湿法脱硫讲义Word格式.docx

1、HSO4HSO42氧化反应的机理：氧化反应的机理基本同吸收反应，不同的是氧化反应是液相连续，气相离散。水吸收O2属于难溶解度的气体组份的吸收，根据双膜理论，传质速率受液膜传质阻力的控制。强化氧化反应的措施：a）降低PH值，增加氧气的溶解度b）增加氧化空气的过量系数，增加氧浓度c）改善氧气的分布均匀性，减小气泡平均粒径，增加气液接触面积。（3）中和反应吸收剂浆液被引入吸收塔内中和氢离子，使吸收液保持一定的pH值。中和后的浆液在吸收塔内再循环。中和反应如下：Ca2CO322HSO42H2OCaSO42H2OCO22HCO32H2OCO2中和反应的机理：中和反应伴随着石灰石的溶解和中和反应及结晶，由

2、于石灰石较为难溶，因此本环节的关键是，如何增加石灰石的溶解度，反应生成的石膏如何尽快结晶，以降低石膏过饱和度。中和反应本身并不困难。强化中和反应的措施：a）提高石灰石的活性，选用纯度高的石灰石，减少杂质。b）细化石灰石粒径，提高溶解速率。c）降低PH值，增加石灰石溶解度，提高石灰石的利用率。d）增加石灰石在浆池中的停留时间。e）增加石膏浆液的固体浓度，增加结晶附着面，控制石膏的相对饱和度。f）提高氧气在浆液中的溶解度，排挤溶解在液相中的CO2，强化中和反应。（4）其他副反应烟气中的其他污染物如SO3、Cl、F和尘都被循环浆液吸收和捕集。SO3、HCl和HF与悬浮液中的石灰石按以下反应式发生反应

3、：SO3H2O2HSO42CaCO3 +2 HClCaCl2 +CO2 +H2OCaCO3 +2 HF CaF2 +CO2 +H2O副反应对脱硫反应的影响及注意事项：脱硫反应是一个比较复杂的反应过程，其中一些副反应，有些有利于反应的进程，有些会阻碍反应的发生，下列反应应当在设计中予以重视：a）Mg的反应浆池中的Mg元素，主要来自于石灰石中的杂质，当石灰石中可溶性Mg含量较高时（以MgCO3形式存在），由于MgCO3活性高于CaCO3会优先参与反应，对反应的进行是有利的，但过多时，会导致浆液中生成大量的可溶性的MgSO3，它过多的存在，使的溶液里SO32-浓度增加,导致SO2吸收化学反应推动力的

4、减小，而导致SO2吸收的恶化。另一方面，吸收塔浆液中Mg浓度增加，会导致浆液中的MgSO4（L）的含量增加，既浆液中的SO42-增加，会对导致吸收塔中的悬浮液的氧化困难，从而需要大幅度增加氧化空气量，氧化反应原理如下：HSO31/2O2HSO4 （1）HSO4HSO42 （2）因为（2）式的反应为可逆反应，从化学反应动力学的角度来看，如果SO42-的浓度太高的话，不利于反应向右进行。因此喷淋塔一般会控制Mg离子的浓度，当高于5000ppm时，需要通过排出更多的废水，此时控制准则不再是CL小于20000ppmb）AL的反应AL主要来源于烟气中的飞灰，可溶解的AL在F离子浓度达到一定条件下，会形成

5、氟化铝络合物（胶状絮凝物），包裹在石灰石颗粒表面，形成石灰石溶解闭塞，严重时会导致反应严重恶化的重大事故。c）Cl的反应在一个封闭系统或接近封闭系统的状态下，FGD工艺的运行会把吸收液从烟气中吸收溶解的氯化物增加到非常高的浓度。这些溶解的氯化物会产生高浓度的溶解钙,主要是氯化钙,如果高浓度的溶解的钙离子存在FGD系统中,就会使溶解的石灰石减少,这是由于”共同离子作用”而造成的,在”共同离子作用”下,来自氯化钙的溶解钙就会妨碍石灰石中碳酸钙的溶解。控制CL离子的浓度在1200020000ppm是保证反应正常进行的重要因素。4 系统描述4.1 FGD系统构成烟气脱硫（FGD）装置采用高效的石灰石/

