脱硫工作原理文档

脱硫系统目录总体介绍脱硫原理吸收塔系统烟气系统浆液制备系统石膏脱水系统工艺水系统废水处理系统电气系统控制系统总体介绍关于酸雨酸雨PH小于5.65未污染，经CO2自然酸化的纯水PH为5.65当PH小于5时，地球生物链将出现问题！脱硫的必要性我国目前的能源主要是煤炭，每年排入大气的二氧化硫高达三千万吨，大气中的二氧化硫和氮氧化物与降水溶合成酸雨，全国酸雨面积已占国土资源的30%，每年因酸雨和二氧化硫污染造成的损失高达1000多亿元，现在中国是仅次于欧洲和北美的第三大酸雨区。大气污染严重破坏生态环境和严重危害人体呼吸系统，危害心血管健康，加大癌症发病率，甚至影响人类基因造成遗传疾病。1998年1月，国务院正式批准《酸雨控制区和二氧化硫控制区划分方案》，具体规定：新建燃煤电厂，必须同步建设脱硫设施。脱硫的基本方法与种类：燃烧前脱硫在烟道处加装脱硫设备，对烟气进行脱硫的方法。典型的技术有石灰石-石膏法，喷雾干燥法，电子束法，氨法等。燃烧中脱硫在煤粉燃烧的过程中同时投入一定量的脱硫剂，在燃烧时脱硫剂将二氧化硫脱除。典型的技术是循环流化床技术。燃烧后脱硫采用洗煤等技术对煤进行洗选，将煤中大部分的可燃无机硫洗去，降低燃煤的含硫量，从而达到减少污染的目的。石灰石石膏湿法烟气脱硫的优点目前常见的湿法烟气脱硫有：石灰石/石灰—石膏法、钠洗法、及氧化镁法等。脱硫效率高，一般可达95％以上，钙的利用率高可达90%以上；烟气处理量大，可与大型锅炉单元匹配；煤种的适应性好，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；灰石作为脱硫吸收剂其来源广泛且价格低廉，便于就地取材；产品石膏经脱水后即可回收，具有较高的综合利用价值。我厂概况本厂烟气脱硫系统由武汉凯迪电力股份有限公司以EPC总承包方式建设。脱硫工艺采用美国B&W公司的石灰石-石膏就地强制氧化脱硫工艺，Wetlimestone(lime)/gypsumFlueGasDesulfurizationtechnology，简称FGD；脱硫剂为石灰石(CaCO3)，设计脱硫效率为设计煤种条件大于96.8%。吸收塔按一炉一塔设计，共三套脱硫系统，配套的石灰石浆液制备和石膏脱水系统共用；脱硫装置进口烟气量按锅炉BRL工况考虑。烟气脱硫系统采用集中控制方式，用一套DCS系统完成对三套烟气脱硫装置的设备（包括电气设备）及其辅助系统的监视与控制。技术指标原烟气SO2浓度2282mg/Nm3脱硫装置出口SO2浓度不超过74mg/Nm3脱硫效率96.8%可利用率不小于97%负荷变化范围（％）30－100工艺水(含冷却水和石膏冲洗水)m3/h3×105除雾器出口烟气携带的水滴含量mg/Nm3过75烟囱前烟温℃不小于50旁路开启烟温℃160FGD装置服务年限30年石灰石耗量t/h3×7.32＝22石膏产量t/h3×13.5电力消耗KW3×5880（厂用电率约0.98%）石膏的含水率:不超过10%。脱硫原理石灰石石膏湿法脱硫基本原理（一）化学吸收过程的速率，是由物理吸收的气液传质速度和化学反应速度决定的，但该化学反应为快速反应。所以传质速率起决定因素。物理吸收：随着温度的升高，被吸气体的吸收量减少。物理吸收的程度，取决于气--液平衡，只要气相中被吸收的分压大于液相呈平衡时该气体分压时，吸收过程就会进行。由于物理吸收过程的推动力很小，吸收速率较低，因而在工程设计上要求被净化气体的气相分压大于气液平衡时该气体的分压。SO2（气体）||SO2（液体）+CaCO3+H2O→CaSO3•H2O+CO2←石灰石石膏湿法脱硫基本原理（二）通过烟气中的氧和亚硫酸氢根的中间过渡反应，部分的亚硫酸钙转化成石膏（二水硫酸钙）：CaSO3·H2O+SO2---Ca(HSO3)2Ca(HSO3)2+½O2+H2O---CaSO4·2H2O+SO2CaSO3·H2O+½O2+H2O---CaSO4·2H2O同时，也伴随有其它的化学反应发生：三氧化硫，氯化氢和氢氟酸与碳酸钙的反应，生成石膏、氯化钙和氟化钙：CaCO3+SO3+2H2O---CaSO4·2H2O+CO2CaCO3+2HCl---CaCl2+H2O+CO2CaCO3+2HF---CaF2+H2O+CO2吸收塔系统吸收塔视图脱硫后的饱和烟气温度约51℃，经吸收塔顶部除雾器除去夹带的雾滴后排入烟囱。