石灰石--石膏煙氣脫硫濕法系統(tǒng)講解

1、煙氣脫硫技術專題研修班培訓教材石灰石石膏法煙氣脫硫濕法系統(tǒng)設計講義煙氣脫硫技術專題研修班培訓教材石灰石-石膏法煙氣脫硫濕法系統(tǒng)設計講義編制：北京*有限公司2005年12月北京目錄1. 概述 12. 典型的系統(tǒng)構成 13反應原理 24系統(tǒng)描述 55. FGD系統(tǒng)設計條件的確認 錯誤！未定義書簽。6. 物料平衡計算、熱平衡計算 錯誤！未定義書簽。7. 設備選型計算 錯誤！未定義書簽。7.1設備選型依據 錯誤！未定義書簽。7.2增壓風機 錯誤！未定義書簽。7.3 GGH（略） 錯誤！未定義書簽。7.4 吸收塔 錯誤！未定義書簽。7.5除霧器 錯誤！未定義書簽。7.6 吸收塔漿液循環(huán)泵 錯誤！未定義書

2、簽。7.7氧化風機 錯誤！未定義書簽。7.8石灰石卸料裝置 錯誤！未定義書簽。7.9濕式球磨機 錯誤！未定義書簽。7.10真空皮帶脫水機 錯誤！未定義書簽。7.11石膏輸送皮帶 錯誤！未定義書簽。7.12空氣壓縮機 錯誤！未定義書簽。7.13箱，坑 錯誤！未定義書簽。7.14泵 錯誤！未定義書簽。7.15攪拌器 錯誤！未定義書簽。8. 脫硫島平面布置一般要求 錯誤！未定義書簽。9. 漿液管道布置要求 錯誤！未定義書簽。10. 脫硫裝置常見故障及原因（案例分析） 錯誤！未定義書簽。1.概述石灰石-石膏法煙氣脫硫技術已經有幾十年的發(fā)展歷史，技術成熟可靠，適用 范圍廣泛,據有關資料介紹，該工藝市場占

3、有率已經達到85鳩上。由于反應原理大同小異，本培訓教材總結了一些通用的規(guī)律和設計準則，基本適用于目前市場上常用的各種石灰石-石膏法煙氣脫硫技術，包括噴淋塔、鼓 泡塔、液柱塔等。2.典型的系統(tǒng)構成典型的石灰石/石灰-石膏濕法煙氣脫硫工藝流程如圖 2-1所示，實際運用圖2-13反應原理3.1吸收原理吸收液通過噴嘴霧化噴入吸收塔，分散成細小的液滴并覆蓋吸收塔的整個斷 面。這些液滴與塔內煙氣逆流接觸，發(fā)生傳質與吸收反應，煙氣中的SO、SO及HCI、HF被吸收。SQ吸收產物的氧化和中和反應在吸收塔底部的氧化區(qū)完成 并最終形成石膏。為了維持吸收液恒定的pH值并減少石灰石耗量，石灰石被連續(xù)加入吸收塔， 同時

4、吸收塔內的吸收劑漿液被攪拌機、 氧化空氣和吸收塔循環(huán)泵不停地攪動， 以 加快石灰石在漿液中的均布和溶解。3.2化學過程強制氧化系統(tǒng)的化學過程描述如下：（1）吸收反應煙氣與噴嘴噴出的循環(huán)漿液在吸收塔內有效接觸，循環(huán)漿液吸收大部分SQ, 反應如下：SQ+ HQHSQ （溶解）HSQ? H+ + HS0 （電離）吸收反應的機理：吸收反應是傳質和吸收的的過程，水吸收 SQ屬于中等溶解度的氣體組份的 吸收，根據雙膜理論，傳質速率受氣相傳質阻力和液相傳質阻力的控制，吸收速率二吸收推動力/吸收系數（傳質阻力為吸收系數的倒數）強化吸收反應的措施：a）提高SQ2在氣相中的分壓力（濃度），提高氣相傳質動力。b）采

