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1、石灰石湿法脱硫的发展现状与应用前景摘要 目前，控制二氧化硫排放的工艺除了采用洗煤、型煤、循环流化床燃烧等技术措施外，烟气脱硫技术是最为广泛采用的一种技术，其他方法还不能在技术成熟程度和经济的承受能力等方面与之竞争。烟气脱硫工艺技术颇多，湿式脱硫除尘技术是其中的一种工艺，它是在传统的湿式除尘技术的基础上发展起来的一种符合中国国情的实用技术，特别适用于大、中型工业锅炉烟气的除尘和脱硫。 湿法脱硫技术是采用液体吸收剂如水或碱溶液洗涤含 SO2 的烟气，通过吸收去除烟气中SO2 的技术。该技术具有所用设备简单，操作容易，脱硫效率高，运行可靠，应用广泛等优点，是目前国内外研究最多，应用最广的脱硫技术。但
2、它也存在脱硫后烟气温度较低，于烟囱排烟扩散不利，以及设备腐蚀、堵塞、结垢和废水后处理等问题。本文通过对典型石灰石湿法烟气脱硫技术和简易石灰石湿法脱硫技术与ABB公司生产的LS-2的三套工艺加以比较，来说明现在石灰石烟气脱硫的现状，再通过各国在烟气脱硫工艺的应用和我国的中小型燃煤锅炉烟气脱硫技术发展前景与我国燃煤电厂锅炉烟气脱硫技术发展前景来说明其工艺的优越性。关键词：工艺流程 设备 发展现状与应用前景 English summaryAt present , control the craft that the sulfur dioxide discharges besides adopting
3、 such technological measures as the coal washing , coal briquette , circulation fluidized bed combustion ,etc., flue gas desulfurization technology is a kind of technology adopted extensively most, other methods cant compete with it in such aspects as technology ripeness and economic ability to bear
4、 yet。There are quite much flue gas desulfurization technologies, wet type desulphurization dust removal technology is a kind of craft among them，It is a kind of practical technique which accords with the Chinas actual conditions developed on the basis of traditional wet type dust removal technology,
5、 especially suitable for the dust removal and desulphurization of the big , medium-scale industry boiler smoke and exhaust. Wet law desulphurization technology to adopt liquid absorbent wash the exhaust gas including sulfur dioxide such as ink or the alkali solution, Get rid of the technology that t
6、he exhaust gas hits the sulfur dioxide through absorbing. This technology has simple equipment used, it is easy to operate, the desulphurization is with high efficiency, it is reliable to run , use the advantage such as being extensive , study most both at home and abroad at present, use the widest
7、desulphurization technology. But it has relatively low temperature of exhaust gas after desulphurization , arranges the smoke to spread unfavorably in the chimney, and the equipment corrodes, stops up, forms such problems as the dirt and waste water aftertreatment ,etc.This text adopts to typical li
8、me stone wet law flue gas desulfurization technology and simple and easy lime stone wet law desulphurization technology and LS which ABB Company produce -Three sets of crafts of 2 is compared , to state the current situation of flue gas desulfurization of lime stone now, and then pass the applicatio
9、n , technological development prospect of flue gas desulfurization of medium and small-scale coal-burning boiler of our country and coal-fired flue gas desulfurization of the boiler of power plant of our country in the flue gas desulfurization craft of various countries Development prospect is it pr
10、ove superiority of craft their to come.Keyword: Technological process Equipment The current situation of the development and prospect of using. 第一章. 烟气脱硫工艺的概述一燃煤锅炉烟气脱硫技术的重要性与必要性中国是燃煤大国,煤炭占一次能源消费总量的75%,连续多年超过2000万t,已居世界首位,致使酸雨和SO2污染日趋严重。目前已有62%的城市环境空气SO2平均浓度超过二级标准,日平均浓度超过国家环境空气质量标准三级标准。根据1998年中国环境状况公
11、报:“我国的大气环境污染仍然以煤烟型为主,主要污染是SO2和烟尘。酸雨问题依然严重。1998年SO2排放总量为2090万t,其中工业来源的排放量为1593万t,占76.2%,生活来源的排放量497万t。在工业排放的SO2中,县及县以上工业企业排放1172万t,占73.6%;乡镇企业排放421万t。” 1998年全国发电装机容量到达27700万kW,比上年增长9.07%,发电量到达11577亿kWh,比1997年增长2.07%。其中火电装机容量为20988万kW,占75.7%,火电发电量为9388亿kWh,占81%。据初步推算,1998年全国火电厂排放的约为780万t,占全国SO2排放量的37.
