除灰脱硫系统基本原理

除灰脱硫系统基本原理LHY气力除灰系统•电厂气力输灰系统市场占有较高的是克莱德贝尔格曼华通物料输送有限公司。•气力除灰系统采用采用正压浓相气力输灰系统。•克莱德气力除灰系统技术特点简介•1：系统运行方式是“少量多次”，防止灰沉积，易于输送。•2：采用柔性密封的圆顶阀圆顶阀特点圆顶阀是英国克莱德公司于七十年代初期发明的除灰专用阀门，为铸铁壳体结构，内部安装有带有两个转轴可旋转的铸铁圆顶，在阀门转顶中装有一个充气的圆顶密封圈。圆顶阀上已预先加工好连接隔离空气和电气控制的管路。•无摩擦启闭，开启自如，不易卡涩，并且保证密封面在启闭过程中无摩擦损耗；•关闭后充气密封，柔性密封圈在高压作用下，仅仅贴住圆顶，其接合面呈带状，密封性能好；•独特阀芯结构，能够横向切断物料柱；•曲轴设计，阀门开启时全截面通流，并保护圆顶密封面；•自动监测密封气压并有报警功能，确保密封良好；•某电厂系统设置：•本工程2台炉共设3座灰库，包括1座原灰库、1座粗灰库和1座细灰库，预留1座二级灰库的位置，每座灰库直径为Φ15m，有效容积2750m3，3座灰库总容量可储存两台锅炉燃用设计煤种时48小时以上的灰量。•每台炉设1套正压浓相气力除灰系统，用于输送省煤器、脱硝装置和电除尘器灰斗中收集的飞灰。各排灰点来的灰管进入灰库方式如下：电除尘器一电场的灰进原灰库或粗灰库，二电场的灰进原灰库或细灰库，三、四、五电场灰斗的灰进细灰库或粗灰库；省煤器和脱硝装置的灰就近排入各锅炉对应的渣仓。•每台炉设二台双室五电场静电除尘器。•电控方式采用高频电源控制方式（高频电源控制方式为电除尘电控方式的发展方向，主要特点：节能、除尘效率高）。•电除尘器下设40个灰斗，20个相对独立的电场，每个电场有2个灰斗。每个灰斗下对应一台MD仓泵，一、二电场为大MD仓泵，三、四、五电场为小MD仓泵。气力除灰系统图除灰系统流程图系统运行描述•克莱德所有的输送泵设计的基本思路是“少量多次，成组运行”。•输送泵的入口有手动插板门，需要维修时，关闭手动插板门并给输灰器卸压即可。•所有系统是在PLC控制系统的控制下全自动地运行，下述为基本运行步骤：⒈省煤器灰斗、脱硝灰斗及三、四、五电场输送泵运行方式－成组工作(通用)⑴此时系统处于待命状态。输送器入口圆顶阀关闭，不耗用压缩空气。⑵系统等待：入口圆顶阀关闭并密封，此时无空气耗用。⑶系统进料：当灰斗中的任何一个斗的时间定值到，系统被触发，输灰器的入口圆顶阀打开，并持续一个设定时间使灰落入输灰器中。⑷系统输送：一旦设定的进料时间到达，入口圆顶阀关闭，密封圈加压密封，并由压力监测装置确认已经正常关闭。然后主输送器的进气阀打开，压缩空气将灰输送到灰库。⑸系统复位：在进气管线上设有压力监测装置，当探测到管线内的压力下降到0.3Bar时，关闭压缩空气入口阀，系统复位，等待下一个循环。•以上运行状态参见下图：等待状态进料状态输送状态输送状态2．除尘器一、二电场灰斗输送泵运行方式－成组工作(通用)•当启动一次输送循环时，控制系统将检查下列循环启动联锁条件是否完全满足：•主电控屏幕上的启动/停止/吹扫开关置于“启动”或者“吹扫”位置。•就地程控/停止开关置于“程控”位置。•输送管道压力小于0.3Bar。•客户联锁信号（如主输送气压、控制气压）•主泵入口和排气圆顶阀关闭并且密封•所有副泵的入口和排气圆顶阀关闭并且密封•最小循环周期定时器未计时或手动旁路按钮按下•输送目标灰库有空间可用。（灰库高料位计）•当上述条件均为真值时，将触发一次输送循环并且按照以下步骤运行：•进料状态：所有泵的入口和排气圆顶阀通过相应的电磁阀得电开启。管路上的出口圆顶阀将得电关闭。同时，启动物料充填延时定时器等。物料将在重力的作用下落入输送泵中。•充满状态：当一个或多个泵内高料位计已被覆盖，或者进料定时器已完成。所有的进口和排气圆顶阀通过相应的电磁阀失电关闭。•输送状态：当所有的进口和排气圆顶阀已被关闭且密封，同时开启输送空气阀。