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1、脱硫工艺选择,石灰石石膏湿法烟气脱硫工艺是目前世界上应用最广泛、技术最为成熟的脱硫技术。该工艺采用石灰石作为脱硫吸收剂，石灰石磨制后形成石灰石浆液，利用石灰石浆液吸收烟气中的SO2。该系统脱硫效率可达到99%以上，是目前国内外大型燃煤机组中应用最为成熟的烟气脱硫工艺系统，,不同吸收塔型式特点和比较分析,尽管世界上的湿法脱硫工艺多种多样，但是原理上都是大同小异，差别主要体现在吸收塔各有特点，而其它系统如烟气系统、吸收剂制备系统、石膏脱水系统、废水处理系统几乎没有差别。目前石灰石石膏湿法烟气脱硫的吸收塔型式较多，各个厂家的结构和型式各具特点，但无论采用那种型式的吸收塔，其目的均在于有效实现烟气与吸
2、收剂浆液互相密切接触，提供尽可能大的气液有效接触面积和高强度的界面更新能力，最大限度地减少吸收阻力，增大吸收反应的速率，实现对烟气中SO2的高吸收效率。经过几十年的发展、完善，目前运行业绩较多的吸收塔类型主要有：喷淋塔（根据内部结构不同可分为喷淋空塔、托盘塔、旋汇耦合塔、浆液分层脉冲悬浮塔、文丘里栅棒塔、液滴流化床塔、内部隔板塔等）、填料塔、液注塔、鼓泡塔和双回路循环塔等。填料塔由于易结垢堵塞、清理困难，填料损耗大，压损大、维修替换困难，目前该塔型已经逐渐淘汰。鼓泡塔由于阻力较大、增压风机压力和功率过于庞大，塔内结构复杂、塔内件易结垢，结垢后清理困难，近年来的应用受到一定的局限。,填料塔结构图
3、,鼓泡塔内反应原理,1.喷淋空塔,喷淋塔一般为空塔。烟气自下而上运动，吸收剂浆液则由塔顶的喷咀呈喇叭状垂直向下喷洒或与水平面呈一定角度向下喷洒。吸收塔内浆液喷咀分层布置，喷淋方向可以是自上而下的直喷式或斜喷，也可以采取自下而上的喷淋或组合式喷淋，如图1-1 喷淋（喷雾）吸收塔示意图和图1-2 喷淋（喷雾）吸收塔喷淋层示意图所示。喷淋塔中的烟气和吸收剂浆液两相接触面积与喷淋密度成正比，选择合适的喷淋密度，可以使气液充分接触，完成SO2吸收过程,喷淋塔示意图,喷淋塔的特点是结构简单，造价较低，压降小，烟气流速较大，吸收效率较高，缺点是烟气分布欠均匀，液气比（L/G）较大。,1-1,1-2,2.托盘
4、塔,工艺原理应用此技术的是美国巴威公司，在喷淋空塔的基础上，设置一层塔板，塔板位于吸收塔浆液喷咀下部，塔板上按照一定的开孔率布满小孔，吸收剂浆液在塔板上形成一定厚度的液层，因此称塔板为多孔托盘。烟气从吸收塔底部进入，气液两相逆相通过托盘上的小孔，烟气在托盘上被分散成小股气流（托盘实际上是布风装置）、均匀分布到整个吸收塔截面、气流在液层中鼓泡，流体剧烈湍动，形成气液接触界面，液体则直接由小孔下落，在此过程中完成SO2的吸收过程。托盘上的液层高度靠烟气托住。如图2-3 托盘吸收塔示意图和图2-4 托盘示意图。托盘塔的特点是液气比较低，吸收塔的脱硫效率高，操作性能好，结构比较复杂，处理能力大，吸收塔
5、内部表面及托盘无结垢、堵塞问题,托盘可同时用作维修喷咀的平台。缺点是阻力较大、抗腐蚀、磨蚀的要求较高。,托盘吸收塔示意图,托盘示意图,2-3,2-4,技术特点a)气流均布烟气由吸收塔入口进入后，能否均匀的通过吸收塔各层截面对吸收塔的脱硫效率影响非常关键。特别在高硫煤高脱硫效率的烟气脱硫项目中，局部细微的均布不好，都将导致脱硫效率的明显下降。在吸收塔烟气均布上也有比较多的方式，比如设置导流板等，从效果来看，巴威公司的技术专利产品合金托盘的作用更加明显。烟气由吸收塔入口进入，形成一个涡流区。烟气由下至上通过合金托盘后流速降低，并均匀通过吸收塔喷淋区,烟气通过吸收塔截面示意图,2-5,从图2-5可以
