 7 滤布清洗装置2 滤布张紧装置 8 降低机构3 滤液管 9 真空室4 滤液总管 10 横向套筒和孔5 剖面部分 11 给料器6 空气室 12 框架,31,（电镜图）固相CaSO4.2H2O含量为91.29%CaSO3.1/2H2O含量4.63%脱硫剂为电石渣（放大200倍）,石灰石/石膏法各系统石膏处理系统,32,(电镜图)固相CaSO4.2H2O含
13、量为71.65%CaSO3.1/2H2O含量18.02%脱硫剂为电石渣（放大200倍）,（电镜图）固相CaSO4.2H2O含量为51.55%,CaSO3.1/2H2O含量为30.06%脱硫剂为电石渣（放大200倍）,33,目前脱硫石膏的综合利用主要用做建筑石膏和水泥添加剂两种方式。做建筑石膏时需要通过煅烧，必要时在煅烧前还需要通过干燥，因此石膏含水量的多少主要根据干燥设备的能耗确定，一般石膏含水量宜小于10%以减少干燥能耗。用于水泥添加剂时有两种情况，做高标号水泥时仍需要通过煅烧、成型，要求和用建筑石膏时相同；另一种情况是直接添加在水泥中，此时石膏的含水量一般应控制在15%以下。,34,湿石膏
14、的存储方法取决于发电厂烟气脱硫系统石膏的产量、用户的需求量、运输手段以及石膏中间储仓的大小。对于容量为300700m3的中间储仓，石膏在其中的存放时间不应超过1个月。因此，推荐采用带有底部卸料系统的一次型储仓，如图所示。石膏仓应采取防腐措施和防堵措施。在寒冷地区，石膏仓应采取防冻措施。若脱硫副产物暂无综合利用条件时，可经一级旋流器浓缩输送至贮存场，也可经脱水后输送至贮存场，但宜与灰渣分别堆放，留有今后综合利用的可能性，并应采取防止副产物造成二次污染的措施。,石膏存储系统和石膏利用,35,一次通过型石膏储仓,36,脱硫废水处理 产生废水是石灰石湿法脱硫的缺点。一些国家和地区政府对废水处理有严格的
15、规定。例如德国对废水排放有严格的规定，限制微量金属和其他有害成分的排放浓度。在日本废水处理还要降低COD（主要形式是连二硫酸根S2O62-）。其处理过程为：通过加碱中和脱硫废水，并使废水中的大部分重金属形成沉淀物；加入絮凝剂使沉淀浓缩成为污泥，污泥被送至灰场堆放。废水的pH值和悬浮物达标后直接外排，图是典型的废水处理系统。,37,脱硫废水处理,38,脱硫废水处理包括以下4个步骤：A、废水中和反应池由3个隔槽组成，每个隔槽充满后自流进入下个隔槽。在脱硫废水进入第1隔槽的同时加入一定量的10%左右的石灰浆液，通过不断搅拌，其pH值可从5.5左右升至9.0以上。B、重金属沉淀Ca(OH)2的加入不但
16、升高了废水的pH值，而且使Fe3+、Zn2+、Cu2+、Ni2+、Cr3+等重金属离子生成氢氧化物沉淀。一般情况下3价重金属离子比2价更容易沉淀，当pH值达到9.09.5时，大多数重金属离子均形成了难溶氢氧化物。同时，石灰浆液中的Ca2+还能与废水中的部分F-反应，生成难溶的CaF2；与As3+络合生成Ca3(AsO3)2等难溶物质。此时Pb2+、Hg2+仍以离子形态留在废水中，所以在第2隔槽中加入有机硫化物药剂TMT-15，使其Pb2+、Hg2+反应形成难溶的硫化物沉积下来。TMT-15是一种三嗪类组分(C3N3S3Na3,三聚硫嗪酸三钠盐)，能在常温下与废水中的各种重金属离子（汞、铅、铜、
17、镉、镍、锰、锌、铬等）迅速反应，生成不溶于水，且具有良好的化学稳定性的螯合物，从而达到捕捉去除重金属的目的，也可以除去已经转变成络合物的重金属。TMT-15是15%（wt%）的C3N3S3Na3溶液，即使用量很少，也表现出极高的重金属排除效率。,39,C、絮凝 经前2步化学沉淀反应后，废水中还含有许多细小而分散的颗粒和胶体物质，所以在第3隔槽中加入一定比例的絮凝剂FeClSO4，使它们凝聚成大颗粒而沉积下来。在废水反应池的出口加入阳离子高分子聚合电解质作为助凝剂，来降低颗粒的表面张力，强化颗粒的长大过程，进一步促进氢氧化物和硫化物的沉淀，使细小的絮凝物慢慢变成更大、更易沉积的絮状物，同时脱硫废水中的悬浮物也沉降下来。D、澄清浓缩 絮凝后的废水从反应池溢流进入装有搅拌器的澄清浓缩池中，絮凝物沉积在底部并通过重力浓缩成污泥，上部则为净水。大部分污泥经污泥泵排到灰浆池，小部分污泥作为接触污泥返回废水反应池，提供沉淀所需的晶核。上部净水通过澄清浓缩池周边的溢流口自流到净水箱，净水箱设置了监测净水pH值和悬浮物的在线监测仪表，如果pH和悬浮物达到排水设计标准则通过净水泵外排，否则将其送回废水反应池继续处理，直到合格为止。,