6、石膏湿法工艺，整套系统由以下子系统组成：（1）SO2吸收系统（2）烟气系统（3）石灰石浆液制备系统（4）石膏脱水系统（5）供水和排放系统（6）废水处理系统（7）压缩空气系统4.2 SO2吸收系统烟气由进气口进入吸收塔的吸收区，在上升过程中与石灰石浆液逆流接触，烟气中所含的污染气体绝大部分因此被清洗入浆液，与浆液中的悬浮石灰石微粒发生化学反应而被脱除，处理后的净烟气经过除雾器除去水滴后进入烟道。吸收塔塔体材料为碳钢内衬玻璃鳞片。吸收塔烟气入口段为耐腐蚀、耐高温合金。吸收塔内烟气上升流速为3.2-4m/s。塔内配有喷淋层，每组喷淋层由带连接支管的母管制浆液分布管道和喷嘴组成。喷淋组件及喷嘴的布置设

7、计成均匀覆盖吸收塔上流区的横截面。喷淋系统采用单元制设计，每个喷淋层配一台与之相连接的吸收塔浆液循环泵。每台吸收塔配多台浆液循环泵。运行的浆液循环泵数量根据锅炉负荷的变化和对吸收浆液流量的要求来确定，在达到要求的吸收效率的前提下，可选择最经济的泵运行模式以节省能耗。吸收了SO2的再循环浆液落入吸收塔反应池。吸收塔反应池装有多台搅拌机。氧化风机将氧化空气鼓入反应池。氧化空气分布系统采用喷管式，氧化空气被分布管注入到搅拌机桨叶的压力侧，被搅拌机产生的压力和剪切力分散为细小的气泡并均布于浆液中。一部分HSO3在吸收塔喷淋区被烟气中的氧气氧化，其余部分的HSO3在反应池中被氧化空气完全氧化。吸收剂（石

8、灰石）浆液被引入吸收塔内中和氢离子，使吸收液保持一定的pH值。中和后的浆液在吸收塔内循环。吸收塔排放泵连续地把吸收浆液从吸收塔送到石膏脱水系统。通过排浆控制阀控制排出浆液流量，维持循环浆液浓度在大约825wt。脱硫后的烟气通过除雾器来减少携带的水滴，除雾器出口的水滴携带量不大于75mg/Nm3。两级除雾器采用传统的顶置式布置在吸收塔顶部或塔外部，除雾器由聚丙烯材料制作，型式为z型，两级除雾器均用工艺水冲洗。冲洗过程通过程序控制自动完成。吸收塔入口烟道侧板和底板装有工艺水冲洗系统，冲洗自动周期进行。冲洗的目的是为了避免喷嘴喷出的石膏浆液带入入口烟道后干燥粘结。在吸收塔入口烟道装有事故冷却系统，事

9、故冷却水由工艺水泵提供。当吸收塔入口烟道由于吸收塔上游设备意外事故造成温度过高而旁路挡板未及时打开或所有的吸收塔循环泵切除时本系统启动。4.3 烟气系统从锅炉来的热烟气经增压风机增压后进入烟气换热器（GGH）降温侧，经GGH冷却后，烟气进入吸收塔，向上流动穿过喷淋层，在此烟气被冷却到饱和温度，烟气中的SO2被石灰石浆液吸收。除去SOX及其它污染物的烟气经GGH加热至80以上，通过烟囱排放。GGH是利用热烟气所带的热量加热吸收塔出来的冷的净烟气。在设计条件下且没有补充热源时，GGH可将净烟气的温度提高到80以上。烟气通过GGH的压损由一在线清洗系统维持。正常运行时清洗系统每天需使用蒸汽吹灰3次。

10、此外，系统还配有一套在线高压水洗装置（约1月用1次）。在热烟气的进口与GGH相连的烟道出口安置一套可伸缩的清洗设备，用来进行常规吹灰和在线水冲洗。清洗装置都有单独的、可伸缩的矛状管和带有单独的辅助蒸汽和水喷嘴的驱动机械。GGH配一台在线的冲洗水泵 ，该泵为在线清洗提供高压冲洗水。自动吹灰系统可保证GGH的受热面不受堵塞，保持承诺的净烟气出口温度。吹灰器自动控制。当GGH停机后，换热元件可用一低压水清洗装置进行清洗。此低压水清洗装置每年使用两次。每台GGH上的两个固定的水冲洗装置用来进行离线冲洗。每一个固定的水清洗装置配有带喷嘴的直管，从有一定间隔的喷嘴中均匀地向换热面喷冲洗水。设置一套密封系统