6、看出，设置托盘后，进入吸收塔的气体流速得到了很好的均布作用，大部分气体流速处在平均流速范围内；而没有托盘时，气体的流速分布比例分布范围较宽。图2-6是无托盘和有托盘的气体流速分布图,无托盘 有托盘,烟气在吸收塔内的流速分布图,吸收塔内设置托盘，其效果相当与增加了一层喷淋层，提高喷淋密度。为了防止烟气偏流，无托盘的吸收塔在喷淋层喷嘴的设计上需充分考虑烟气在吸收塔内流速不均匀性所带来的影响，因烟气在塔内同一截面内流速是不均匀的（如图2-6所示），有的区域流速高，有的区域流速低，在气体流速高的区域，需多布置喷嘴，气体流速低的区域需减少喷嘴的布置，因此，无托盘的吸收塔在吸收塔设计方面，需建立完善气体流
7、动模型来优化喷嘴的布置，以使烟气在吸收塔内流速均匀。,2-6,b）延长反应时间、降低装置消耗托盘的设置可以提高吸收剂利用率；由于托盘可保持一定高度液膜，增加了烟气在吸收塔中的停留时间。当气体通过时，气液接触，可以起到充分吸收气体中部分污染成分的作用，从而有效降低液气比，提高了吸收剂的利用率，从而降低了循环浆液泵的流量和功耗。此外，设置托盘不仅提高了浆液对SO2 的吸收效率，托盘处所持有的液膜还可起到一定的缓冲作用，当烟气负荷有所变化时，使吸收塔的操作平稳，不会因为锅炉运行的波动而引起SO2 脱除率的波动，为稳定的脱硫效率提供了可靠的保证。c）托盘可以提高石灰石的溶解量，增强SO2的吸收在吸收区
8、域内溶解的石灰石量取决于浆液在吸收区域内滞留的时间。如果使用托盘，那么这种滞留时间会更长一些。浆液滞留时间取决于托盘上的压差。因此，通过改进的或除L/G以外的更有效的接触，以及通过在吸收区域内提供更高的溶解碱度，可以使托盘提高SO2的去除率。对于中硫至高硫煤的脱硫率达98%的双托盘吸收塔的浆液滞留托盘上的浆液滞留时间大约为3.5秒。托盘上浆液的PH比反应池内的pH低。如果反应池内的pH为5.5，那么托盘上浆液的pH将约为4.0。石灰石的溶解速率与浆液内水合氢离子的浓度H+成正比。pH为4.0条件下的H+是pH为5.5条件下H+的31倍。因此，托盘上石灰石的溶解速率比反应池内石灰石的溶解速率快3
9、1倍。在托盘上滞留3.5秒相当于在反应池内滞留1.9分钟。d)检修方便托盘的设置可使吸收塔运行维护方便。在塔内件进行检修时，不需将塔内浆液全部排空，然后在塔内搭建临时检修平台，运行维护人员可直接站在合金托盘上就可对塔内部件进行维护和更换，减少运行时维护的时间。e)降低液气比降低电耗近年来，国内高硫煤高脱硫效率的烟气脱硫的项目越来越多,如何在保证脱硫效率在达到环保要求的情况下，节约电厂运行成本，提高电厂经济效益的议题变得越来越重要。在与技术支持方巴威公司的合作中，对无托盘吸收塔的脱硫技术也进行了许多的研发工作，研究表明，是否设置托盘对吸收塔运行的关键数据之一、液气比的影响非常大,设置托盘与液气比
10、的关系对比结果,托盘与液气比的关系对比结果,3.旋汇耦合塔,国电清新的“单塔一体化脱硫除尘深度净化技术（SPC-3D）”是近期推出的实现脱硫除尘超净排放的专利技术，SPC超净脱硫除尘一体化技术由旋汇耦合脱硫技术、高效喷淋技术和管束式除尘装置三部分组成旋汇耦合脱硫技术,从引风机引来的烟气进入吸收塔后，首先进入旋汇偶合区，通过旋流和汇流的耦合，在湍流空间内造成一个旋转、翻覆、湍流度很大的有效气液传质体系。在完成第一阶段脱硫的同时，烟气温度迅速下降；在旋汇 耦合装置和喷淋层之间，烟气的均气效果明显增强；烟气在旋汇耦合装置反应中，由于形成的亚硫酸钙在不饱和状态下汇入浆液，避免了旋汇耦合装置结垢的形成。
11、第二阶段进入吸收区，经过旋汇耦合区一级脱硫的烟气继续上升进入二级脱硫区，来自吸收塔上部两层喷淋联管的雾化浆液在塔中均匀喷淋，与均匀上升的烟气继续反应。净化烟气经除雾后排放。该技术脱硫效率达到95%以上。,（1）旋汇耦合脱硫技术旋汇耦合专利技术是将进塔烟气由层流变成湍流状态，大大增加了气体的漩流速度，与同类脱硫技术相比，具有如下特点：,1)传质效率高烟气通过旋汇耦合器时，烟气形成若干提高气液传质效率的目的，空塔脱硫烟气不具备吸收塔内烟气形成湍流的特点。因此个湍流个体，单个湍流个体产生气液旋转翻覆湍流空间，增强气液固三相充分接触、该技术具有脱硫效率、除尘效率高的突出特点。,2)均气效果好吸收塔内气
