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第一部分 石灰石石膏湿法烟气脱硫技术第一章 绪论第一节 概述 燃煤火电厂在将一次能源煤炭转换为二次能源电力的过程中，会产生废气；废水；灰渣及噪声等污染物，其废气中的SO2是大气主要污染物之一，SO2的大量排放严重污染环境又造成硫资源的巨大浪费。 石灰石石膏湿法烟气脱硫工艺简称FGD，该工艺最早由英国皇家化工工业公司研制出来的。 第二节 石灰石石膏湿法烟气脱硫工艺原理及特点一. 工艺原理 该工艺采用石灰石或石灰做脱硫剂，石灰石破碎与水混合，磨成粉状，制成吸收浆液（当采用石灰为吸收剂时，石灰粉经消化处理后加水搅拌制成吸收浆）。在吸收塔内，烟气中的SO2与浆液中的CaCO3以及鼓入的氧化空气进行化学反应生成二水石膏，SO2被脱除。吸收排出的石膏浆液经脱水后回收。脱硫后的烟气经除雾器去水；换热器加热升温后进入烟囱排向大气。二. 原理分析该工艺是采用吸收法来净化烟气的，它包含着物理和化学两个过程。烟气中的SO2在吸收塔内从气相进入液相循环浆液的过程为物理过程，该过程可用薄膜理论解释，分为如下几个阶段：气态反应物从气相内部迁移到相界面气态反应物在相界面上从气相进入液相反应组分从相界面迁移到液相内部进入液相的反应组分与液相组分发生反应已溶解的反应物的迁移和由反应引起的浓度梯度产生的反应物的迁移。1.第一阶段二氧化硫的吸收2.第二阶段硫酸盐的形成3.第三阶段石膏的结晶4.结晶时间5.晶体表面积对晶体结晶的影响6.pH值对晶体的影响7.以石灰石作吸收剂的化学反应过程8.石灰石的溶解及反应关系三.几个相关的概念1.钙硫比L/G 在额定运行状态下，所消耗的钙离子与硫酸根离子的摩尔数之比。2.气液分布 指气体与液体在吸收塔中的相互混合情况，适当的分布对保证和提高SO2去除率非常重要，不良的气液分布不仅缩短有效停留时间，而且降低有效传质面积。3.吸收塔中的停留时间 指液体与烟气在吸收塔中的接触时间。4.吸收塔浆液池中的停留时间 CaSO4.2H2O在吸收塔浆液池中结晶和沉淀的停留时间。5.旋流器 利用离心力原理将浆液分离成浓度不同的两种浆液，它由入口；溢流口；底流口；和旋流腔室等部分组成。四.工艺系统组成 FGD装置主要包括烟气系统；吸收塔系统；氧化空气系统；吸收剂制备系统；石膏脱水系统；事故浆罐系统；工艺水系统；石膏炒制系统；控制系统；电气系统等。FGD的特点如下：1.脱硫效率高，一般大于95%2.钙硫比低，一般不大于1.053.系统简单，设备利用率高4.适用煤种广，烟气量范围大5.吸收剂来源广，价格便宜6.脱硫副产品为可利用资源，不产生二次污染 第二章 烟气系统及设备第一节 FGD烟气系统组成及原理一.系统组成 脱硫烟气系统为锅炉风烟系统的延伸部分，主要由烟气进口挡板门（原烟气挡板门）；出口挡板门（净烟气挡板门）；旁路挡板门；增压风机；吸收塔；GGH（气气换热器）；烟道及相应的辅助系统组成。二.系统原理从锅炉引风机后烟道引出的烟气通过增压风机升压，烟气换热器降温后，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，又经过GGH升温至大于75，再进入净烟道经烟囱排放。 旁路挡板具有快开功能，快开时间要小于10S，挡板的调整时间在正常情况下为75S，在事故情况下约为310S。三.增压风机几种不同布置方式1.将增压风机布置在烟道与GGH之间，布置方式应用较广。2.