12、3%。对SO2如不加以控制,对城市污染及酸雨面积加速蔓延将对人民生命和财产造成严重损害二火电厂烟气脱硫是控制SO2排放的主要途径目前火电厂减排SO2的主要途径有:煤炭洗选、洁净煤燃烧技术、燃用低硫煤和烟气脱硫。煤炭洗选目前仅能除去煤炭中的部分无机硫,对于煤炭中的有机硫尚无经济可行的去除技术。我国高硫煤产区的煤中有机硫成分都较高,很难用煤炭洗选的方法到达有效控制SO2排放的目的。洁净煤燃烧技术在国际上是近10年开发的新技术,目前工业发达国家成熟的已经商业化运行的有:循环流化床锅炉(CFBC),加压循环流化床锅炉(PFBC)、燃气蒸汽联合循环发电(IGCC),但单机容量都不大。国内目前尚处于引进技
13、术和示范试验阶段。后两种洁净煤燃烧技术投资大,技术要求高,难以在短时间内在国内大面积推广使用。循环流化床锅炉(CFBC)具有可燃用劣质煤、调峰能力强、可掺烧石灰石脱硫、控制炉温减少氮氧化物排放等特点,尽管建设费用较高,但其技术已趋于成熟,具备条件的530万kW机组可因地制宜有计划地选用。洁净煤炭发电技术由于其煤炭燃烧主式与常规锅炉差异很大,因此,在不更换锅炉的情况下,洁净煤发电技术难以用于解决现役电厂的环保问题,在可预见的将来,洁净煤技术在电力结构中所占比例仍较低。因此,控制火电厂SO2的排放,在未来较长的时间内,其主流和根本有效的手段仍将是烟气脱硫。近几年,随着我国经济实力的逐步增强和环保标
14、准渐趋严格,我国火电厂治理SO2污染的力度不断加大,先后建成了一批烟气脱硫试验项目和示范项目。表1为我国火电厂烟气脱硫示范项目的基本情况。此外,重庆电厂2200MW机组、北京第一热电厂2410t/h锅炉,杭州半山电厂2125MW机组的石灰石(石灰)石膏湿法烟气脱硫等工程正在建设中。我国煤炭含硫量在1%以下的低硫煤约占70%,含硫量小于0.5%的比例较低,大部分低硫煤资源分布在内蒙古西部、山西和陕西北部、新疆等地。根据我国的能源政策,低硫煤主要保证民用和用作工业原料的需要。如果用煤量大、技术装备水平较高的燃煤电厂燃用低硫煤,则不仅将造成全国低硫煤资源供给的紧缺,而且将导致中高硫煤转移到技术装备水
15、平较差的其它工业炉窑或民用方面使用,从而增加全国SO2排放控制的难度和治理SO2污染所付出的经济代价。烟气脱硫是目前国际上广泛采用的控制SO2的成熟技术。因地制宜采用不同的烟气脱硫工艺可有效地控制火电厂SO2的排放,满足国家和地区环境质量标准的要求。由于火电厂用煤量大,锅炉热效率和煤炭转换成电能的效率较高,脱硫工艺本身对环境的影响可有效加以控制,因此采取烟气脱硫治理火电厂SO2污染,其环境效益显著。根据我国国情,烟气脱硫应是火电厂控制SO2排放的主要途径。三烟气脱硫的几种工艺近几十年来，二氧化硫的污染造成了许多著名的大旗污染事件，因而，对二氧化硫特别是低浓度二氧化硫的控制研究取得了大量的成果，
16、我国是一个以煤为主要一次能源的国家，在今后较长时间内，电力工业以煤炭为主的能源结构不会改变。火电厂以煤为主要燃料进行发电，煤燃烧和释放的大量二氧化硫，造成大气环境污染，随着装机容量的不断增加，所以必须加大火电厂的二氧化硫的排放控制力度。控制其排放的方法有很多，主要途径有3个：燃烧前，燃烧中，燃烧后烟气脱硫。据不完全统计，国内外出现的脱硫技术和工艺已逾百种，其中已经工业化的已达20余种。烟气脱硫是世界上唯一大规模商业化应用的脱硫方式。技术成熟，运行可靠。根据工艺过程的特点可分为湿法、半干法等。 烟气脱硫工艺的选择：目前,世界上燃煤或燃油电站所采用的烟气脱硫工艺达数百种之多,有的技术较为成熟,已经
