核心技术—典型湿法

核心技术典型湿法核心技术典型湿法 FGD 系统中真空皮带机分 离的工作过程 石膏处置系统 湿法脱硫系统的工艺水和 废水处理 德国鲁奇能捷斯比晓夫公司(LLB)池分离器 德国鲁奇能捷斯比晓夫公司(LLB)脉冲悬浮系统 德国鲁奇能捷斯比晓夫公司(LLB)湿法脱硫工艺的特点 德国鲁奇能捷斯比晓夫公司石灰石石膏湿法脱硫工艺 石灰石（石灰）石膏湿法脱硫主要特点 石膏脱水系统 化学吸收过程的速率及过程阻力 湿法烟气脱硫的碱液浓度对传质速度的影响 湿法烟气脱硫的主要化学反应 湿法烟气脱硫的类型及工艺过程 湿法烟气脱硫的氧化槽 脱硫塔顶部净化后烟气的除雾 湿法烟气脱硫的结垢和堵塞 湿法脱硫烟气的预冷却 湿法脱硫烟气的预处理 富液的处理 湿法烟气脱硫对脱硫塔的要求 湿法烟气脱硫的基本原理 石灰石石膏系统中吸收塔的结垢问题 湿法脱硫技术简介 湿法烟气脱硫对脱硫剂的性能要求 石灰石中碳酸镁含量的影响 FGD 系统中真空皮带机分离的工作过程真空皮带机分离的工作过程：真空皮带机是石膏的第二级脱水，预脱水石膏浆喂加到真空皮带机上。石膏浆是通过进给和分配系统均匀地分布在真空皮带机的整个宽度。真空皮带机有一分段式的钢机架，其中支承着一传动皮带轮和一尾端皮带轮。滤布由传动皮带来传动，在这些皮带轮上连续地运转。在过滤区，滤布横过一真空室，此室在传动轮和尾轮之间延伸整个过滤器长度，滤布放在传动皮带上，工作时滤布不单独传动，也无滤布对带的相对移动。其滤液的去除是通过真空泵与真空室相连，产生所需要的真空度来完成的。从而使滤饼在滤布上成形输送至石膏仓。在湿法烟气脱硫工艺上，脱水效果与滤布的选取有很大关系，滤布过滤效果好不易堵塞，卸饼容易再生性好，那使用寿命较长，价格也是关键因素，同样的过滤效果和使用寿命，价格低的可以降低成本，苏州清瑞过滤有限公司可提供优质价低的滤布石膏处置系统脱硫工艺设计应尽量为脱硫石膏的综合利用创造条件，经技术经济论证合理时，脱硫石膏可加工成建材产品，品种及数量应根据可靠的市场调查结果确定。脱硫石膏,是天然石膏的理想替代品，具备较好的综合利用经济价值。可供选择的综合利用方案有：（1）经脱水后生成含水率低于 10%的二水石膏，作为水泥缓凝剂等建材原料。（2）经炒制后生成的半水石膏粉，作为石膏建材产品深加工的原料。（3）进行石膏产品深加工，直接生产石膏板、石膏砌块砖或粉刷石膏等产品。若脱硫石膏无综合利用条件时，宜经一级旋流浓缩后输送至贮存场，但宜与灰渣分别堆放，留有今后综合利用的可能性，并应采取防止石膏造成二次污染的措施。当采用相同的湿法工艺系统时，300MW 及以上机组石膏脱水系统宜每两台机组合用一套。当规划容量明确时，也可多炉合用一套。对于一台机组石膏脱水系统宜用一台石膏脱水机，并相应增大石膏浆液箱容量。200MW 及以下机组宜全厂合用。每套石膏脱水系统宜设置两台石膏脱水机，单台设备出力按设计工况下石膏产量的 75选择，且不小于 50校核工况下的石膏产量。在具备水力输送系统的条下，石膏脱水机也可根据综合利用条件先安装一台，并预留再上一台所需位置，此时水力输送系统的能力按全容量选择。