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石灰石-石膏濕法煙氣脫硫系統(tǒng)
石灰石-石膏濕法脫硫技術(shù)說明
FGD系統(tǒng)的技術(shù)特點(diǎn)
我公司提供的濕法煙氣脫硫工藝，保證煙氣脫硫技術(shù)成熟、先進(jìn),裝置安全可靠、系統(tǒng)優(yōu)化、功能完整、界面清晰、造價(jià)合理。所提供的技術(shù)、設(shè)備質(zhì)量負(fù)責(zé)，并對(duì)整個(gè)工程的總體布置、安全性、設(shè)備配套性、處理能力、性能、考核指標(biāo)、土建、安裝及調(diào)試等承擔(dān)總體技術(shù)責(zé)任。
脫硫技術(shù)采用工藝先進(jìn)、可靠性高、技術(shù)成熟的噴淋空塔煙氣脫硫工藝，并在工程實(shí)踐中不斷優(yōu)化和完善該工藝，形成了具有自身特色的高效脫硫技術(shù)工藝。塔內(nèi)傳質(zhì)穩(wěn)定、氣液接觸充分、煙氣分布良好。
主要技術(shù)特點(diǎn)如下：
a)有著豐富的運(yùn)營(yíng)經(jīng)驗(yàn)。
b)系統(tǒng)的高可靠性和實(shí)用性，檢修次數(shù)少。
c)大于95%的凈化效率。
d)適應(yīng)大流量煙氣凈化。
e)對(duì)煤種適應(yīng)性強(qiáng)，可處理各種含硫量煤。
f)采用單回路開放式噴淋塔技術(shù)，塔內(nèi)空曠、表面平滑。
g)調(diào)節(jié)靈活，可根據(jù)SO2含量調(diào)節(jié)電力消耗。
h)利用豐富的工程經(jīng)驗(yàn)，根據(jù)不同工程的具體情況為客戶“量身定制”。
i)采用煙氣流動(dòng)模型輔助設(shè)計(jì)，確保煙氣分布均勻。
j)采用多母管制噴淋層，減小了塔內(nèi)噴淋管尺寸。噴淋層間距根據(jù)具體情況靈活設(shè)計(jì)，該設(shè)計(jì)不僅考慮到滿足性能要求，而且充分考慮到便于工作人員進(jìn)入吸收塔對(duì)漿液分配管及噴嘴進(jìn)行檢修和維護(hù)。
k)每層噴淋層設(shè)置低壓降噴嘴，可對(duì)整個(gè)塔體有效橫截面(煙氣分布橫截面)進(jìn)行充分合理地覆蓋，覆蓋率達(dá)到200%。橫截面噴淋量均勻，氣液接觸面積與接觸幾率大，有效提高了脫硫效率。噴嘴可實(shí)現(xiàn)其快速拆卸，便于安裝、更換，有效減少維護(hù)檢修的工作時(shí)間及工作量。
l)采用吸收塔的下部漿液池通入氧化空氣進(jìn)行強(qiáng)制氧化的方式，采用先進(jìn)的雙層側(cè)進(jìn)式攪拌器配氧化噴槍的方式，可進(jìn)一步提高氧化空氣在吸收塔漿液池(反應(yīng)池)中的分布均勻性、增加氧化空氣的比表面積，氧化空氣的利用率高、用量少且石膏結(jié)晶質(zhì)量好。
工藝描述 FGD脫硫系統(tǒng)主要包括以下幾個(gè)子系統(tǒng)： · 吸收劑漿液制備系統(tǒng) · 煙氣系統(tǒng) · 吸收系統(tǒng) · 石膏脫水系統(tǒng) · 工藝水系統(tǒng) · 壓縮空氣系統(tǒng) · 漿液排放系統(tǒng)

圖1. 工藝流程示意圖
吸收劑漿液制備系統(tǒng)
