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脱硫系统介绍 1 一 系统简介 1 系统简介 2 石灰石浆液制备系统 3 烟气系统 4 吸收塔系统 5 石膏脱水系统 6 废水处理系统 2 一 系统简介 大气中的SO2和NOX与降水溶合形成酸雨 严重破坏生态环境和危害人体健康 加大癌症发病率 甚至影响人类基因造成遗传疾病 削减二氧化硫的排放量 控制大气二氧化硫污染 保护大气环境质量 是目前及未来相当长时间内我国环境保护的重要课题之一 二氧化硫污染控制技术颇多 诸如改善能源结构 采用清洁燃料等 但是 烟气脱硫也是有效削减SO2排放量不可替代的技术 烟气脱硫的方法很多 根据物理及化学的基本原理 大体上可分为吸收法 吸附法 催化法三种 吸收法是净化烟气中SO2的最重要的 应用最广泛的方法 吸收法通常是指应用液体吸收净化烟气中的SO2 因此吸收法烟气脱硫也称为湿法烟气脱硫 3 湿法烟气脱硫系统流程 4 二 石灰石贮存及石灰石浆液制备系统 5 二 石灰石浆液制备系统 石灰石供应系统石灰石块由卡车运到脱硫岛 直接倒入卸料斗 上部设钢格栅防止大块的石灰石进入设备 卸料斗的石灰石经振动给料机稳流后送入斗式提升机垂直提升至石灰石筒仓的仓顶 经斗式提升机出口的落料管 物料进入筒仓储存 同时 仓顶装有一台袋式除尘器及真空压力释放阀 设2个出料口 筒仓储存可满足2 350MW机组燃用设计煤种3天石灰石用量 石灰石筒仓底部成锥形 振动给料机为非封闭式 上方配有用于分离大金属的永磁除铁器 筒仓仓顶设有雷达连续测量料位计 料位指示器可防止石灰石筒仓加料过满和 或完全排空 6 二 石灰石浆液制备系统 石灰石浆液制备系统石灰石湿磨制浆时 石灰石从石灰石筒仓经秤重皮带给料机喂入湿式球磨机进行研磨制浆 球磨机总的物料 新的石灰石 水力旋流器底流的浆液和水 在球磨机筒体内被粉碎 浆液通过磨球止回螺旋及滚动筛拦截下大块的石灰石 浆液通过装在球磨机出口的浆液卸料筛进入湿磨排浆罐 根据系统浆液浓度按一定比例加入稀释水后 由调速型湿磨浆液泵将石灰石浆液输入水力旋流分离器 水力旋流分离器将超尺寸的浆液从底流口进入石灰石产品浆液分配箱 7 二 石灰石浆液制备系统 我公司制浆系统设2台 套 湿式球磨机制浆装置 系统包括 橡胶衬里 外壳 驱动系统 包括电机联轴器 减速器和空气接合器 润滑系统 包括油冷却器和强制油润滑系统 冲洗装置和所有管道 阀门 斜管 浆液分配槽 每台磨机出力12t h 主电机功率400KW 每套湿磨系统对应设1套湿磨排浆罐及水力旋流分离器组 湿磨排浆罐有效容积7m3 设有搅拌器以防止浆液沉积 8 二 石灰石浆液制备系统 每台炉设二台100 容量石灰石浆液泵 一运一备 每台出力30m3 h 扬程30m 本期共四台 两台备用 由石灰石浆液泵供吸收塔补充与SO2反应消耗了的吸收剂 9 石灰石制备系统流程图 10 三 烟气系统及设备 系统概述主要设备 11 三 烟气系统及设备 1 烟气系统的作用 为脱硫运行提供烟气通道 进行烟气脱硫装置的投入和切除 降低吸收塔入口的烟温和提升净化烟气的排烟温度 2 系统组成 旁路挡板门 入口挡板门 出口挡板门 脱硫风机 挡板密封风机等 12 三 烟气系统及设备 3 工艺流程 正常运行时 FGD进 出口挡板门打开 旁路挡板门关闭 原烟气经增压风机进入吸收塔 在吸收塔中脱除SO2后 通过烟囱排放 吸收塔检修时或事故处理 入口挡板和出口挡板关闭 旁路挡板全开 烟气通过旁路烟道经烟囱排放 13 三 烟气系统及设备 二 烟气挡板FGD烟气挡板概况 14 三 烟气系统及设备 4 系统设计工作概况当锅炉从35 MCR到BMCR工况条件下 FGD装置的烟气系统都能正常运行 