17、到达商业化应用的水平,有的尚处于试验研究阶段。据统计,到1995年全球燃煤电厂已有近千台烟气脱硫装置,总装机容量已达240GW。目前应用较为广泛的烟气脱硫工艺有以下几种。1石灰石(石灰)石膏湿法脱硫工艺该工艺采用价廉易得的石灰石或石灰作脱硫吸收剂,石灰石经破碎磨细成粉状与水混合搅拌成吸收浆液。当采用石灰为吸收剂时,石灰粉经消化处理后加水搅拌制成吸收浆。在吸收塔内,吸收浆液与烟气接触混合,烟气中的SO2与浆液中的碳酸钙进行化学反应,再通过鼓入空气氧化,最终产物为石膏。脱硫后的烟气经除雾器除去带出的细小液滴,经换热器加热升温后排入烟囱。脱硫石膏浆经脱水装置脱水后回收。由于吸收浆液循环利用,脱硫吸收
18、剂的利用率很高。(2)喷雾干燥法脱硫工艺喷雾干燥法脱硫工艺以石灰为脱硫吸收剂,石灰经消化并加水制成消石灰乳,由泵打入位于吸收塔内的雾化装置,在吸收塔内,被雾化成细小液滴的吸收剂与烟气混合接触,与烟气中的SO2发生化学反应生成CaSO3,烟气中的SO2被脱除。与此同时,吸收剂带入的水分迅速被蒸发而干燥,烟气温度随之降低。脱硫反应产物及未被利用的吸收剂呈干燥颗粒状,随烟气带出吸收塔,进入除尘器被收集。脱硫后的烟气经除尘器除尘后排放。为了提高脱硫吸收剂的利用率,一般将部分除尘器收集物加入制浆系统进行循环利用。该工艺有两种不同的雾化形式可供选择,一种为旋转喷雾轮雾化,另一种为气液两相流。喷雾干燥法脱硫
19、工艺具有技术成熟、工艺流程较为简单、系统可靠性高等特点,脱硫率可到达85%以上。该工艺在美国及西欧一些国家有一定应用范围(8%)。脱硫灰渣可用作制砖、筑路,但多为抛弃至灰场或回填废旧矿坑。(3)炉内喷钙加尾部烟气增湿活化脱硫工艺该工艺是在炉内喷钙脱硫工艺的基础上在锅炉尾部增设了增湿段,以提高脱硫效率。该工艺多以石灰石粉为吸收剂,石灰石粉由气力喷入炉膛8501150温度区,石灰石受热分解为氧化钙和二氧化碳,氧化钙与烟气中的SO2反应生成亚酸钙。由于反应在气固两相之间进行,受到传质过程的影响,反应速度较慢,吸收剂利用率较低。在尾部增湿活化反应器内,增湿水以雾状喷入,与未反应的氧化钙接触生成氢氧化钙
20、进而与烟气中的SO2反应。当钙硫比控制在2.02.5时,系统脱硫率可到达65%80%。由于增湿水的加入使烟气温度下降,一般控制出口烟气温度高于露点温度1015,增湿水由于烟温加热被迅速蒸发,未反应的吸收剂、反应产生呈干燥态随烟气排出,被除尘器收集。该脱硫工艺在芬兰、美国、加拿大、法国等国家得到应用,采用这一脱硫技术的最大单机容量已达300MW。(4)烟气循环流化床脱硫工艺该工艺由吸收剂制备、吸收塔、脱硫灰再循环、除尘器及控制系统等部分组成。一般采用干态的消石灰粉作为吸收剂,也可采用其它对SO2有吸收反应能力的干粉或浆液作为吸收剂。未经处理的烟气从吸收塔(即流化床)底部进入。吸收塔底部为一个文丘
21、里装置,烟气流经文丘里管后速度加快,并在此与很细的的吸收剂粉末互相混合,颗粒之间、气体与颗粒之间剧烈摩擦,形成流化床,在喷入均匀水雾降低烟温的条件下,吸收剂与烟气中的SO2反应生成CaSO3和Ca2SO4。脱硫后携带大量固体颗粒的烟气从吸收塔顶部排出,进入再循环除尘器,被别离出来的颗粒经中间灰仓返回吸收塔,由于固体颗粒反复循环达百次之多,故吸收剂利用率较高。此工艺的副产物呈干粉状,其化学成分与喷雾干燥法脱硫工艺类似,主要由飞灰、CaSO3、Ca2SO4和未反应完的吸收剂Ca(OH)2等组成,适合作废矿井回填、道路基础等。典型的烟气循环流化床脱硫工艺,当燃煤含硫量为2%左右,钙硫比不大于1.3时
22、,脱硫率可达90%以上,排烟温度约70。此工艺在国外目前应用在100200MW等级机组。由于其占地面积少,投资省,尤其适合于老机组烟气脱硫。(5) 海水脱硫工艺海水脱硫工艺是利用海水的碱度到达脱除烟气中SO2的一种脱硫方法。在脱硫吸收塔内,大量海水喷淋洗涤进入吸收塔内的燃煤烟气,烟气中的SO2被海水吸收而除去,净化后的烟气经除雾器除雾、经烟气换热器加热后排放。吸收SO2后的海水与大量未脱硫的海水混合后,经曝气池曝气处理,使其中的SO-23被氧化成为稳定的SO-23,并使海水的pH值与COD调整到达排放标准后排入大海。海水脱硫工艺一般适用于靠海边、扩散条件较好、用海水作为冷却水、燃用低硫煤的电厂