12、体分布不均匀，是造成脱硫效率低和运行成本高的重要原因，安装旋汇耦合器的脱硫塔，均气效果比一般空塔提高15%-30%，烟气均布优异性能确定本技术液气比较普通石灰石-石膏湿法空塔脱硫装置低，可在相对经济、稳定的状态下运行。3)降温速度快从旋汇耦合器端面进入的烟气,通过旋汇和汇流的耦合,旋转、翻覆形成湍流很大的气液传质体系，烟气温度迅速下降，有 利于塔内气液充分反应，各种运行参数趋于最佳状态。4)系统能耗低采用了旋汇耦合装置的吸收塔脱硫效率高，液气比小，溶液循环量小,比普通空塔脱硫技术节约电能10-15%。5）适应范围宽不同工艺：由于降温速度快，有效的保护了脱硫塔内壁防腐层，提高了脱硫系统安全性。不
13、同工况：较好的均气效果，受气量大小影响较小，系统稳定性强。不同煤种：脱硫效率高，受进塔气二氧化硫含量变化影响小，煤种范围宽。原料的不同粒径：石灰石粒度200目325目均可,SPC超净脱硫除尘一体化技术示意图,（2）管束式除尘装置管束式除尘装置为新近研发的专利技术，可替代传统除雾器，安装于吸收塔上部原除雾器位置，实现净烟气携带液滴和烟尘 的脱除净化。,管束式除尘装置结构示意图,管束式除尘装置的使用环境是含有大量液滴的50饱和净烟气，特点是雾滴量大，雾滴粒径分布范围广，由浆液液滴、凝结液滴和尘颗粒组成。大量的细小液滴与颗粒在高速运动条件下碰撞机率大幅增加，易于凝聚、聚集成为大颗粒，从而实现从气相的
14、分离。除尘器筒壁面的液膜会捕悉接触到其表面的细小液滴，尤其是在增速器和分离器叶片的表面的过厚液膜，会在高速气流的作用下发生“散水”现象，大量的大液滴从叶片表面被抛洒出来，在叶片上部形成了大液滴组成的液滴层，穿过液滴层的细小液滴被捕悉，大液滴变大后跌落回叶片表面，重新变成大液滴，实现对细小雾滴的捕悉。经过加速器加速后的气流高速旋转向上运动，气流中的细小雾滴、尘颗粒在离心力作用下与气体分离，向筒体表面方向运动。而高速旋转运动的气流迫使被截留的液滴在筒体壁面形成一个旋转运动的液膜层。从气体分离的细小雾滴、微尘颗粒在与液膜层接触后被捕悉，实现细小雾滴与微尘颗粒从烟气中的脱除。气体旋转流速越大，离心分离
15、效果越佳，捕悉液滴量越大，形成的液膜厚度越大，运行阻力越大，越容易发生二次雾滴的生成；因此采用多级分离器，分别在不同流速下对雾滴进行脱除，保证较低运行阻力下的高效除尘效果。当吸收塔入口烟尘浓度低于50mg/Nm3时，采用“SPC超净脱硫除尘一体化技术”配管束式除尘器，可保证吸收塔出口烟尘浓度低于5 mg/Nm3。当吸收塔入口烟尘浓度低于30mg/Nm3时，采用普通喷淋空塔配管束式除尘器，可保证吸收塔出口烟尘浓度低于5mg/Nm3。该技术目前已有山西大唐国际云岗热电厂3号机（300MW机组）示范改造工程，2014年9月投运，吸收塔入口烟尘浓度为22.27mg/Nm3-35.97mg/Nm3，出口
16、烟尘浓度为3.9mg/Nm3-4.7mg/Nm3，吸收塔和管束式除尘器综合除尘效率78.81%-85.38%。由于投运时间很短，效果有待进一步考证,4.浆液分层脉冲悬浮塔,氧化空气石膏排放,去喷淋层,吸收剂,池分离器,氧化区,脉冲搅拌,浆液分层脉冲悬浮塔的吸收塔反应池示意图,将反应池分为两个反应区的优点是：反应池上部浆液的pH较低，根据亚硫酸盐和亚硫酸之间的平衡关系，较低的pH值有利于提高氧化效率；由于鼓入氧化空气，造成石灰石溶解度降低的CO2被强制从浆液中排除，因此底部加入的石灰石的溶解过程得以优化；石膏浆液排出处的石灰石浓度最低而石膏浓度最高，这对于获得高纯度石膏最为有利；底部通过添加新鲜
17、的石灰石pH值也随之上升，进而提高了吸收SO2的能力。为了防止吸收塔反应池浆液中的固体颗粒发生沉淀，同时提供良好的混合效果，操作中反应池的液体应得到充分搅拌。在设计中，反应池的搅拌是通过“脉冲悬浮”的方式完成的。利用吸收塔外部的脉冲悬浮泵提供浆液脉冲能量。塔内不安装搅拌器，而是采用了几根带有朝向吸收塔底的喷嘴的管子。在运行或是停机后重新投运时，通过脉冲悬浮泵将液体从吸收塔反应池上部抽出，经管路重新输送回反应池内。当液体从喷嘴中冲出时就产生了脉冲，依靠该脉冲作用可以搅拌起塔底固体物，进而防止产生沉淀。脉冲悬浮搅拌是比晓夫公司的专利技术。脉冲悬浮系统的优点为：吸收塔反应池内没有机械搅拌器或是其他的
