湿式石灰石石膏法工艺流程讲述

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1、1 湿式石灰石石膏法脱硫工艺流程 2 3 石灰石-石膏湿法烟气脱硫系 统原则上可由下列结构系统 构成： 由石灰石粉料仓和石灰石研 磨及测量站构成的石灰石制 备系统； 由洗涤循环、除雾器和氧化 工序组成的吸收塔； 由回转式烟气-烟气换热器、 清洁烟气冷却塔排放或湿烟 囱排烟构成的烟气再热系统 ； 脱硫风机； 由水力旋流分离器和过滤皮 带组成的石膏脱水装置； 石膏贮存装置； 废水处理系统。 图1-7 石灰石-石膏湿法烟气脱硫工艺流程 1.2.4湿式石灰石石膏法脱硫工艺流程 4 1.2.4.1 石灰石浆液制备系统 吸收剂制备系统的选择应根据吸收剂来源、投资、运行 成本及运输条件等进行综合技术经济比较

2、后确定。当资源 落实、价格合理时，应优先采用直接购买石灰石粉方案； 当条件许可且方案合理时，可由电厂自建湿磨吸收剂制备 系统。当必须新建石灰石加工粉厂时，应优先考虑区域性 协作即集中建厂，且应根据投资及管理方式、加工方式、 厂址位置、运输条件等因素进行综合技术经济论证。 石灰石浆液制备系统主要由石灰石粉贮仓、石灰石粉 计量和输送装置、带搅拌的浆液罐、浆液泵等组成，如图1 -8所示。将石灰石粉由罐车运到料仓存储，然后通过给料 机、计量器和输粉机将石灰石粉送入在浆配制罐。在罐中 与来自工艺过程的循环水一起配制成石灰石质量分数为 15%20%浆液。用泵将该浆液经由一带流量测量装置的 循环管道打入吸收

3、塔底槽。 5 图1-8 石灰石储存和制浆系统 6 石灰石/石膏法各系统石灰石浆制备系统 石灰石粉贮罐 石灰石粉贮罐支架 石灰石加料箱 石灰石罐 球磨机 石灰石浆制备系统 核心设备： 湿式球磨机 橡胶内衬和硬化钢球 7 1.2.4.2 吸收塔 吸收塔是烟气脱硫系统的核心装置，要求气液接触面积 大，气体的吸收反应良好，压力损失小，并且适用于大容量 烟气处理。吸收塔的数量应根据锅炉容量、吸收塔的容量和 可靠性等确定。300MW及以上机组宜一炉配一塔。200MW 及以下机组宜两炉配一塔。根据国外脱硫公司的经验，一般 二炉一塔的脱硫装置投资比一炉一塔的装置低5%10%，在 200MW以下等级的机组上采用

4、多炉一塔的配置有利于节省投 资。 吸收塔的设计在湿法FGD系统中是十分关键的。吸收塔 最主要的塔型是喷淋吸收塔，在世界的湿法FGD系统中占有 突出的地位，大多采用逆流喷淋塔。 8 烟气从喷淋区下部进入吸收塔与均匀喷出的吸收浆液流 接触，烟气流速为34m/s左右，液气比与煤含硫量和脱硫 率关系较大，一般在825L/m3之间。喷淋塔的优点是塔内 部件少，故结垢可能性小，压力损失小。逆气流运行有利于 烟气与吸收液充分接触，但阻力损失比顺流大。 计算，接触3m/s，如按塔内流速515m吸收区高度为 个喷淋层，每个喷淋层都装有多36。区内设25s反应时间 。喷嘴入口200%300%个雾化喷嘴，交叉布置，

5、覆盖率达 之间。喷嘴出口流速约Pa 5 210 5 0.510压力不能太高，在 ，大液滴在塔内的滞13202950m雾滴直径约10m/s为 ，小液滴在一定条件下呈悬浮状态。110s留时间 9 图1-9 逆流喷淋吸收塔 10 石灰石/石膏法各系统吸收塔系统 吸收塔内的喷头 喷头材料：炭化硅 吸收塔内的喷淋层 喷淋层管材：PP或FRP 11 石灰石/石膏法各系统吸收塔系统 吸收塔内的喷淋层 12 吸收塔出口 吸收塔 吸收塔 脱水区的吸收塔检查门检查平台 氧化空气压缩机 吸收塔 脱水区和吸收区的塔梯 除雾器洗涤水箱 吸收塔出口烟风道 吸收塔间 吸收塔间 电气附件 吸收塔再循环泵 吸收塔间 清洗箱和泵

