石灰石石膏濕法脫硫原理

1、石灰石-石膏濕法煙氣脫硫工藝石灰石（石灰）-石膏濕法脫硫工藝是濕法脫硫的一種，是目前世界上應(yīng)用范圍最廣、工藝技術(shù)最成熟的標(biāo)準(zhǔn)脫硫工藝技術(shù)。是當(dāng)前國際上通行的大機(jī)組火電廠煙氣脫硫的基本工藝。它采用價(jià)廉易得的石灰石或石灰作脫硫吸收劑，石灰石經(jīng)破碎磨細(xì)成粉狀與水混合攪拌成吸 收漿液，當(dāng)采用石灰為吸收劑時(shí)，石灰粉經(jīng)消化處理后加水制成吸收劑 漿液。在吸收塔內(nèi)，吸收漿液與煙氣接觸混合，煙氣中的二氧化硫與漿液 中的碳酸鈣以及鼓入的氧化空氣進(jìn)行化學(xué)反應(yīng)被脫除，最終反應(yīng)產(chǎn)物為石 膏。脫硫后的煙氣經(jīng)除霧器除去帶出的細(xì)小液滴，經(jīng)換熱器加熱升溫后排 入煙囪。脫硫石膏漿經(jīng)脫水裝置脫水后回收。由于吸收漿液循環(huán)利用，脫硫吸

2、收劑的利用率很高。最初這一技術(shù)是為發(fā)電容量在100MW以上、要求脫硫效率較高的礦物燃料發(fā)電設(shè)備配 套的，但近幾年來， 這一脫硫工藝也在工業(yè)鍋爐和垃圾電站上得到了 應(yīng)用根據(jù)美國EPRI統(tǒng)計(jì)，目前已經(jīng)開發(fā)的脫硫工藝大約有近百種，但真正實(shí)現(xiàn)工業(yè)應(yīng)用的僅10多種。已經(jīng)投運(yùn)或正在計(jì)劃建設(shè)的脫硫系統(tǒng)中，濕 法煙氣脫硫技術(shù)占80%左右。在濕法煙氣脫硫技術(shù)中，石灰石 /石灰一石膏 濕法煙氣脫流技術(shù)是最主要的技術(shù)，其優(yōu)點(diǎn)是：1、技術(shù)成熟，脫硫效率高，可達(dá)95%以上。2、原料來源廣泛、易取得、價(jià)格優(yōu)惠3、大型化技術(shù)成熟，容量可大可小，應(yīng)用范圍廣4、系統(tǒng)運(yùn)行穩(wěn)定，變負(fù)荷運(yùn)行特性優(yōu)良5、副產(chǎn)品可充分利用，是良好的建筑

3、材料6、只有少量的廢物排放，并且可實(shí)現(xiàn)無廢物排放7、技術(shù)進(jìn)步快。石灰石/石灰一石膏濕法煙氣脫硫工藝，一般布置在鍋爐除塵器后尾部煙道，主要有：工藝系統(tǒng)、DCS控制系統(tǒng)、電氣系統(tǒng)三個(gè)分統(tǒng)?；竟に囘^程在石灰石一石膏濕法煙氣脫硫工藝中，俘獲二氧化硫（SO 2）的基本工藝過程：煙氣進(jìn)入吸收塔后，與吸收劑漿液接觸、進(jìn)行物理、化學(xué) 反應(yīng)，最后產(chǎn)生固化二氧化硫的石膏副產(chǎn)品?；竟に囘^程為：（1）氣態(tài)SO 2與吸收漿液混合、溶解（2）SO 2進(jìn)行反應(yīng)生成亞硫根（3）亞硫根氧化生成硫酸根（4）硫酸根與吸收劑反應(yīng)生成硫酸鹽（5）硫酸鹽從吸收劑中分離用石灰石作吸收劑時(shí)，SO 2在吸收塔中轉(zhuǎn)化，其反應(yīng)簡式式如下：Ca