5、用逆流傳質，增加吸收區(qū)平均傳質動力。c）增加氣相與液相的流速，高的 Re數改變了氣膜和液膜的界面，從而引起 強烈的傳質。d）強化氧化，加快已溶解 SQ2的電離和氧化，當亞硫酸被氧化以后，它的濃 度就會降低，會促進了 SQ2的吸收。e）提高PH值，減少電離的逆向過程，增加液相吸收推動力f）在總的吸收系數一定的情況下，增加氣液接觸面積，延長接觸時間，如： 增大液氣比，減小液滴粒徑，調整噴淋層間距等。g）保持均勻的流場分布和噴淋密度，提高氣液接觸的有效性。（2）氧化反應HS0 + 1/202-HS0部分HS0在吸收塔噴淋區(qū)被煙氣中的氧所氧化，其 它的HS0在反應池中被氧化空氣完全氧化，反應如下：HS

6、0 ? H+ SQ氧化反應的機理：氧化反應的機理基本同吸收反應，不同的是氧化反應是液相連續(xù)，氣相離散。 水吸收02屬于難溶解度的氣體組份的吸收，根據雙膜理論，傳質速率受液膜傳 質阻力的控制。強化氧化反應的措施：a）降低PH值，增加氧氣的溶解度b）增加氧化空氣的過量系數，增加氧濃度c）改善氧氣的分布均勻性，減小氣泡平均粒徑，增加氣液接觸面積。（3）中和反應吸收劑漿液被引入吸收塔內中和氫離子，使吸收液保持一定的pH值。中和后的漿液在吸收塔內再循環(huán)。中和反應如下：2 +2一+ 2一Ca + CQ一 + 2H + SQ 一+CaSQ 2H2Q+ CQT2H+ + C&一 H2Q+ CQ T中和

7、反應的機理：中和反應伴隨著石灰石的溶解和中和反應及結晶，由于石灰石較為難溶，因此本環(huán)節(jié)的關鍵是，如何增加石灰石的溶解度，反應生成的石膏如何盡快結晶， 以降低石膏過飽和度。中和反應本身并不困難。強化中和反應的措施：a）提高石灰石的活性，選用純度高的石灰石，減少雜質。b）細化石灰石粒徑，提高溶解速率。c）降低PH值，增加石灰石溶解度，提高石灰石的利用率。d）增加石灰石在漿池中的停留時間。e）增加石膏漿液的固體濃度，增加結晶附著面，控制石膏的相對飽和度。f）提高氧氣在漿液中的溶解度，排擠溶解在液相中的C02強化中和反應（4）其他副反應煙氣中的其他污染物如SO、Cl、F和塵都被循環(huán)漿液吸收和捕集。SO

8、 HCl 和HF與懸浮液中的石灰石按以下反應式發(fā)生反應：+2 S0+ H20 2H + SQCaCO+2 HCI<=>CaCl2 +CQ +H0CaCO+2 HF <=>CaF2 +CQ +H20副反應對脫硫反應的影響及注意事項：脫硫反應是一個比較復雜的反應過程， 其中一些副反應，有些有利于反應的 進程，有些會阻礙反應的發(fā)生，下列反應應當在設計中予以重視：a）Mg的反應漿池中的Mg元素，主要來自于石灰石中的雜質，當石灰石中可溶性Mg含量 較高時（以MgC0形式存在），由于MgC0活性高于CaC0會優(yōu)先參與反應，對 反應的進行是有利的，但過多時，會導致漿液中生成大量的可溶

9、性的 MgS03它過多的存在，使的 溶液里S03一濃度增加,導致S0吸收化學反應推動力的減小，而導致S0吸收的惡 化。另一方面，吸收塔漿液中Md濃度增加，會導致漿液中的MgSL）的含量增 加，既漿液中的S04-增加，會對導致吸收塔中的懸浮液的氧化困難，從而需要 大幅度增加氧化空氣量，氧化反應原理如下：HS（3+ 1/202 HS（4（1）HS（4 ? H+ S02 （2）因為（2）式的反應為可逆反應，從化學反應動力學的角度來看，如果S02-的濃度太高的話，不利于反應向右進行。因此噴淋塔一般會控制Mg離子的濃度，當高于5000ppm時，需要通過排出 更多的廢水，此時控制準則不再是 CL小于200