電石渣漿液制備系統(tǒng)的主要功能是制備合格的吸收劑漿液，并根據(jù)吸收塔系統(tǒng)的需要為其提供足夠的用量，以達(dá)到要求的脫硫效率。
本脫硫工藝以電石渣作為脫硫吸收劑。由粉倉(cāng)經(jīng)輸送及稱量設(shè)備直接進(jìn)入漿液箱制成漿液以備用。電石渣漿液制備系統(tǒng)的主要設(shè)備包括: 電石渣粉倉(cāng)、稱重給料機(jī)、電石渣漿液箱、電石渣漿液泵等。
煙氣系統(tǒng)
煙氣系統(tǒng)流程為：來自兩臺(tái)鍋爐引風(fēng)機(jī)出口的煙氣從原煙氣擋板門引入FGD系統(tǒng)，經(jīng)吸收塔后，凈煙氣通過煙囪排向大氣。系統(tǒng)不設(shè)置脫硫增壓風(fēng)機(jī)和煙氣換熱器。脫硫系統(tǒng)的壓損利用原引風(fēng)機(jī)的冗余量。在脫硫裝置的進(jìn)、出口設(shè)置自帶密封空氣設(shè)備的擋板門。煙道根據(jù)可能發(fā)生的溫度、壓力、流量、濕度等的最差運(yùn)行條件進(jìn)行設(shè)計(jì)，煙氣溫度低于酸露點(diǎn)的煙道都進(jìn)行防腐處理。煙氣系統(tǒng)主要設(shè)備包括：擋板門、膨脹節(jié)等設(shè)備。
吸收系統(tǒng)
吸收塔中SO2、SO3、HF、HCl的去除吸收塔采用先進(jìn)可靠的單回路噴淋塔。煙氣進(jìn)入吸收塔內(nèi)，與噴淋層噴射向下的電石渣漿液滴發(fā)生反應(yīng)，洗滌SO2、SO3、HF、HCl等有害氣體。吸收劑漿液制備系統(tǒng)制成的CaCO3漿液通過漿液泵送入吸收塔漿液循環(huán)泵的入口，與循環(huán)漿液一起進(jìn)入噴淋層。CaCO3在漿液池中溶解并與漿液吸收的SO2反應(yīng)。從低壓降中空噴嘴噴出的漿液在噴淋作用下形成霧狀液滴，在塔內(nèi)產(chǎn)生高效充分的氣-液接觸。在液滴的下降過程中，漿液液滴表面由于吸收SO2，表面趨于吸收飽和而停止吸收。被吸收的SO2與CaCO3在懸浮過程中反應(yīng)生成亞硫酸鈣，氧化風(fēng)機(jī)供給的空氣通過布置在漿液池內(nèi)的氧化空氣噴槍向漿池內(nèi)通入空氣,在側(cè)進(jìn)式攪拌器的作用下，進(jìn)入漿池內(nèi)的空氣形成微小的空氣泡，均勻穿過漿液池，將漿池內(nèi)的CaSO3氧化為CaSO4，新產(chǎn)生的CaSO4在石膏晶種內(nèi)結(jié)晶并形成晶體(CaSO4·2H2O)，石膏漿液通過石膏漿液泵送入石膏脫水系統(tǒng)。每個(gè)吸收塔配備三臺(tái)漿液循環(huán)泵，采用單元制運(yùn)行方式，每臺(tái)循環(huán)泵對(duì)應(yīng)一層噴淋裝置。循環(huán)泵將塔內(nèi)的漿液從下部漿液池打到噴淋層，經(jīng)過噴嘴噴淋，形成顆粒細(xì)小、反應(yīng)活性很高的霧化液滴。本設(shè)計(jì)采用了低壓降中空噴嘴，在同等噴霧條件下，對(duì)循環(huán)泵的壓力需求較低，霧化效果好。在吸收塔內(nèi)優(yōu)化了噴淋層的設(shè)置加強(qiáng)了吸收過程，使SO2、SO3、HF、HCl等被充分去除。由于在吸收塔內(nèi)吸收劑漿液通過循環(huán)泵反復(fù)循環(huán)與煙氣接觸，吸收劑利用率很高。經(jīng)過凈化處理的煙氣流經(jīng)兩級(jí)臥式除霧器，在此處將煙氣攜帶的漿液微滴除去。從煙氣中分離出來的小液滴慢慢凝聚成比較大的液滴，然后沿除霧器葉片的下部往下滑落，直到漿液池。經(jīng)洗滌和凈化的煙氣水含量<75mg/m3，從頂部離開吸收塔，經(jīng)凈煙道排入煙囪。