4、CO+2 SO+HO <-> Ca（HSO） +CO322322在此，含CaCO 3的漿液被稱為洗滌懸浮液，它從吸收塔的上部噴入到煙氣中。在吸收塔中 SO2被吸收，生成Ca(HSO 3) 2，并落入吸收 塔漿池中。當(dāng)pH值基本上在5和6之間時(shí)，SO2去除率最高。因此，為了確保持續(xù)高效地俘獲二氧化硫(SO 2 )必須采取措施將PH值控制在5和6之間；為了確保要將 PH值控制在5和6之間和促使反應(yīng)向有利于生成+2-2H+ SO 3 的方向發(fā)展，持續(xù)高效地俘獲二氧化硫( SO2)，必須采取 措施至少從上面方程式中去掉一項(xiàng)反應(yīng)產(chǎn)物物、消耗氫離子H+，以保持ph值和反應(yīng)物濃度梯度。為達(dá)到這個(gè)

5、目的，在濕法脫硫技術(shù)研究 過程中采用：通過加入氧氣使硫酸氫氧化生成硫酸根，降低SO32-；通過加入吸收劑CACO3消耗氫離子H +，維持PH值在5-6之間，同時(shí)使硫酸根與吸收劑反應(yīng)生成硫酸鈣，降低了溶液中硫酸根濃度。通過鼓入的空氣使亞硫酸氫鈣在吸收塔漿池中氧化成石膏。Ca(HSO3)2+O2+ CaCO 3+3 H2O <-> 2CaSO 4.2H2O+CO 2石膏結(jié)晶是最終工藝階段，對(duì)于整個(gè)工業(yè)過程是非常重要的，對(duì)最終產(chǎn)品的質(zhì)量產(chǎn)生決定性的影響。為生產(chǎn)可用的產(chǎn)品必須對(duì)石膏的結(jié)晶過程進(jìn)行有效的控制，使石膏結(jié)晶能夠生成大量易于分離和脫水的石膏顆粒。影響石膏的結(jié)晶的參數(shù)主要是溶液的相對(duì)

6、過飽和度，晶體的增長還受到晶體生長的時(shí)間，機(jī)械力、PH值變化等的影響。攪拌懸浮液可以使晶粒大小的分布向顆粒較小的方向轉(zhuǎn)移。達(dá)到一定的相對(duì)過飽和度時(shí)，晶種生長速率突然迅速加快，因此產(chǎn)生許多新顆粒（均勻晶種）。通過PH值的變化來改變的氧化速率有可能直接影響石 膏的相對(duì)過飽和度。由于漿液循環(huán)使用，漿液中除石灰石外，還含有大量石膏。當(dāng)石 膏達(dá)到一定的過飽和度時(shí)（約 130% ）抽出一部分漿液送往石膏處理 站，制成工業(yè)石膏。剩余漿液與新漿循環(huán)漿液混合，使加入的吸收劑 充分被利用，并確保晶體的增長。石膏晶體的增長是最終產(chǎn)品處理比較簡單的先決條件。同時(shí)從吸收塔漿池中抽出相當(dāng)量的反應(yīng)物并送到石膏處理站。這批

7、物料流的組分和吸收塔漿池中懸浮液相同，但是為了使其與懸浮液區(qū)別開，稱為石膏漿液。在殘余水分小于 10%重量的干石膏作為副產(chǎn)品 從最后的工藝流程階段排出。除了 SO2外，Cl、F以很高的效率從煙氣中排出。除氯化物、佛 化物外，一系列的不溶性組分例如氧化鐵，氧化鋁和硅酸鹽隨一級(jí)脫水中產(chǎn)生的稀釋流有相當(dāng)一部分作為廢水排放，以保證那些不需要的雜質(zhì)在吸收漿液中的濃度保持在正常范圍內(nèi)。綜上所述，脫硫效率控制主要是通過以下手段控制的：1 控制吸收塔漿液的 PH值（通過新石灰石漿液的加入）、2 增加煙氣在吸收塔內(nèi)部的停留時(shí)間（增開循環(huán)漿泵）3 控制石膏晶體（主要通過檢測漿液比重來實(shí)現(xiàn)）煙氣脫硫系統(tǒng)和工藝流程介