23、。海水脱硫工艺在挪威比较广泛用于炼铝厂、炼油厂等。工业炉窑的烟气脱硫,先后有20多套脱硫装置投入运行。近几年,海水脱硫工艺在电厂的应用取得了较快的进展。深圳西部电厂(1300MW)和漳州后石电厂(6600MW已投产2台)效果良好。此工艺最大问题是烟气脱硫后可能产生的重金属沉积和对海洋环境的影响需要长时间的观察才能得出结论,因此在环境质量比较敏感和环保要求较高的区域需慎重考虑。(6)电子束法脱硫工艺该工艺流程有排烟预除尘、烟气冷却、氨的喷入、电子束照射和辐产品捕集等工序所组成。锅炉所排出的烟气,经过除尘器的粗滤处理后进入冷却塔,在冷却塔内喷射冷却水,将烟气冷却到适合于脱硫、脱硝处理的温度(约70
24、)。烟气的露点通常约为50,被喷射呈雾状的冷却水在冷却塔内完全得到蒸发,因此,不产生废水。通过冷却塔后的烟气流进反应器,在反应器进口处将氨水、压缩空气和软水混合喷入,加氨量取决于SOX和NOX浓度,经过电子束照射后,SOX和NOX在自由基作用下生成中间生成物硫酸(H2SO4)和硝酸(HNO3)。然后硫酸和硝酸与共存的氨进行中和反、应,生成粉状微粒(硫酸氨与硝酸氨的混合粉体)。这些粉状微粒一部分沉淀到反应器底部,通过输送机排出,其余被副产品除尘器所别离和捕集,经过造粒处理被送到副产品仓库储藏。净化后的烟气经脱硫风机由烟囱向大气排放。(7)氨水洗涤法脱硫工艺该脱硫工艺以氨水为吸收剂,副产品为硫酸铵
25、化肥。锅炉排出的烟气经烟气换热器冷却至90100,进入预洗涤器经洗涤后除去HCl和HF,洗涤后的烟气经过液滴别离器除去水滴进入前置洗涤器中。在前置洗涤器中,氨水自塔顶喷淋洗涤烟气,烟气中的SO2被洗涤吸收除去,经洗涤的烟气排出后经液滴别离器除去携带的水滴,进入脱硫洗涤器。在该洗涤器中烟气进一步被洗涤,经洗涤塔顶的除雾器除出雾滴,再经烟气换热器加热后经烟囱排放。洗涤工艺中产生的浓度约30%的硫酸铵溶液排出洗涤塔,可以送到化肥厂进一步处理或直接作为液体氨肥出售,也可以把这种溶液进一步浓缩蒸发干燥加工成颗粒、晶体或块状化肥出售。表11为几种主要脱硫工艺的比较。 表11脱硫工艺比较表项 据全球统计,8
26、0%的脱硫装置采用石灰石(石灰)石膏湿法,10%采用喷雾干燥法(半干法),10%采用其它方法。湿法脱硫工艺是目前世界上应用最多、最为成熟的技术,吸收剂价廉易得、副产物便于利用、煤种适应范围宽,并有较大幅度降低工程造价的可能性。目前单机容量在200MW以上的火电机组容量占火电总装机容量的55%。高参数、大容量火电机组是当前和今后相当长时间内火电发展的方向,因此,大机组脱硫是火电厂脱硫的工作重点,是控制火电厂SO2的关键,而湿法脱硫工艺是当前国际上通行的大机组火电厂烟气脱硫的基本工艺,所以,应重点发展湿法脱硫技术。龙源电力集团,引进德国斯坦米勒公司湿法脱硫技术,成立了具备总承包能力的工程公司,希望
27、形成每年2000MW烟气脱硫装置的能力,即为一例。烟气循环流化床脱硫工艺脱硫效率高,建设投资较省,占地面积较少,在能满足高品位石灰供给和妥善处理脱硫灰的条件下,具有较好的发展前景,尤其是适用于中小机组和老机组的脱硫改造。喷雾干燥法脱硫、炉内喷钙尾部增湿活化脱硫、海水脱硫、电子束脱硫等脱硫工艺在国内已有示范项目,可结合当地实际情况论证,合理选用。对于海水脱硫法,在有条件的沿海电厂应用是很好的,此法无任何添加剂和副产品,系统简单,运行可靠,脱硫效率高,投资运行费用较低,漳州后石电厂2台600MW,深圳西部电厂1台300MW已运行,运行状况良好,值得借鉴。 第一套湿式洗涤烟气脱硫装置出现在70年代。
