石灰石石膏濕法脫硫原理

1、深度脫硫工藝流程簡介班級：應(yīng)化141姓名：段小龍 寇潤 宋蒙蒙 王春維 賀學(xué)磊石灰石-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

2、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、

3、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)。基本工藝過程在石灰石一石膏濕法煙氣脫硫工藝中，俘獲二氧化硫（SO2）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)SO2與吸收漿液混合、溶解(2)SO2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

4、用石灰石作吸收劑時(shí)，SO2在吸收塔中轉(zhuǎn)化，其反應(yīng)簡式式如下： CaCO3+2 SO2+H2O =Ca(HSO3)2+CO2在此，含CaCO3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(HSO3)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（SO2）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2H+和 SO32- 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

5、和反應(yīng)物濃度梯度。為達(dá)到這個(gè)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+ CaCO3+3 H2O =2CaSO4.2H2O+CO2石膏結(jié)晶是最終工藝階段，對于整個(gè)工業(yè)過程是非常重要的，對最終產(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

6、對過飽和度，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。這批物料流的組

7、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)）（圖一）濕式石灰石-石膏脫硫系統(tǒng)工藝

8、流程圖石灰石去煙囪1. 氣氣加熱器2. 增壓風(fēng)機(jī)3. 氧化風(fēng)機(jī)4. 吸收塔5. 石膏抽出泵6. 旋流器7. 石膏漿罐8. 工藝水箱9. 廢水旋流器10. 石灰石破碎機(jī)11. 提升機(jī)12. 石灰石倉13. 皮帶秤14. 石灰石旋流器15. 球磨機(jī)16. 真空皮帶機(jī)17. 真空泵18. 濾液箱19. 石膏倉20. 石灰石漿罐工藝水氧化空氣爐排氣沖灰水系統(tǒng)石膏吸收塔系統(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。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)（

9、如圖二所示）； 凈煙氣區(qū)除霧器 氣體區(qū)噴淋層原煙氣 洗滌區(qū) （ 噴霧區(qū)） 攪拌器回收池（漿液池）圖二：吸收塔內(nèi)部結(jié)構(gòu)簡圖洗滌區(qū)：既噴淋層，布置吸收劑漿液噴嘴。吸收劑漿液自噴嘴噴出，與煙氣接觸，發(fā)生反應(yīng)，吸收SO2、SO3等?；厥粘兀ㄒ簯B(tài)區(qū)）：作為吸收劑漿液的儲存器和反應(yīng)器。在這一區(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。氣體區(qū)：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)

10、由兩臺氧化風(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，由工藝水池、兩臺水泵、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)石膏泵送到第一級脫水分離器-旋流

11、器，真空皮帶機(jī)作為二級脫水分離器。 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。 脫硫裝置啟動條件： 機(jī)組啟動后，當(dāng)除塵器出口煙氣溫度達(dá)到設(shè)計(jì)值（>120），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。但在鍋爐啟動期間，一般不能投運(yùn)裝置，以便防

12、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，分級設(shè)計(jì)了系統(tǒng)和安全保護(hù)系統(tǒng)。脫硫裝置的保護(hù)主要有1.增壓風(fēng)機(jī)故障2.GGH故障3.無循環(huán)泵運(yùn)行故障4.原煙氣/凈煙氣檔板未打開故障5.原煙氣超溫故障6.煙氣超壓故障主要控制回路簡介脫硫裝置的主要控制回路有:1.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。2.吸收塔液面控制回路、為了補(bǔ)充吸收塔中的水損失，需要向吸收塔中補(bǔ)充工藝水。在系統(tǒng)中，吸收塔補(bǔ)充水來源于除霧器沖洗水和石灰石供給系統(tǒng)。除霧器沖洗水系統(tǒng)的沖洗控制系統(tǒng)根據(jù)吸收塔