6、基座 除雾器洗涤水泵基座 13 吸收塔中除了浆液洗涤系统外，还有除雾器（ME）和 氧化系统。 干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。冷烟气中残余水分一般不能超过100mg/m3， 现在大多要求不超过75mg/m3，否则会玷污热交换器、烟道 和风机等。 湿法烟气脱硫塔采用的除雾器主要为折流板除雾器、旋 流板除雾器。 14 通常，折流板除雾器中两板之间的距离为2030mm，对 于垂直安置的折流板气体的平均流速为23m/s；对于水平放 置的折流板，气体的流速可以高些，一

7、般为610m/s。气速 过高会引起二次夹带。折流板除雾器结构与除雾原理见图1- 12所示。 图1-12 折流板除雾器结构与除雾原理 15 旋流板的结构如图1- 13所示，气流在穿过板 片间隙时变成旋转气流 ，其中的液滴在惯性作 用下以一定的仰角射出 作螺旋运动而被甩向外 侧，汇集留到溢流槽内 ，达到除雾目的，除雾 效率可达到9099 。 图1-13 旋流板除雾器示意图 16 吸收塔内的除雾器 通常为二级除雾器、安装在塔的顶部。 处理后的烟气残余水分不能超过100mg/m3 脱硫中主要采用折流板，其次是旋流板式。 17 吸收塔内的除雾器 通常为二级除雾器、安装在塔的顶部。 处理后的烟气残余水分不

8、能超过100mg/m3 脱硫中主要采用折流板，其次是旋流板式。 18 1.2.4.3 脱硫系统氧化方式 在石灰石湿法烟气脱硫工艺中有强制氧化和自然氧化之分 ，其区别在于脱硫塔底部的持液槽中是否充入强制氧化空气。 对于自然氧化工艺，吸收浆液中的HSO3在吸收塔中被烟 气中剩余的氧气（电厂烟气含氧量一般在6%左右）部分氧化 成SO42,其脱硫副产物主要是亚硫酸钙和亚硫酸氢钙。 自然氧化因锅炉和脱硫系统运行参数不同而氧化程度各异 ，当氧化率在1595%，钙的利用率低于80%范围内亚硫酸钙 易结垢，因为氧化率较高时（15%），生成的硫酸钙不能与 亚硫酸钙一起沉淀析出；氧化率达不到一定程度（95%），

9、就不能产生足够的石膏晶种而使石膏晶体迅速增长，导致石膏 在脱硫塔内结垢。 19 控制氧化就是采用抑制氧化或强制氧化方式将氧化率控 制在15%或95%。抑制氧化通过在洗涤液中添加抑制性 物质，控制氧化率低于15%，使浆液SO42-浓度远低于饱和浓 度，生成的少量硫酸钙与亚硫酸钙一起沉淀。抑制氧化采用 的抑制有：单质硫、EDTA以及其他的有机物。 强制氧化通过向洗涤液中鼓入空气，并添加催化剂使氧 化反应趋于完全，氧化率提高到高于95%，并保持足够的浆 液含固量（12%），以提供石膏结晶所需的晶种，此时，石 膏晶体生长占优势，产生沉淀性能优良的石膏，从而避免在 塔内结垢 20 目前国际上石灰石湿法工

10、艺主要以强制氧化为主，目前 国际上强制氧化工艺的操作可靠性已达99%以上，已成为 FGD中的主流。自然氧化的可靠性虽然已得到改善，但仍然 只有95%99%，主要问题仍是石膏结垢。目前，在自然氧 化工艺的主要应用国美国，也有改自然氧化为强制氧化 的趋势。因为即使是作为土地回填，在质量上，石膏也要比 亚硫酸钙渣泥好。 21 1.2.4.4 烟气再热系统 烟气经过湿法FGD系统洗涤后，温度降至5060，已低 于露点，为了增加烟囱排出烟气的扩散能力，减少可见烟囱的 出现，许多国家规定了烟囱出口的最低排烟温度。 德国有关大型燃煤装置的法规中，要求对洗涤后的烟气进 行再热。在燃用烟煤的情况下，再热温度为4

11、552；当燃料 为褐煤时，温度为60，到烟囱顶部达到72。 英国规定的排烟温度为80; 日本要求把烟气加热到90110，防止烟囱排出蒸汽白烟 。 美国一般不采用烟气再加热系统，而对烟囱采取防腐措施 。 从改善烟气污染扩散、减少可见的烟羽(白烟)、避免烟囱出 口的酸雨以及消除烟道下游材料的腐蚀等多方面考虑，采用烟 气再热是必要的。 22 烟气再热系统的作用是向低温烟气传递热量，总的加热 量是烟气抬升和扩散的热量、消除(或减少)可见烟羽的热量 、蒸发液滴的热量以及防止在烟道和烟囱凝结的热量之和。 最常用的再热形式是循环再热。循环再热是把吸收塔之前 的未处理烟气的热量传递给处理过的烟气，如图1-14