28、在发展初期，湿式石灰/石灰石法主要采用石灰作脱硫剂。CaO或经消化后的PH大于6.0，因而对于SO2有很强的吸收能力，脱硫率高，脱硫生成的主要产物是CaSO3.CaSO3在高PH时较难氧化可排入堆场，如有堆放场地，该工艺就可得到推广和哟应用。日本和德国因缺少堆放场地。70年代初就开始研究将CaSO3氧化成CaSO4的方法。最初是将脱硫塔排出的含CaSO3的浆液引入一个专门的压力氧化槽中，并添加H2SO4，将PH值降到3-4后鼓风氧化。假设控制不好，易出现石膏的过饱和，系统中时常发生结垢和堵塞问题。70年代的商用湿式烟气脱硫装置就是采用这种体外强制氧化工艺。此外，工艺进一步发展，将氧化系统组合在
29、吸收塔底部的浆池内，利用大容量浆池完成石膏的结晶过程。因亚硫酸盐SO32-在PH=5.0条件下氧化，此外的亚硫酸盐基本以酸化的HSO3-的形式存在，即CaHSO32被氧化成CaSO4，故不需添加H2SO4。这就演变成现在普通采用的吸收，氧化在同一吸收塔内进行的工艺。5.5范围内工作，为利用廉价但反应速度慢的石灰石开辟了新途径。延长脱硫剂在浆池内的停留时间，提高石灰石研磨细度和就地强制氧化是将石灰石利用率提高到95%-99%的前提条件。向浆池鼓风使石灰石溶解时释放的CO2从浆池中驱出，保证石灰石溶解反应不断进行。早期的脱硫装置中设置独立的预冷却洗涤塔，采用水洗涤去除烟气中的HCI，HF，H2SO
30、4和飞灰，即可提高石膏质量，也能满足工艺要求。因为烟气中的HCl会使脱硫系统中生成CaCl2特别是当然用氯含量高的煤时，从而影响石灰石的溶解速度，降低脱硫剂的碱度。现在预洗涤塔仅在个别场合小采用。当前的脱硫吸收塔已成为集与洗涤，冷却，吸收，氧化于一体的装置，从而减少了系统投资，运行费用和占地面积，增强了适应机组负荷变动的能力，大大提高了可靠性。 第2. 1 节 石灰石湿法烟气脱硫的优点 在众多的SO2控制工程工艺中，湿式石灰石烟气脱硫工艺是当今燃煤电厂应用最为广泛的烟气脱硫工艺。该脱硫法的主要特点如下1效率高该工艺脱硫率高达95%以上,脱硫后的烟气不但SO2浓度很低,而且烟气含尘量也大大减少。
31、大机组采用湿法脱硫工艺,SO2除量大,有利于地区和电厂实行总量控制。(2) 技术成熟,运行可靠性好国外这种装置投运率一般可达98%以上,由于其发展历史长,技术成熟,运行经验多,因此不会因脱硫设备而影响锅炉的正常运行。特别是新建的大机组采用湿法脱硫工艺,使用寿命长,可取得良好的投资效益。(3)对煤种变化的适应性强 该工艺适用于任何含硫量的煤种的烟气脱硫,无论是含硫量大于3%的高硫煤,还是含硫量低于1%的低硫煤。(4)占地面积大,一次性建设投资相对较大该工艺比其它工艺的占地面积要大,现有电厂在没有预留脱硫场地的情况下采用该工艺有一定的难度,其一次性建设投资比其它工艺也要高一些。(5)吸收剂资源丰富
32、,价格廉价作为该工艺吸收剂的石灰石在我国分布很广,资源丰富,品位也很好,碳酸钙含量多在90%以上,优者可达95%以上。在脱硫工艺的各种吸收剂中,石灰石价格最廉价,破碎磨细较简单,钙利用率较高。(6)脱硫副产物便于综合利用该工艺的脱硫副产物为无水石膏。在日本、德国脱硫石膏年产量分别为250万t和350万t,基本上都能综合利用,主要用于生产建材和水泥缓凝剂。脱硫副产物综合利用不仅可以增加电厂效益、降低运行费用,而且可以减少脱硫副产物处置费用,延长灰场使用年限。(7)技术进步快近年来国外对工艺进行了深入的研究与不断改良,如吸收装置由原来的冷却、吸收、氧化三塔合为一塔,塔内流速大幅度提高,喷嘴性能进一
