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1、第7章 工艺描述7.1 工艺描述承包商采用德国比晓芙公司的湿法脱硫技术为山西柳林电力有限责任公司一期2100MW机组烟气脱硫岛提供高效脱除SO2的石灰石-石膏湿法脱硫系统。该套烟气脱硫系统（FGD）处理烟气量为100% BMCR 工况的烟气量。本工程FGD系统SO2脱除效率为95%。整套系统由以下子系统组成：(1) 吸收塔系统吸收塔本体吸收塔循环管线系统脉冲悬浮系统分析仪表系统氧化空气系统除雾器系统石膏浆液泵系统(2) 烟气系统烟道系统增压风机系统烟气再热器系统(3) 石膏脱水及储存系统（一、二期公用）石膏旋流站系统真空皮带脱水机系统废水旋流站系统石膏储存及转运系统(4) 石灰石浆液制备系统（
2、一、二期公用）石灰石输送和储存系统石灰石磨制浆系统石灰石浆液供给系统 (5) 工艺用水系统（一、二期公用）工艺水系统工业水系统(6) 压缩空气系统(7) 浆液排放系统事故浆液系统（一、二期公用）吸收塔排放池系统石灰石制备车间排放池系统（一、二期公用）(8) 废水处理系统（一、二期公用）7.2 工艺描述7.2.1 比晓芙脱硫工艺特点简介比晓芙公司是一家专业从事电站烟气脱硫、脱硝和除尘技术的工程公司，成立于1910年，业务遍布全世界，环保技术尤其是脱硫技术享有崇高的声誉。承包商引进了包括湿法在内的干法及海水脱硫三种技术。比晓芙湿法脱硫技术采用了吸收塔浆池分区设计和采用脉冲悬浮系统两个专利技术，吸收
3、池被水平地分为两部分，上部氧化区在低PH值下运行，提供了最佳的氧化条件；池下部有新加入的吸收剂，用泵打到喷淋层，该系统没有上下两层混合的问题。脉冲悬浮系统冲洗吸收塔的池底，吸收池无论多大都不会产生堵塞和石膏沉降，不需要搅拌器，长期关机后可无障碍启动。7.2.2 反应原理用于去除SOx的浆液收集在吸收塔浆池内。吸收塔浆池分为氧化区和结晶区，在上部氧化区内，氧化空气通过一个分配系统吹入，在PH值为4-5的浆液中生成石膏；在结晶区，石膏晶种逐渐增大，并生成为易于脱水的较大的晶体，新的石灰石浆液也被加入这个区域。7.2.3 化学过程化学反应过程描述如下：石灰石的溶解： CaCO3 + CO2 + H2
4、OCa(HCO3)2与SO2反应： Ca(HCO3)2 + 2SO2Ca(HSO3)2 +2CO2氧化： Ca(HSO3)2 + CaCO3 + O22CaSO4+CO2+H2O石膏生成： CaSO4 + 2H2O CaSO4 2H2O 图 1 吸收塔内部构造图去除SO2总反应方程式：CaCO3+ SO2 + O2 + 2H2OCaSO4 2H2O + CO2石灰石在水中的低溶解性在吸收塔内被二氧化碳提高。通过溶解过程，生成碳酸氢钙。碳酸氢钙与二氧化硫反应生成可溶的亚硫酸氢钙。在氧化区，亚硫酸氢钙与空气中的氧发生反应，生成硫酸钙。浆液中的硫酸钙再结晶生成二水硫酸钙，即石膏。整个脱硫反应在吸收塔