8、紹黃臺(tái)電廠#7、8機(jī)組2*300MW 機(jī)組設(shè)計(jì)全容量煙氣脫硫裝置，包括：工藝系統(tǒng)、DCS控制系統(tǒng)、電氣系統(tǒng)三個(gè)分統(tǒng)。工藝分系統(tǒng)共由7個(gè)子系統(tǒng)構(gòu)成：工藝水系統(tǒng)、石灰石漿液制備供給系統(tǒng)、吸收塔系統(tǒng)、 煙風(fēng)系統(tǒng)、石膏脫水系統(tǒng)、事故漿池地坑系統(tǒng)、石膏儲(chǔ)存和卸料系統(tǒng)； 電氣系統(tǒng)由脫硫變壓器、6kV、0.4kVAV及220V、24V構(gòu)成了FGD脫硫系統(tǒng)的電源系統(tǒng)； DCS控制系統(tǒng)主要構(gòu)成為 ACS （設(shè)備自動(dòng)切 換）、AGC （自動(dòng)控制）、SGC （子功能組控制）、FGC （功能組控 制）。FGD裝置可以由FGC功能組全自動(dòng)啟動(dòng)，也可以手動(dòng)啟動(dòng)。工藝流程為，煙氣由煙道引入依次通過煙氣擋板、動(dòng)葉可調(diào)脫硫風(fēng)機(jī)

9、、氣氣換熱器、吸收塔（噴淋層、除霧器） 、氣氣換熱器、煙道、煙筒排入 大氣。脫硫系統(tǒng)的煙氣管道系統(tǒng)，一般包括煙氣接入部分（既脫硫增壓風(fēng)機(jī)入口）；脫硫增壓風(fēng)機(jī)出口到 GGH入口部分；GGH出口到吸收塔入口部分； 這一部分煙道通稱原煙道，屬于普通煙道， 不進(jìn)行防腐處理。 吸收塔出口到GGH入口部分；GGH出口到排出煙筒或冷卻塔部分；這部分煙道叫做經(jīng)煙道，需要作特殊防腐處理。另外還有旁路煙道，脫硫裝置故障或檢修時(shí)煙氣臨時(shí)通道，這部分煙道也要做特殊防腐處理。煙氣系統(tǒng)還包括有FGD入口擋板門、出口擋板門、旁路擋板門三個(gè)重要設(shè)備，用于FGD的隔離、投入，這三個(gè)當(dāng)板門都參與主機(jī)組連鎖保護(hù)，旁路當(dāng)板門具有快開

10、快關(guān)功能，當(dāng)脫硫裝置故障跳閘時(shí)能夠快速開啟，保護(hù)脫硫裝置故障擴(kuò)大，并保護(hù)主機(jī) 組安全（圖一）濕式石灰石 -石膏脫硫系統(tǒng)工藝流程圖石灰石工藝水去煙囪爐排氣氧化空氣沖灰水系石膏4.吸收塔9.廢水旋流器14.石灰石旋流器19.石膏倉5.石膏抽出泵10.石灰石破碎機(jī)15.球磨機(jī)20.石灰石漿罐I. 氣氣加熱器2增壓風(fēng)機(jī)3.氧化風(fēng)機(jī)6.旋流器7.石膏漿罐8.工藝水箱II. 提升機(jī)12.石灰石倉13.皮帶秤16.真空皮帶機(jī)丄:二.：17.真空泵18.濾液箱脫硫風(fēng)機(jī)在此系統(tǒng)中的作用是維持煙氣在煙道內(nèi)的壓力與未加脫硫系統(tǒng) 前相比基本維持不變，克服脫硫系統(tǒng)在原煙氣系統(tǒng)內(nèi)所造成的阻力增加； 氣氣換熱器的作用是降低