并且在BMCR工况下进烟温度加10 裕量条件下仍能安全连续运行 当烟气温度超过限定的温度时 烟气旁路系统启运 15 三 烟气系统及设备 一 脱硫风机 增压风机 1 作用 用以克服FGD装置产生的流动阻力 2 型式 动叶可调轴流式 静叶可调轴流式 离心式 目前大多采用静叶可调式 3 静叶可调轴流式脱硫风机的特点 其气动性能介于离心式风机和动叶可调式轴流风机之间 可输送含有灰分或腐蚀性的大流量气体 具有优良的气动性能 高效节能 磨损小 寿命长 其结构简单 运行可靠 安装维修方便 具有良好的调节性能 16 三 烟气系统及设备 一 脱硫风机 增压风机 4 瑞金电厂增压风机概况 每台炉应配置一台100 BMCR容量的静叶可调轴流式风机 风量裕度不低于10 另加不低于10 的温度裕度 风压裕度不低于20 增压风机设计在FGD装置进口原烟气侧 高温烟气侧 运行 用轴承冷却空气风机对轴承提供冷却空气 17 三 烟气系统及设备 二 烟气挡板1 作用 进行FGD的投入和切除 2 组成 原烟气挡板 净烟气挡板和烟道旁路挡板 3 烟气挡板概况 烟道旁路挡板采用单轴双挡板的型式 而且具有100 的气密性 具有快速开启的功能 全关到全开的开启时间应 15秒 18 三 烟气系统及设备 二 烟气挡板3 烟气挡板概况 FGD入口原烟气挡板和出口净烟气挡板为带密封气的单轴双挡板 具有100 的气密性 每个挡板全套包括框架 挡板本体 电动执行器 挡板密封系统及所有必需的密封件和控制件等 挡板密封空气系统应包括密封风机及其密封空气站 密封气压力至少维持比烟气最高压力高500Pa 密封空气站配有电加热器 19 三 烟气系统及设备 三 烟气再热和排放装置2 烟气排放2 1排放形式 一种是烟气再热后通过烟囱排放 另一种是不加热烟气直接通过湿烟囱或冷却塔排放 20 三 烟气系统及设备 三 烟气再热和排放装置2 2采用湿烟烟囱排放应注意以下问题 1 烟气扩散要防止烟气下洗 烟囱出口处流速应大于排放口处风速的1 5倍 一般在20 30m s 2 烟囱降雨 通常发生在烟囱下风向数百米内 有烟气再热器的FGD排烟也可能发生这种降雨 但湿烟囱排烟更容易出现 21 三 烟气系统及设备 三 烟气再热和排放装置2 2采用湿烟烟囱排放应注意以下问题 3 湿烟道和湿烟囱的防腐 用耐酸砖砌烟囱 在混凝土烟囱内表面做钢套 内喷涂1 5mm厚的乙烯基酯玻璃鳞片树脂 在混凝土烟囱内表面做钢套 内喷涂1 5mm厚的乙烯基酯玻璃鳞片树脂 22 四 吸收系统 1 吸收系统组成SO2吸收系统浆液循环系统石膏氧化系统除雾器 23 四 吸收系统 2 工艺流程石灰石浆液通过循环泵从吸收塔浆池送至塔内喷嘴系统 与烟气接触发生化学反应吸收烟气中的SO2 在吸收塔循环浆池中利用氧化空气将亚硫酸钙氧化成硫酸钙 石膏排出泵将石膏浆液从吸收塔送到石膏脱水系统 24 四 吸收系统 1 吸收塔布局划分 吸收区 脱硫产物氧化区和除雾区 结构类型 填料塔 喷淋塔 鼓泡塔 液柱塔 液幕塔 文丘里塔 孔板塔 25 四 吸收系统 26 四 吸收系统 1 吸收塔 喷淋塔 吸收塔自下而上可分为三个主要的功能区 1 氧化结晶区 该区即为吸收塔浆液池区 主要功能是石灰石溶解 亚硫酸钙的氧化和石膏结晶 2 吸收区 该区包括吸收塔入口及其以上的1层托盘和3层喷淋层 其主要功能是用于吸收烟气中的酸性污染物及飞灰等物质 3 除雾区 该区包括两级除雾器 用于分离烟气中夹带的雾滴 降低对下游设备的腐蚀 减少结垢和降低吸收剂及水的损耗 27 四 吸收系统 1 吸收塔塔体的设计应尽可能避免形成死角 同时采用搅拌器来避免浆池中浆液沉淀 吸收塔底面设计应能完全排空浆液 吸收塔烟道入口段应能防止烟气倒流和固体物堆积 