33、步改善等。通过技术进步和创新,可望使该工艺占地面积较大、造价较高的问题逐步得到解决。石灰石(石灰)石膏湿法脱硫是目前世界上技术最为成熟、应用最多的脱硫工艺,特别在美国、德国和日本,应用该工艺的机组容量约占电站脱硫装机总容量的80%以上,应用的单机容量已达1000MW及以上。第2. 2节. 石灰石烟气湿法脱硫的反应原理湿式石灰石烟气脱硫工艺采用廉价的石灰石作为吸收剂，与烟气中的反应，经历吸收和氧化2个主要反应步骤，生成副产品石膏； (1) 吸收SO2+H2O-H+HSO3CaCO3+2H+-Ca2+H2O+CO2(2) 氧化HSO3-+1/2O2-H+SO42-Ca2+SO42-+H2O-CaS
34、O4+2H2O脱硫产物可作抛弃处置，也可回收利用，应视其体情况，如有无堆放场地，回收石膏是否有商用市场因素而定。工艺主要由吸收剂制备系统，吸收和氧化系统，烟气在加热系统和脱硫产物处理系第2. 3节典型与简易式石灰石烟气脱硫工艺的工艺流程与设备的比较下面两个图为两个不同的工艺流程。 图21为湿式石灰石烟气脱硫工艺流程 图22为简易湿式石灰石烟气脱硫工艺流程图21是典型的湿式石灰石烟气脱硫工艺流程，主要由石灰石制备系统，吸收，氧化系统烟气再加热系统和石膏脱水系统组成。图22是简易湿式石灰石烟气脱硫工艺流程， 主要由吸收剂制备系统，吸收，氧化系统，烟气再加热系统，渣水处理系统及电气，仪表控制系统组成
35、。通过介绍此两种不同的典型设备来说明烟气脱硫的现状。2.3. 1石灰石制备系统吸收剂系统图21的是石灰石制备系统是将块状石灰石用干磨或湿磨方式制成石灰石粉，或从石粉制造厂购进所要求的石灰石粉，由罐车运到料仓存储，然后通过给料机，输粉机将石灰石粉输入浆池，加水制备成固体质量分数为10%-15%的浆液。对石灰石粉细度的一般要求是90%通过25目筛或250目筛。石灰石纯度须大于90%。工艺对其活性，可磨性也有一定要求。而图22是吸收剂制备系统，该系统由石灰粉料仓、变频螺旋给料机、化灰浆池等组成。外购的石灰粉由罐车运到料仓存储,然后通过变频螺旋给料机定量将石灰粉输入化灰浆池,化灰浆池设在地面上,容积可
36、供系统4-6h使用。化灰浆池配有搅拌器，石灰与工艺水充分混合后成稠细的Ca(OH)2浆液,浓度可达10-15%,化灰用水为工艺用水(也可用经处理的碱性锅炉废水和冲渣水),工艺水的补给量与系统耗水量(烟气冷却蒸发、雾沫夹带,自然蒸发,灰渣夹带)基本平衡。化灰后的石灰浆通过自流方式进入循环池,在进入循环池之前,需经过滤网过滤,防止大颗粒进入循环池。 2. 3. 2吸收氧化系统吸收塔是脱硫装置的核心设备,采用集冷却、吸收、除雾于一体的喷淋空塔。脱硫塔由塔筒体、吸收器、除雾器、冲洗系统等组成。按其功能分为喷淋区。除雾区和氧化区又叫氧化槽。 常见的吸收塔有4种，见下列图图23吸收塔类型1填料塔。由日本三
37、菱重工开发，采用塑料格栅作填料，相对延长了气液两相的接触时间，从而保证较高的脱硫率。采用顺流方式布置，可在较高流速下运行，压降较逆流下。缺点是结垢倾向较大。华能珞璜电厂一期就采用此种塔型，设计空塔流速为/s,2层填料，采用低水头涌泉式喷嘴。2双回路塔。最早由美国Rbsearch-Conttrell公司开发，又称为Noell-Krc工艺，在美国，德国有应用业绩。这类吸收塔被一个集液斗体分成2个回路；下段作为预冷却区，并进行一级脱硫，控制较低的PH值4.0-5.0，有利于氧化和石灰石的溶解，防止结垢和提高吸收剂的利用率；上段为吸收区，其排水经集液斗引入塔外另设的加料槽，在此加入新鲜石灰石浆液，维持