5、塔内区域的化学反应如图2所示。7.3 系统描述7.3.1 吸收塔系统 吸收塔由吸收塔浆池和吸收区及除雾器区组成。烟气中SOx的去除和石膏的生成就在吸收塔内完成。根据被处理烟气的流量和SO2含量，布置3层喷淋层，浆液通过喷嘴成雾状喷出。循环泵把吸收塔浆池中的浆液输送至喷淋层。最上面的喷淋层只布置与烟气逆流的喷嘴，其余喷淋层均布置有顺流和逆流双向喷射喷嘴。SOx被喷淋浆液吸收，并与之反应。通过吸收区后的净烟气经位于吸收塔上部的两级除雾器后排出。空气通过氧化风机送入氧化区。氧化空气在进入吸收塔之前在管道中被加入工艺水，目的是为了冷却并使氧化空气达到饱和状态。通过这种方式，可以防止热的氧化空气在进入吸
6、收塔时，在氧化空气管出口使浆液中的水份蒸发而造成出口浆液粘结、结垢的现象发生。氧化空气经过一个特殊的分配系统进入氧化区。这个分配 图 2 吸收塔各区域化学反应原理图系统是由几个管道组成的管线系统构成。氧化空气通过氧化管道上的开孔喷入浆液。由于开孔向下，FGD停运时，浆液中的固体不会进入氧化空气分配系统。氧化空气分配管布置在分区管之间，相应减少了吸收塔自由横截面，增加了浆液喷入结晶区的流速，从而阻止了浆液从结晶区向氧化区的回流混合。因为回流混合将会增加氧化区的PH值，以至于使氧化反应变得困难。结晶区位于吸收塔浆池中氧化区下部。在结晶区，逐渐形成大的易于旋流器分离的石膏晶体。最佳的结晶过程要求浆液
7、中固体含量为100-180g/l，同时在浆池中要有足够的停留时间。新的石灰石浆液也在此区域加入，以保持吸收剂的活性。通过控制系统调节加入的浆液量。石膏浆液通过石膏浆液泵输送至石膏旋流站，石膏浆液泵的吸入口位于氧化空气分配系统的下部。喷淋浆液在吸收塔中被氧化和更新，通过吸收塔循环泵输送至喷淋层。通常情况下，2台或者3台循环泵同时运行，这取决于未处理烟气量的大小及烟气中中SO2的含量；为了保障吸收塔内的安全运行，至少2台吸收塔循环泵同时运行。吸收塔浆池还配置有脉冲悬浮系统，通常情况下由一运一备的两台脉冲悬浮泵组成。脉冲悬浮系统的喷嘴把浆液喷向吸收塔底部，防止底部浆液沉积。喷嘴数量取决于吸收塔直径。
8、脉冲悬浮泵有两个吸入管，通常情况下使用低位的吸入口。脉冲悬浮泵启动时，浆液取自高位吸入口，运行一段时间后，底部的固体沉积物被悬浮起来，然后转换至低位吸入口运行。因为在任何负荷情况下脉冲悬浮泵均运行，所以分析仪表（PH计与密度计）及事故排浆管道安装在脉冲悬浮泵排出管上。当浆液通过吸收区时会带走液滴。为了满足净烟气的要求及防止液滴在下游部件中发生沉积，大部分液滴必须被再次分离。在吸收塔上部安装了一个两级除雾器，当净烟气通过第一级除雾器时，大部分液滴被分离出来，通过第二级除雾器可以获得更好的分离效果。在除雾器的表面会产生固体沉积，因此必须设置冲洗水。烟气蒸发会带走吸收塔内的一部分水，同时石膏浆液排出
9、也会带走一部分水，因此吸收塔的液位会降低。吸收塔的补水通过除雾器的冲洗水和单独的工艺水补水实现。在吸收塔烟道入口设置有内表面冲洗系统。当热的烟气进入吸收塔时，会在入口烟道下表面形成固体沉积。这些固体沉积通过内表面冲洗系统来清洗。7.3.2 烟气系统 每台机组设一台静叶可调轴流式风机。两台锅炉烟气增压后汇集输送到一台回转式换热器（原烟气侧）。然后再在脱硫系统中除去SOX，净化后的烟气通过回转式换热器（净烟气侧）加热，再分成两路分别进入烟囱排放。7.3.2.1 烟 道 烟道包括必要的烟气通道、吸收塔入口烟道冲洗装置、排放漏斗、膨胀节、法兰、导流板、垫片/螺栓材料以及烟道供货范围内的其它附属设备。在
