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1、脱硫原理及工艺系统构成一、 燃煤SO2的排放煤中硫可分为可燃硫和不可燃硫，有机硫（So）、硫铁矿硫（Sp）和单质硫（Sei）都能在空气中燃烧，属可燃硫。硫酸盐硫（Ss）属于固定硫，不可燃。煤中各种形态的硫总称为全硫（St）,即StSsSoSpSei，可燃硫是烟气中SO2的直接来源，化学反应方程式如下：S+O2= SO23FeS28O2Fe3O46 SO2我厂设计煤种为黄陵煤，煤中收到基硫的百分含量为：设计煤种：0.51，校核煤种：0.52，属于含硫量低的煤种（一般我国煤中硫百分含量为15以下）。我国火电厂大气污染物排放标准规定：火电厂SO2和NOx最高允许排放标准（mg/m3）SO2排放标准燃
2、料所含硫份1.0燃料所含硫份1.021001200NOx排放标准液体排渣固体排渣1000650二、 湿法石灰石石膏法脱硫原理及工艺技术1.2.2 反应原理用于去除SOx的浆液收集在吸收塔浆池内。吸收塔浆池分为氧化区和结晶区，在上部氧化区内，氧化空气通过一个分配系统吹入，在PH值为4-5的浆液中生成石膏；在结晶区，石膏晶种逐渐增大，并生成为易于脱水的较大的晶体，新的石灰石浆液也被加入这个区域。1.2.3 化学过程化学反应过程描述如下：石灰石的溶解： CaCO3 + CO2 + H2OCa(HCO3)2与SO2反应： Ca(HCO3)2 + 2SO2Ca(HSO3)2 +2CO2氧化： Ca(HS
3、O3)2 + CaCO3 + O22CaSO4+CO2+H2O石膏生成： CaSO4 + 2H2O CaSO4 2H2O去除SO2总反应方程式：CaCO3+ SO2 + O2 + 2H2OCaSO4 2H2O + CO2石灰石在水中的低溶解性在吸收塔内被二氧化碳提高。通过溶解过程，生成碳酸氢钙。碳酸氢钙与二氧化硫反应生成可溶的亚硫酸氢钙。在氧化区，亚硫酸氢钙与空气中的氧发生反应，生成硫酸钙。浆液中的硫酸钙再结晶生成二水硫酸钙，即石膏。整个脱硫反应在吸收塔塔内区域的化学反应如图2所示。1.3 系统描述1.3.1 吸收塔系统 吸收塔由吸收塔浆池和吸收区及除雾器区组成。烟气中SOx的去除和石膏的生成
4、就在吸收塔内完成。布置3层喷淋层，浆液通过喷嘴成雾状喷出。循环泵把吸收塔浆池中的浆液输送至喷淋层。最上面的喷淋层只布置与烟气逆流的喷嘴，其余喷淋层均布置有顺流和逆流双向喷射喷嘴。SOx被喷淋浆液吸收，并与之反应。通过吸收区后的净烟气经位于吸收塔上部的两级除雾器后排出。空气通过氧化风机送入氧化区，氧化空气在进入吸收塔之前在管道中被加入工艺水，目的是为了冷却并使氧化空气达到饱和状态。通过这种方式，可以防止热的氧化空气在进入吸收塔时，在氧化空气管出口使浆液中的水份蒸发而造成出口浆液粘结、结垢的现象发生。氧化空气经过一个特殊的分配系统进入氧化区。这个分配 图 2 吸收塔各区域化学反应原理图系统是由几个
5、管道组成的管线系统构成。氧化空气通过氧化管道上的开孔喷入浆液。由于开孔向下，FGD停运时，浆液中的固体不会进入氧化空气分配系统。氧化空气分配管布置在分区管之间，相应减少了吸收塔自由横截面，增加了浆液喷入结晶区的流速，从而阻止了浆液从结晶区向氧化区的回流混合。因为回流混合将会增加氧化区的pH值，以至于使氧化反应变得困难。结晶区位于吸收塔浆池中氧化区下部。在结晶区，逐渐形成大的易于旋流器分离的石膏晶体。结晶过程要求浆液中固体含量在最大180g/l，同时在浆池中要有足够的停留时间。新的石灰石浆液也在此区域加入，以保持吸收剂的活性。通过控制系统调节加入的浆液量。石膏浆液通过石膏浆液泵输送至石膏旋流站，