产生的石膏浆液通过石膏浆液排出泵连续抽出，视吸收塔浆池的液位高低决定将石膏浆液送至石膏水力旋流器进行脱水或将浆液送回吸收塔。在吸收塔内，烟气与石灰石/石膏浆液逆流接触，被冷却到绝热饱和温度，烟气中的SO2和SO3与浆液中的石灰石反应，形成亚硫酸钙和硫酸钙，烟气中的HCl、HF也与浆液中的石灰石反应而被吸收。氧化空气风机将空气鼓入吸收塔浆池，将亚硫酸钙氧化成硫酸钙，过饱和的硫酸钙溶液结晶生成石膏（CaSO4·2H2O）。吸收塔结构吸收塔顶部布置有放空阀，在正常运行时该阀是关闭的。当FGD装置走旁路或当FGD装置停运时，电磁放空阀开启以消除在吸收塔氧化风机还在运行时或停运后冷却下来时产生的与大气的压差。在吸收塔浆池的溢流管道上设置了吸收塔溢流密封箱，它可以容纳吸收塔在压力密封时发生的溢流。密封箱的液位由周期性地补充工艺水来维持。密封箱同时为吸收塔提供了增压保护。吸收塔浆池中浆液的pH值由投入石灰石量控制，而加入吸收塔的石灰石浆液的量的大小将取决于预计的锅炉负荷、SO2含量以及实际的吸收塔浆液的pH值。塔内浆液PH值大约为5.6~5.8。补充石灰石浆液加入吸收塔浆池与石膏浆液混合。吸收塔浆池中的混合浆液由浆液循环泵通过喷淋管组送到喷嘴，形成非常细小的液滴喷入塔内。氧化和结晶主要发生在吸收塔浆池中。吸收塔浆液池的尺寸保证能提供足够的浆液停留时间完成亚硫酸钙的氧化和石膏(CaSO4.2H2O)的结晶。吸收塔浆池上设置4台侧进式搅拌器使浆液罐中的固体颗粒保持悬浮状态并强化亚硫酸钙的氧化。B&W公司参考几十年的FGD系统设计经验，确定了吸收塔内喷淋层和喷嘴的布置、托盘的位置和开孔率、除雾器和烟气进出口的布置，根据液滴的有效喷射轨迹及滞留时间确定喷淋组件之间的距离；同时优化了PH值、液/气比、钙/硫比、氧化空气量、浆液浓度、烟气流速等性能参数，从而保证FGD系统连续、稳定、经济地运行。烟气通过吸收塔托盘后，被均匀分布到整个吸收塔截面。B&W公司几十年FGD系统设计的经验表明，吸收塔加装托盘后，极大地提高了吸收塔的脱硫效率——这不但使得主喷淋区烟气分布很均匀，而且吸收塔托盘使烟气和石灰石/石膏浆液通过在托盘上的液膜区域充分接触达到最大效率地去除烟气中的SO2吸收塔包括一个托盘，三层喷淋装置，每层喷淋装置上布置有160个空心锥喷嘴，喷嘴进口压头为103.4KPa，喷淋层上部布置有两级除雾器。吸收塔技术参数吸收塔进口烟气量：2018803Nm3/h(湿,设计工况)吸收塔出口烟气量：2136344Nm3/h(湿,设计工况)吸收塔直径：f15.3m吸收塔总高度：37.1m液气比：12.1L/Nm3浆液池容积：1930m3浆液循环时间：4.7min吸收塔浆液再循环泵浆液再循环系统采用单元制设计，每个喷淋层配一台浆液循环泵，每台吸收塔配三台浆液循环泵。运行的浆液循环泵数量根据锅炉负荷的变化和对吸收浆液流量的要求来确定，以达到要求的吸收效率。由于能根据锅炉负荷选择最经济的泵运行模式，该再循环系统在低锅炉负荷下能节省能耗。浆液循环泵的技术参数：泵的型式：离心式流量：8606m3/h排出侧压头：240/260/280kPa电机功率：800/900/9000kW浆液喷淋系统浆液喷淋系统包括喷淋组件及喷嘴。一个喷淋层由带连接支管的母管制浆液分布管道和喷嘴组成，喷淋组件及喷嘴的布置设计成均匀覆盖吸收塔的横截面，并达到要求的喷淋浆液覆盖率，使吸收浆液与烟气充分接触，从而保证在适当的液/气比（L/G）下可靠地实现96.8%的脱硫效率，且在吸收塔的内表面不产生结垢。