石灰石—石膏法脫硫工藝

1、精選優(yōu)質(zhì)文檔-傾情為你奉上石灰石-石膏法濕法煙氣脫硫工藝我國(guó)是以煤炭為主要能源的國(guó)家，煤炭占一次能源消費(fèi)總量的70%左右。煤炭造成的大氣污染有二氧化碳、二氧化硫、氮氧物和粉塵等?？刂贫趸蚺欧乓殉蔀樯鐣?huì)和經(jīng)濟(jì)可持續(xù)發(fā)展的迫切要求。目前，全世界煙氣脫硫工藝共有200多種，經(jīng)過(guò)幾十年不斷的探索和實(shí)踐，在火電廠上應(yīng)用的脫硫工藝僅在10種左右，主要包括有：石灰石-石膏濕法煙氣脫硫工藝；旋轉(zhuǎn)噴霧半干法煙氣脫硫工藝；爐內(nèi)噴鈣加尾部煙道增濕活化脫硫工藝；循環(huán)流化床鍋爐脫硫工藝；海水脫硫煙氣工藝；電子束煙氣脫硫工藝以及荷電干式噴射法煙氣脫硫等工藝。 石灰石-石膏濕法煙氣脫硫工藝是目前應(yīng)用最廣泛的一種脫硫技術(shù)

2、，其基本工藝流程如下：鍋爐煙氣經(jīng)電除塵器除塵后，通過(guò)增壓風(fēng)機(jī)、GGH(可選)降溫后進(jìn)入吸收塔。在吸收塔內(nèi)煙氣向上流動(dòng)且被向下流動(dòng)的循環(huán)漿液以逆流方式洗滌。循環(huán)漿液則通過(guò)噴漿層內(nèi)設(shè)置的噴嘴噴射到吸收塔中，以便脫除SO2、SO3、HCL和HF，與此同時(shí)在“強(qiáng)制氧化工藝”的處理下反應(yīng)的副產(chǎn)物被導(dǎo)入的空氣氧化為石膏（CaSO42H2O），并消耗作為吸收劑的石灰石。循環(huán)漿液通過(guò)漿液循環(huán)泵向上輸送到噴淋層中，通過(guò)噴嘴進(jìn)行霧化，可使氣體和液體得以充分接觸。每個(gè)泵通常與其各自的噴淋層相連接，即通常采用單元制。在吸收塔中，石灰石與二氧化硫反應(yīng)生成石膏，這部分石膏漿液通過(guò)石膏漿液泵排出，進(jìn)入石膏脫水系統(tǒng)。脫水系統(tǒng)

3、主要包括石膏水力旋流器（作為一級(jí)脫水設(shè)備）、漿液分配器和真空皮帶脫水機(jī)。經(jīng)過(guò)凈化處理的煙氣流經(jīng)兩級(jí)除霧器除霧，在此處將清潔煙氣中所攜帶的漿液霧滴去除。同時(shí)按特定程序不時(shí)地用工藝水對(duì)除霧器進(jìn)行沖洗。進(jìn)行除霧器沖洗有兩個(gè)目的，一是防止除霧器堵塞，二是沖洗水同時(shí)作為補(bǔ)充水，穩(wěn)定吸收塔液位。在吸收塔出口，煙氣一般被冷卻到4655左右，且為水蒸氣所飽和。通過(guò)GGH將煙氣加熱到80以上，以提高煙氣的抬升高度和擴(kuò)散能力。最后，潔凈的煙氣通過(guò)煙道進(jìn)入煙囪排向大氣。石灰石-石膏濕法煙氣脫硫工藝的化學(xué)原理如下：煙氣中的二氧化硫溶解水，生成亞硫酸并離解成氫離子和HSO-3離子；煙氣中的氧和氧化風(fēng)機(jī)送入的空氣中的氧將