11、保证GGH漏风率小于1%。烟道上设有挡板系统，以便于FGD系统正常运行和事故时旁路运行。每套FGD装置的挡板系统包括一台FGD进口原烟气挡板，一台FGD出口净烟气挡板和一台旁路烟气挡板，挡板为双百叶式。在正常运行时，FGD进出口挡板开启，旁路挡板关闭。在故障情况下，开启烟气旁路挡板门，关闭FGD进出口挡板，烟气通过旁路烟道绕过FGD系统直接排到烟囱。所有挡板都配有密封系统，以保证“零”泄露。密封空气设两台100%容量的密封空气风机（一台备用）和二级电加热器，加热温度不低于70。烟道包括必要的烟气通道、冲洗和排放漏斗、膨胀节、法兰、导流板、垫片/螺栓材料以及附件。在BMCR工况下，烟道内任意位置

12、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。对于每台锅炉的FGD系统，配置1台100BMCR烟气量的增压风机（BUF），布置于吸收塔上游的干烟区。增压风机为动叶可调轴流风机。包括电动机、密封空气系统等。4.4石灰石浆液制备与供给系统由汽车运来的石灰石卸至石灰石浆液制备区域的地斗，通过斗提机送入石灰石贮仓（贮仓的容量按需要的石灰石耗量设计），石灰石贮仓出口由皮带称重给料机送入石灰石湿式磨机，研磨后的石灰石进入磨机浆液循环箱，经磨机浆液循环泵送入石灰石旋流器，合格的石灰石浆液自旋流器溢流口流入石灰石浆液箱，不合格的从旋流器底流再送入磨机入口再次研磨。系统设置一个石灰石浆液箱

13、，每塔设置2台石灰石浆液供浆泵。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。脱硫所需要的石灰石浆液量由锅炉负荷，烟气的SO2浓度和Ca/S来联合控制，而需要制备的石灰石浆液量由石灰石浆液箱的液位来控制，浆液的浓度由浆液的密度计控制测量量作前馈控制旋流器个数。4.5 石膏脱水系统机组FGD所产生的25wt浓度的石膏浆液由吸收塔下部布置的石膏浆液排放泵（每塔两台石膏浆液排放泵，一运一备）送至石膏浆液旋流器。系统设置2套石膏旋流站，2套石膏旋流站底流自流进入2台真空皮带脱水机。每台真空皮带脱水机的设计过滤能力

14、为2台机组脱硫系统石膏总量的75。石膏脱水系统包括以下设备：石膏旋流站真空皮带过滤机滤布冲洗水箱滤布冲洗水泵滤液水箱及搅拌器滤液水泵石膏饼冲洗水泵废水旋流站给料箱废水旋流站给料泵废水旋流站石膏输送机石膏库（1）石膏旋流站和废水旋流站浓缩到浓度大约55的旋流站的底流浆液自流到真空皮带脱水机，旋流站的溢流自流到废水旋流站给料箱，一部分通过废水旋流站给料泵送到废水旋流站，其余部分溢流到滤液水箱。废水旋流站溢流到废水箱，通过废水输送泵送到废水处理系统，底流进入滤液箱。（2）真空皮带脱水机设置2套容量为2台机组脱硫系统石膏总产量75的脱水系统。真空皮带脱水机和真空系统按此容量设计。石膏旋流站底流浆液由真

15、空皮带脱水机脱水到含90固形物和10水分，脱水石膏经冲洗降低其中的Cl浓度。滤液进入滤液水回收箱。脱水后的石膏经由石膏输送皮带送入石膏库房堆放。石膏库房通过优化设计，使石膏运输车辆装料便于进行，不会对厂区环境造成污染。工业水作为密封水供给真空泵，然后收集到滤布冲洗水箱，用于冲洗滤布，滤布冲洗水被收集到滤饼冲洗水箱，用于石膏滤饼的冲洗。滤液水箱收集的滤液、冲洗水等由滤液水泵输送到石灰石浆液制备系统和吸收塔。4.6供水和排放系统4.6.1供水系统从电厂供水系统引接至脱硫岛的水源，提供脱硫岛工业和工艺水的需要。工业水主要用户为：除雾器冲洗水及真空泵密封水。冷却水冷却设备后排至吸收塔排水坑回收利用。工