11、進(jìn)入吸收塔煙氣溫度、抬升吸收塔出口煙氣溫度以利于煙氣抬升擴(kuò)散、減少煙道腐蝕。圖是增壓風(fēng)機(jī)系統(tǒng)圖，增壓風(fēng)機(jī)設(shè)計(jì)容量為機(jī)組全負(fù)荷運(yùn)行煙氣量 110%。為靜葉可調(diào)單級(jí)、 軸流風(fēng)機(jī)。增壓風(fēng)機(jī)由測量和熱工控制、保護(hù)系統(tǒng)（如振動(dòng)、溫度、電耗等），提供運(yùn)行保護(hù)。增壓風(fēng)機(jī)的控制系統(tǒng)控制風(fēng)機(jī)運(yùn)行于設(shè)計(jì)狀態(tài)。在脫硫入口處裝有壓力測量元件。風(fēng)機(jī)的運(yùn)行時(shí)， 保證此點(diǎn)的壓力穩(wěn)定， 以保證不干擾鍋爐的 穩(wěn)定運(yùn)行GGH為兩分倉、旋轉(zhuǎn)蓄熱蓄熱式氣體再加熱器，將原煙氣的熱量交換給凈煙氣，以達(dá)到充分利用熱量的目的，使凈煙氣在進(jìn)入煙囪前被加熱， 溫度升高到其露點(diǎn)以上，達(dá)到從煙囪排放所要求的極限溫度，增加煙氣浮力、防止煙筒處的凝結(jié)腐

12、蝕。GGH輔助系統(tǒng)。GGH設(shè)有清洗裝置。一套設(shè)在原煙氣入口，第二套設(shè) 在凈煙氣出口。清洗裝置是電動(dòng)的。清洗用介質(zhì)是空氣和高低壓水。吸收塔系統(tǒng)：包括吸收塔、噴淋系統(tǒng)、除霧器、氧化風(fēng)系統(tǒng)、攪拌器。吸收塔是系統(tǒng)中最重要的部件，設(shè)計(jì)為單級(jí)。其作用是，作為煙道的一部分提供煙氣通道，作為吸收容器，所有的吸收反應(yīng)均在吸收塔內(nèi)完成。吸收塔自下而上大體可分為三個(gè)區(qū)：回收池、洗滌區(qū)、氣體區(qū)（如圖二所示）；既噴觸發(fā)生9脫硫培訓(xùn)資料攪拌器圖二：吸收塔內(nèi)部結(jié)構(gòu)簡圖洗滌區(qū):1劑漿液噴嘴。吸收劑漿液自噴嘴噴出，與煙氣接淋層，布置吸收f I反應(yīng)，吸收SO2、SO3 等?；厥粘兀ㄒ簯B(tài)區(qū)）：作為吸收劑漿液的儲(chǔ)存器和反應(yīng)器。在這一

13、區(qū)域的主要反應(yīng)：新加入石灰石的溶解；亞硫酸鹽氧化生成硫酸鹽；硫酸鹽與石灰石反應(yīng)生成石膏;石膏晶體生長在吸收器內(nèi)噴淋層上部至吸收塔出口是氣體區(qū)，在此區(qū)間，裝有除霧除霧器噴淋層原煙氣回收池（漿液池）氣體區(qū):凈煙氣區(qū)氣體區(qū)洗滌區(qū) （噴霧區(qū)）器，煙氣通過除霧器，減少煙氣中攜帶的水份吸收劑漿液由循環(huán)泵從吸收塔（回收池）反應(yīng)池抽取，再打到噴嘴， 不斷循環(huán)，保證了氣液比和吸收劑的充分利用。氧化風(fēng)由兩臺(tái)氧化風(fēng)機(jī)提供，并通過攪拌器側(cè)面的管路注入。采用這 種布置方式，由于強(qiáng)烈的攪拌作用，一方面使空氣均勻分布，另一方面可以使液體與空氣充分混合，便于氧化反應(yīng)。工藝水系統(tǒng)向FGD提供所有工藝用水，維持系統(tǒng)水平衡，由工藝