10、00ppmb) AL的反應AL主要來源于煙氣中的飛灰，可溶解的 AL在F離子濃度達到一定條件下， 會形成氟化鋁絡合物(膠狀絮凝物)，包裹在石灰石顆粒表面，形成石灰石溶解 閉塞，嚴重時會導致反應嚴重惡化的重大事故。c) CI的反應在一個封閉系統(tǒng)或接近封閉系統(tǒng)的狀態(tài)下，FGD工藝的運行會把吸收液從煙氣中吸收溶解的氯化物增加到非常高的濃度。這些溶解的氯化物會產生高濃度 的溶解鈣，主要是氯化鈣，如果高濃度的溶解的鈣離子存在 FGD系統(tǒng)中，就會使溶 解的石灰石減少，這是由于”共同離子作用”而造成的，在”共同離子作用”下,來自氯 化鈣的溶解鈣就會妨礙石灰石中碳酸鈣的溶解?？刂艭L離子的濃度在12000-2

11、0000ppm是保證反應正常進行的重要因素。4系統(tǒng)描述4.1 FGD系統(tǒng)構成煙氣脫硫(FGD裝置采用高效的石灰石/石膏濕法工藝，整套系統(tǒng)由以下子 系統(tǒng)組成：(1) SQ吸收系統(tǒng)(2) 煙氣系統(tǒng)(3) 石灰石漿液制備系統(tǒng)(4) 石膏脫水系統(tǒng)(5) 供水和排放系統(tǒng)(6) 廢水處理系統(tǒng)(7) 壓縮空氣系統(tǒng)4.2 SO2吸收系統(tǒng)煙氣由進氣口進入吸收塔的吸收區(qū)，在上升過程中與石灰石漿液逆流接觸， 煙氣中所含的污染氣體絕大部分因此被清洗入漿液，與漿液中的懸浮石灰石微粒 發(fā)生化學反應而被脫除，處理后的凈煙氣經過除霧器除去水滴后進入煙道。吸收塔塔體材料為碳鋼內襯玻璃鱗片。 吸收塔煙氣入口段為耐腐蝕、耐高溫 合

12、金。吸收塔內煙氣上升流速為 3.2-4m/s。塔內配有噴淋層，每組噴淋層由帶連 接支管的母管制漿液分布管道和噴嘴組成。噴淋組件及噴嘴的布置設計成均勻覆 蓋吸收塔上流區(qū)的橫截面。噴淋系統(tǒng)采用單元制設計，每個噴淋層配一臺與之相 連接的吸收塔漿液循環(huán)泵。每臺吸收塔配多臺漿液循環(huán)泵。運行的漿液循環(huán)泵數量根據鍋爐負荷的變化 和對吸收漿液流量的要求來確定，在達到要求的吸收效率的前提下，可選擇最經 濟的泵運行模式以節(jié)省能耗。吸收了 SO的再循環(huán)漿液落入吸收塔反應池。吸收塔反應池裝有多臺攪拌機。 氧化風機將氧化空氣鼓入反應池。氧化空氣分布系統(tǒng)采用噴管式，氧化空氣被分 布管注入到攪拌機槳葉的壓力側，被攪拌機產生

