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1、第四章脱硫石膏1.介绍脱硫法(DSG)是电厂烟气脱硫(FGD)工艺的产物。在20世纪的下半叶，“酸雨”已成为公认的问题，1988年欧共体指 令发布，要求从现有燃煤电厂二氧化硫的排放在应该减少20%，到21世纪降 低40%以上。当这些发电厂使用的煤中的硫被燃烧形成二氧化硫(SO2)，二氧化硫 与大气中的水结合形成硫酸(H2SO3)时，就会产生酸雨。SO2 + h2o = h2so3为了除去二氧化硫，烟气用石灰石浆进行洗涤，然后氧化生成石膏： 吸收SO2 + h2o = h2so3中和H2SO3 + CaCO3 = CaSO3 + CO2 + H2O氧化CaSO3 + ?O2 + 2H20 = C
2、aSO4.2H2O (gypsum)FGD工厂的设计能力是每年减少28万吨SO2，满负荷运行时每年将 使用54万吨石灰石生产80万吨石膏。每年可从该脱硫池中提取100万吨 石膏。2.脱硫工厂以下详细介绍了 FGD工厂和工艺流程。电厂烟气脱硫在过去十年中，人们越来越认识到有必要减少和控制燃烧矿物燃料的 发电厂的二氧化硫(SO2)排放量，从而减少酸雨的一种成分。为此，发电厂为了改造足够的燃煤电厂的烟气脱硫(FGD),以确保一个稳 定的二氧化硫排放量下降通过剩余的世纪，因此建立一个提供FGD设备的 发电站。.大型燃烧车间成立欧洲经济共同体1988年6月通过的大型燃烧工厂指令要求，到 1993年将现有
3、工厂的二氧化硫排放量减少20%，到1998年减少40%， 到2003年减少60%。在烟气脱硫装置，由于其体积大，最有可能从烟气排放中脱除二氧化 硫。科学证据表明，排放的二氧化硫对土壤和地表水的酸度有一定影响； 它具有较长的剩余运行寿命，并且可以在现有的工厂配置中安装FGD。此 外，它与FGD原料（石灰石）和副产品（石膏）市场的潜在来源有良好的 地理位置，有足够的运输连接和任何必要改进的潜力。FGD工厂可以减少 二氧化硫的排放，当前两个机组投入使用并投入全面商业运行时。届时使用 含硫量高达2.8%的煤炭，每年可减少28万吨二氧化硫自1980年以来，对减少二氧化硫排放的许多方法进行了设计研究。这包
4、括使用低硫燃料、煤炭清洁、煤/水混合物、流化床燃烧、 煤炭气化、联合循环和使用天然气的联合循环燃气轮机。得出的结论是， 电厂只需要考虑其中两项。这些是石灰岩/石膏系统（生产石膏）和再生系 统（生产硫酸）。有石膏和硫酸的市场。石灰石/石膏体系是应用最广泛的体系，占世界 FGD工厂的主要比例，因此决定选择这种经过良好验证的体系作为FGD工 厂。但是，硫酸的生产是有市场的，因此今后可能要记住这一点。石灰石/石膏系统具有高效的吸引力，是一种具有市场价值的产品，可 用于建筑行业制作墙板、石膏和水泥，也可用于垃圾填埋场和土地复垦的安 全处置。电厂预计每年将消耗约54万吨石灰石，在全站运转并使用煤炭的情况
5、下，将产生约80万吨石膏。生产的石膏纯度高，氯含量低，适合加工成各 种石膏制品，如墙板。工艺化学的最佳条件取决于对吸收塔再循环浆体的物理化学成分的控 制。这涉及平衡相互竞争的要求，以便达成一项折衷方案，从 而使石膏具有令人满意的吸收效率、耗电量和质量。化学过程描述烟气中的酸性气体二氧化硫被吸收到水基浆体中，然后与浆体中的碱 性组分反应中和，在本例中，碱性组分为石灰石中的碳酸钙。该反应的产物 进一步与空气接触，与氧气反应产生高质量的石膏副产品，主要是硫酸钙二 水合物，随后从泥浆中除去。化学工艺烟气脱硫是通过碱性浆液与烟气接触而实现的。脱硫过程的化学过程 是复杂的，但可以简单地表示为三个阶段的过程