至少应提供足够的吸收塔液位 PH值 至少两个 温度 压力 除雾器压差等测点 以及石灰石浆液和石膏浆液的流量测量装置 28 四 吸收系统 1 吸收塔烟气通过吸收塔入口从吸收塔浆液池上部进入吸收区 在吸收塔内 热烟气通过托盘均布与自上而下浆液 3层喷淋层 接触发生化学吸收反应 并被冷却 脱硫浆液由各喷淋层多个喷嘴喷出 浆液 含碳酸钙 镁 亚硫酸钙 镁 硫酸钙 镁 氯化物 氟化物及惰性物质 飞灰和各种溶质 从烟气中吸收硫的氧化物 SOX 以及其它酸性物质 在液相中 硫的氧化物 SOX 与碳酸钙反应 形成亚硫酸钙和硫酸钙 29 四 吸收系统 2 浆液循环系统主要设备是浆液循环泵 用于循环石灰石浆液 浆液循环泵必须进行防腐耐磨设计 我厂吸收塔装有三个吸收塔浆液循环泵 一个吸收塔循环泵装有一个喷淋总管 30 四 吸收系统 3 氧化系统主要设备 氧化风机 氧化装置等 1氧化方式 自然氧化 强制氧化 目前广泛采用强制氧化方式 2强制氧化方式 异地 半异地 就地氧化 目前广泛采用就地强制氧化方式 31 四 吸收系统 强制氧化主要特点如下 氧化空气分布均匀氧化空气用量较少氧化效率高压降小 32 四 吸收系统 3 氧化风机的作用 烟气中本身含氧量不足以氧化反应生成的亚硫酸钙 因此 需提供强制氧化系统为吸收塔浆液提供氧化空气 氧化系统将把脱硫反应中生成的半水亚硫酸钙 CaSO3 1 2H2O 氧化为2水硫酸钙 CaSO4 2H2O 即石膏 氧化空气系统将为这一过程提供氧化空气 33 四 吸收系统 我厂每套吸收塔的氧化空气系统由3台罗茨式氧化风机 2运1备 及氧化空气分布系统组成 氧化空气分布系统含4根喷枪及相应的管道 阀门 34 四 吸收系统 3 强制氧化装置 35 四 吸收系统 36 四 吸收系统 4 除雾器4 1除雾器的工作原理工作原理图 37 四 吸收系统 4 除雾器2 除雾器的工作原理当带有液滴的烟气进入除雾器通道时 由于流线的偏折 在惯性力的作用下实现气液分离 部分液滴撞击在除雾器叶片上被捕集下来 38 2020 1 8 39 四 吸收系统 4 除雾器3 除雾器的组成 由除雾器本体及冲洗系统 有单面冲洗和双面冲洗两种形式 组成 除雾器本体由除雾器叶片 卡具 夹具 支架等按一定结构组装而成 除雾器冲洗系统主要由冲洗喷嘴 除雾器冲洗泵 管路 阀门 压力仪表及电气控制部分组成 其作用是定期冲洗由除雾器叶片捕集的液滴 粉尘 保持叶片表面清洁 防止叶片结垢和堵塞 维持系统正常运行 40 四 吸收系统 4 4除雾器布置方式 41 四 吸收系统 4 4除雾器叶片形式 42 四 吸收系统 4 4除雾器的主要性能及设计参数 1 除雾效率 指除雾器在单位时间内搜集到的液滴质量的比值 是考核除雾器性能的主要指标 2 系统压力降 指烟气通过除雾器通道时所产生的压力损失 3 烟气流速 烟速过高过低均不利于除雾器的正常运行 根据不同除雾器叶片结构及布置方式 设计流速通常选定在3 5 5 5m s 43 四 吸收系统 4 4除雾器的主要性能及设计参数 4 除雾器叶片间距 叶片间距一般设计在20 95mm 目前最常用的叶片间距为30 50mm 5 除雾器冲洗水压 除雾器水压一般根据冲洗喷嘴的特征及喷嘴与除雾器之间的距离等因素确定 6 除雾器冲洗水量 一般情况下除雾器端面上瞬时冲洗水量约为1 4m3 m2 h 44 四 吸收系统 4 4除雾器的主要性能及设计参数 7 冲洗覆盖率 根据不同工况条件 冲洗覆盖率一般可以选在100 300 之间 8 除雾器冲洗周期 冲洗周期是指除雾器每次冲洗的时间间隔 除雾器的冲洗周期主要根据烟气特征及吸收剂确定 一般以不超过2h为宜 45 五 脱硫石膏脱水系统及设备 石膏脱水系统石膏脱水系统主要设备 46 五 