13、的壓力和剪切力分散為細小的氣 泡并均布于漿液中。一部分 HS0在吸收塔噴淋區(qū)被煙氣中的氧氣氧化，其余部 分的HS0在反應池中被氧化空氣完全氧化。吸收劑（石灰石）漿液被引入吸收塔內中和氫離子， 使吸收液保持一定的pH 值。中和后的漿液在吸收塔內循環(huán)。吸收塔排放泵連續(xù)地把吸收漿液從吸收塔送到石膏脫水系統(tǒng)。通過排漿控制閥控制排出漿液流量，維持循環(huán)漿液濃度在大約 8-25wt %。脫硫后的煙氣通過除霧器來減少攜帶的水滴，除霧器出口的水滴攜帶量不大于75mg/NrK兩級除霧器采用傳統(tǒng)的頂置式布置在吸收塔頂部或塔外部，除霧器由聚丙烯材料制作，型式為z型，兩級除霧器均用工藝水沖洗。沖洗過程通過程 序控制自動

14、完成。吸收塔入口煙道側板和底板裝有工藝水沖洗系統(tǒng)，沖洗自動周期進行。沖洗的目的是為了避免噴嘴噴出的石膏漿液帶入入口煙道后干燥粘結。在吸收塔入口煙道裝有事故冷卻系統(tǒng)，事故冷卻水由工藝水泵提供。當吸收塔入口煙道由于吸收塔上游設備意外事故造成溫度過高而旁路擋板 未及時打開或所有的吸收塔循環(huán)泵切除時本系統(tǒng)啟動。4.3煙氣系統(tǒng)從鍋爐來的熱煙氣經增壓風機增壓后進入煙氣換熱器 （GGH釋溫側，經GGH 冷卻后，煙氣進入吸收塔，向上流動穿過噴淋層，在此煙氣被冷卻到飽和溫度， 煙氣中的SO被石灰石漿液吸收。除去SO及其它污染物的煙氣經GG!加熱至80C 以上，通過煙囪排放。GGH1利用熱煙氣所帶的熱量加熱吸收塔

15、出來的冷的凈煙氣。在設計條件下且沒有補充熱源時，GG附將凈煙氣的溫度提高到80E以上。煙氣通過GGH勺壓損由一在線清洗系統(tǒng)維持。正常運行時清洗系統(tǒng)每天需使 用蒸汽吹灰3次。此外，系統(tǒng)還配有一套在線高壓水洗裝置（約1月用1次）。在 熱煙氣的進口與GGHfg連的煙道出口安置一套可伸縮的清洗設備， 用來進行常規(guī) 吹灰和在線水沖洗。清洗裝置都有單獨的、可伸縮的矛狀管和帶有單獨的輔助蒸 汽和水噴嘴的驅動機械。GGKE 一臺在線的沖洗水泵，該泵為在線清洗提供高 壓沖洗水。自動吹灰系統(tǒng)可保證GGH勺受熱面不受堵塞，保持承諾的凈煙氣出口 溫度。吹灰器自動控制。當GGH?機后，換熱元件可用一低壓水清洗裝置進行清

16、洗。 此低壓水清洗裝 置每年使用兩次。每臺GGHh的兩個固定的水沖洗裝置用來進行離線沖洗。 每一 個固定的水清洗裝置配有帶噴嘴的直管， 從有一定間隔的噴嘴中均勻地向換熱面 噴沖洗水。設置一套密圭寸系統(tǒng)保證GGH8風率小于1%煙道上設有擋板系統(tǒng)，以便于FGD系統(tǒng)正常運行和事故時旁路運行。每套 FGD裝置的擋板系統(tǒng)包括一臺FGD!口原煙氣擋板，一臺FGD出口凈煙氣擋板和 一臺旁路煙氣擋板，擋板為雙百葉式。在正常運行時，FGDS出口擋板開啟，旁路擋板關閉。在故障情況下，開啟煙氣旁路擋板門，關閉 FGDS出口擋板，煙氣 通過旁路煙道繞過FGD系統(tǒng)直接排到煙囪。所有擋板都配有密封系統(tǒng)，以保證“零”泄露。