10、BMCR工况下，烟道内任意位置的烟气流速不大于15m/s。烟道留有适当的取样接口、试验接口和人孔。烟道装有旁路挡板门、FGD进出口挡板门及增压风机出口挡板门，脱硫系统运行时FGD进出口挡板和增压风机出口挡板门打开，旁路挡板关闭。当脱硫系统停运、事故或维修时，FGD进出口挡板和增压风机出口挡板门关闭，旁路挡板全开，烟气通过旁路烟道经烟囱排放。7.3.2.2 增压风机 增压风机（BUF）布置在回转式换热器上游、运行在干工况下。本期工程承包商采用每台机组1台静叶可调轴流式风机方案。7.3.2.3 烟气再热系统 两台机组共用一台回转再生式气-气换热器（GGH）。在BMCR工况下，GGH能够将净烟气加热
11、至80C以上进入烟囱排放，而不需要补充其他热源。为了清洁和保证GGH的烟气压降,系统配备了压缩空气吹扫及水冲洗洗系统。7.3.3 石膏脱水及储存系统 石膏脱水系统为二期2600MW机组及一期2100MW机组脱硫装置公用系统。二期工程已设系统内的公用设备和二期单元设备，一期工程仅考虑一期单元设备的设计、采购、施工及与二期接口的连接。一期单元设备包括：一塔一套100%容量的石膏旋流器，石膏旋流器底流浓度必须不低于50%wt，整套包括：给料分配管、溢流和下料槽、旋流器、支撑和管道、管道内衬和所有必要的阀门、过滤器、配件等，至少备用1个旋流子。滤出液和旋流器的上清液返回一期吸收塔的所有管道。 所有管道
12、的防腐内衬。7.3.4 石灰石浆液制备系统吸收剂供应与制备系统为2600MW及一期2100MW机组脱硫装置公用系统。一期工程仅考虑一期单元设备的设计、采购、施工及与二期接口的连接。一期吸收剂输送系统全套包括，但不限于：一座吸收塔设两台100%容量石灰石浆液泵（其中一台备用），石灰石浆液泵室内布置。7.3.5 公用系统 公用系统包括工艺水系统和压缩空气系统。7.3.5.1 工艺水系统 脱硫系统补给水源为处理后的城市中水和锅炉补给水处理系统排水两路水源。从电厂工业水系统引接至脱硫工业水箱，为脱硫岛系统提供工业用水。主要用户为：石膏冲洗水增压风机、氧化风机和其他设备的冷却水及密封水。并考虑回收利用。
13、水环式真空泵从电厂循环水系统引接至脱硫工艺水箱，为脱硫岛系统提供工艺用水。主要用户为：烟气换热器的冲洗水；除雾器、所有浆液输送设备、输送管路、贮存箱的冲洗水；7.3.5.2 压缩空气系统压缩空气系统气源由承包商提供。压缩空气系统为本期2100MW机组脱硫装置的下列用户提供压缩空气： 杂用空气用于机械设备，风动工具，板手等操作、GGH吹灰，用于脱硫装置各种运行方式中，以及用于脱硫装置的维修目的。高纯度，无油，无水的仪用压缩空气，用于脱硫装置所有气动操作的仪表和控制装置（阀门操作装置等）。7.3.6 浆液排放及收集系统 事故浆液系统为全厂公用系统，二期工程已提供一座碳钢加玻璃鳞片衬里事故浆液箱，一