石膏脱水系统 1 系统组成 水力旋流器 真空皮带脱水机 真空泵 滤液箱 废水箱 石膏仓等 2 系统概述 吸收塔的石膏浆液通过石膏排出泵送入石膏水力旋流站浓缩 浓缩后的石膏浆液既可以进入真空皮带脱水机 又可以抛弃 进入真空皮带脱水机的石膏浆液经脱水处理后表面含水率小于10 由皮带输送机送入石膏储存间存放待运 可供综合利用 47 五 石膏脱水系统 2 系统概述 石膏旋流站出来的溢流浆液一部分返回吸收塔循环使用 一部分进入废水旋流器 底流返回吸收塔 上部清液进入废水箱 泵送至废水处理区域 石膏旋流站浓缩后的石膏浆液全部送到真空皮带机进行脱水运行 为控制脱硫石膏中Cl F 等成份的含量 确保石膏品质 在石膏脱水过程中用工业水对石膏及滤饼滤布进行冲洗 石膏过滤水收集在滤液箱中 然后用泵送到吸收塔 48 五 石膏脱水系统 一 水力旋流器水力旋流器结构 49 五 石膏脱水系统 50 五 石膏脱水系统 二 石膏脱水机类型 真空皮带脱水机 真空筒式脱水机 离心筒式脱水机 离心螺旋式脱水机等 我国所有石灰石湿法FGD装置均采用水平真空皮带脱水机作为二级脱水设备 51 五 石膏脱水系统 1 真空皮带式脱水机的工作流程图 52 五 石膏脱水系统 2 真空皮带式脱水机的工作原理 石膏旋流器底流浆液通过进料箱输送到皮带脱水机 均匀地排放到真空皮带机的滤布上 依靠真空吸力和重力在运转的滤布上形成石膏饼 石膏中的水分沿程被逐渐抽出 石膏饼由运转的滤布输送到皮带机尾部 落入石膏仓 在此处 皮带转到下部 滤布冲洗喷嘴将滤布清洗后 转回到石膏进料箱的下部 开始新的脱水工作循环 滤液收集到滤液水箱 从脱水机吸来的大部分空气经真空泵排到大气中 53 五 石膏脱水系统 3 真空皮带脱水机的主要部件及功能 1 脱水皮带脱水皮带连接真空盘和滤盘表面的皮带 对滤布起支撑传动作用 皮带上的脱水孔为滤布上面的水和空气提供了通道 2 皮带轮具有驱动皮带 张紧皮带 支撑和校正皮带等功能 3 脱水机电机脱水机电机转速用来控制滤饼厚度和脱水速率 其速度由电机变频器进行控制调整 54 五 石膏脱水系统 3 真空皮带脱水机的主要部件及功能 4 皮带滑动支撑装置皮带滑动支撑装置起支撑皮带作用 它配备水力润滑系统以减少皮带滑动支撑与皮带之间的摩擦 5 滤布转轴和皮带支撑转轴支撑皮带和滤布转动 6 滤布校正器用来控制脱水机滤布中心位置 55 五 石膏脱水系统 3 真空皮带脱水机的主要部件及功能 7 皮带推力轴装置用来停止皮带跑偏 8 真空盒真空盒采用不锈钢 玻璃钢或高密度聚氯乙烯制造 布置在皮带下面 其干燥孔位于输送皮带中央 作为皮带和滤布脱水滤液的排放通道 在水平的方向上有一狭长槽 通过此糟将滤液排走 56 五 石膏脱水系统 3 真空皮带脱水机的主要部件及功能 9 空气室通过空气室供给空气浮力 支撑输送皮带 10 滤布用于石膏脱水 形成石膏滤饼 滤布紧贴在输送皮带上面 能够连续地过滤和清洗 11 滤布张紧装置由张紧轮 张紧滚动轴承组成 利用重力作用对滤布张紧 12 进料口石膏浆液进料口 57 五 石膏脱水系统 4 真空泵每个真空皮带脱水机配置一台水环式真空泵 铸铁制造 真空泵采用三角皮带传动 并有适当的防护装置 每台真空皮带脱水机配一个气液分离罐 58 五 石膏脱水系统 59 六 废水处理系统 60 六 废水处理 脱硫装置浆液内的水在不断循环的过程中 会富集重金属元素和Cl 等 一方面加速脱硫设备的腐蚀 另一方面影响石膏的品质 因此 脱硫装置要排放一定量的废水 进入FGD废水处理系统 经中和 絮凝和沉淀 泥浆脱水等一系列处理过程 达标后排放至厂外北侧排洪沟 61 六 废水处理 本废水处理工艺包括以下三个分系统 脱硫装置废水处理系统 化学加药系统污泥脱水系统 62 