使用由碳化硅制成的空心锥喷嘴和FRP喷淋管道，可以长期运行而无腐蚀、无磨蚀、无石膏结垢及堵塞等问题。除雾器湿法吸收塔在运行过程中，易产生粒径为10~60m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。因此，工艺上对吸收设备提出除雾的要求。吸收塔设两级除雾器，布置于吸收塔顶部最后一个喷淋组件的上部。烟气穿过循环浆液喷淋层后，再连续流经两层Z字形除雾器除去所含浆液雾滴。在一级除雾器的上面和下面各布置一层清洗喷嘴。清洗水从喷嘴强力喷向除雾器元件，带走除雾器顺流面和逆流面上的固体颗粒。二级除雾器下面也布置一层清洗喷淋层。烟气通过两级除雾后，其烟气携带水滴含量低于75mg/Nm3（干基）。除雾器清洗系统间断运行，采用自动控制。氧化空气系统烟气中本身含的氧量不足以氧化反应生成的亚硫酸钙。因此，需提供强制氧化系统为吸收塔浆液提供氧化空气。氧化空气把脱硫反应中生成的半水亚硫酸(CaSO3·1/2H2O)氧化为硫酸钙并结晶生成石膏(CaSO4·2H2O)。氧化空气系统由氧化风机和矛式喷射管组成。每套FGD装置设二台氧化风机，其中一台备用，其技术参数如下：风量：7500Nm3/h（湿态）压升：130kPa出口温度：121℃电机功率：400kW吸收塔排出泵吸收塔排出泵将石膏浆液从吸收塔中输送到石膏脱水系统，还可用来将吸收塔浆液池排空到事故浆液池中。其技术参数如下：数量：每塔2台型式：离心式参数：Q=90m3/hH=500kPa电机功率：22kW烟气系统烟气系统特性增压风机用于烟气提压，以克服FGD系统烟气侧阻力。增压风机选用国产静叶可调轴流式风机，选取风机的风压裕度为1.2，流量裕度1.1，另加10℃的温度裕度。性能参数：流量：1966930Nm3/h烟气中本身含的氧量不足以氧化反应生成的亚硫酸钙。因此，提供强制氧化系统为吸收塔浆液提供氧化空气。氧化空气把脱硫反应中生成的半水亚硫酸钙(CaSO3·1/2H2O)氧化为硫酸钙并结晶生成石膏(CaSO4·2H2O)。氧化空气系统由氧化风机和矛式喷射管组成。每套FGD装置设二台氧化风机，其中一台备用，其技术参数如下：风量：7500Nm3/h（湿态）压升：130kPa出口温度：121℃电机功率：400kW压升：3150Pa效率：85%电机：（户外防雨型）额定功率：2240KW电压：6000V转速：495rpm冷却方式：空冷挡板密封空气系统包括密封风机及其密封空气站。密封空气分高压和低压两部分，高压密封空气用于增压风机出口挡板，低压密封空气用于其它挡板。高压密封空气站三炉公用，设高压密封空气风机三台，每台容量为100%单台挡板用气量。低压密封空气站三炉公用，设低压密封空气风机四台，每台容量为50%单套FGD装置最大用气量，三运一备，密封气压力维持比烟气最高压力高5mbar。密封空气站配有电加热器。122℃的原烟气自锅炉引风机出来，经二台增压风机增压后合为一股进入吸收塔系统。烟气也可通过旁路烟道直接排至烟囱，即烟气可以100%通过旁路。浆液制备系统系统流程系统描述设计工况下，每套FGD系统石灰石粉耗量为7.32t/h,石灰石储运系统及石灰石浆液制备系统为单系列，三炉共用。石灰石储运系统出力按8小时操作考虑，即65t/h。包括1个石灰石卸料斗（包括除尘系统）、3个石灰石碎石仓（包括除尘系统）、1台斗提机，1台皮带输送机及给料设备等。石灰石浆液制备系统额定总出力为三台锅炉BMCR工况的150%石灰石耗量，即33t/h，共设计3台套，每套系统出力为11t/h。系统包括3台皮带称重给料机、3台湿式球磨机，3个球磨机配套的浆液再循环箱、6台球磨机浆液再循环泵（3运3备）、3个石灰石旋流器站、1个石灰石浆液箱、6台石灰石浆给料泵（3运3备）、以及系统管道阀门等。系统简述库顶布袋收尘器为脉冲反吹式清灰，自动压差清扫，使滤布保持通畅，并且可在运行时很方便地更换布袋。除尘后的洁净气体中最大含尘量小于50mg/Nm3石灰石浆液泵