•关泵状态：物料通过管道输送到灰库。当安全输送定时器已完成并且管道内压力已下降至小于0.3Bar时，发出输送完成信号，输送空气阀和浓相输送泵输送空气阀和将通过相应的电磁阀失电关闭。•以上运行状态参见下图：进料状态关泵状态输送状态充满状态气力输送动画烟气脱硫系统我国SO2排放与电力行业脱硫概况年份SO2排放总量（万吨）1991149519921662199316851994179519972346199918572000199520021947.820041927200625492007246820082321.2•2006年，我国SO2排放量达到历史最高，2007年开始逐年下降。根据国家公布的数据，2007年二氧化硫排放量比2006年下降3.18%，首次出现了下降。•我国发电用煤占全国煤炭消费量近一半，电力行业排放SO2占全国排放总量的53%。•电力烟气脱硫的装机容量2000年底时约500万千瓦，2005年底约5000千瓦，2006年底约1.6亿千瓦，2007年约2.7亿千瓦，截止2008年底全国火电厂烟气脱硫机组投运容量达到3.63亿千瓦，占全国火电机组容量的60.4%；烟气脱硫机组占煤电机组的比例由2000年底的约2%上升为目前超过60%，已高于美国30%的脱硫比例，创造了装设烟气脱硫装置速度的世界奇迹。•国务院关于印发国家环境保护“十一五”规划的通知(国发〔2007〕37号)•“确保实现二氧化硫减排目标”中提出“实施燃煤电厂脱硫工程。实施酸雨和二氧化硫污染防治规划，重点控制高架源的二氧化硫和氮氧化物排放。超过国家二氧化硫排放标准或总量要求的燃煤电厂，必须安装烟气脱硫设施。”“新(扩)建燃煤电厂除国家规定的特低硫煤坑口电厂外，必须同步建设脱硫设施并预留脱硝场地。在大中城市及其近郊，严格控制新(扩)建除热电联产外的燃煤电厂。”•国家发改委和环保总局出台了《燃煤发电机组脱硫电价及脱硫设施运行管理办法》(试行)的通知(发改价格[2007]1176号)第十九条规定：具有下列情形的燃煤机组，从上网电价中扣减脱硫电价：(一)脱硫设施投运率在90%以上的，扣减停运时间所发电量的脱硫电价款。(二)投运率在80%－90%的，扣减停运时间所发电量的脱硫电价款并处1倍罚款。(三)投运率低于80%的，扣减停运时间所发电量的脱硫电价款并处5倍罚款。当前脱硫技术概况•FGDfluegasdesulphurization烟气脱硫1.1湿法烟气脱硫技术•主要有石灰石－石膏洗涤法、双碱法、海水脱硫、氨吸收法、氧化镁法等。据国际能源机构煤炭研究组织统计，湿法脱硫占世界安装烟气脱硫的机组总容量的85%，其中石灰石法占36.7%，其他湿法脱硫技术约占48.3%。以湿法烟气脱硫为主的国家有日本(98%)、美国(92%)、德国(90%)等。•石灰石－石膏法是当前世界上技术最成熟、实用业绩最多、运行状态最稳定的脱硫工艺，应用的单机容量已超过1000MW。脱硫副产物石膏的处理一般有抛弃法和回收两种方法，这主要取决于市场对脱硫石膏的需求、石膏质量以及是否有足够的堆放场地等因素。•湿法烟气脱硫的优点是脱硫效率高，一般可达95%以上；单机烟气处理量大，可与大型锅炉单元匹配；对煤种的适应性好，可以适用于高、中、低硫煤种；烟气脱硫的过程在锅炉尾部烟道以后，是独立的岛，不会干扰锅炉的燃烧，不会对锅炉机组的热效率、利用率产生任何影响。•湿式工艺的缺点是腐蚀比较严重、设备投资较大、运行费用较高、占地面积较大，宜用于大中型机组或含硫量高的小型机组；干法、半干法的优点是投资和占地较省，但效率一般低于湿法，对小型机组或含硫量较低的中型机组较为适合。1.2干法•干法烟气脱硫的反应在无液相的完全干燥的状态下进行，反应产物为干粉状，不存在腐蚀结露等问题。投资低，脱硫效率中等（50%--70%）1.3半干法•半干法烟气脱硫市场占有率仅次于湿法，列第二位。该方法采用湿态吸收剂，在吸收装置中吸收剂被烟气热量所干燥，并在干燥的工程中与SO2反应生成干粉状脱硫产物。