18、转动部件；塔底不会产生沉淀；所需能量显著低于机械搅拌器，脱硫装置停运其间无需运行，搅拌效果可以调节；提高了脱硫装置的可用率和操作安全性：可以在吸收塔正常运行期间更换或维修脉冲悬浮泵，无需中断脱硫过程或是排空吸收塔；加入反应池内的新鲜石灰石可以得到连续而均匀的混合，进而有利于降低吸收剂化学计量比。缺点是塔内结构较复杂，运行控制参数多。,5.文丘里栅棒塔,文丘里栅棒吸收塔是美国DUCON公司的专利产品。塔内布置喷淋层和一组文丘里栅棒层。因此同常规喷淋塔相比它在吸收塔内部增加了一组文丘里栅棒层（如图2-10文丘里栅棒塔示意图）。文丘里栅棒层由两层文丘里棒组成，文丘里棒层具有以下特点：优化烟气在塔内的
19、气流分布：由于在喷淋塔下部布置了一组文丘里棒层，使气流分布更均匀，从而在进气量不稳定的情况下，也能保证稳定的脱硫效率。在文丘里棒层表面加快气液相表面的相对流速，气液相间形成湍流，加快SO2在液相中的溶解并扩散，提高了传质效果，减轻喷淋吸收区的脱硫负荷，明显减小循环量。由于设置了文丘里棒层，可以提高脱硫系统的除尘效率。由于文丘里棒层是圆柱形且在塔内靠烟气流速的带动自行转动，因此较好地解决了结垢问题，因此文丘里喷淋塔为易堵塞的填料塔和高循环的喷淋塔提供了最佳平衡设计。既有喷淋塔低阻的优点也有填料塔高效的优点。另外在脱硫塔每层喷淋层下部设置了导流装置，避免了烟气短流，提高了烟气脱硫效率。缺点在于塔内
20、结构件较多，阻力较大，维护比较麻烦。,文丘里栅棒塔示意图,6.液柱塔,1工艺原理液柱吸收塔为日本三菱重工开发的吸收塔型，液柱塔为无填料空塔，吸收剂浆液自塔底向上垂直喷射，形成液柱，故称液柱塔。烟气自塔顶或塔底进入吸收塔，气、液两相扰动接触，充分传质，完成SO2的吸收。液柱塔的特点是脱硫效率高，无结垢堵塞现象，构造简单，维修方便。缺点是循环泵流量较大。根据脱硫效率的不同要求，液柱吸收塔有单塔液柱和双塔液柱（U型塔）两种，脱硫效率要求不太高时（如不超过95%），可以选择单液柱塔，如果脱硫效率超过95%，可以选择双液柱塔,液柱吸收塔示意图,对于双塔式液柱塔，烟气自上而下通过双液柱塔的逆流段，与向上均
21、匀喷射呈柱状的石灰石浆液逆向进行气液两相接触传质，并与喷射后淋落的高密度细微液滴同向降落，继续进行传质和化学反应。在反应池上部空间，烟气经90折转，自下而上通过双液柱塔的顺流段，与向上喷射的液柱及向下淋落的微细液滴又一次进行气液两相高效接触，完成第二次脱硫过程。液柱塔的浆液因为在上升及自然下落时的液体碰撞形成了高密度的吸收液层，气液接触面积大，此外吸收液在逆流段和顺流段上升与落下时4次反复与烟气接触进行反应，传质过程长，吸收充分，因而脱硫效率可以达到很高，同时除尘效果也相对较好。,液柱塔的双倍接触吸收反应过程，如下图,液柱塔特点示意图,2技术特点(1)液柱式吸收塔具有高效和结构简单的特点，从结
22、构上解决了结垢和堵塞的问题。在液柱塔内，由于细小下落的液滴与上升的液滴的碰撞形成高密集液滴层，提高烟气与吸收液的混合，使气液高效接触，加速SO2的吸收反应。液柱塔采用低背压喷嘴，反应池浓度为2030的石灰石浆液。(2)降低吸收塔高度液柱塔高度低于常规的喷淋空塔，因母管和喷嘴布置在低位，塔的总高可减少。(3)灵活的气-液接触面液柱的形式使向下落的细小液滴和向上喷射的液滴相互碰撞，有效的增加气-液接触面，提高二氧化硫的去除率。另外，根据燃煤含硫量的不同，可以选择不同的喷嘴布置方式。(4)维修率低，检修方便与精密设计的高压喷嘴不同，吸收剂的分配系统低磨损、低腐蚀设计，没有如喷雾装置和多孔板等，因而维
