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1、FGD系统描述 一 典型湿法FGD工艺流程 WFGD 工艺流程 气体处理及气体处理及 二氧化硫吸收二氧化硫吸收 烟囱锅炉 除尘器 燃料 空气 引风 机 空气 吸收塔 水 再热器 可选项 蒸汽 SGH 气 液 气 MGGH 回转 气 气 GGH 除灰 石灰石 贮仓 球磨机 浆液贮槽 废水 石膏 输送机 皮带过滤机 冲洗水 水力旋流器 SO2 吸收塔排浆 石膏石膏 脱水脱水 吸收剂吸收剂 制备制备 1 烟气系统 2 石灰石制备和供浆 3 吸收塔 4 石膏脱水 5 工艺水及疏放水 MET IFO烟气脱硫流程 烟气处理和 SO2吸收 锅炉 燃料 空气 除尘 除尘器 引风机 空气 水 再热器 可选 蒸汽
2、 气 液 气 循环烟气 烟气 烟囱 吸收器 SO2吸收器排放 石灰或 石灰石 粉仓 湿球磨 机或消 化器 浆贮藏罐 反应物制备石膏脱水 石膏 输送机 皮带过滤器 洗涤水 水力旋流器 回收水罐 废水 典型石灰石 石膏湿法烟气脱硫系统原则上由下 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 由升压风机 回转式烟气 烟气换热器和烟气挡板门等构 成的烟气系统 由吸收塔 除雾器 循环浆泵 和氧化风机等设备组 成的SO2吸收系统 由水力 旋流分离器 过滤皮带机和废水旋流站等组成 的石膏脱水和处理系统 由工艺水和压缩空气 系统构成的FGD公用系统 控制系统 电气系 统 从电厂锅炉
3、来的原烟气 分别由烟道引至FGD系统 经 过原烟气挡板后进入升压风机 烟气升压后进人GGH 原烟气的热量在GGH中被交换 在典型运行工况下原烟 气温度由140 降至100 左右 冷却了的原烟气进人吸 收塔进行脱硫反应 吸收塔一般为喷淋空塔 玻璃鳞片 内衬 内设若干层喷淋层 烟气自GGH出来进人吸收塔 90 折向朝上流动 与自若干层喷淋而下的浆液进行大 液气比接触以脱除其中的SO2 原烟气温度进一步降低至 饱和温度47 每层喷淋层对应 一台循环浆泵 喷淋 层上部布置二级内置式除雾器 保证冷烟气中残余水分 一般不能超过100mg m3 干态 在吸收塔内 烟气中 的SO2被吸收浆液洗涤并与浆液中的C
4、aCO3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 石膏浆液由石 膏排出泵排出 送人石膏处理系统脱水 二 过程化学 由于石灰石脱硫剂中有Ca Mg及其他物质 烟气中有CO2 O2 SO2 HCl NOx N2等气体 飞灰中含有Na K Cl以及其 他物质 所以用石灰石浆液脱除烟气中 SO2是一个十分复杂的体系 有研究认为 这些物质能在溶液中相互作用 生成41 种以上的中性和离子物质以及7种固体物质 我们主要讨论 烟气中SO2和石灰石中 CaCO3所涉及的主要反应 1 烟气中SO2和石灰石中CaCO3所涉及的主要 反应 石灰石WFGD反应机
5、理复杂 主要反应为烟 气中的SO2先溶于吸收液中 然后离解成H 和HSO3 SO2 g SO2 aq SO2 aq H2O l H HSO3 H SO32 SO2溶于水为慢反应 是速度控制过程之一 在吸收塔底部的持液槽中 HSO3 被通入的空气强制氧化为SO42 HSO3 1 2O2 g SO42 H 该氧化反应要求pH值小于5 5 在自然氧化工艺 HSO3 氧化不完 全 在该槽中是由SO32 和HSO3 等组成的缓冲浆液系统 实际运行中 浆液的pH值在5 4 5 8之间 在此条件下 HSO3 离子 很不容易被氧化 为此 工艺上采取向循环槽中鼓入空气的方法 使HSO3 强制氧化成SO42 以保