根據(jù)眾多FGD商業(yè)運(yùn)行的工程經(jīng)驗(yàn)，對(duì)吸收塔漿池的容量進(jìn)行了優(yōu)化設(shè)計(jì)。本設(shè)計(jì)采用大容量吸收塔漿池以確保： · 大容量吸收塔漿池給脫硫劑的溶解提供充分的反應(yīng)時(shí)間，由此確保高的脫硫效率。使工程的鈣硫比較低。 · 為亞硫酸鈣提供充分的氧化空間和氧化時(shí)間，確保良好的氧化效果。 · 為石膏晶體長(zhǎng)大提供充分的停滯時(shí)間，確保生成高品質(zhì)的粗粒狀(而非片狀和針狀)石膏晶體。同時(shí)，為了在煙氣參數(shù)如煙氣流量、煙氣溫度和SO2初始濃度發(fā)生快速變化的情況下，能使吸收塔能正常、穩(wěn)定地運(yùn)行，漿液池容量的設(shè)計(jì)保證提供充分的氣固緩沖容積，確保系統(tǒng)具有良好的耐沖擊性和穩(wěn)定性。漿液池里面的漿液為含有多種溶解鹽的水溶液，其中懸浮液的固含量維持于15wt%左右的水平。為了保證這些固態(tài)物質(zhì)能夠真正懸浮在漿液中，每個(gè)塔漿液池安裝了側(cè)進(jìn)式攪拌器。當(dāng)鍋爐原煙氣通過吸收塔時(shí)，會(huì)蒸發(fā)帶走一部分吸收塔內(nèi)的水分，石膏結(jié)晶也會(huì)帶走一定的水分，這樣將導(dǎo)致吸收塔漿液中的固體濃度逐步增大，進(jìn)而影響反應(yīng)的正常進(jìn)行。漿池的液位由吸收塔的液位控制系統(tǒng)控制，部分蒸發(fā)水將通過除霧器沖洗水和濾液水回用來補(bǔ)充。塔內(nèi)漿液的密度通過調(diào)節(jié)吸收塔內(nèi)石膏漿液的排放量來控制。漿池內(nèi)的PH值通過加入的新鮮電石渣漿液的量來控制。吸收塔漿液池上部設(shè)溢流口，保證漿液液位低于吸收塔煙氣入口段的下沿。吸收塔頂部設(shè)有放空閥，當(dāng)FGD裝置走旁路或當(dāng)FGD裝置停運(yùn)時(shí)，閥門開啟。在調(diào)試及FGD系統(tǒng)檢修時(shí)打開，可排除漏進(jìn)的煙氣，有通氣、通風(fēng)、通光的作用，方便工作人員操作;FGD停運(yùn)時(shí)，可避免煙氣在系統(tǒng)內(nèi)冷凝并腐蝕系統(tǒng)。
(1). SO2、SO3和HCl的吸收：煙氣中的SO2和SO3與漿液液滴中的水發(fā)生如下反應(yīng)： SO2 + H2O → HSO3- + H+ SO3 + H2O → H2SO4 HCl遇到液滴中的水即可迅速被水吸收而形成鹽酸，且迅速形成Cl-離子而存在于漿液中。
(2). 與CaCO3反應(yīng) SO2、SO3、HCl等與CaCO3漿液發(fā)生以下離子反應(yīng)： Ca2+ + HCO3- + OH- + HSO3- + 2H+ → Ca2+ + HSO3- + CO2↑+2H2O Ca2+ + HCO3- + OH- + SO42- + 2H+ → Ca2+ + SO42- + CO2↑+2H2O Ca2+ + HCO3- + OH- + 2H+ + 2Cl- → Ca2+ + 2Cl- + CO2↑+ 2H2O