23、修率低。采用大口径非加压喷嘴，针对循环泵而言，由于其液柱塔的喷浆管设置在吸收塔的下部，与设置在吸收塔顶部的喷淋塔相比，循环泵的扬程可大大降低，因此循环泵的磨损环境也得到很大的改善。采用母管制，喷嘴垂直向上安装，无须调整角度，安装、检修方便。（5）能耗与其它塔型相当低位布置喷嘴，降低循环泵的压头，但因液气比较大，浆液循环量较多，根据其他工程的类比情况，液柱塔能耗与其他塔型基本相当。,7.双回路循环塔,1 工艺原理双回路循环塔最早由美国Research Cottrel公司研发，1973年12月在美国亚利桑那的1台115MW燃煤机组上得到应用，此后经过不断改进，目前已经发展为第三代技术，主要使用于处
24、理极高含硫量和极高脱硫效率要求的电厂；该专利技术于80年代转让给德国诺尔克尔茨（Noell-KRC）能源环保公司，诺尔公司后又被德国FBE公司收购，技术属FBE公司所有，FBE公司是国内国电龙源公司的脱硫技术支持方，因此，国内目前只有龙源公司拥有此项技术。双回路循环吸收塔的特点是石灰石利用效率高，反应处于最佳pH值要求，所以效率很高，抗负荷变化能力强，副产品石膏品位极高，能耗相对较低。缺点是系统复杂，运行控制要求高，需要两个浆液池，占地面积大。双回路循环塔的实质是将喷淋空塔中的SO2吸收氧化过程划分成两个阶段，采用两级吸收氧化串联使用，两级循环分别设有独立的循环浆池和喷淋层，根据不同的控制参数
25、和功能，每个循环阶段具有不同的运行参数，两个阶段各自形成一个回路循环,双回路循环吸收塔流程图,第一阶段（下环回路）起预吸收作用，去除粉尘，HCl和HF，部分去除SO2，使第二阶段不需面对HC1，HF和粉尘对吸收过程的有害效应。第一阶段回路中，循环浆液PH值控制在4.05.0，最佳PH值控制在4.5左右。第一阶段的脱硫效率根据入口烟气SO2浓度可控制在30%90%。下环的主要功能是保证充分的亚硫酸钙氧化效果和充足的石膏结晶时间；在酸性环境下pH值为4.5时，氧化效率最高，同时可以大大提高石膏品质，提高石膏脱水率，据国外资料显示，采用双循环系统后石膏含水率最大可以从10%降低到6%左右。下环回路中
26、主要反应如下：2SO2+CaCO3/CaSO31/2H2O+O2+7/2H2O2CaSO42H2O+CO2+SO2SO2+CaSO31/2H2O+1/2H2OCa(HSO3)2第二阶段（上环回路）实现SO2吸收，效率高，石灰石相对过量，可以应付负荷的变化，保证脱硫效率。第二阶段回路中主要发生CaCO3吸收SO2的反应，为优化吸收反应，pH值应控制在较高的水平，一般在5.86.4，最佳pH值控制在6左右。石灰石浆液从上环循环泵打入吸收塔，吸收SO2后通过塔内集液斗又返回吸收段加料罐循环，吸收段加料罐中的浆液自流进入吸收塔下部反应浆池，通过下环循环泵打入吸收塔对烟气进行预吸收，再进入反应浆池循环。
27、上环回路中中主要反应如下：SO2+2CaCO3+1/2H2OCaCO3/CaSO31/2H2O+CO2SO2+2CaCO3+3/2H2OCa(HCO3)2+CaSO31/2H2O,双回路循环吸收塔示意图,2技术特点双回路循环塔具有如下特点：（1）该塔的设计依据为亚硫酸钙的氧化跟二氧化硫的吸收是一个矛盾的过程，其所需的pH环境不同，亚硫酸钙的氧化需要较低的pH值，当pH值约为4时，其效果达到最佳，当pH值约为6时，亚硫酸钙的氧化速率大大下降；二氧化硫的吸收环境需要高的pH值，当pH值约为6时，其吸收效果达到最佳，当pH值约为4时，二氧化硫的吸收几乎不能进行。传统的单塔对两者进行了折中，但双回路循
28、环塔将吸收塔通过集液斗分为两部分上循环回路和下循环回路，解决了这个矛盾。（2）浆液性质分开后，可以满足不同的吸收、氧化和结晶工艺阶段对不同浆液性质的要求，更加精细地控制了工艺反应过程，使每个阶段的反应均处于最佳反应条件下，因此，该塔型特别适用于高含硫量的项目或者对脱硫效率要求特别高（98%以上）的项目。（3）因为两个循环过程的控制是独立的，避免了各个参数之间的相互制约，可以使反应过程更加优化，该塔型可以较快地适应煤种变化和负荷变化，对SO2含量的小幅变化和短时大幅变化敏感性不大，同时保证较高的脱硫效率。（4）每个阶段都设置了独立的浆液池（罐），可以使吸收剂充分溶解、石膏充分结晶，提高氧化效率，
