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1、一、钙基湿法脱硫工艺21工艺简介2.2化学反应过程4.3石灰石湿法烟气脱硫装置5.4 FGDd1行主要才5制参数8.二、工艺设计计算91基础资料处理9.2烟气量计算103吸收塔设计计算1.14配套设备选型1.6三、结垢问题及解决办法 181脱硫系统中常出现的结垢及固体堆积现象 1 82结垢的原因1.83结垢的防止措施20四、总平面图设计211 一般规定212总平面布置223交通运输224管线布置23五、课程设计体会23六、致谢24七、附录241工艺设计主要依据的标准和规范 242附图25八、参考文献25#钙基湿法脱硫工艺1工艺简介工艺水聚港旅港器r石袤石浆泵氧化风机。吸收塔一:二:I: I一苴
2、空皮带脱水机石灰石一石膏湿法烟气脱硫工艺是目前世界上治理工业烟气脱硫工艺中应 用最广泛的一种脱硫技术。目前，具工艺技术完善、运行稳定、脱硫效率高、单 塔出力大，脱硫剂一石灰石地理分布广，价格低廉，特别适合工业规模的应用。石灰石一石膏湿法烟气脱硫工艺流程图如图1所示。从锅炉引风机后烟道引 出的烟气，通过增压风机升压，烟气换热器（ GGH）降温后，进入吸收塔，在 吸收塔内与雾状石灰石浆液逆流接触，将烟气脱硫净化，经除雾器除去水雾后， 又经GGH升温至大于75C,再进入净烟道经烟囱排放。脱硫剂石灰石粉则由磨 石粉厂破碎磨细成粉状，通过制浆系统制成一定浓度的石灰石浆液， 运行时根据 FGD处理的烟气量
3、和SO2的浓度，由循环泵不断地把新鲜浆液补充到吸收塔内。 当塔内石膏浆液达到一定浓度后由外排泵排出， 经一级旋流、二级真空皮带脱水 后，得到含水率低于10%的石膏，装车外运。由于湿法脱硫的特点，有多种因素影响到吸收洗涤塔的长期可靠运行。（1）设备腐蚀化石燃料燃烧的排烟中含有多种微量的化学成分，如氯化物。在酸性环境中， 他们对金属（包括不锈钢）的腐蚀性相当强。目前广泛应用的吸收塔材料是合金C-276,其价格是常规不锈钢的15倍。为延长设备的使用寿命，溶液中氯离子的 浓度不能太高。为保证氯离子不发生浓缩，有效的方法是在脱硫系统中根据物料 平衡排除适量的废水，并以清水补充。(2)结垢和堵塞固体沉积主
4、要以三种方式出现：湿干结垢，即因溶液或料浆中的水分蒸发而使 固体沉积;Ca(OH )2或CaCO3沉积或结晶析出；CaSO3或CaSO4从溶液中结晶析 出。其中后者是导致脱硫塔发生结垢的主要原因， 特别是硫酸钙结垢坚硬、板结， 一旦结垢难以去除，影响到所有与脱硫液接触的阀门、水泵、控制仪器和管道等。 硫酸钙结垢的原因是SO2一和Ca2 .的离子积在局部达到过饱和。为此，在吸收塔 中要保持亚硫酸盐的氧化率在 20%以下。亚硫酸盐的氧化需在脱硫液循环池中完 成，可通过鼓气或者空气等方式进行， 形成的硫酸钙发生沉淀。从循环池返回吸 收塔的脱硫液中，还因为含有足量的硫酸钙晶体，起到了晶体的作用，因此在
5、后 续的吸收过程中，可防止固体直接沉积在吸收塔设备表面。(3)除雾器堵塞在吸收塔中，雾化喷嘴并不能产生尺寸完全均一的雾滴，雾滴的大小存在尺寸 分布。较小的雾滴会被气流所夹带，如果不进行除雾，雾滴将进入烟道，造成烟 道腐蚀和堵塞。早期的除雾器通常用的是金属编织网， 容易因雾滴中的固体颗粒 沉积而堵塞。因此，除雾器必须易于保持清洁。(4)脱硫剂的利用率脱硫产物亚硫酸盐和硫酸盐可沉积在脱硫剂颗粒表面，从而堵塞了这些颗粒的 溶解通道。这会造成石灰石或石灰脱硫剂来不及溶解和反应就随产物排出，增加了脱硫剂和脱硫产物的处理费用。因此，脱硫液在循环池中的停留时间一般要达 到510min。实际停留时间设计与石灰