17、密封空氣設兩臺100喀量的密封空氣風機（一臺備用）和二級電 加熱器，加熱溫度不低于70°C。煙道包括必要的煙氣通道、沖洗和排放漏斗、膨脹節(jié)、法蘭、導流板、墊片/螺栓材料以及附件。在BMC工況下，煙道內任意位置的煙氣流速不大于 15m/s。煙道留有適當 的取樣接口、試驗接口和人孔。對于每臺鍋爐的FGD系統(tǒng)，配置1臺100%BMCI煙氣量的增壓風機（BUF， 布置于吸收塔上游的干煙區(qū)。增壓風機為動葉可調軸流風機。包括電動機、密封空氣系統(tǒng)等4.4石灰石漿液制備與供給系統(tǒng)由汽車運來的石灰石卸至石灰石漿液制備區(qū)域的地斗，通過斗提機送入石灰 石貯倉（貯倉的容量按需要的石灰石耗量設計），石灰石貯倉

18、出口由皮帶稱重給 料機送入石灰石濕式磨機，研磨后的石灰石進入磨機漿液循環(huán)箱， 經磨機漿液循 環(huán)泵送入石灰石旋流器，合格的石灰石漿液自旋流器溢流口流入石灰石漿液箱， 不合格的從旋流器底流再送入磨機入口再次研磨。系統(tǒng)設置一個石灰石漿液箱，每塔設置2臺石灰石漿液供漿泵。吸收塔配有 一條石灰石漿液輸送管，石灰石漿液通過管道輸送到吸收塔。每條輸送管上分支 出一條再循環(huán)管回到石灰石漿液箱，以防止?jié){液在管道內沉淀。脫硫所需要的石灰石漿液量由鍋爐負荷，煙氣的 S02濃度和Ca/S來聯合控 制，而需要制備的石灰石漿液量由石灰石漿液箱的液位來控制， 漿液的濃度由漿 液的密度計控制測量量作前饋控制旋流器個數。4.5

19、石膏脫水系統(tǒng)機組FGD所產生的25wt%濃度的石膏漿液由吸收塔下部布置的石膏漿液排 放泵（每塔兩臺石膏漿液排放泵，一運一備）送至石膏漿液旋流器。系統(tǒng)設置2套石膏旋流站，2套石膏旋流站底流自流進入2臺真空皮帶脫水機。每臺真空皮 帶脫水機的設計過濾能力為2臺機組脫硫系統(tǒng)石膏總量的75%。石膏脫水系統(tǒng)包括以下設備：石膏旋流站真空皮帶過濾機濾布沖洗水箱濾布沖洗水泵濾液水箱及攪拌器濾液水泵石膏餅沖洗水泵廢水旋流站給料箱廢水旋流站給料泵廢水旋流站石膏輸送機石膏庫（1）石膏旋流站和廢水旋流站濃縮到濃度大約55%的旋流站的底流漿液自流到真空皮帶脫水機，旋流站 的溢流自流到廢水旋流站給料箱，一部分通過廢水旋流站

20、給料泵送到廢水旋流 站，其余部分溢流到濾液水箱。廢水旋流站溢流到廢水箱，通過廢水輸送泵送到 廢水處理系統(tǒng)，底流進入濾液箱。（2）真空皮帶脫水機設置2套容量為2臺機組脫硫系統(tǒng)石膏總產量 75%的脫水系統(tǒng)。真空皮帶 脫水機和真空系統(tǒng)按此容量設計。石膏旋流站底流漿液由真空皮帶脫水機脫水到含 90%固形物和10%水分， 脫水石膏經沖洗降低其中的C濃度。濾液進入濾液水回收箱。脫水后的石膏經 由石膏輸送皮帶送入石膏庫房堆放。石膏庫房通過優(yōu)化設計，使石膏運輸車輛裝料便于進行，不會對廠區(qū)環(huán)境造 成污染。工業(yè)水作為密封水供給真空泵，然后收集到濾布沖洗水箱，用于沖洗濾布， 濾布沖洗水被收集到濾餅沖洗水箱，用于石膏濾餅的沖洗。濾液水箱收集的濾液、沖洗水等