38、较高的PH值(6.0左右)，以获得较高的脱硫率。3喷射喷泡塔。由千代田公司开发研制，又称千代田工艺CT121。工艺采用喷射鼓泡反应器，烟气通过喷射分配器以一定压力进入吸收液中，形成一定高度的喷射气泡层，可省去再循环泵和喷淋装置。净化后的烟气经上升管进入混合室，除雾后排放。此塔型的特点是系统可在低PH值下运行，一般为3.5-4.5；生成的石膏晶体颗粒大，易于脱水；脱硫率的高低与系统的压降有关，可通过增大喷射管的浸没深度来提高压降，提高脱硫率。脱硫率为95%时，系统压降在3000Pa左右。4喷淋空塔。是湿法工艺的主流塔型，湿法脱硫中普遍采用喷淋空塔。吸收塔设计成逆流式,吸收液从由防腐耐磨材料制成的
39、喷头喷出,喷嘴均匀布置塔内横截面上,喷射出来的浆液可以覆盖整个横截面,在满足吸收所需的比外表积的同时,把喷淋造成的压力损失减少到最小。吸收段内设3-6个喷淋层(根据燃煤含硫量、脱硫率变化而变化),每个喷淋层都装有多个雾化喷嘴,交叉布置,覆盖率达200-300%。吸收段高度为6-10,传质时间为2-3。喷嘴是本净化装置关键的部件这一,它具有以下特点:能产生实心锥型形状的浆液,喷射区域为圆形,喷射角为90120;喷嘴内液体流道大而畅通,具有良好的防堵性能;采用特种合金材料制作,具有很好的防腐耐磨性能;喷雾液滴直径分布均匀,比外表积大,但又不易引起带水;喷嘴体积小,安装清洗方便。而我们这里所说的图2
40、1和图22的吸收塔基本一致。2. 3. 3 除雾器 湿法吸收塔在运行过程中,易产生粒径为10-60的“雾”。“雾”不仅含有水分,它还溶有硫酸、硫酸盐、SO2等,如不妥善解决,任何进入烟囱的“雾”,实际就是把SO2排放到大气中,同时也造成引风机的严重腐蚀。因此,工艺上对吸收设备有除雾的要求。被净化的气体在离开吸收塔之前进行除雾,通常,除雾器多设在吸收塔的顶部。在图21中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。其要求冷烟气中残余水分一般不能超过100mg/m3,更不允许超过200mg/
41、m3，否则会沾污热交换器，烟道和风机等。而在图22中，除雾器主要有旋流式、折流式两种。旋流式制作、安装方便，费用低,但对细液滴的去除性能较差。旋流式的旋流除雾板一般设计成倾斜角度为25-30。空塔的烟气流速控制在3-5/,旋流板的动能因子FO控制在10-14。折流式除雾器除雾效果好,但制作要求高,费用大,是目前国外湿法脱硫中主要除雾方式,目前在国内的湿法脱硫中也越来越广泛使用。折流式除雾器的板间距一般控制在35-50范围内,折流板形状以正弦曲线为好；气速选用3.5-5.5/。2. 3. 4 氧化系统 图21的氧化系统叫氧化槽其功能是接受和储存脱硫剂，溶解石灰石，鼓风氧化CaSO3，结晶生成石膏
42、。循环的吸收剂在氧化槽内的设计停留时间一般为4-8min,与石灰石反应性能有关。石灰石反应性越差，为使之完全溶解，则要求它在池内滞留时间越长。氧化空气采用罗茨风机或离心风机鼓入，压力约510 410 4Pa，一般氧化1molSO2需要1molO2.而图22的氧化系统由循环池、循环泵、氧化风机、搅拌器等组成。循环池可设在吸收塔下部,也可单独设置在地面下,循环浆液在循环池中设计停留的时间为10-20min。氧化空气采用罗茨风机或离心风机鼓入,压力约500-800mmH2O。为了保证有良好的氧化效果,池中应设搅拌器，中和、氧化和石膏结晶等步骤同在循环池中完成,这不仅降低了投资,而且布置紧凑,占地少。
43、为了保证稳定的脱硫效率,在回流沟中设置PH计,当PH值低于设计值时,就发出提示信号,需加大浆液量。循环浆液由循环泵打入吸收塔,与烟气逆流接触后,由底部自流回循环池。流量在1000m3/h以下国产的高分子塑料防腐耐磨循环泵能基本满足工程需求,但使用寿命与密封性能还存在一定的欠缺。2.3. 5 防止结垢和堵塞脱硫系统的结垢和堵塞是湿法工艺中最严重的问题，可造成吸收塔，氧化槽，管道，喷嘴，除雾器甚至换热器结石膏垢。其原因是烟气中的氧气将CaSO3氧化成为CaSO4(石膏)，并使石膏过饱和。这种现象主要发生在自然氧化的湿法系统中，控制措施为强制氧化和抑制氧化。强制氧化系统通过向氧化槽内鼓入压缩空气，将