4、溶液中HSO-3氧化成SO2-4；吸收劑中的碳酸鈣在一定條件下于溶液中離解出Ca2+；在吸收塔內(nèi)，溶液中的SO2-4、Ca2+及水反應(yīng)生成石膏（CaSO4·2H2O）?；瘜W(xué)反應(yīng)式分別如下： SO2H2OH2SO3H+HSO-3 H+HSO-31/2O22H+SO2-4 CaCO32H+H2OCa2+2H2OCO2 Ca2+SO2-42H2OCaSO4·2H2O 由于吸收劑循環(huán)量大和氧化空氣的送入，吸收塔下部漿池中的HSO-3或亞硫酸鹽幾乎全部被氧化為硫酸根或硫酸鹽，最后在CaSO4達(dá)到一定過(guò)飽和度后，結(jié)晶形成石膏-CaSO4·2H2O。石膏可根據(jù)需要進(jìn)行綜合利用或

5、作拋棄處理。石灰石（石灰）石膏濕法脫硫工藝系統(tǒng)主要有：煙氣系統(tǒng)、吸收氧化系統(tǒng)、漿液制備系統(tǒng)、石膏脫水系統(tǒng)、排放系統(tǒng)組成。1）煙氣系統(tǒng)煙氣系統(tǒng)包括煙道、煙氣擋板、密封風(fēng)機(jī)和氣氣加熱器（GGH）等關(guān)鍵設(shè)備。吸收塔入口煙道及出口至擋板的煙道，煙氣溫度較低，煙氣含濕量較大，容易對(duì)煙道產(chǎn)生腐蝕，需進(jìn)行防腐處理。煙氣擋板是脫硫裝置進(jìn)入和退出運(yùn)行的重要設(shè)備，分為FGD主煙道煙氣擋板和旁路煙氣擋板。前者安裝在FGD系統(tǒng)的進(jìn)出口，它是由雙層煙氣擋板組成，當(dāng)關(guān)閉主煙道時(shí)，雙層煙氣擋板之間連接密封空氣，以保證FGD系統(tǒng)內(nèi)的防腐襯膠等不受破壞。旁路擋板安裝在原鍋爐煙道的進(jìn)出口。當(dāng)FGD系統(tǒng)運(yùn)行時(shí)，旁路煙道關(guān)閉，這時(shí)煙

6、道內(nèi)連接密封空氣。旁路煙氣擋板設(shè)有快開(kāi)機(jī)構(gòu)，保證在FGD系統(tǒng)故障時(shí)迅速打開(kāi)旁路煙道，以確保鍋爐的正常運(yùn)行。2）吸收系統(tǒng)吸收系統(tǒng)的主要設(shè)備是吸收塔，它是FGD設(shè)備的核心裝置，系統(tǒng)在塔中完成對(duì)SO2、SO3等有害氣體的吸收。濕法脫硫吸收塔有許多種結(jié)構(gòu)，如填料塔、湍球塔、噴射鼓泡塔、噴淋塔等等，其中噴淋塔因?yàn)榫哂忻摿蛐矢摺⒆枇π?、適應(yīng)性、可用率高等優(yōu)點(diǎn)而得到較廣泛的應(yīng)用，因而目前噴淋塔是石灰石/石膏濕法煙氣脫硫工藝中的主導(dǎo)塔型。噴淋層設(shè)在吸收塔的中上部，吸收塔漿液循環(huán)泵對(duì)應(yīng)各自的噴淋層。每個(gè)噴淋層都是由一系列噴嘴組成，其作用是將循環(huán)漿液進(jìn)行細(xì)化噴霧。一個(gè)噴淋層包括母管和支管，母管的側(cè)向支管成對(duì)排列