14、水池、兩臺(tái)水泵、管道、閥們組成。工藝水系統(tǒng)的主要用戶提供除霧器清洗水（這部分水同時(shí)作為吸收塔補(bǔ)充水）、石膏沖洗水和管道系統(tǒng)清洗水。石灰石漿液制備供給系統(tǒng)由石灰石石料接收系統(tǒng)、 磨機(jī)系統(tǒng)、石灰石 漿液供給系統(tǒng)組成。磨機(jī)直接將石灰石磨制成石灰石漿液， 石灰石供給系 統(tǒng)向吸收塔供給石灰石漿液， 漿液量由負(fù)荷決定。 圖是石灰石漿液制備供 給系統(tǒng)圖石膏脫水系統(tǒng)。石膏漿液經(jīng)石膏泵送到第一級(jí)脫水分離器-旋流器，真空皮帶機(jī)作為二級(jí)脫水分離器。旋流器的上溢流，含有細(xì)固體顆粒，返回吸收塔：旋流器的底流，含 固體濃度約為50%的石膏漿液輸送到二級(jí)脫水分離器-真空皮帶機(jī)，進(jìn)行二 次脫水。事故漿池、地坑系統(tǒng)事故漿池、地

15、坑系統(tǒng)。地坑系統(tǒng)用于收集排放和泄露的漿液、工藝 水等，并用泵打到事故漿池和吸收塔。事故漿池用于事故和短期檢修情況下，儲(chǔ)備脫硫系統(tǒng)所有的漿液。漿液由地坑泵和石膏漿液泵打到事故漿池，由事故漿池泵打回吸收塔脫硫裝置啟動(dòng)條件：機(jī)組啟動(dòng)后，當(dāng)除塵器出口煙氣溫度達(dá)到設(shè)計(jì)值（>120 C）,除塵器投入運(yùn)行后，鍋爐已經(jīng)投入一層以上的煤粉燃燒器后，即可運(yùn)行脫硫裝置。但在鍋爐啟動(dòng)期間，一般不能投運(yùn)裝置，以便防止粉塵進(jìn)入裝置，保證脫硫石膏品質(zhì)合格。裝置負(fù)荷特性。脫硫裝置的負(fù)荷特性設(shè)計(jì)為可隨著機(jī)組符合變化而變化，可滿足機(jī)組負(fù)荷變化的要求。脫硫裝置的運(yùn)行保護(hù)為了裝置的安全穩(wěn)定運(yùn)行，分級(jí)設(shè)計(jì)了系統(tǒng)和安全保護(hù)系統(tǒng)。脫

16、硫裝置的保護(hù)主要有增壓風(fēng)機(jī)故障GGH故障無循環(huán)泵運(yùn)行故障原煙氣/凈煙氣檔板未打開故障原煙氣超溫故障煙氣超壓故障保護(hù)信號(hào)3取2，以保證保護(hù)的可靠性。 故障發(fā)生后，旁路檔板自動(dòng)打開，停止增壓風(fēng)機(jī)，關(guān)閉原煙氣檔板。當(dāng)系統(tǒng)停電時(shí)，為了使脫硫裝置安全地停止，設(shè)有備用電源。脫硫裝置停止脫硫裝置停止時(shí)，必須將所有有關(guān)的漿液管路進(jìn)行沖洗。各個(gè)系統(tǒng)的攪拌器保持運(yùn)行，以避免固體沉淀。主要控制回路簡介脫硫裝置的主要控制回路有石灰石漿液流量控制回路、吸收塔液面控制回路、和石膏漿液排放控制回路。石灰石漿液流量控制回路石灰石漿液流量控制回路控制吸收塔石灰石漿液供給量。石灰石漿液供給量受SO2負(fù)荷、PH值、石灰石質(zhì)量控制。吸收塔液面控制回路、為了補(bǔ)充吸收塔中的水損失，需要