(3). 氧化反應(yīng) 通入吸收塔漿液池內(nèi)的氧氣將亞硫酸氫根氧化成硫酸根： 2HSO3- + O2 → 2SO42- + 2H+ 石膏形成： Ca2+ + SO42- + 2H2O → CaSO4 ?2H2O 石膏的結(jié)晶主要發(fā)生在吸收塔漿液池內(nèi)，漿液在吸收塔內(nèi)的停留時(shí)間、通入空氣的體積和方式都經(jīng)過專門的設(shè)計(jì)，可保證石膏的結(jié)晶生成。
吸收劑溶解
通常所用的吸收劑電石渣溶解過程如下： CaCO3 + H2O → Ca2+ + HCO3- + OH- 水中電石渣的溶解是一個(gè)緩慢的過程，其過程取決于以下幾個(gè)因素： · 固態(tài)電石渣顆粒的顆粒尺寸。顆粒細(xì)小的電石渣粉要比顆粒粗大的電石渣粉溶解要快，低的鈣硫比，要求細(xì)的電石渣顆粒。 · 吸收塔漿液的PH值。PH值越低，電石渣溶解得越快。
氧化空氣系統(tǒng)
吸收塔的氧化系統(tǒng)由氧化風(fēng)機(jī)、氧化噴槍及相應(yīng)的管道、閥門組成。氧化空氣通過氧化空氣噴槍均勻地分布在吸收塔底部漿液池中，將CaSO3氧化成CaSO4?2H2O，進(jìn)而結(jié)晶析出。氧化空氣系統(tǒng)是吸收系統(tǒng)重要組成部分，氧化空氣使吸收塔漿液池內(nèi)的亞硫酸氫根氧化成硫酸根，從而增強(qiáng)漿液吸收SO2的能力。氧化空氣分布不均勻和氧化空氣的注入量不足將會(huì)引起吸收效率的降低，嚴(yán)重時(shí)還可能導(dǎo)致吸收塔漿液池中亞硫酸鈣含量過高引起結(jié)垢。采用的氧化噴槍，較好避免了氧化空氣分布管的結(jié)垢問題。并在設(shè)計(jì)時(shí)考慮空氣在漿池內(nèi)有足夠的停留時(shí)間，以提高氧化空氣的利用率。該系統(tǒng)的主要特點(diǎn)如下： · 氧化空氣分布均勻，氧化性能高，在氧化空氣用量較低的情況下保證了氧化反應(yīng)的徹底進(jìn)行，漿液中CaSO3 含量低。 · 合理的沖洗設(shè)計(jì)和氧化空氣增濕降溫，保證了長(zhǎng)周期運(yùn)行而不結(jié)垢。石膏脫水系統(tǒng) 石膏脫水采用一級(jí)旋流器、二級(jí)壓濾機(jī)機(jī)系統(tǒng)。來自吸收塔反應(yīng)池的石膏漿濃度約為15%(wt)，經(jīng)吸收塔石膏排出泵打到1000米外的旋流濃縮器，濃縮后的漿液底流濃度為40～50%(wt)，再經(jīng)過壓濾機(jī)脫水，形成表面水分不高于20%的終產(chǎn)物石膏。壓濾機(jī)的濾出液和石膏旋流站的溢流進(jìn)入濾液池，由吸收塔回用。為保持系統(tǒng)內(nèi)氯離子的平衡，避免因氯離子累積造成設(shè)備的腐蝕，系統(tǒng)將排放一定量的廢水。濾液用濾液泵排回電石渣漿液箱制漿。石膏脫水系統(tǒng)的主要設(shè)備有石膏旋流站、壓濾機(jī)、濾液泵等。
工藝水系統(tǒng)