脱水后的石膏表面含水率应根据综合利用的要求确定。脱水后的石膏可在石膏筒仓内堆放，也可堆放在石膏贮存间内。筒仓或贮存间的容量应根据石膏的运输方式确定，但不小于 12 小时。钢制石膏仓应考虑一定的防腐措施和防堵措施。在寒冷地区，石膏仓应有防冻措施。湿法脱硫系统的工艺水和废水处理工艺水系统是为脱硫系统中的吸收剂浆液制备、除雾器冲洗、石膏冲洗、浆液管道冲洗、设备冷却等提供水源。脱硫用水对水质无特殊要求，采用电厂循环水排污水即可。若脱硫石膏考虑综合利用，则石膏冲洗水中 Cl-含量要尽量少（保证石膏脱水后 Cl-含量100ppm）。浆液排空系统脱硫装置应设置事故浆池或事故浆液箱，其数量应结合各吸收塔脱硫工艺的方式、距离及布置等因素综合考虑确定。当布置条件合适且采用相同的湿法工艺系统时，宜全厂合用一套。事故浆池的容量应根据技术论证运行可行性后确定。当设有石膏浆液抛弃系统时，事故浆池的容量也可按照不小于 500m3 设置。通常情况下，事故浆池（事故浆液箱）的容量为吸收塔浆池的容量。废水排放和处理系统废水处理工艺系统应根据废水水质、回用或排放水质要求、设备和药品供应条件等选择，宜采用中和沉淀、混凝澄清等去除水中重金属和悬浮物措施以及 PH 调整措施。处理后的废水应根据水质、水量情况及用水要求，按照全厂水务管理的统一规划综合利用或排放，处理后排放的废水水质应满足 GB8978 和建厂所在地区的有关污水排放标准。废水处理系统可以单独设置，也可纳入电厂全厂废水处理系统中。废水处理系统出力应考虑至少 10裕量，当预计锅炉除尘器性能长期运行后可能下降或者燃煤灰份变化较大时，脱硫废水系统出力的裕量还应加大。当脱硫装置采用石膏浆液抛弃系统时，可不设脱硫废水系统。废水处理系统所需要的药剂根据实际情况确定，并考虑当地市场情况，如果药剂需要量较大时，宜考虑中间储存设施，并考虑自动卸料系统.德国鲁奇能捷斯比晓夫公司(LLB)池分离器LLB 工艺中的反应池结构如图所示，整个反应池可以分为氧化区和结晶区两部分，池分离器上方为氧化区，下方为结晶区。位于池分离器间隔中的氧化空气管提供了氧化空气。部分浆液从结晶区排出至石膏脱水系统。新鲜的石灰石浆液被加入到结晶区中，继而经吸收塔循环泵送至喷淋吸收区喷嘴中。将反应池分为两部分具有极大的好处：反应池上部悬浮液的 pH 较低，有利于提高氧化效率；鼓入氧化空气可强制排除浆液中的 CO2，底部新鲜石灰石的溶解过程得以优化；石膏浆液排出处的石灰石浓度最低而石膏浓度最高，这对于获得高纯度石膏最为有利；底部通过添加新鲜的石灰石 pH 值也随之上升，进而提高了吸收 SO2 的能力。德国鲁奇能捷斯比晓夫公司(LLB)脉冲悬浮系统反应池的搅拌是通过如图所示的 LLB 专利“脉冲悬浮”的方式完成。塔内采用几根带有朝向吸收塔底的喷嘴的管子，通过脉冲悬浮泵将液体从吸收塔反应池上部抽出，经管路重新打回反应池内，当液体从喷嘴中喷出时就产生了脉冲，依靠该脉冲作用可以搅拌起塔底固体物，进而防止产生沉淀。脉冲悬浮系统的优点为：吸收塔反应池内没有机械搅拌器或其他的转动部件；搅拌均匀，塔底不会产生沉淀；脱硫装置停运期间无需运行，节省能量。