12、所示。 在德国和日本的大多数燃煤机组都采用循环再热。自从20 世纪80年代开始，上百套脱硫装置都采用了旋转再生式换热 器，也叫回旋式气气换热器（GGH）。虽然循环再热系统具 有较低的运行费用，但是其初始投资却较高，设备庞大(要处 理所有烟气)，而且材料必须耐腐蚀。 23 图1-14 回旋式气气加热器 24 回旋式GGH的总体机构包括GGH的本体及外围配套件 。GGH的本体由上连接板、上部中间梁、外壳、下连接板、 下部中间梁、转子、中心筒、传热元件、导向轴承、支承轴 承等主要机构件组成。GGH的外围配套件由轴承润滑装置、 转子测速装置、高压水泵、吹灰器、传动装置、密封风机系 统、净化/加压风机系

13、统等组成。这些结构件和外围的配套件 组成一个具有完整功能的GGH系统。 GGH是在原烟气和净烟气之间通过受热面回转进行热交 换，原烟气和净烟气间采用逆流布置来强化换热。传热元件 平行于流动方向布置在转子中，转子以衡定速度转动。当传 热元件转到原烟气侧时，元件吸收原烟气的热量；转到净烟 气侧时，传热元件将吸收到的热量散发给净烟气，达到加热 净烟气的目的。 25 为防止原烟气与净烟气间 的泄漏GGH采用增压和置换密 封系统。由于密封片两侧存在 着压差，当原烟气侧的压力高 于净烟气侧时，就产生了原烟 气向净烟气的直接泄漏。为改 变这种状况，通过布置一套加 压密封系统，从热端扇形板的 中心线上向转子喷

14、出具有比原 烟气压力高的净烟气流，形成 一道局部高压区，将原烟气与净烟气进行隔离。当转子部 件转到此处时，高压净烟气流将阻止原烟气向净烟气泄漏 ，起到密封隔离作用。增压密封系统如图1-15所示 图1-15 增压密封系统 26 转子的连续旋转，会将留在仓格内的烟气从一侧携带到另 一侧。而原烟气被携带至净烟气中去，产生携带泄漏。为减 小携带泄漏，根据转子转向，在上游密封区可布置一套净化 系统，从GGH净烟气侧的出口处抽取一定量的净烟气，喷 入密封区的转子内来置换转子内的原烟气从而达到减少携带 原烟气的目的。要求GGH的烟气泄漏率低于1%。 27 烟风系统烟气换热器（GGH） 较低的烟气阻力 低漏风

15、率（一般要求小于1） 高的传热效率和性能（传热元件：UNFo低碳钢镀高质量的 搪瓷） 外壳材质:Q235+玻璃鳞片 转子材质：考登钢板 石灰石/石膏法各系统烟风系统 28 29 从冷却塔排放烟气，可避免成本高、耗能集中的再热 段，在欧洲使用较多。如图6-17所示。在塔内，烟气从配 水装置上方均匀排放，与冷却水不接触。由于烟气温度约 50，高于塔内湿空气温度，发生混合现象，混合的结果 改变了塔内气体的流动工况。塔内气体向上流动的原动力 是湿空气（或湿空气与烟气的混合物）产生的热浮力，热 浮力克服流动阻力而使气体流动。热浮力Z为： Z=hcpg 式中 hc冷却塔有效高度； p塔外空气密度与塔内气体

16、密度之差。 烟气通过冷却塔排放 优点: u充分利用冷却塔的热交换 能力烟气在大气中的扩散 u较低的投资和运行费用 33 1.2.4.5 脱硫风机 安装烟气脱硫装置后，整个脱硫系统的烟气阻力约 为25003000Pa，单靠原有锅炉引风机（IDF）不足以克服 这些阻力，需增设推风机，或称脱硫风机（Boost-up Fan ，BUF），脱硫增压风机宜装设在脱硫装置进口处，在综 合技术经济比较合理的情况下也可装设在脱硫装置的出口 处。当条件允许时，也可与引风机结合设置。 脱硫增压风机的布置位置可以有4种情况： A位：烟道接口与烟气换热器之间； B位：烟气换热器和吸收塔进口之间； C位：吸收塔出口和烟气换热器之间； D位：烟气换热器和烟囱之间。 34 A位布置的优点在于增压风机不需要防腐，并且用常 规的风机就可用来做引风机，风机的造价低。缺点是能耗较 大，气压造成气气换热器漏风率升