7、，噴嘴就布置在其中。噴嘴的這種布置安排可使吸收塔斷面上實(shí)現(xiàn)均勻的噴淋效果。吸收塔循環(huán)泵將塔內(nèi)的漿液循環(huán)打入噴淋層，為防止塔內(nèi)沉淀物吸入泵體造成泵的堵塞或損壞及噴嘴的堵塞，循環(huán)泵前都裝有網(wǎng)格狀不銹鋼濾網(wǎng)（塔內(nèi)）。單臺(tái)循環(huán)泵故障時(shí)，F(xiàn)GD系統(tǒng)可正常進(jìn)行，若全部循環(huán)泵均停運(yùn)，F(xiàn)GD系統(tǒng)將保護(hù)停運(yùn)，煙氣走旁路。氧化空氣系統(tǒng)是吸收系統(tǒng)內(nèi)的一個(gè)重要部分，氧化空氣的功能是保證吸收塔反應(yīng)池內(nèi)生成石膏。氧化空氣注入不充分將會(huì)引起石膏結(jié)晶的不完善，還可能導(dǎo)致吸收塔內(nèi)壁的結(jié)垢，因此，對(duì)該部分的優(yōu)化設(shè)置對(duì)提高系統(tǒng)的脫硫效率和石膏的品質(zhì)顯得尤為重要。 吸收系統(tǒng)還包括除霧器及其沖洗設(shè)備，吸收塔內(nèi)最上面的噴淋層上部設(shè)有二級(jí)

8、除霧器，它主要用于分離由煙氣攜帶的液滴，采用阻燃聚丙烯材料制成。3）漿液制備系統(tǒng)漿液制備通常分濕磨制漿與干粉制漿兩種方式不同的制漿方式所對(duì)應(yīng)的設(shè)備也各不相同。至少包括以下主要設(shè)備：磨機(jī)（濕磨時(shí)用）、粉倉(cāng)（干粉制漿時(shí)用）、漿液箱、攪拌器、漿液輸送泵。漿液制備系統(tǒng)的任務(wù)是向吸收系統(tǒng)提供合格的石灰石漿液。通常要求粒度為90小于325目。4）石膏脫水系統(tǒng)石膏脫水系統(tǒng)包括水力旋流器和真空皮帶脫水機(jī)等關(guān)鍵設(shè)備。水力旋流器作為石膏漿液的一級(jí)脫水設(shè)備，其利用了離心力加速沉淀分離的原理，漿液流切進(jìn)入水力旋流器的入口，使其產(chǎn)生環(huán)形運(yùn)動(dòng)。粗大顆粒富集在水力旋流器的周邊，而細(xì)小顆粒則富集在中心。已澄清的液體從上部區(qū)域

9、溢出(溢流)；而增稠漿液則在底部流出(底流)。真空皮脫水機(jī)將已經(jīng)水力旋流器一級(jí)脫水后的石膏漿液進(jìn)一步脫水至含固率達(dá)到90%以上。5）排放系統(tǒng)。排放系統(tǒng)主要由事故漿池、區(qū)域漿池及排放管路組成。石灰石石膏濕法煙氣脫硫技術(shù)特點(diǎn)：a.石灰（石灰石）-石膏法脫硫工藝為濕式脫硫工藝。工藝流程簡(jiǎn)單、技術(shù)先進(jìn)又可靠，是目前國(guó)內(nèi)外煙氣脫硫應(yīng)用最廣泛的脫硫工藝。b.本工藝處理煙氣范圍廣，從200MW600MW機(jī)組的煙氣均能有效處理。c.吸收氧化池與底池分開(kāi)。d.吸收塔下部設(shè)有角鋼篩孔板裝置，使進(jìn)入吸收塔內(nèi)的煙氣分布均勻，強(qiáng)化了煙氣與洗滌液的湍流程度，提高了脫硫效率。e.根據(jù)煙氣流，噴淋裝置可以設(shè)計(jì)成霧化噴淋或液柱