從電廠供水系統(tǒng)引接至脫硫工藝水箱，為脫硫工藝系統(tǒng)提供工藝用水。其主要用戶為： · 吸收塔補(bǔ)充水、電石渣漿液制備用水; · 水環(huán)式真空泵用水; · 管路沖洗水; · 設(shè)備的冷卻水及密封水。工藝水系統(tǒng)為兩臺(tái)爐共用，工藝水箱的可用容積按兩臺(tái)爐脫硫裝置正常運(yùn)行1小時(shí)的最大工藝水耗量設(shè)計(jì)。優(yōu)化工藝水系統(tǒng)的設(shè)計(jì)，節(jié)約用水。設(shè)備、管道及箱罐的沖洗水和設(shè)備的冷卻水回收至集水坑重復(fù)使用。排放系統(tǒng) FGD系統(tǒng)設(shè)置一套事故漿液系統(tǒng)，在吸收塔故障或檢修時(shí)，用來臨時(shí)貯存吸收塔石膏漿液，作為吸收塔再次啟動(dòng)時(shí)的石膏晶種。在吸收塔區(qū)域、制漿脫水區(qū)域分別設(shè)有地坑，漿液管和漿液泵停運(yùn)時(shí)的沖洗水及設(shè)備冷卻水，均收集在各自的集水坑中，通過地坑泵送至事故漿液箱或返回吸收塔。排放系統(tǒng)主要包括事故漿液箱、漿液返回泵、地坑液下泵等設(shè)備。
壓縮空氣系統(tǒng)
一般，電廠提供高質(zhì)量的儀用壓縮空氣，向脫硫裝置內(nèi)的氣動(dòng)儀表、閥門、控制設(shè)備和熱工儀表等提供無油、清潔、干燥的壓縮空氣，脫硫島內(nèi)僅設(shè)置壓縮空氣儲(chǔ)氣罐。在電廠用氣量不足的情況下，也可在脫硫內(nèi)單獨(dú)設(shè)置空壓機(jī)站。密封空氣由密封風(fēng)機(jī)提供，作為煙氣擋板門的密封空氣。密封空氣采用電加熱器加熱。壓縮空氣系統(tǒng)主要包括儲(chǔ)氣罐、管道閥門及儀表等設(shè)備濕法煙氣脫硫系統(tǒng)采用從德國(guó)魯奇·能捷斯·比曉夫公司(LG，原LLB)引進(jìn)的石灰石/石灰-石膏濕法煙氣脫硫(FGD)技術(shù)，具有脫硫效率高，可靠性強(qiáng)，脫硫副產(chǎn)品可綜合利用，不會(huì)造成二次污染等優(yōu)點(diǎn)。該技術(shù)是解決大容量發(fā)電機(jī)組煙氣脫硫的最佳選擇，適用于燃煤發(fā)電廠、燃煤供熱鍋爐、冶金燒結(jié)機(jī)等企業(yè)的煙氣脫硫工程，是凈化鍋爐尾氣的首要選擇。主要特點(diǎn)l l 脫硫效率高，可達(dá)95%以上; l 吸收劑化學(xué)劑量比低，約為1.03; l 液/氣比(L/G)低，可降低脫硫系統(tǒng)的能耗; l 可得到純度很高的脫硫副產(chǎn)品—石膏，為脫硫副產(chǎn)品的綜合利用創(chuàng)造了有利條件; l 采用空塔型式使吸收塔內(nèi)徑大幅度的減小，同時(shí)大大減少了內(nèi)部構(gòu)件，降低了結(jié)垢的可能性; l 采用價(jià)廉易得的石灰石/石灰作為吸收劑，能夠有效地控制運(yùn)行成本; l 系統(tǒng)具有較高的可靠性，系統(tǒng)可用率可達(dá)98%以上; l 對(duì)鍋爐燃煤煤質(zhì)變化適應(yīng)性好，當(dāng)燃煤含硫量增加時(shí)，仍可保持較高的脫硫效率; l 對(duì)鍋爐負(fù)荷變化有良好的適應(yīng)性，在不同的煙氣負(fù)荷及SO2濃度下，脫硫系統(tǒng)仍可保持較高的脫硫效率及系統(tǒng)的穩(wěn)定性。
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