6、证反应按下式进行 HSO3 1 2O2 SO42 H 氧化反应的结果 使大量的HSO3 转化成SO42 使反应得以向右 进行 加之生成的SO42 会与Ca2 发生反应 生成溶解度相对较小的 CaSO4 更加大了SO2溶解的推动力 从而使SO2不断地由气相转移 到液相 最后生成有用的石膏 2 石灰石溶解过程 石灰石溶解度是非常低的 0 015kg m3 其溶解反应式为 CaCO3 s Ca2 CO32 在持液槽中 H 与部分溶解的石灰石反应 H SO42 Ca2 CO32 2H2O CaSO4 2H2O s HCO3 石膏的产生使石灰石进一步溶解 同时H 和 HCO3 结合产生CO2和H2O H
7、 HCO3 CO2 aq H2O CO2 aq CO2 g 持液槽中是由石灰石 碳酸氢钙和石膏等组 成的浆状混合物 其部分被强制循环 部分 作为产物排出 同时补充新鲜的石灰石浆液 以维持pH值的稳定 以上反应主要在吸收塔 和持液槽中发生 总反应式如下 SO2 g CaCO3 s 1 2O2 g 2 H2O l CaSO4 2H2O s CO2 g 三 典型湿法FGD分系统介绍 1 石灰石制粉系统 石灰石脱硫制粉系统的任务是为脱硫系统 提供足够数量和符合质量要求的石灰石粉 然后由制浆系统将石灰石粉与水配制成 30 浓度的浆液 通过石灰石浆泵和管道 送入脱硫岛的吸收系统 石灰石粉制备系 统按电厂全
8、部机组消耗量设计 一般采用 干法石灰石粉制备方案 从矿山采来的石灰石块经过初步破碎后 经筛选机 筛选 直径大于50mm的石灰石用工艺水冲洗 除 去其中大部分可溶性氯化物 氟化物及其他一些杂 质 经过皮带烘干机烘干后由波纹挡边带式输送机 垂直提升至石灰石料仓 石灰石料仓内碎料由称重 给料机均匀给出 经带式输送机输入球磨机进行磨 粉 粉料出球磨机后经斗式提升机提升后给入选粉 机分离 合格的石灰石粉由若干旋风分离器经旋转 给料机 挡边皮带机输送到石灰石粉仓 不合格的 粗粉经回粉 链条刮板机进人球磨机内再研磨 选 粉机出口气粉混合物中的细粉经气箱脉冲袋式收尘 器收集后亦由挡边皮带机送人石灰石粉仓 收尘
9、后 的气体经高效离心风机排入大气 干式球磨机制成 的石灰石粉的细度一般为325目 过筛率95 以上 或筛余率5 以下 石灰石料应密切注意其水分含量 进人石 灰石粉制备系统 干法 磨粉机的入磨物 料的表面水分一般小于1 否则就会严重 恶化操作 甚至造成糊磨 堵塞 同时应 该注意氯化物 氟化物和煤灰等杂质不要 混入石灰石料中 以免影响脱硫系统的正 常运行和脱硫石膏的品质 成品粉经仓底的两套叶轮给料机将其输送到石 灰石浆液池 工艺水通过工艺水泵和调节阀门 注入石灰石浆液池 调节石灰石浆液的密度至 1230kg m3 含固量30 在石灰石浆液泵的 出口管道设有密度监测点 从而保证30 的石灰 石浆液的
10、制备和供应 配制合格的石灰石浆液通 过石灰石浆液泵输送到吸收塔下部持液槽 根据 烟气负荷 脱硫塔烟气人口的SO2浓度和pH值来 控制喷入吸收塔的浆液量 剩余部分返回制浆池 为了防止结块和堵塞 要使浆液不断地流动 循环 由于石灰石粉密度小 具有黏附性和荷电性 导 致石灰石粉流通不畅 比如结块 搭桥等 因 此需要流化风机向仓内鼓入一定压力的气体 气 体压力一般为0 2 0 5MPa 搅拌石灰石粉 使石灰石粉呈流态化 石灰石浆液制备供给系统 2 烟气系统 典型石灰石 石膏湿法烟气脱硫系统的烟气 系统采用将升压风机布置在吸收塔上游烟 气侧运行的方案 使整个FGD系统均为正 压操作 同时避免升压风机可能
11、受到的低 温烟气的腐蚀 从而保证了升压风机以及 整个FGD系统安全长寿命运行 但此方案 的烟气有效体积流量最大 升压风机的功 耗最大 FGD 系统烟气流程及塔内烟气洗涤 烟囱 GGH 再热器 GGH 吸热器 吸收塔 再热器后 出口 80o 出口 50o 进口 135o 吸热器后进 口 100o 烟气系统 在锅炉电除尘器后有两个通道供烟气流动 一个 是FGD烟气通道 有进口和出口两个烟气挡板 另一个是FGD旁路挡板 从电厂锅炉来的原烟气 分别由烟道引至FGD系统 FGD系统运行时 旁路挡板门关闭 FGD进出口挡板门打开 原 烟气被导入增压风机 烟气升压后进人GGH 原烟气的热量在GGH中被交换