10、噴淋方式。本工藝流程吸收塔內(nèi)布置的霧化噴淋霧化噴嘴、液柱噴嘴、水幕噴嘴，均為不易堵塞結(jié)構(gòu)。f. 脫硫液制備攪拌罐中加入了酸化劑（乙二酸或甲酸），強(qiáng)化了石灰（石灰石）在水溶液中的溶解度，提高脫硫劑的利用率。g.本工藝經(jīng)濟(jì)技術(shù)指標(biāo)先進(jìn)。采用石灰石作脫硫劑時(shí)液氣比為1012L/m3，采用石灰作脫硫劑時(shí)液氣比為11.5L/m3。脫硫系統(tǒng)能耗較低。h.塔底池脫硫液投加裝置多點(diǎn)均布懸浮噴口，大直徑吸收塔底池不會(huì)產(chǎn)生沉淀現(xiàn)象。i.吸收塔內(nèi)部防腐材料耐腐、耐磨、經(jīng)久耐用。j.煙氣脫硫系統(tǒng)全部實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化控制。石灰石石膏法煙氣脫硫技術(shù)常見(jiàn)問(wèn)題：一、吸收塔反應(yīng)閉塞問(wèn)題吸收塔反應(yīng)閉塞現(xiàn)象就是指在石灰石一石膏脫硫系統(tǒng)中

11、，石灰石的溶解受到阻礙，使得反應(yīng)不能繼續(xù)進(jìn)行，進(jìn)而影響脫硫效率。石灰石反應(yīng)閉塞產(chǎn)生的原因主要有兩種：一種是氟化鋁引起的；另一種是亞硫酸鹽引起的。氟化鋁引起的反應(yīng)閉塞問(wèn)題是因?yàn)轱w灰、石灰石粉及工藝水中的氟和鋁含量較高，它們?cè)谖账{池內(nèi)形成穩(wěn)定的化合物氟化鋁(1Fn)，其附著在石灰石顆粒表面，影響石灰石的溶解和反應(yīng)，最終導(dǎo)致石灰石調(diào)節(jié)pH值能力下降，脫硫效率降低。亞硫酸鹽引起的反應(yīng)閉塞現(xiàn)象是因?yàn)閜H值會(huì)影響石灰石、CaSO4·2H20和CaS03·12H20的溶解度，隨著pH值的升高，CaSO3，溶解度明顯下降。因此隨著sO2：的吸收，溶液pH值降低，溶液中的CaSO3，增加

12、，并在石灰石顆粒表面形成一層液膜，液膜內(nèi)部的CaCO3，溶解導(dǎo)致pH值上升，pH值上升使得CaSO3，溶解度降低從而使CaSO3。析出并沉積在石灰石顆粒表面，形成一層外殼，使粒子表面鈍化，阻礙CaCO3，的繼續(xù)溶解，抑制吸收反應(yīng)的進(jìn)行。當(dāng)出現(xiàn)了反應(yīng)閉塞現(xiàn)象后，為了恢復(fù)脫硫系統(tǒng)的正常運(yùn)行，需要采取的第一步是停止向吸收塔供漿，盡可能降低吸收塔內(nèi)的pH值，使吸收塔內(nèi)過(guò)剩的石灰石消耗殆盡，并不斷向外排放石膏，降低系統(tǒng)內(nèi)的雜質(zhì)含量；第二步，恢復(fù)石灰石供漿，觀察脫硫效率變化情況，如果系統(tǒng)末恢復(fù)正常需重復(fù)第一步。當(dāng)氟化鋁引起的閉塞相當(dāng)嚴(yán)重時(shí)，需置換部分吸收塔漿液，減少系統(tǒng)內(nèi)的雜質(zhì)含量，恢復(fù)脫硫系統(tǒng)的正常運(yùn)行