16、艺水主要用户为（不限于此）：石灰石浆液制备用水；烟气换热器的冲洗水；所有浆液输送设备、输送管路、贮存箱的冲洗水。工艺水/工业水进入岛内工艺水/工业水箱，通过工艺水/工业水泵、除雾器冲洗水泵分别送至FGD区域的每个用水点。系统内的配套管道及其测量和控制仪表。4.6.2 排放系统FGD岛内设置一个公用的事故浆液箱，事故浆液箱的容量应该满足单个吸收塔检修排空时和其他浆液排空的要求，并作为吸收塔重新启动时的石膏晶种。 吸收塔浆池检修需要排空时，吸收塔的石膏浆液输送至事故浆液箱最终可作为下次FGD启动时的晶种。事故浆液箱设浆液返回泵（将浆液送回吸收塔）1台。FGD装置的浆液管道和浆液泵等，在停运时需要进

17、行冲洗，其冲洗水就近收集在各个区域设置的集水坑内，然后用泵送至事故浆液箱或吸收塔浆池。4.7 压缩空气系统脱硫岛仪表用气和杂用气由岛内设置的压缩空气系统提供，压力为0.85Mpa左右。按需要应设置足够容量的储气罐，仪用稳压罐和杂用储气罐应分开设置。贮气罐的供气能力应满足当全部空气压缩机停运时，依靠贮气罐的贮备，能维持整个脱硫控制设备继续工作不小于15分钟的耗气量。气动保护设备和远离空气压缩机房的用气点，宜设置专用稳压贮气罐。贮气罐工作压力按0.8MPa考虑，最低压力不应低于0.6MPa。4.8 脱硫废水处理系统4.8.1 脱硫废水的水质和水量4.8.1.1脱硫废水的水质脱硫废水的水质与脱硫工艺

18、、烟气成分、灰及吸附剂等多种因素有关。脱硫废水的主要超标项目为悬浮物、PH值、汞、铜、铅、镍、锌、砷、氟、钙、镁、铝、铁以及氯根、硫酸根、亚硫酸根、碳酸根等。脱硫废水处理系统进水水质废水处理系统进水水质（脱硫系统排出的未经处理的废水示例）项目单位PH-4.06.0CODmg/L100悬浮物12,000SO42-1,800Fe（取决于飞灰分析）35F50Mg（设计）7,500Mg（范围）1,90041,500Ca2,000Cl19,000Cd2.0Al10NH4+（取决于FGD入口NH3量）20温度48脱硫废水处理系统处理后水质根据招标文件的要求，脱硫废水处理系统处理后的排水出水水质要达到国家污

19、水综合排放标准（GB8978-1996）中第二类污染物最高允许排放浓度中的一级标准。主要的控制数据如下：废水排放标准国家污水综合排放标准（GB8978-1996）中的一级标准序号浓度1mg/l7026.0-9.034BOD255硫化物1.06氟化物107总铜0.58总锌9总镉0.1总Cr1.511六价Cr12总砷13总铅4.8.1.2脱硫废水的处理水量脱硫废水处理系统出力按两台机组废水排放量的125%设计。4.8.2脱硫废水处理工艺脱硫废水处理系统包括以下三个子系统：脱硫装置废水处理系统、化学加药系统、污泥脱水系统。4.8.2.1脱硫装置废水处理系统工艺流程：脱硫废水中和箱（加入石灰乳）沉降箱

20、（加入FeClSO4和有机硫）絮凝箱（加入助凝剂）澄清池清水pH调整箱达标排放上述工艺流程反应机理为：首先，脱硫废水流入中和箱，在中和箱加入石灰乳，水中的氟离子变成不溶解的氟化钙沉淀，使废水中大部分重金属离子以微溶氢氧化物的形式析出；随后，废水流入沉降箱中，在沉降箱中加入FeClSO4和有机硫使分散于水中的重金属形成微细絮凝体；第三步，微细絮凝体在缓慢和平滑的混合作用下在絮凝箱中形成稍大的絮凝体，在絮凝箱出口加入助凝剂，在下流过程中助凝剂与絮凝体形成更大的絮凝体；既而在澄清池中絮凝体和水分离，絮凝体在重力浓缩作用下形成浓缩污泥，澄清池出水（清水）流入清水箱内加酸调节pH值到69后排至后续的除氯