29、提高石膏的品质。（5）一级循环（下环）中可以去除烟气中易于去除的杂质，包括部分的SO2、灰尘、HCL、HF，那么杂质对二级循环的反应影响将大大降低，可以提高二级循环效率。（6）石灰石在工艺中的流向为先进入二级循环(上环)再进入一级循环(下环)，两级工艺延长了石灰石的停留时间，特别是在一级循环中pH值很低，实现了颗粒的快速溶解，提高石灰石的利用率。（7）集液斗有导流板，导流板的设计使得塔内气流分布均匀，气液接触良好，减少了死角和涡流现象，提高了塔的空间利用率。（8）双回路循环塔要增加加料罐、集液斗和导流板以及相应的机械、测量和控制设备，设备数量增加，占地较大；上环和下环回路会存在一定的相互影响，
30、控制的参数比较多（液位、pH值、密度等等），需要协调运行才能够获得满意的结果，增加运行操作的复杂性。,8.串联塔为了达到高的脱硫效率，将2个吸收塔串联起来，通过2级吸收塔的综合脱硫，最终脱硫效率可以达到99%以上。严格来讲，可以将上述的任何同一类型吸收塔进行串联，也可以将不同类型的吸收塔进行串联，但在实际应用上，从设计、供货、运行、备品备件等方面综合考虑，大多数串联吸收塔均使用同一类型的吸收塔，而且在工程实践中，也常用结构最为简单的喷淋空塔，但也有一些改造项目会采取利用原有吸收塔，新建1座其他型式的吸收塔，出现串联不同的吸收塔型式的情况。串联双塔的特点是每一级吸收塔的本体工艺都比较成熟，塔型结
31、构较为简单，脱硫效率要求不是特别高，假设每一级均只有90%的脱硫效率，2级综合脱硫效率就可以达到99%，但2级串联塔系统复杂、设备增加很多，控制要求很高，占地面积大、烟气阻力高，投资高，而且2级吸收塔实现水平衡相对比较困难。目前国内实际投运的串联双塔业绩也仅限于脱硫增容改造项目。为提高原有脱硫装置的脱硫效率，减少拆迁工作量，缩短改造工期，保留原有吸收塔，新建一个串联吸收塔；新建项目目前没有投运业绩，有个别电厂处于设计阶段。,9.其它塔型针对高脱硫效率的要求，目前一些脱硫公司也相继开发了一些新的吸收塔类型，如双循环U型塔，顺流塔采用液柱喷淋，逆流塔采用喷嘴喷淋，具有两个独立的浆液循环回路和两个独
32、立的反应浆池，将现有的成熟的液柱塔技术和喷淋空塔技术整合在U型塔上使用，充分利用了喷淋塔和液柱塔脱硫工艺优点，综合脱硫效率可达98.5%以上。该塔型已有习水二郎电厂2660MW机组设计方案，设计脱硫效率98.3%，入口SO2浓度9762 mg/Nm3，出口浓度200 mg/Nm3。,小节综上所述，目前，大容量烟气脱硫吸收塔的发展方向是喷淋空塔，为了克服传统塔型的缺点，各公司在此基础上作了许多改进和完善工作，如在喷嘴材料选择，喷嘴型式和布置方式上的变化；在烟气入口装设导流措施和塔内设置烟气均布设施等，使烟气分布均匀；吸收塔下反应池采用空气搅拌方式或用循环搅拌泵代替搅拌器；在塔体上部装设竖向隔板，
33、延长烟气在吸收塔内停留时间，以利水份去除等等。这些改进使喷淋空塔技术日臻完善，更加增强了竞争力，增强了适应大容量（最大达到1300MW）烟气脱硫要求的能力，也同时使其能够成为脱硫吸收塔的主要塔型。对于大容量高效率的脱硫装置来说，要求吸收塔技术成熟，造价低，运行可靠，脱硫效率高，能耗小，操作简单，维修方便等，喷淋空塔和其内部带气液均布装置的喷淋塔、液柱塔、双回路循环塔等能够很好地适应这些要求，而且国际上此类吸收塔的运行业绩也比较多，完全能够适应大容量高效率机组烟气脱硫的各项要求。,影响脱硫效率的主要因素分析 1.脱硫效率要求本期工程锅炉烟气排放标准在执行超净排放标准，即烟尘排放浓度 5mg/Nm