13、。二、石膏脫水國(guó)家要求脫硫石膏的含水率要低于10，而目前石膏含水率一般都高于10(12以上)，達(dá)不到國(guó)家要求，造成石膏脫水困難的原因有：(1)原煙氣中的飛灰含量過(guò)高，粉煤灰的粒徑比結(jié)晶石膏的粒徑小得多，在真空皮帶機(jī)上脫水時(shí)，細(xì)顆粒的粉煤灰很快通過(guò)石膏顆粒之間的間隙到達(dá)濾布表面，把濾布的細(xì)孔堵死，使得皮帶上的真空度不能提高，影響脫水效率。(2)吸收塔反應(yīng)池的體積過(guò)小，使得石膏的結(jié)晶時(shí)間太短，不能形成較大直徑的石膏晶體，導(dǎo)致脫水非常困難。解決辦法有：(1)降低入口煙氣的粉塵濃度；(2)加大廢水排放量，由于旋流器頂流排出的廢水中細(xì)顆粒含量比例高，因此加大廢水排量可以減少漿液中細(xì)顆粒的比例；(3)在脫

14、水皮帶的頂部加蒸汽罩，用熱蒸汽來(lái)吹干石膏，使石膏的含水率從12降低到10以下。三、結(jié)垢問(wèn)題在濕法煙氣脫硫中，設(shè)備常常發(fā)生結(jié)垢和堵塞現(xiàn)象。嚴(yán)重的結(jié)垢會(huì)造成壓損增大，因此，結(jié)垢已成為一些吸收設(shè)備能否長(zhǎng)期正常運(yùn)行的關(guān)鍵問(wèn)題。濕法煙氣脫硫系統(tǒng)可能形成的垢物包括亞硫酸鈣半水合物、硫酸鈣二水合物(石膏)、撂妓岣蘋(píng)蚯庋躉除石膏外，其他幾種垢物都是酸溶性的，因此通過(guò)適當(dāng)調(diào)節(jié)漿液pH值可得到有效控制?？刂剖嘟Y(jié)垢主要從兩個(gè)方面考慮：一是抑制氧化，抑制氧化就是通過(guò)在洗滌液中添加抑制化物質(zhì)(硫乳劑)，控制氧化率低于15，使?jié){液中的so：一濃度遠(yuǎn)低于飽和濃度，這樣生成的少量硫酸鈣與亞硫酸鈣一起沉淀；二是強(qiáng)制氧化，強(qiáng)制

15、氧化主要是通過(guò)向洗滌液鼓入空氣，使氧化反應(yīng)趨于完全，使氧化率高于90，保證漿液有足夠的石膏品種用于晶體成長(zhǎng)，這樣硫酸鈣將首先在其晶體上沉淀，從而避免設(shè)備表面上的結(jié)垢。四、腐蝕問(wèn)題設(shè)備腐蝕的原因十分復(fù)雜，主要有以下幾個(gè)方面:(1)煙氣中部分二氧化硫被氧化成三氧化硫，三氧化硫與水蒸汽作用形成硫酸霧，硫酸霧沉積在管壁上而造成腐蝕；(2)漿液中的中間產(chǎn)物亞硫酸和稀硫酸處于其活化腐蝕溫度狀態(tài)，滲透能力強(qiáng)，腐蝕速率快，對(duì)脫硫塔主體和漿液管道等產(chǎn)生腐蝕作用；(3)煙氣和工藝水中含有氯離子，氯離子會(huì)在漿液中累積，然后破壞金屬表面鈍化膜，造成麻點(diǎn)腐蝕，使腐蝕速率大增。(4)溫度越高腐蝕越嚴(yán)重。腐蝕問(wèn)題可以通過(guò)以下幾個(gè)方法加以解決：(1)采用內(nèi)襯防腐技術(shù)，如玻璃鱗片樹(shù)脂內(nèi)襯技術(shù)和橡膠襯里技術(shù)；(2)易腐蝕設(shè)備可采用防腐蝕非金屬材料制作，如玻璃纖維增強(qiáng)塑料、花崗巖；(3)易腐蝕設(shè)備可采用防腐蝕合金材料制作，如鎳基合金，由于鎳基合金防腐材料造價(jià)高昂，目前難以大量推廣。五、磨損問(wèn)題含有煙塵的煙氣高速穿過(guò)設(shè)備及管道，在吸收塔內(nèi)同吸收液湍流攪動(dòng)接觸，造成設(shè)備磨損。解決磨