6、石的反应性能有关，反应性能越差，为使 之完全溶解，要求它在池内的停留时间越长。(5)脱硫产物及综合利用半水亚硫酸钙通常是较细的片状晶体， 这种固体产物难以分离，也不符合填埋 要求。而二水硫酸钙是大的圆形晶体，易于析出和过滤。因此，从分离的角度， 在循环池中鼓氧或空气将亚硫酸盐氧化为硫酸盐是十分必要的，通常要保证95% 的脱硫产物转化为硫酸钙。2化学反应过程脱硫塔中烟气和石灰石脱硫剂进行着复杂的反应过程。烟气中的主要有害成分有SO2、HCl、NOx等；石灰石浆液主要由Ca2+、Mg2+等离子组成。它们在溶 液中相互作用，生成多种反应产物。烟气中的SO2与石灰石浆液经过一系列的化 学反应，最后生成
7、石膏。湿法烟气脱硫吸收过程多采用双膜理论模型解释。SO2的吸收过程以膜扩散的方式进行。在气液相间的物质迁移主要是分子扩散的结 果，物质迁移方向与相界面垂直。化学反应可以简化为下列过程。石灰石和石灰法湿法烟气脱硫的反应机理脱 硫 剂石灰心石灰溶 解 反 应SO2(g)+H2O=SO2()+H2OSQ(l) + H2O=H2SQH2SO3 =H + + HSOJ = 2H +SO；-SQ(g)+H2O=SQ(l) + H2。SQ(l) + H2O = H2SQH2SO3 = H + HSO3= 2H + SO2-解 离 反 应H +CaCO3 =Ca2+HCO3-CaO + H2O = Ca(OH
8、 %22Ca(OH % =Ca2 +2OH 吸 收 反 应Ca2+SC2-+0.5H2O=CaSO 0.5H20_ 2 +_ _ _+Cc2 +HSb2H2O =CaSO 2H2O+HCa2+S4+0.5H2O=CaSQ 0.5H2O2+Ca2 +HSb2H2。=CaSQ 2H2O+H中 和 反 应H + + HCO1=H2cO3323H2CO3 =CO2 +H2Oh+oh-=h2o总 反 应CaCOSO+0.HO=CaSOO.5H2O*CQCaO + SQ+0.5H2O = CaSQ 0.5H2O石灰石系统中最关键的反应是 Ca的形成，因为SO?正是通过Ca”与HSOT反 应而得以从溶液中去
9、除。这一关键步骤也突出了石灰石系统和石灰系统的一个极 为重要的区别：石灰石系统中，Ca2+的产生于H +浓度和CaCO3的存在有关；而 在石灰系统中，Ca2 .的产生仅与氧化钙的存在有关。因此，为了保证液相有足 够的Ca浓度，石灰石系统在运行时，其pH较石灰系统的低，石灰石系统的最 佳操作pH为5.86.2,石灰系统为8。3石灰石湿法烟气脱硫装置典型的石灰石湿法脱硫系统从功能上可以分为烟气系统、石灰石浆液制备系 统、吸收塔系统、石膏脱水系统、废水处理系统、公用系统和事故浆液排放系统。(1) .烟气系统烟气系统通常包括一台单独的增压风机、一台气气换热器和电厂现有烟囱。在增压风机上游和气气换热器再
10、热侧系统出口下游都设有双百叶窗隔离挡板。在现有旁路烟道上亦安装有两个双百叶窗旁路挡板，这些挡板的开度可以随烟气流 量的变化进行调节。每个烟气挡板可以配置两台密封风机，以防止烟气泄漏。GGH利用未脱硫的热烟气(一般130C150C)加热已脱硫的洁净烟气(一 股46c 55C), 一般加热到80c左右，然后排放，以避免低温湿烟气腐蚀烟道、 烟囱内壁，并可提高烟气抬升高度。在烟气离开吸收塔前，会通过一个两级除雾器，以除去烟囱中携带的细小液 滴。沉淀在除雾器上的颗粒不利于烟气流经吸收塔，会影响塔内压降和烟气流向分布。为了防止固体颗粒积聚在除雾器上，需定期对除雾器进行冲洗。除雾器设 有冲洗水系统，工艺水