6、，包括：吸收SO2+H2O H2SO3中和H 2SO3+CaCO3CaSO3+CO2+H2O氧化CaSO3+?O 2+2H 2O CaSO42H2O要脱硫的烟气首先通过气体/气体加热器冷却，并经过两个预饱和阶 段。过程的物理描述吸收剂浆液与吸收塔内的烟气接触。烟气向上流动与向下流动的浆体 喷淋形成逆流，这是整个过程的吸收阶段。含二氧化硫的吸收剂浆液落在 吸收塔的底部，在此过程中发生中和。向浆体中注入压缩空气，使钙、硫 化合物氧化形成固体硫酸钙产品。将新鲜原料石灰石引入吸收塔池中，在吸 收塔池底部提取石膏浆体时，补充的吸收剂浆体 再循环至吸收塔顶部。在 FGD安装一节中对所涉及的工艺设备作了更详
7、细的说明。通常电厂FGD装置的设计准则如下：？能够从烟气中除去90%的二氧 化硫？获得至少97.5%的可用性？能够在两次大停电之间运行38个月？拥 有40年的生命？生产墙板质量石膏？以含硫量不超过2.8%及氯气含量不超 过0.6%的煤所产生的气体，达致操作设计锅炉炉单元的烟气通过升压风机从静电除尘器进入烟气脱硫装置，然后 进入吸收装置，在吸收装置中，二氧化硫通过含石灰石的浆液喷淋去除。烟 气脱硫装置排出的气体以成对的烟道排放到现有烟囱的大气中。在吸收过程 中，烟气的温度会降低，但离开烟囱的烟气必须具有足够的浮力，以确保其 上升和扩散。因此，提供了一种气体/气体再热器，用于在气体进入吸收塔 之前
8、对其进行冷却，并在吸收塔和烟囱之间对其进行再加热。石灰石准备碎石灰石由物料处理厂运往三个石灰石沙坑，每个沙坑的容量为860 公吨。采用喂料方式，以最高50.5吨/小时的速度喂给湿式石灰石球磨机。这些卧式机器装有大型钢球，当磨机的滚筒旋转时，钢球会压碎石灰石。产生的石灰浆机从轧机流入石灰岩磨水力旋流器贮水槽，从那里是石灰 石水力旋流器，泵的水力旋流器溢流通过浆饲料箱转移到吸收器，包含超大颗 粒的底流返回到磨机。石灰石浆槽充满后，旋流器系统进入回收模式。每单 位满载所需石灰石量为450公吨/24小时；这是基于指定的最低质量石灰 石。过程描述烟气，通过现有的静电除尘器和风机，在温度为115C - 1
9、30 C到脱硫 增压风扇的压力增加到克服的阻力脱硫工厂气体通道。气体进入气/气加热 器冷却到90 C。热火放弃转轮再生气体/释放气体加热器来加热处理气体 冷却到80C以上回到脱硫后烟囱。进气烟道气进入吸收塔下部区域的速度，其设计目的是将预饱和区内 的扰动降至最低。吸收体进口管道是用水清洗的，以防止固体在湿/干界面 堆积和结垢，这也有助于冷却进入的烟气。紧急提供喷雾淬火的烟气，假如 温度超过110C。然后气体通过吸收塔预饱和区，在预饱和区安装分配板， 以促进通过吸收塔的均匀流动模式。配流板下端面与气体同时清洗，采用 向上指向的吸收体浆液喷嘴。这些连同向下指向的喷嘴，是由预饱和喷雾 泵在压力下提供
10、的。在这一过程中，粉煤灰和非硫酸气体也被大量吸收。 FGD洗涤单元部分ilit I、iL ha.a /WS kCFGD灰岩浆和石膏浓缩段单元MMM r7B| IWp34*二 In -UJI 1 ； iIy a ty jl -i | I f TRUmwrFGO COMMON Fl AffTWk心fU ，, nJTSTEM 0IA6JWM主要的二氧化硫吸收（以及任何剩余气体和灰尘的冲刷）发生在气体 被循环泥浆擦洗的过程中，这些泥浆从吸收塔的底部抽取，并从分设在塔 内五个不同高度的喷嘴中喷射出来。泥浆液滴向下（逆流）喷射到气体流 中，每个喷射液位都有自己的专用循环泵由于过程化学的结果，再循环浆体主要
11、是石膏，按重量计算约17%为固 体，0.67%为石灰石。污水池中的一部分浆液被不断地抽出，泵入石膏分离 和脱水阶段进行处理。根据需要，通过操作不同数量的喷雾水平（阶段）来调整烟道气中 SO2的不同浓度（由燃烧的煤炭产生）。为了达到所需的吸收效率，本 设计要求煤中1.06%的硫分三步使用，2.0%的硫分四步使用，2.8%的硫 分五步使用。经过洗涤的气体通过三组雪佛龙气体分离器进入燃气/燃气加热器。前 两个除雾器组（设置为垂直流动）位于吸收塔顶部，第三个除雾器组（设 置为水平流动）位于吸收塔出口管道内。选择这种组合是为了获得最佳的液 滴去除效率。除雾器被分成若干部分，这些部分被间歇性和周期性地清洗