44、几乎全部CaSO3氧化成石膏，并保持足够的浆液含固量大于12%，以提供石膏结晶所需的晶种。此时，石膏晶体的生长占优势，可有效控制结垢。图21与图22的工艺相同。2.3. 6 防腐措施 烟气中除含有大量的SO2以外,还有少量的SO32-(浓度为10-40mg/l),由于烟气中含有水(4%-12%),生成的SO32-瞬间内形成硫酸雾。当温度较低时,硫酸雾凝结成硫酸附着在设备的内壁上,或溶解于洗涤液中。这就是湿法吸收塔及有关设备腐蚀相当严重的主要原因。吸收塔、烟道的材质、内衬或涂层均受影响。在图一的工艺湿法脱硫中吸收塔体可用高(或低)合金钢、碳钢、碳钢内衬橡胶、碳钢内衬有机树脂或玻璃钢。美国因劳动力
45、昂贵，一般选用合金钢。德国普通采用碳钢内衬橡胶(溴橡胶或氯丁橡胶，设备使用寿命可达10年。磨蚀特别严重的如浆池底河喷雾区，采用双层衬胶，可延长寿命25%。ABB早期C-276合金钢制吸收塔，单位造价为62美元/KW,现采用碳钢内衬橡胶，降为22美元/KW。烟道用碳钢，采取何种防护措施取决于烟气温度(是否在酸露点或水蒸气饱和温度以上)及其成分尤其是SO2和会水含量。德国Babcock对脱硫洗涤塔和烟道采取的防护措施如下表。日本日立公司的防护措施是；烟气再热器，吸收塔入口烟道，吸收塔烟气进口段用耐热玻璃鳞片树脂涂层，吸收塔喷淋区用不锈钢橡胶衬里，除雾器段，氧化槽用玻璃鳞片树脂涂层或橡胶衬里。表 2
46、1德国Babcoc推荐FGD装置防腐措施但是此法造价太高,显然不适合简易湿法脱硫系统。简易湿法脱硫系统中的吸收塔普遍采用防腐、耐磨性能优良的花岗石(麻石)砌筑而成,其寿命可达20以上。烟道、换热器采用碳钢加有机树脂涂层,管道普遍采用承压U-PVC或ABS管。2.3. 7 渣水别离系统(石膏脱水系统)渣水别离系统由抽吸泵、水力旋流别离器与临时堆场等组成。在湿式脱硫系统中叫石膏脱水系统，由吸收塔底部排出的石膏浆舀经过浓缩和脱水2个过程。浆液浓缩在水利旋流器或浓缩器中进行，经别离浓缩后，浆液中固体物质量分数一般为40%-60%。然后，浓缩的石膏浆液进入真空皮带脱水机或离心脱水机，脱水后的石膏含水量为
47、10%。德国普遍采用水利旋流别离器加真空皮带退税机系统，可用率达99%，以用水清洗除去石膏中的Cl-，德国要求脱硫后石膏中Cl-小于100mg/L。用圆筒式离心机脱水可使石膏含水量降到50%。但运行费用高，日本有采用这种石膏系统的FGD装置。但采用此系统对燃煤含硫率、FGD系统运行时间及系统的自动程度等有很高的要求且运行费用也偏高,显然此系统不适合简易湿法脱硫。2. 3. 8 烟气再热系统吸收塔出口烟气被冷却到45-55度视烟气入口温度和湿度而定，达饱和含水量。是否要对脱硫烟气再加热，取决于各国环保要求。德国大型燃烧设备法中明确规定，烟气入口最低温度为72度，以保证烟气扩散，防止冷烟雾下沉。因吸收塔出口与烟囱入口之间的散热损失约为5-10度，故吸收塔出口烟气至少要加热到77-82度。据ABB和B&W公司介绍，美国一般不采用烟气再加热系统，而对烟囱采取防腐措施。如脱硫效率仅要求75%时，可引出25%的未处理旁路烟气来加热75%的净化烟气，德国第一台湿法脱硫装置就采用这种方法。德国现在还把净化烟气引入自然通风冷却塔排放的脱硫装置，籍烟气动量质量*速度和携带热量的提高，使烟气扩散的更好。烟气再加热器通常有蓄热式和非蓄热式2种形式。蓄热式换热器又分为转式烟气换热器，板式换热器和管式换热器均通过载热器或载热介质将烟气的热量传递给冷烟气。回转式烟气换