11、从喷嘴喷出冲洗除雾器。(2) .石灰石浆液制备系统石灰石料应密切主要其水分含量，进入石灰石粉制备系统磨粉机地入磨物料 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 主要氯化物、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。石灰石浆液制备时，成品分经仓底的两套叶轮给料机输送到石灰石浆液池， 工业水通过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%的石灰石浆液的制备和供应。配置合格的石灰石浆液通过石灰石浆液泵输 送到吸收塔下部浆
12、液槽，根据烟气负荷、脱硫塔烟气入口的SO2浓度和PH值来 控制喷入吸收塔的浆液量，剩余部分返回浆液池。为了防止结块和堵塞，要使浆 液不断流动循环。(3) .吸收塔系统吸收塔是烟气脱硫系统的核心装置， 要求气液接触面积大，其他的吸收反应 良好，压力损失小，并且适用于大容量烟气处理。进入吸收塔的热烟气经过逆向喷淋浆液的冷却、洗涤，烟气中的 SO2与浆 液进行吸收反应生成亚硫酸氢根（HSO3-）。HSO3-被鼓入的空气氧化为硫酸根 （SO42-）, SO42-与浆液中的钙离子（Ca2+）反应生成硫酸钙（CaSC4）, CaSO4进 一步结晶为石膏（CaSC42 H2O0同时烟气中的Cl、F和灰尘等大
13、多数杂质也在 吸收塔中被去除。含有石膏、灰尘和杂质的吸收剂浆液的一部分被排入石膏脱水 系统。吸收塔中装有水冲洗系统，将定期进行冲洗，以防止雾滴中的石膏、灰尘 和其他物质堵塞元件。吸收塔主要有喷淋塔、填料塔、液柱塔和鼓泡塔四种类型，将在下一章详细 讨论。(4) .石膏脱水系统在吸收塔浆液槽中石膏不断产生，为了使浆液密度保持在设定的运行范围 内，将石膏浆液（15%20%固体含量）通过石膏浆液泵打入脱水站。该站包括 一个水力旋流器及浆液分配器，在这里将石膏浆液中的水予以脱除， 使底流石膏 固体含量达到50%。在水力旋流器中，石膏浆液流进一个圆柱箱中，并由此流到 敞开的各个旋流子中，在此处根据入口压力
14、的大小，可将石膏输送至旋流器的底 流，将滤液送入石膏水力旋流器上部的溢流箱内。底流的石膏被送至真空皮带过滤机进一步脱水至含水小于10%。溢流含3%5%的细小固体微粒在重力作用下 流入滤液箱，最终返回到吸收塔。旋流器的溢流被输送到废水旋流站进一步分离 处理。(5) .废水处理系统在湿式石灰石/石膏FGD工艺中，由于烟气中氯化物的溶解提高了脱硫吸收 液中氯离子的浓度，不可避免地要产生一定量废水。氯离子浓度的增高会引起脱 硫率的下降和CaSO4结垢倾向的增大，并对副产品石膏的品质产生影响。FGD装置的废水主要来自石膏脱水系统的旋流器溢流液、真空皮带机的滤液或冲洗 水。废水处理的工艺大致分为中和、脱重
15、金属、絮凝、浓缩、澄清、污泥处理几 部分。中和是采用Ca(OH)2作为中和剂加入脱硫废水中，一方面可以中和水的酸 性，另外还可以脱除F-,并使部分重金属沉淀下来。接下来向废液中加入有机硫 化物，进一步脱除重金属离子。絮凝的作用是通过添加絮凝剂去除上工段中过剩 的硫化物，加速废水中悬浮物的沉降。絮凝后的废水进入澄清池时进行浓缩分离。 浓缩后的污泥一部分经脱水后抛弃， 一部分返回中和池或絮凝池，以提高絮凝池 的固体含量，加速絮凝过程。澄清池的溢流则进入后处理水箱，用稀盐酸调节 PH后排放。(6) .公用系统公用系统由工艺水系统、工业水系统、冷却水系统和压缩空气系统等子系统 构成，为脱硫系统提供各类用水和控制用气。FGD的工艺水一般来自电厂循环水，并输送至工艺水箱中。工艺水由工艺 水泵从工艺水箱输送到各用水点。FGD装置运行时，由于烟气携带、废水排放 和石膏携带水而造成水损失。工艺水由除雾器冲洗水泵输送到除雾器， 冲洗除雾 器，同时为吸收塔提供补充用水，以维持吸收塔内的正常液位。止匕外，各设备的 冲洗、灌注、密封和冷却等用水也采用工艺水。FGD冷却水主要用户有增压风机电机、氧化风