34、3、二氧化硫排放浓度 35mg/Nm3、氮氧化物排放浓度50mg/Nm3的基础上，要求满足京能集团提出的烟尘排放浓度2.5mg/Nm3，SO2排放浓度17.5mg/Nm3，NOx排放浓度25mg/Nm3排放标准。从设计方面考虑，与脱硫效率有关的因素主要有以下几个方面：（1）钙硫比在保持液气比一定的情况下，钙硫比增大即提高吸收塔内的新鲜石灰石浆液的注入量，使吸收塔内的pH值升高，理论上可以增大反应中和的速度，使SO2的吸收量增大从而提高脱硫效率。但在实际运行的控制过程中，石灰石的溶解度一般较低，如果石灰石的供给量增加太多，将会引起石灰石过饱和凝聚，最终是过多的石灰石导致实际参与反应的表面积减少，
35、反而是引起脱硫效率的降低。从另一个角度看，石灰石的过量加入使石灰石的利用率降低，增加了脱硫的运行成本，也使石膏的品质降低（石膏里的石灰石的含量增加）。所以在设计和实际运行的控制过程中，不能单单依靠以提高钙硫比来提高脱硫效率，投加石灰石的原则是必须保证吸收塔的pH值控制在设计的范围之内（如4.85.8），在这个条件下进行适当的调节。因此，在脱硫塔设计时，一般不太考虑单纯提高钙硫比数据，但在运行过程中作为一种短期的调节手段是可以采用的。（2）液气比液气比是指流经吸收塔单位体积烟气量相对应的浆液量，通常以洗涤1m3标态湿烟气所需的循环浆液升数来表示，单位为：L/Nm3。液气比反映了吸收过程的推动力和
36、吸收速率的大小，直接影响脱硫效率，提高液气比是提高脱硫效率的一个重要的手段。但是当液气比超过一定值后，脱硫效率的提高变得非常缓慢，而设备投资和运行费用却增高很快（提高液气比，设备尺寸增大，循环泵循环量增加，能耗增加），所以提高液气比有一定的范围限制，根据不同脱硫技术专利方的研究，大部分控制在不超过20L/Nm325L/Nm3，对应的脱硫效率一般可以达到98%以上。,（3）烟气与吸收剂接触时间烟气自下而上流动，与喷淋而下的石灰石浆液雾滴接触反应，接触时间越长，反应进行得越完全，越有利于提高脱硫效率，在喷淋层和塔高确定的情况下，适当降低塔内的烟气流速，可以增加接触反应的时间，对于脱硫效率较高的吸收
37、塔，一般均推荐采用较低的流速（小于4m/s）,日本有报道1000MW机组，单台喷淋空塔最大脱硫效率98.4%，塔内烟气流速约2.9m/s。（4）喷淋层和喷嘴选择多层喷淋，也可以有效增大接触面积，并在相同脱硫效率的条件下，可以适当降低液气比。下表为美国某公司关于喷淋层和液气比的关系表,喷淋层和液气比的关系从上表可以看出,在保证脱硫效率基本不变的条件下，当喷淋层为1层时,液气比非常大,这也是各脱硫工程没有选择1层喷淋层的主要原因，随着喷淋层数的增加,液气比逐渐减小,当采用5层喷淋时，液气比几乎降低到1层喷淋的一半，但是随着喷淋层数的增加，液气比减小的幅度越来越小，因此，目前投运的高脱硫效率项目中最
38、大喷淋层数一般为6层，喷淋层间距约为2米。另外，喷嘴的雾化效果影响与SO2接触面积的大小，从而影响脱硫效率，雾化粒径的大小一般要求为13003000微米。在脱硫效率要求高的情况下，选用上下双向的螺旋喷嘴，最大程度地增加浆液与烟气的接触，增加喷嘴的覆盖面积。,（5）反应池参数控制亚硫酸钙的氧化需要较低的pH值，当pH值约为4时，其效果达到最佳，当pH值约为6时，亚硫酸钙的氧化速率大大下降；二氧化硫的吸收环境需要高的pH值，当pH值约为6时，其吸收效果达到最佳，当pH值约为4时，二氧化硫的吸收几乎不能进行，因此，反应池的pH值应控制在一个均衡合理的范围之内，即保证二氧化硫的吸收，也要保证将CaSO
39、3曝气完全反应生成颗粒均匀、纯度较高的石膏（CaSO42H2O），目前pH值一般控制在4.85.8之间。另外，浆液循环停留时间（浆液池的总量与循环泵的总流量之比）一般要求不低于4分钟。（6）投加脱硫添加剂由于石灰石在水中的溶解度较小，在吸收塔中大量的石灰石是以微小颗粒状存在的，经研究发现，在这些微球表面，存在着较大的气膜和液膜的双膜阻力，严重影响了液体中SO2的传质，采用针对石灰石的活性剂和复合多元酸来减弱和消除双膜效应，同时配合助溶剂来加快石灰石的溶解速度，可大大提高脱硫反应速度。添加剂的主要成份有复合多元酸、活性剂、助溶剂等，主要有效成份为复合多元酸（丁二酸、戊二酸和己二酸等）。西安热工研