重新投运时，可通过专用管路快速悬浮；提高了脱硫装置的可用率和操作安全性。可以在吸收塔正常运行期间更换或维修脉冲悬浮泵，无需中断脱硫过程或排空吸收塔；加入反应池内的新鲜石灰石可以得到连续而均匀的混合，进而有利于降低吸收剂化学计量比。德国鲁奇能捷斯比晓夫公司(LLB)湿法脱硫工艺的特点除上述提及的石灰石石膏湿法脱硫工艺系统的特点外，LLB 公司的石灰石石膏湿法脱硫工艺系统还具有如下突出的特点，如图所示：（1）应用脉冲悬浮系统，避免安装机械搅拌器；（2）采用池分离器技术，可以分别为氧化和结晶提供最佳反应条件；（3）采用特殊的屋脊型除雾器布置方式；（4）优化喷淋层喷嘴布置。德国鲁奇能捷斯比晓夫公司石灰石石膏湿法脱硫工艺工艺简介石灰石石膏湿法脱硫工艺是目前世界上应用最为广泛和最可靠的工艺。该工艺以石灰石浆液作为吸收剂，通过石灰石浆液在吸收塔内对烟气进行洗涤，发生反应，以去除烟气中的 SO2，反应产生的亚硫酸钙通过强制氧化生成含两个结晶水的硫酸钙（石膏）。福建龙净环保股份有限公司从德国鲁奇能捷斯比晓夫公司（LLB）引进了石灰石石膏湿法脱硫工艺，工艺流程图如图 1 所示。该工艺类型是：圆柱形空塔、吸收剂与烟气在塔内逆向流动、吸收和氧化在同一个塔内进行、塔内设置喷淋层、氧化方式采用强制氧化。化学吸收过程的速率及过程阻力化学吸收过程的速率，是由物理吸收的气液传质速度和化学反应速度决定的。化学吸收过程的阻力，也是由物理吸收气液传质的阻力和化学反应阻力决定的。在物理吸收的气液传质过程中，被吸收气体气液两相的吸收速率，主要取决于气相中被吸收组分的分压，和吸收达到平衡时液相中被吸收组分的平衡分压之差。此外，也和传质系数有关，被吸收气体气液两相间的传质阻力，通常取决于通过气膜和液膜分子扩散的阻力。烟气脱硫通常是在连续及瞬间内进行，发生的化学反应是极快反应、快反应和中等速度的反应，如 NaOH、Na2CO3、和 Ca(OH)2 等碱液吸收 SO2。为此，被吸收气体气液相间的传质阻力，远较该气体在液相中与碱液进行反应的阻力大得多。对于极快不可逆反应，吸收过程的阻力，其过程为传质控制，化学反应的阻力可忽略不计。例如，应用碱液或氨水吸收 SO2 时，化学吸收过程为气膜控制，过程的阻力为气膜传质阻力。液相中发生的化学反应，是快反应和中等速度的反应时，化学吸收过程的阻力应同时考虑传质阻力和化学反应阻力。 石膏脱水系统在吸收塔浆液池中石膏不断产生。为了使浆液密度保持在计划的运行范围内，需将石膏浆液（17到 20固体含量）从吸收塔中抽出。浆液通过吸收塔排出泵至石膏浆液缓冲箱，石膏浆液经混合均匀后泵到旋流器站，进行石膏一级脱水使底流石膏固体含量达约 50，底流直接送至真空皮带过滤机进一步脱水至含水 10%。溢流含 3-5的细小固体微粒在重力作用下流入滤液箱，最终返回到吸收塔。旋流器的溢流被输送到废水旋流站进一步分离处理。石膏脱水系统及废水处理系统的主要子系统有：吸收塔排出泵系统旋流器站(一级脱水系统)真空皮带过滤机(二级脱水系统)废水旋流站湿法烟气脱硫的碱液浓度对传质速度的影响研究得出，应用碱液吸收酸性气体时，碱液浓度的高低对化学吸收的传质速度有很大的影响。