工艺简单，干态产物易处理，投资低。脱硫效率和脱硫剂利用率低，适用于低、中硫煤脱硫2.石灰石－石膏湿法烟气脱硫2.1原料及产品利用石灰石(CaCO3)细粒和水按比例制成的混合浆液作为湿式反应吸收剂，与烟气中的SO2反应，降低烟气中SO2的含量，以减少其污染性，同时产生可以综合利用的石膏。•湿法工艺采用的原料为石灰石。先将石灰石用干式球磨机磨细成粉状，然后直接与水混合搅拌制成吸收浆液；也可先将石灰石用湿式球磨机直接磨细成为吸收浆液；部分湿法工艺采用石灰(CaO)作吸收浆液。在吸收塔内，吸收浆液与烟气接触混合，烟气中的SO2溶于水，与浆液中的碳酸钙反应生成亚硫酸钙,然后在塔内与鼓入的氧化空气发生化学反应，最终反应产物为石膏。脱硫后的烟气经除雾器除去夹带的细小液滴，净烟气排入烟囱。•湿法工艺的产品为石膏。系统中的石膏浆液经排出泵打入石膏脱水系统，脱水后回收成品石膏，同时借此维持吸收塔内浆液密度。2.2脱硫反应原理(1)在脱硫吸收塔内，烟气中的SO2首先被浆液中的水吸收，形成亚硫酸，并部分电离：SO2＋H2O→H2SO3→H+＋HSO3-→2H+＋SO32-(2)与吸收塔浆液中的CaCO3细颗粒反应生成CaSO3·1/2H2O细颗粒：CaCO3＋2H+→Ca2+＋H2O＋CO2↑Ca2+＋SO32-＋1/2H2O→CaSO3·1/2H2O↓(3)CaSO3·1/2H2O被鼓入的空气中的氧氧化，最终生成石膏CaSO4·2H2OSO32-＋1/2O2→SO42-Ca2+＋SO42-＋2H2O→CaSO4·2H2O↓总的化学反应方程式为：2CaCO3+2SO2+O2+4H2O→2CaSO4·2H2O↓+2CO2↑脱硫系统的构成2.3脱硫岛的构成及主要设备石灰石－石膏湿法脱硫系统是一个完整的工艺系统，主要分成以下几个分系统：烟气系统、SO2吸收系统、氧化空气系统、石灰石浆液制备与供应系统、石膏脱水系统、工艺水和冷却水系统、排放系统、服务空气系统等。脱硫岛同时配置有电气、热控设备及DCS、消防及火灾报警等辅助系统。除以上系统之外，石灰石－石膏湿法脱硫系统也包括一些电厂常规的如照明、给排水等系统。脱硫岛的主要设备有升压风机（现在大多采用为增压风机和引风机合并方案）、烟气挡板、烟气换热器(GGH)（新机组大多取消，取消后对烟囱的防腐要求要提高）、吸收塔、浆液循环泵、氧化风机、除雾器、旋流器、真空皮带脱水机、湿式球磨机、烟气分析仪等。2.3.1烟气系统•升压风机(增压风机)：简称BUF，引入烟气，为烟气提供压头，使烟气能克服整个FGD系统从进口分界到烟囱之间的烟气阻力。•烟气挡板：入口(原烟气)、出口(净烟气)和旁路挡板，为烟气接通和关闭而设置。（我厂取消旁路挡板）。当FGD系统正常运行时，旁路挡板关闭，原烟气挡板、净烟气挡板开启。原烟气通过烟道系统进入脱硫系统进行脱硫反应。当FGD系统或锅炉发生事故时，旁路挡板开启，原烟气挡板、净烟气挡板关闭，烟气就不进入FGD装置而直接走旁路进入烟囱排至大气。•烟气换热器(GGH)：主要利用高温原烟气去加热低温净烟气，使净烟气在烟囱进口的最低温度达到80℃以上，大于酸露点温度后排放至烟囱。烟气在脱硫塔内被冷却、增湿和降温，烟气的温度降至60℃左右，由于温度低，烟气的抬升作用低，在净化处理大量的烟气和某些不利气象条件下，烟气没有远距离扩散和充分稀释之前就已经降落到污染源周边的地面，容易出现高浓度的SO2污染。大多数含硫烟气的温度为120~185℃或更高，而吸收要求在较低的温度下(60℃左右)进行。低温有利于吸收，因而在吸收之前要对烟气进行冷却，通常将烟气冷却到60℃左右较为适宜。2.3.2SO2吸收系统•吸收塔：专门用于吸收SO2的容器，所有的化学反应均在其中完成。在吸收塔内，烟气中的SO2被吸收浆液洗涤并与浆液中的CaCO3发生反应，反应生成的亚硫酸钙在吸收塔底部的循环浆池内被氧化风机鼓入的空气强制氧化，最终生成石膏，石膏由石膏排出泵排出，送入石膏处理系统脱水。最佳的pH值应选择