12、在典型设计工 况下 其温度由140 降至100 左右 冷却了的 原烟气进入吸收塔进行脱硫反应 在吸收塔内原 烟气与石灰石浆液充分接触反应脱除其中的SO2 原烟气温度进一步降低至饱和温度47 脱硫 后的净烟气经过除雾器 返回GGH 被加热后 温度升至80 以上后经过净 烟气烟道 净烟气 挡板和烟囱排放到大气中 3 SO2吸收系统 SO2吸收系统是烟气脱硫系统的核心 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 底部的持液槽内被氧化风机鼓入的空气强制氧化 最终生成石膏 石膏由石膏浆排出泵排出 送 人石膏处理系统脱水 烟气从吸收塔出来后 经
13、过二级除雾器 以除去脱硫后烟气夹带的细小 液滴 使烟气在含雾量低于100mg m3 标况 干 态 下排出 吸收塔顶部布置有排气挡板 在正 常运行时挡板是关闭的 当FGD装置走旁路或当 FGD装置停运时 排气挡板开启 当旁路挡板开 启时 原烟气挡板和净烟气挡板关闭 这时开 启吸收塔排气挡板目的是为了消除在吸收塔氧化 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 吸收塔系统 几种常见的吸收塔 空塔 德国斯坦米勒的空塔 国内脱硫公司 国电科环 美国巴威的托盘塔 国内脱硫公司 武汉凯迪 浙江天地 德国比晓夫的脉冲塔 国内脱硫公司 上海龙净 山东三融 国华荏原 东方锅炉 德国比晓夫的脉冲塔 国内
14、脱硫公司 上海龙净 山东三融 国华荏原 东方锅炉 传统的搅拌方式 传统搅拌方式存在的问题 1 搅拌效率不高 容易形成死角 2 轴承容易损坏 需要停机修理 3 氧化效率不高 4 FGD停运时 必须保持搅拌机 继续运行 5 搅拌机浆液磨损严重 德国比晓夫的脉冲塔 脉冲悬浮搅拌技术 美国玛苏莱的强化塔 国内脱硫公司 美国常净 华电工程 山大华特 康瑞健生 四川恒泰 中钢天澄 美国玛苏莱的强化塔 吸收塔没有 液体分布环 LDR 吸收塔有液体分布 环 LDR 气体流速 英尺 秒 0 40 日本川崎的隔断塔 国内脱硫公司 山东三融 北京博奇 日本千代田的鼓泡塔 国内脱硫公司 北京博奇 日本千代田的鼓泡塔
15、国内脱硫公司 北京博奇 四 几种常见的吸收塔 鼓泡塔 日本千代田的鼓泡塔 国内脱硫公司 北京博奇 四 几种常见的吸收塔 液柱塔 日本三菱的液柱塔 国内脱硫公司 中电投远达 华电工程 气体出口 喷淋层 循环泵 气体进口 氧化空气 风机 SO2吸收 系统主要 由五大部 分组成 吸收区域 循环浆 液泵 持 液槽 除 雾器和氧 化系统 吸收区域 喷淋空塔是湿法工脱硫工艺的主流塔型 多采用逆 流方式布置 烟气从喷淋区下部进人吸收塔 与 均匀喷出的吸收浆液逆流接触 吸收区高度为5 15m 如按塔内流速3m s计算 接触反应时间 2 5s 区内设3 6个喷淋层 每个喷淋层都装 有多个雾化喷嘴 交叉布置 覆盖
16、率达200 300 喷嘴压力不能太高 在0 5 105 2 105Pa 之间 喷嘴出口流速约为10m s 雾滴直径约为 1320 2950 m 大液滴在塔内停留时间1 10s 小液滴在一定条件下呈悬浮状态 循环浆液泵 由粉末石灰石与再循环的洗涤水混合而成的30 质量百分比 的石灰石浆液用泵打入吸收塔底 部的持液槽 与槽中浆液一起经循环泵向上输 送到吸收塔中 通过喷嘴进行雾化 可使气体和 液体得以充分接触 以除去SO2 每个循环泵与 其各自喷浆层 相连接 循环泵的数量取决于烟 气中的含硫量 其本身也是锅炉负荷和煤中含硫 量的一个函数 持液槽 吸收塔底部是持液槽 其功能是接收和储存脱硫 剂 溶解石灰石 鼓风氧化CaSO3 结晶生成石 膏 在持液槽中布置有氧化空气分布系统 氧化 空气由2台氧化风机 1用1备 提供 其主要作 用是将亚硫酸钙就地氧化成石膏 循环的吸收剂 在持液槽内的设计停留时间一般为4 8min 它 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 则要求它在持液槽内滞留时间越 长 氧化空气采用罗茨风机鼓人 压力约为 0 5 104 8 6 104 Pa 一般氧化lmo