当碱液的浓度较低时，化学传质的速度较低；当提高碱液浓度时，传质速度也随之增大；当碱液浓度提高到某一值时，传质速度达到最大值，此时碱液的浓度称为临界浓度；当碱液浓度高于临界浓度时传质速度并不增大。为此，在烟气脱硫的化学吸收过程中，当应用碱液吸收烟气中的 SO2 时，适当提高碱液的浓度，可以提高对 SO2 的吸收效率。但是，碱液的浓度不得高于临界浓度。超过临界浓度之后，进一步提高碱液的浓度，脱硫效率并不能提高。可以得出，在烟气脱硫中，吸收 SO2 的碱液浓度，并非愈高愈好。碱液的最佳浓度为临界浓度，此时脱硫效率最高湿法烟气脱硫的主要化学反应在湿法烟气脱硫中，SO2 和吸收剂的主要化学反应如下:1. 同水的反应SO2 溶于水形成亚硫酸H2O+SO2 H 2SO3 H + + HSO3- 2H + + SO3-2 温度升高时，反应平衡向左移动。2. 同碱反应SO2 及易与碱性物质发生化学反应，形成亚硫酸盐。碱过剩时生成正盐； SO2 过剩时形成酸式盐。2MeOH+SO2 Me2SO3+H2OMe2SO3+SO2+H2O 2MeHSO3Me2SO3+MeOH Me2SO4+H2O亚硫酸盐不稳定，可被烟气中残留的氧气氧化成硫酸盐：Me2SO3+1/2O2MeSO43. 同弱酸盐反应SO2 易同弱酸盐反应生成亚硫酸，继之被烟气中的氧气氧化成稳定的硫 酸盐。如同石灰石反应：CaCO3+SO2+1/2H2O CaSO31/2H2O+CO22CaSO31/2H2O+O2+3H2O 2CaSO42H2O4. 同氧化剂反应 SO2 同氧化剂反应生成 SO3 SO2+1/2O2 SO3 在催化剂的作用下，可加速 SO2 氧化成 SO3 的反应。在水中，SO2 经催化剂作用被迅速氧化成 SO3，并生成 H2SO4： SO2+1/2O+H2O H2SO45. 同金属氧化物的反应金属氧化物，如 MgO、ZnO、MnO、CuO 等，对 SO2 均有吸收能力，然后再用加热的方法使吸收剂再生，并得到高浓度的 SO2。这里以 MgO 为例加以说明：MgO+H2O Mg(OH)2Mg(OH)2+SO2+5H2O MgSO36H2OMgSO36H2O MgSO3+6H2OMgSO3 MgO+SO2吸收剂再生后可循环使用，并可回收 SO2，达到高浓度的气态 SO2。经液化后得到液态 SO2。湿法烟气脱硫的类型及工艺过程1. 类型根据各种不同的吸收剂，湿法烟气脱硫可分为石灰石/石膏法、氨法、钠碱法、铝法、金属氧化镁法等，每一类型又因吸收剂不同。2. 工艺过程湿法烟气脱硫的工艺过程多种多样，但他们也具有相似的共同点：含硫烟气的预处理（如降温、增湿、除尘），吸收，氧化，富液处理（灰水处理），除雾（气水分离），被净化后的气体再加热，以及产品浓缩和分离等。石灰石/石灰石膏法，是燃煤煤电厂应用最广泛、最多的典型的湿法烟气脱硫技术。我国燃煤锅炉湿法烟气脱硫工艺过程较多，其中较典型的工艺过程为旋流塔板高效脱硫除尘工艺过程和湿法氧化镁延期脱硫工艺过程。湿法烟气脱硫的氧化槽氧化槽的功能是接受和储存脱硫剂、溶解石灰石，鼓风氧化 CaSO3，结晶生成石膏。