14、台事故浆液返回泵，一期工程根据已有系统提供相应的全部连接管、阀门、检查开口、排浆管、和所有其他必要的设施。 本期设一个吸收塔排水池。当需要排空吸收塔进行检修时，塔内的浆液主要由吸收塔脉冲悬浮泵排至全厂公用的事故浆液池。当液位降至泵的入口水平时，浆液依靠重力自流入吸收塔排水池，再由吸收塔排水池泵打入事故浆液箱。7.4 系统运行说明7.4.1 正常运行过程7.4.1.1、概 述根据运行条件脱硫装置的运行工况可划分为以下几类：工况分类脱硫装置运行状态说 明A.长期停运周期性检查所有辅机设备停运，浆液从吸收塔和浆液箱排入事故浆液箱。B.中期停运备用状态（约停运1周）除防止浆液沉淀的设备外（如搅拌机等）
15、，所有的辅机设备停运，浆液返回到吸收塔和浆液箱。C.短期停运预备状态（周末或与其相当的停运）烟气系统的大容量辅机设备停运，浆液系统保持循环运行。D.正常运行带负荷运行所有的辅机设备在正常的脱硫状态运行。脱硫装置的每个单独组件均可手动开/关，但在下面的运行状态之间脱硫装置启/停是自动转换的。起/停操作7.4.1.2、启动：对于启动运行，有必要根据主机制定一套状态顺序表，根据顺序表操作FGD系统。启动运行流程如下：启动运行流程（1）启动前的运行准备和检查 包括由于停运检修或其它原因而长期完全停运后启动FGD装置所需的检验、检查和准备过程。（2）公用系统开始运行 有必要先启动公用管路使公用系统为启动
16、FGD各设备做好准备。（3）浆液进入吸收塔和箱罐并形成循环 在长期停运后，通常石膏浆液由浆液箱输送到吸收塔，水由工艺水箱输送到其它箱罐。一旦水和浆液输送到吸收塔和各箱罐完成，各种泵就开始运行以形成循环。（4）烟气系统辅助设备启动前的检查烟气系统的主要转动设备是GGH和增压风机。启动前要做好充分准备，完成下列检查和启动。检查轴冷却水管路启动密封空气管路自动启动驱动装置（对于GGH）自动启动油系统（对于增压风机，如果需要）（5）启动FGD 在引风机启动前按下“进烟”按钮，旁路挡板和进/出口挡板首先打开，然后增压风机启动并升至通过吸收塔和旁路烟道的循环烟气量为大约40负荷的工况。 引风机启动后，锅炉
17、开始运行。当锅炉达到大约40负荷后，旁路挡板关闭，所有烟气都通过FGD系统。待添加的隐藏文字内容3（6）控制仪表的调整 当烟气流通后，检查控制仪表如温度计、浆液流量计和液位计，使其维持在正常运行工况。特别是pH值控制仪，因为影响脱硫性能，所以必须仔细校验显示量和输出量。 调整好控制仪表后，FGD系统就进入平稳的正常运行工况。7.4.1.3 停运：对于停运，必须根据主机制定一套停运顺序表，然后根据顺序表操作FGD系统。停运的流程如下：（1）烟道停运准备长期停运要进行以下操作：a.用液下泵将每一个浆池排空。因此，如有必要，在本阶段，浆池的搅拌器和内衬可进行检修。b.排空吸收塔反应池。吸收塔塔内的浆
18、液主要由脉冲悬浮泵排至事故浆液箱。当液位降至泵的入口水平时，浆液依靠重力自流入吸收塔排水池，再由吸收塔排水池泵打入事故浆液箱。c.检查顺序停运的操作模式。（2）低负荷时打开旁路挡板（低于40负荷） 当负荷低于大约40负荷时，旁路挡板打开，烟气通过吸收塔和旁路烟道循环。在锅炉和引风机停止后，增压风机停止，旁路挡板和进/出口挡板关闭并确认。（3）循环浆液切除和箱罐的放空 箱罐放空时泵和管路停运。打开箱罐的放空阀将浆液排放到排水池内。用冲洗水将残留在底部的浆液冲洗到外面。（4）公用设备停运 检查并确认不再需要的公用设备，并顺序停运。因为停运检修的需要，清洁用的服务水系统和设备应保持运行。7.5 紧急