12、，以防止 固体颗粒堆积。第二排的除雾器用工艺水清洗。收集洗涤物并与更多的工 艺补水一起用于清洗第一个除雾器组。工厂所需的所有工艺用水都是从工厂的冷却系统中提取的。它以多种 方式进入工艺系统，主要是作为吸收剂蒸发损失的补充，以及除雾器和离 心洗涤。正常情况下，每台机组满载时的工艺用水量为3150吨/天。在最后一节冷却处理，现在在约50 C,通过气体/气体加热器，其温度提 高到80 C以上排放烟囱。石膏分离和脱水吸收体浆液从池底提取，利用水力旋流系统进行一次石膏分离。不论烟 气的入口 SO2浓度如何，抽提都是按恒定速率进行的。水力旋流系统的初级阶段产生一个含有粗石膏晶体的下流，按重量计 算，石膏的
13、浓度约为45%。然后将这些增稠的浆液泵入位于普通工厂区域 的脱水系统。溢流从一次旋流器通过二次旋流器进料槽，从二次旋流器进料 槽泵入二次旋流器。以石膏为主的一次旋流回流到吸收塔，二次旋流溢流是 将系统中的氯化物净化的手段，以及主要由粉煤灰和石灰石中的一些杂质组 成的“细粉”。这条小溪在被抽到污水 处理厂之前，会经过当地的一个净 化池。石膏脱水离心机系统接收来自一次旋流器下流的稠化浆液。该系统由 42台立式离心机、间歇式离心机组成，其生产的产品含有约8%的游离水 分，需要将石膏脱水到这一水平，以使其适合于输送机和轨道车辆的搬 运。离心机被分成6组，每组7台机器，每组机器将产品卸到各自的输送 机上
14、。此外，一系列输送机将脱水石膏输送到石膏储存大楼。离心机除去的浓缩液，连同饼洗、篮洗水，以及任何补充水，被用作石 灰石磨机生产石灰石浆的水。石灰石的运输和储存石灰石处理厂负责从铁路或公路上运送压碎的石灰 石。交付的货物分为重150吨的铁路料斗或重63吨的公路料斗，并配有 变速牵引杆给料机和装载输送机，然后将其排放到石灰石仓库。在铁路运 输的情况下（每列火车最多1500t），材料处理是通过100%重复的设备 流。道路处理是通过一条输送管道进入石灰岩商店。物料在仓库内的分配 是通过重复的穿梭输送机进行的。利用门式刮板回收机对石灰岩储层中的物料进行回收。这台机器和输 送石灰石到沙坑的输送机是复制的。
15、每条管道的输送能力为100%，通过穿 梭输送机将其输送到地堡。此外，公司还提供了一系列额外的设备，包括磁选机、皮带秤、垃圾 筛、接线楼转移装置、应急跳绳设备等。回收设备是独立的工厂包装，通过 电缆卷筒提供完整的电力供应。工厂配备了防尘设备。除卸轨作业外，全厂实行远程操作。现场储存35600t石灰石，消耗14天，由6x660兆瓦燃煤机组脱 硫，脱硫煤含硫量为2.0%，氯含量为0.3%。石灰石可以以最高每天3420吨的速度被送入加工厂的燃料库石膏的处理石膏副产品将用于石膏板和相关产品的商业生产。任何不符合规 格的 石膏，将与粉末状燃料灰混合，在允许的处置范围内储存在专门地方。石膏物料处理场通过石膏输送机将脱水石膏从脱水厂房中提取。交付速 率最高可达600t/hr，这取决于正在使用的离心机数量。石膏通过一系列输送机输送至可容纳58880t石膏的有盖石膏库，在库 内分布采用穿梭输送机。在仓库中使用了一种管理系统，以便在 标识了不 符合规范的石膏之后，可以定位石膏并有选择地从仓库中回收石膏。从石 膏库中回收的材料通过门式刮板回收机回收，并通过输 送机排放到铁路装载 或道路装载设施。卸料批次控制系统采用输送带称重系统，物料的重量和运送到卸 料设 施的时间都受到严格控制。这一点，连同进入铁路信号系统的接口，是为了 确保材料以适当的批处理速度装载，以实现列车装载时间。安装取样设备，