21、处理系统。4.8.2.2化学加药系统脱硫废水处理加药系统包括：石灰乳加药系统；FeClSO4加药系统；助凝剂加药系统；有机硫化物加药系统；盐酸加药系统等。为方便维护和检修，每个箱体均设置放空管和放空阀门，各类水泵均按100%容量1用1备。所有泵出口均装有逆止阀,在排出和吸入侧设置隔离阀,并装有抽空保护装置.计量泵采用隔膜计量泵,带有变频调节和人工手动调节冲程两种方式.在每套加药系统中均装有流量计和压力缓冲器.石灰乳加药系统石灰乳加药系统流程如下：石灰粉 石灰粉仓制备箱输送泵计量箱计量泵加药点石灰粉由自卸密封罐车装入石灰粉仓，在石灰粉仓下设有旋转锁气器，通过螺旋给料机输送至石灰乳制备箱制成20%

22、的Ca（OH）2浓液，再在计量箱内调制成5%的Ca（OH）2溶液，经石灰乳计量泵（1用1备）加入中和箱。FeClSO4加药系统FeClSO4加药系统流程如下：FeClSO4FeClSO4搅拌溶液箱 FeClSO4计量箱FeClSO4计量泵加药点FeClSO4制备箱和加药计量泵以及管道、阀门组合在一小单元成套装置内。为防止污染，溶液箱地面敷设耐腐蚀地砖，周围设有围堰。FeClSO4在制备箱配成溶液后进入计量箱，FeClSO4溶液由隔膜计量泵（1用1备）加入絮凝箱。助凝剂加药系统助凝剂加药系统流程如下：助凝剂助凝剂制备箱 助凝剂计量箱助凝剂计量泵加药点助凝剂制备箱和加药计量泵以及管道、阀门组合在一

23、小单元成套装置内。助凝剂溶液由隔膜计量泵（1用1备）加入絮凝箱。有机硫化物加药系统有机硫化物加药系统流程如下：有机硫化物有机硫制备箱有机硫计量箱 有机硫计量泵加药点有机硫制备箱和加药计量泵以及管道、阀门组合在一小单元成套装置内。有机硫在制备箱配成溶液后进入计量箱，有机硫溶液由隔膜计量泵（1用1备）加入沉降箱。盐酸加药系统盐酸加药系统流程如下：盐酸计量箱盐酸计量泵加药点盐酸计量箱和加药计量泵以及管道、阀门组合在一小单元成套装置内。盐酸溶液由隔膜计量泵（1用1备）加入出水箱。根据实际情况确定加药量。4.8.2.3污泥脱水系统污泥处理系统流程如下： 浓缩污泥 污泥贮池 压滤机 滤饼 堆场 滤液 滤液

24、平衡箱 中和箱澄清池底的浓缩污泥中的污泥一部分作为接触污泥经污泥回流泵送到中和箱参与反应，另一部分污泥由污泥输送泵送到污泥脱水装置，污泥脱水装置由板框式压滤机和滤液平衡箱组成，污泥经压滤机脱水制成泥饼外运倒入灰厂，滤液收集在滤液平衡箱内，由泵送往第一沉降阶段的中和槽内。5.FGD系统设计条件的确认5.1 项目设计条件（XX电厂烟气脱硫项目） 举例5.1.1 FGD装置条件1）规模 2300MW2）燃料 煤3）脱硫工艺 石灰石石膏湿法4）吸收剂 石灰石5）副产品 石膏6）脱水系统 真空皮带脱水机7）再热方式: 回转式GGH8）烟气量 1256682Nm3/h（湿基）2（100%BMCR）9）FG

25、D入口温度 131（设计），141（最大）10）FGD入口SO2浓度 1761PPM（干基）11）FGD入口粉尘浓度 200mg/Nm3（干基，6O2）12）FGD出口温度（进烟囱） 8013）除雾器出口含水量 75mg/ Nm3（干基）14）吸收剂耗量 21.8t/h（2300MW）15）工艺水消耗量 116t/h16）蒸汽耗量 2.5t/h17）副产品石膏含水量 1018）电力消耗 12700kWh/h（219）脱硫效率 9520）系统可用率 955.1.2 设计条件1）煤质分析设计煤种校核煤种元素分析Car59.9565.71Har2.252.36Oar0.570.9Nar0.940.74Sar2.29工业分析Var9.07.0Aar27.0320.0Mar8.0Mad2.171.67低位发热量kj/kg2146524668100BMCR燃煤消耗量t/h（每台炉）134.89资料确认注意事项:1）需采用设计煤质计算物料平衡,进行设备选型（按规程要求乘取裕量）2）再用校核煤种核定设备选型（不乘取裕量）,两者取较大的设备选型.3）如:设计煤种与校核煤种含硫量差别过大（1.5倍以上）,应当以校核煤种不乘取裕量作为设备选型依据.2）烟气设计条件