循环的吸收剂在氧化槽内的设计停留时间一般为 4-8min，与石灰石反应性能有关。石灰石反应性能越差，为使之完全溶解，则要求它在池内滞留时间越长。氧化空气采用罗茨风机或离心风机鼓入，压力约 5104-8.6104Pa 一般氧化 1mo1SO2 需要 1mo1 O2脱硫塔顶部净化后烟气的除雾湿法吸收塔在运行过程中，易产生粒径为 1060m 的“雾”。“雾”不仅含有水分，它还溶有硫酸、硫酸盐、SO2 等，如不妥善解决，任何进入烟囱的“雾”，实际就是把 SO2 排放到大气中，同时也造成引风机的严重腐蚀。因此，工艺上对吸收设备提出除雾的要求。被净化的气体在离开吸收塔之前要进行除雾。通常，除雾器多设在吸收塔的顶部。目前，我国相当一部分吸收塔尚未设置除雾器，这不仅造成 SO2 的二次污染，对引风机的腐蚀也相当严重。脱硫塔顶部净化后烟气的出口应设有除雾器，通常为二级除雾器，安装在塔的圆筒顶部（垂直布置）或塔出口的弯道后的平直烟道上（述评布置）。后者允许烟气流速高于前者。对于除雾器应设置冲洗水，间歇冲洗除雾器。净化除雾后烟气中残余的水分一般不得超过 100mg/m3，更不允许超过 200mg/m3，否则含沾污和腐蚀热交换器、烟道和风机。 湿法烟气脱硫的结垢和堵塞在湿法烟气脱硫中，设备常常发生结垢和堵塞。设备结垢和堵塞，已成为一些吸收设备能否正常长期运行的关键问题。为此，首先要弄清楚结构的机理，影响结构和造成堵塞的因素，然后有针对性地从工艺设计、设备结构、操作控制等方面着手解决。一些常见的防止结垢和堵塞的方法有：在工艺操作上，控制吸收液中水份蒸发速度和蒸发量；控制溶液的 PH 值；控制溶液中易于结晶的物质不要过饱和；保持溶液有一定的晶种；严格除尘，控制烟气进入吸收系统所带入的烟尘量，设备结构要作特殊设计，或选用不易结垢和堵塞的吸收设备，例如流动床洗涤塔比固定填充洗涤塔不易结垢和堵塞；选择表面光滑、不易腐蚀的材料制作吸收设备。脱硫系统的结构和堵塞，可造成吸收塔、氧化槽、管道、喷嘴、除雾器设置热交换器结垢和堵塞。其原因是烟气中的氧气将 CaSO3 氧化成为 CaSO4（石膏），并使石膏过饱和。这种现象主要发生在自然氧化的湿法系统中，控制措施为强制氧化和抑制氧化。强制氧化系统通过向氧化槽内鼓入压缩空气，几乎将全部 CaSO3 氧化成 CaSO4，并保持足够的浆液含固量（大于 12%），以提高石膏结晶所需要的晶种。此时，石膏晶体的生长占优势，可有效控制结垢。抑制氧化系统采用氧化抑制剂，如单质硫，乙二胺四乙酸（EDTA）及其混合物。添加单质硫可产生硫代硫酸根离子，与亚硫酸根自由基反应，从而干扰氧化反应。EDTA 则通过与过渡金属生成螯合物和亚硫酸根反应而抑制氧化反应。湿法脱硫烟气的预冷却大多数含硫烟气的温度为 120185或更高，而吸收操作则要求在较低的温度下（60左右）进行。低温有利于吸收，高温有利于解吸。因而在进行吸收之前要对烟气进行预冷却。通常，将烟气冷却到 60左右较为适宜。常用冷却烟气的方法有：应用热交换器间接冷却；应用直接增湿（直接喷淋水）冷却；用预洗