19、停运7.5.1总 则 本节描述FGD岛烟气的紧急停运操作。联锁保护命令能在各种导致紧急停运的情况下发挥作用,以保护机组的安全。当联锁保护工作时，或者运行人员根据自己的判断实施紧急停运时，重要的是紧密结合主机情况，准确掌握形势，判断事故原因和规模，快速采取对策。尤其对于浆液管道，如果由于FGD断电致使辅助设备长期关闭，浆液就会沉积并阻塞管路，从而导致二次事故。为了防止管路阻塞的二次事故，除吸收塔浆液循环管路外，其它高浓度浆液管线设计成自动排空冲洗方式。紧急停运后即使没有排空吸收塔浆液循环管路中的浆液，吸收塔循环泵也能重新启动。在紧急停运后重新启动FGD前，现场检查每一部件并确认正常，然后密切根据
20、主机情况指导启动操作。当FGD紧急停运时，停运主机或调整主机负荷。因此，在FGD紧急停运和紧急停运后重新启动时，要密切联系主机并与主机相协调。7.5.2 紧急停运的原因及对策7.5.2.1 联锁保护引起的停运FGD岛由如下表所示的保护回路（联锁保护）进行保护，协调主机安全停运FGD岛，以保护环境和FGD岛本身。操作FGD岛需要理解整岛联锁保护功能及每个连锁保护命令。FGD岛联锁保护表项目联锁保护动作因子联锁保护动作后的操作备 注FGD岛连锁保护a.失 电b.所有吸收塔循环泵停运c.增压风机故障d.GGH故障e.增压风机停运a.FGD岛旁路挡板打开。如果旁路挡板打不开，将停炉信号传至主机侧b.增
21、压风机停运c.FGD岛入口挡板关闭FGD岛旁路挡板联锁保护a.锅炉MFTa.FGD岛旁路挡板打开FGD岛继续保持循环运行状态7.5.2.2 非联锁保护引起的停运 FGD岛对于下列故障问题不提供直接的联锁保护。在出现下列任何故障的情况下，检查故障，实施FGD岛停运以保护设备，并保持与主机协调。1)石灰石制浆及供浆系统故障问题 如果由于石灰石制浆及供浆系统出现故障而导致没有石灰石浆液输送到吸收塔，将达不到要求的脱硫效率。在这种情况下，必须停运FGD岛，且停炉或调整主机负荷。2)补给水管路故障问题 如果工艺水管路出现故障，工艺水就不能输送到FGD岛系统。如果不能提供密封水，每台泵的密封部分短时内就会
22、受到损坏。在这种情况下，就必须停运FGD岛。3)冷却水管路故障 冷却水主要供给大型辅助设备。冷却水停供会引起辅助设备受损。在这种情况下，就必须停运FGD岛，并且停炉或调整主机负荷。4)电源线路故障问题电源中心下游的电力供应故障也会导致FGD岛关闭。7.5.2.3 紧急停运后的措施 如果FGD岛出现紧急停运，查清事故原因及其规模，根据情况操作FGD装置。如有必要，进行复位工作，并与FGD岛相连的有关部分保持紧密联系。如果复位需要很长时间，将FGD岛设为长期停运状态。如果泵和搅拌器由于失电停运，石膏浆液就会沉积在箱罐底部并阻塞管路。如果电力供应不能在8小时内恢复，放空浆液管道和泵,并用水冲洗，以减少由于沉积造成的二次事故。7.5.2.4 紧急停运后的重新启动 在确认紧急停运的原因消除后，FGD岛可重新启动并准备通烟。FGD岛可按照正常启动操作重新启动。将FGD岛设置为中期停运状态，重新设置紧急停运状态，操作FGD岛通烟，并保持与主机的紧密联系。