6、石膏浆液泵的吸入口位于氧化空气分配系统的下部。喷淋浆液在吸收塔中被氧化和更新，通过吸收塔循环泵输送至喷淋层。通常情况下，1台、2台、3台循环泵同时运行，这取决于未处理烟气量的大小及烟气中SO2的含量；为了保障吸收塔内的安全运行，至少2台吸收塔循环泵同时运行。吸收塔浆池还配置有脉冲悬浮系统，由一运一备的两台脉冲悬浮泵组成。脉冲悬浮系统的喷嘴把浆液喷向吸收塔底部，防止底部浆液沉积。脉冲悬浮泵有两个吸入管，通常情况下使用低位的吸入口。脉冲悬浮泵启动时，浆液取自高位吸入口，运行一段时间后，底部的固体沉积物被悬浮起来，然后转换至低位吸入口运行。因为在任何负荷情况下脉冲悬浮泵均运行，所以分析仪表（pH计与
7、密度计）及事故排浆管道安装在脉冲悬浮泵排出管上。当烟气通过吸收区时会带走液滴。为了满足净烟气的要求及防止液滴在下游部件中发生沉积，大部分液滴必须被再次分离。在吸收塔上部安装了一个两级除雾器，当净烟气通过第一级除雾器时，大部分液滴被分离出来，通过第二级除雾器可以获得更好的分离效果。在除雾器的表面会产生固体沉积，因此必须设置冲洗水。烟气蒸发会带走吸收塔内的一部分水，同时石膏浆液排出也会带走一部分水，因此吸收塔的液位会降低。吸收塔的补水通过除雾器的冲洗水和单独的工艺水补水实现。在吸收塔烟道入口设置有内表面冲洗系统。当热的烟气进入吸收塔时，会在入口烟道下表面形成固体沉积。这些固体沉积通过内表面冲洗系统
8、来清洗。1.3.2 烟气系统在每台机组回转式换热器前的原烟气烟道上装设二台静叶可调轴流式风机或一台动叶可调轴流式风机。锅炉烟气增压后输送到回转式换热器（原烟气侧）。然后再在脱硫系统中除去SOX，净化后的烟气通过回转式换热器（净烟气侧）加热，最后通过烟囱排放。1.3.2.1 烟 道烟道包括必要的烟气通道、吸收塔入口烟道冲洗装置、排放漏斗、膨胀节、法兰、导流板、垫片/螺栓材料以及烟道供货范围内的其它附属设备。在BMCR工况下，烟道内任意位置的烟气流速不大于15m/s。烟道留有适当的取样接口、试验接口和人孔。烟道装有旁路系统。FGD进出口挡板门及旁路挡板门均为双挡板型式。吸收塔系统运行时入口挡板和出
9、口挡板打开，旁路挡板关闭。当吸收塔系统停运、事故或维修时，入口挡板和出口挡板关闭，旁路挡板全开，烟气通过旁路烟道经烟囱排放。1.3.2.2 增压风机增压风机（BUF）布置在回转式换热器上游、运行在干工况下。本工程采用国产的2台静叶可调轴流式风机为基本方案，增压风机包括电机和密封空气系统。1.3.2.3 烟气再热系统系统内装有回转再生式气-气换热器（GGH）。在BMCR工况下，GGH能够将净烟气加热至80C以上进入烟囱排放，而不需要补充其他热源。GGH最大泄露量少于1%。为了清洁和保证GGH的烟气压降，系统配备了压缩空气吹扫及水冲洗系统。1.3.3 石膏脱水及储存系统石膏浆液由吸收塔排放泵从吸收
10、塔输送到石膏脱水系统。浆液浓度约为120 g/l。石膏脱水及储存系统为全厂FGD系统公用，包括2套石膏旋流系统、1套废水旋流系统、2台带冲洗系统的真空皮带机、2套真空系统、2套滤液分离装置（滤液罐）、2个滤布冲洗水箱、2个滤饼冲洗水箱、1间石膏库。1.3.3.1 石膏旋流站系统石膏浆液由吸收塔排放泵从吸收塔输送到各自的石膏旋流站系统。石膏旋流站系统按275容量（2台锅炉在含硫1.6%的煤种指标BMCR工况下石膏生成量）设置，共2套。石膏旋流站安装在石膏脱水车间的顶部。石膏浆液输送到石膏旋流站，浓缩到浓度大约50的下溢浆液自流到真空皮带脱水机，上溢浆液自流到滤液池。1.3.3.2 废水旋流站（二