40、究院在这方面作了大量研究，并研制了对应的脱硫添加剂。为了了解脱硫添加剂对石灰石活性的影响作用，西安热工研究院进行了使用脱硫添加剂和未使用脱硫添加剂的石灰石活性对比试验。,石灰石溶解速率对比表从表中可以看出，未使用脱硫添加剂时石灰石样品的半消溶时间为32.3分钟，加入脱硫添加剂后石灰石样品的半消溶时间为14.9分钟，缩短石灰石的半消溶时间约54%，石灰石活性得以大幅提升。从使用西安热工研究院脱硫添加剂的50余套脱硫装置的效果来看，使用脱硫添加剂可以达到如下的效果：1)提高脱硫效率 一般情况下脱硫添加剂可在系统原有基础上提高烟气脱硫效率5%15%，原脱硫效率越低，提高的数值越高。美国某电厂脱硫装置
41、的试验表明，原设计脱硫效率为85%90%的石灰石湿法吸收塔，在投加经济合理的添加剂后，脱硫效率可提升为95%97%；原设计脱硫效率为90%95%的石灰石湿法吸收塔，在投加经济合理的添加剂后，脱硫效率可提升为98%99%。添加剂的投加量和浓度应根据现场试验确定。2)降低系统液气比 在不降低脱硫效率的前提下，脱硫添加剂可降低浆液循环强度，降低系统的液气比，降低脱硫系统能耗，并能减少烟气带出液滴，对减轻后级设备的结垢堵塞有一定好处。3)提高氧化空气利用率在燃煤硫份超出设计值20%30%时的工况下，原有的氧化系统无法满足正常的运行要求，正确使用脱硫添加剂可以提高氧化空气的利用效率，原有的氧化系统基础上
42、可以满足正常运行的要求，且脱硫石膏及吸收塔浆液成分维持在正常水平。4)提高石灰石的反应活性及其利用率 本添加剂加速石灰石的溶解速度，提高石灰石的活性及其利用率。5)起缓冲液的作用 脱硫添加剂可以对吸收塔浆液pH值起到缓冲作用，使得浆液pH值更加平稳。6)防止结垢的产生 添加剂可以有效的防止结垢的产生。7)提高脱硫装置的煤种适应性 通过投加脱硫添加剂，使脱硫系统能适应更高含硫量的煤种，在目前燃煤含硫量普遍难以有效控制的形势下可有效降低发电成本、提高电厂竞争力。（根据现场应用的经验，正确使用本添加剂可以满足燃煤硫份超出设计值20%30%时的脱硫效率及净烟气SO2排放浓度的要求，具体项目的数据应根据
43、现场运行试验确定）,2.应对措施分析提高脱硫效率，不仅仅要求提高液气比使浆液喷淋量提高，吸收塔的其它配置要求也要相应提高，如浆液池容积和浆液停留时间提高，还要考虑边际泄漏引起的效率降低问题。根据以上的分析，针对可能出现的脱硫效率变化情况，采取的应对措施分析论证如下：（1）吸收塔脱硫效率达到98.5%以上，除了浆液循环泵流量充足，足够大的液气比以外，吸收塔还需足够大的浆液池容积，提供充足的浆液循环停留时间（4分钟），pH值要求控制在4.85.8之间。（2）控制吸收塔内烟气流速，保持在3.5m/s左右，吸收塔入口烟道顶面距最底层喷淋层中心线的距离不低于3m，喷淋层间距不低于2米，增加烟气在吸收塔内
44、部的停留接触时间，保证吸收反应完全进行。（3）高效合理的氧化空气分布系统和充足O/S(3.0)，对于高脱硫效率的吸收塔氧化型式，推荐采用管网式。（4）高效浆液喷嘴和高的喷淋覆盖率，雾化喷嘴可选用上下双向的螺旋喷嘴。（5）合理的烟气分布，在烟气入口和喷淋层间增加托盘、文丘里棒均可起到烟气均布的作用。（6）吸收塔内部喷淋层之间增加吸收塔增效环，防止吸收塔出现空气走廊，而导致吸收塔脱硫效率降低。（7）高的石灰石活性和细度，进入吸收塔的石灰石浆液粒径必须满足90%通过325m或更细。（8）如果出现脱硫效率要求超过98.5%的情况，可适当投加脱硫添加剂，在不改变现有设备配置的情况，提高脱硫效率1%2%，则可以满足脱硫效率极高的要求。（9）高脱硫效率喷淋塔要求的浆池容积大，为降低吸收塔高度，可将吸收塔设计为变径塔。根据烟气流速确定吸收塔上部吸收区直径，而加大下部浆池区直径，可有效降低浆池高度、降低氧化风机压头，达到节能降耗的目的。,谢谢观看,