六 废水处理 63 六 废水处理 本系列废水处理系统主要由废水箱 三联箱 澄清池 排泥泵 出水箱 清水泵 风机 脱水机等部分设备组成 首先来自吸收塔的浆液经废水旋流站自流至废水处理系统的废水缓冲贮存箱内贮存 废水从废水缓冲箱自流到反应槽中和箱中 废水缓冲箱中需设置曝气装置 冲箱中需设置曝气装置 64 六 废水处理 在中和箱中 废水的PH值采用加石灰乳的方式调升至9 5 11 根据现场调试确定 的范围 此过程大部分重金属形成微溶的氢氧化物从废水中沉淀出来 反应槽中不能以氢氧化物形式沉淀的重金属 采用加入有机硫药液 使残余的重金属与有机硫化物形成微溶的化合物 以固体的形式沉淀出来 在絮凝系统中 通过加入聚铁和絮凝剂等药剂 使水中的悬浮物 沉淀物形成易于沉降的大颗粒絮凝物 Ca OH 2加药量通过PH值控制调节 絮凝剂和有机硫等的加药量根据废水流量按比例加入 65 六 废水处理 在澄清 浓缩池中 絮凝物和水得到分离 絮凝物沉降在底部 在重力浓缩作用下形成浓缩污泥 浓缩污泥通过刮泥装置排除 刮泥装置在澄清 浓缩池的底部中心圆锥上有中心驱动装置 污泥通过澄清 浓缩池底部管道由泵抽走 澄清水由周边溢出箱体 自流至下一级清水箱 从澄清 浓缩池上部集水箱中出来的澄清水流入清水箱中 连续检测排放水的PH值 PH值超过最高限9时 向废水中加入盐酸 调节PH值到6 9范围后回收用于电厂调湿灰渣用或者排放 66 复习 根据流程图简述烟气的吸收脱硫处理过程 从锅炉引风机经烟道引出的烟气 通过增压风机升压后进入吸收塔 在吸收塔内与雾状石灰石浆液逆流接触 将烟气脱硫净化 经除雾器除去水雾后 再进入净烟道经烟囱排放 67 复习 根据湿法吸收脱硫工艺图说明该系统包含哪些子系统 1 烟气系统 烟道挡板 增压风机等 2 吸收系统 吸收塔 循环泵 氧化风机 除雾器等 3 石灰石浆液制备系统 湿式球磨机 石灰石浆液箱 石灰石浆液泵等 4 石膏脱水及储存系统 石膏浆液排出泵 水力旋流器 真空皮带脱水机 石膏库等 5 废水废渣处理系统 废水泵 废水旋流器 三联箱等 6 公用系统 工艺水 压缩空气 热工及电气等系统 68 复习 脱硫系统中的石膏脱水系统由哪些设备构成 石膏脱水系统中的设备主要包括 石膏排出泵 石膏旋流器 水环式真空泵 真空皮带脱水机 滤液泵 滤布冲洗水泵 滤饼冲洗水泵以及有关的箱罐 管路 阀门 仪表等 69 脱硫系统的运行影响因素 1 脱硫净化效率2 钙硫摩尔比3 烟气流速4 液气比L G5 吸收浆液的pH值 70 烟气脱硫效率表示脱硫能力的大小 一般用百分比表示 是衡量脱硫系统技术经济性的最重要的指标 脱硫系统的设计脱硫效率为在锅炉正常运行中 并注明在给定的钙硫摩尔比的条件下 所能保证的最低脱硫效率 脱硫效率除了取决于所采用的工艺和系统设计外 还取决于排烟烟气的性质等因素 脱硫效率也是考核烟气脱硫设备运行状况的重要指标 是计算SO2排放量的基本参数 对于连续运行的脱硫设备 入口SO2的浓度是随时间变化的 而且变化幅度有时很大 因此 实时计算的脱硫效率也是随时间变化的 因此 某一监测时段内设备的脱硫效率 应取整个时段内脱硫效率的平均值 在计算脱硫效率时 只计入SO2的脱除率 而通常不考虑SO3的脱除率 1 烟气脱硫效率 71 从化学反应的角度 无论何种脱硫工艺 在理论上脱除1mol的硫需要1mol的钙 但在实际反应设备中 反应的条件并不处于理想状态 因此 一般需要增加脱硫剂的量来保证吸收过程的进行 钙硫摩尔比就是用来表示达到一定脱硫效率时所需要钙基吸收剂的过量程度 也说明在用钙基吸收剂脱硫时钙的有效利用率 一般用钙与硫的摩尔比值表示 即Ca S比 所需的Ca S越高 钙的利用率则越低 2 钙硫摩尔比 Ca S 湿法脱硫工艺的