11、级旋流站）从滤液泵出口管道上将一部分石膏旋流站上溢浆液从滤液池送到废水旋流站，废水旋流站的底流浆液自流到滤液池，含有大部分烟气飞灰及石灰石酸不容物等细小颗粒的上溢浆液自流到废水处理车间。1.3.3.3真空皮带脱水机系统真空皮带脱水机和真空系统按275容量（2台锅炉在含硫1.6%的煤种指标BMCR工况下石膏生成量）设置。石膏旋流站下溢浆液自流输送到真空皮带脱水机，由真空系统脱水到含90固形物和10水分，脱水石膏经冲洗降低其中的Cl浓度。滤液经滤液罐进入滤液池。工艺水作为密封水供给真空泵，然后收集到滤布冲洗水箱，冲洗滤布和石膏饼后收集到滤饼冲洗水箱，作为滤饼冲洗水源。滤饼冲洗水箱和滤布冲洗水箱的溢
12、流水自流到滤液池，然后由滤液泵输送到石灰石制浆及供浆系统和吸收塔。1.3.3.4石膏储存系统石膏储存系统容量为2台锅炉在含硫1.6%的煤种指标BMCR工况下5天的石膏生成量。脱水石膏直接落入石膏库。石膏库储存容量2500 m3。1.3.4 石灰石浆液制备系统石灰石制备系统由两台炉（2300MW）共用，由下列子系统组成：1.3.4.1 石灰石接收和储存系统石灰石接收存储系统由下列设备组成：a. 石灰石棚b. 装载机c. 石灰石进料斗d. 石灰石振动给料机e. 金属分离器f. 石灰石斗式提升机g. 皮带输送机h.石灰石中间料斗i.石灰石料斗布袋除尘器在石灰石棚堆放的石灰石块由装载机卸入石灰石卸料斗
13、，粒径为020mm石灰石经振动给料机输送到石灰石斗式提升机，然后经皮带输送机输送入石灰石中间料斗。安装在振动给料机上金属分离器将石灰石中的金属除去，粒径大于20mm石灰石挡在卸料斗格栅外面。1.3.4.2石灰石磨制系统石灰石磨制系统由下列设备组成：a. 皮带称重给料机b. 湿式球磨机c. 磨机浆液箱d. 磨机浆液箱搅拌机e. 磨机浆液泵f. 石灰石浆液旋流站本系统安装两套石灰石磨制制浆系统。每套的容量相当于2台锅炉在含硫1.6%的煤种指标BMCR运行工况时石灰石耗量的75，磨制后的石灰石粒度为90通过250目筛。石灰石在湿式球磨机内磨碎后自流到磨机浆液箱，然后由磨机浆液泵输送到石灰石浆液旋流站
14、。含有大颗粒物料的石灰石浆液从旋流站下溢浆液再循环回到湿式球磨机入口，上溢浆液排到石灰石浆液箱，制成的浆液浓度约为250g/l。1.3.4.3石灰石浆液供给系统本系统配有1座石灰石浆液箱和4台石灰石浆液泵（每台炉两台，一运一备）。2台石灰石浆液泵将石灰石浆液送入对应机组的吸收塔，浆液速度由锅炉负荷、烟气中的SO2含量及吸收塔内浆液的pH值等来控制。石灰石浆液箱液位的降低，通过添加滤液水和石灰石粉来补充。石灰石浆液的浓度由滤液水的流量和石灰石粉给料来控制。每座吸收塔配有一条石灰石浆液输送管，石灰石浆液通过管道输送到吸收塔。每条输送管上分支出一条再循环管回到石灰石浆液箱，以防止浆液在管道内沉淀。1
15、.3.5 公用系统公用系统包括工艺水系统和压缩空气系统。1.3.5.1 工艺水系统工艺水水源由买方提供，并输送到FGD岛外1米处。工艺水箱工业水工 艺水 泵#1、2吸收塔#1、2真空泵密封水#1、2滤布冲洗水箱工艺水由工艺水泵从工艺水箱输送到各用水点，例如吸收塔、吸收塔入口烟道冲洗水、真空泵密封水等。循环水排污水箱循环水排污水工 艺水 泵工艺水泵GGH高压冲洗水泵除雾器冲洗水泵冲洗GGH杂相用水冲洗除雾器除雾器也用工艺水冲洗。冲洗水由除雾器冲洗水泵自动周期性地输送到除雾器。1.3.5.2压缩空气系统厂用及仪用压缩空气气源由需方提供，压缩空气系统包括2个储气罐，检修压缩空气用作厂用气、GGH吹扫用气。1.3.6 浆液排放及收集系统排放系统设有1座事故浆液箱（其容量可容纳一座吸收塔浆池、石灰石浆液箱中的浆液及冲洗水等）、1个石灰石制备系统排水池、2个吸收塔排水池（每台炉1个）。其中石膏脱水区域不单独设置排水池，由该区域的滤液池代替其功能。当需要排空吸收塔进行检修时，塔内的浆液主要由吸收塔脉冲悬浮泵排至全厂公用的事故浆液箱。当