将增压风机布置在GGH与吸收塔之间。3.采用增压风机布置在吸收塔出口的净烟道上，吸收塔负压运行。 第二节 增压风机 增压风机是用于克服FGD装置的烟气阻力，将原烟气引入脱硫系统，并稳定锅炉引风机出口压力的重要设备。它的运行特点是低压头；大流量；转速低。在加装脱硫的情况下，锅炉送；引风机无法克服FGD的烟气阻力，所以锅炉加装脱硫装置时，必须设置增压风机。增压风机一般有：离心式；静叶可调轴流式；动叶可调轴流式三种形式。 第三节 烟气再热器一.概述1.烟气再热器的作用是利用原烟气将脱硫后的净烟气进行加热，使排烟温度达到露点之上，减轻对净烟道和烟囱的腐蚀，同时降低进入吸收塔的烟气温度，降低塔内对防腐的工艺技术要求。 湿法脱硫工艺系统中，自锅炉引风机来的烟气将进入吸收塔中洗涤脱硫，这时的烟气温度一般为120150左右。为保护吸收塔中的元件及防腐层，同时减少吸收塔中的蒸发水量；降低水耗，在吸收塔进口前的烟道上设置换热器降低烟气温度至95左右。烟气经过吸收塔洗涤脱硫后，将被冷却到4555，为保证烟气能充分扩散，防止冷烟气下沉，同时避免净烟气在排放时结露，需要将烟气加热到7580。烟气再热器有多种方式，一般分为蓄热式和非蓄热式。蓄热式主要有：回转式GGH；分体水媒式MGGH；分体热管式；整体热管式。非蓄热式指借助能源（蒸汽；燃气等）将冷烟气重新加热，其投资较小，但能耗高；运行费用较大。2.蓄热换热器按烟气流程分为降温侧和升温侧。在降温侧，烟气未经脱硫洗涤，经热力计算，在不同负荷下原烟气由120150降到90110。在换热器的烟气入口处，主要是含尘烟气冲刷磨损，在换热器的烟气出口处，温度低于露点，主要问题是凝结腐蚀。二.换热器工作原理及特点（一）回转式GGH（我厂取消了）1.基本构造（1）换热元件（2）转子（3）转子外客（4）短柱（5）顶部结构（6）底部结构（7）转子驱动装置（8）转子支撑轴承（9）转子导向轴承（10）转子密封（11）径向密封（12）轴向密封（13）环向密封（14）中心套密封（15）密封风系统（16）隔离和清扫烟气系统2.吹扫系统 对GGH换热元件进行有效清洁是非常重要的，否则 会发生堵灰现象。因此，必须设置吹灰系统回转式换热器的吹灰采用压缩空气；高压水冲洗和低压水冲洗三种方法式，这三种方式在同一吹抢上实现。在换热器正常工作时，压缩空气吹灰每班运行一次，当吹灰后换热器压降仍高于设定值时，则启动高压冲洗水系统，采用压力高于80bar(1bar=10 Pa)的高压水进行在线冲洗，由此采用双重吹灰方式来保证吹灰效果。换热器停运检修时使用低压冲洗水冲洗换热器。压缩空气吹灰时，GGH的正常转速为1.5r/min，在高压或低压水冲洗时的转速为0.5r/min。虽然采用了双重吹灰方式，但由于回转式换热器存在低温段容易堵灰问题，因此采用蒸汽吹灰的形式。3.GGH的主要特点1）运行费用较少2）使用业绩多3）适合长期运行4）布置紧凑5）初投资高6）存在泄漏（二）分体水媒式MGGH1.基本构成 分体水媒式MGGH主要由烟气降温侧换热器；烟气升温侧换热器；循环水泵；辅助蒸汽加热器及疏水箱；热媒膨胀罐（定压装置）；补水系统；加药系统及吹灰系统等组成。 未处理的烟气先进入降温侧换热器，将热量传递给热媒水，热媒水通过强制循环将热量传递给脱硫后的净烟气。这种分体水媒式MGGH，因管内是热媒水，管外是烟气，管内流体的传热系数远高于管外流体，为了加强传热，目前广泛采用高频焊接翅片管，这种翅片管与管子的焊着率高，焊缝强度高，可大批量生产，由于能够强化传热，从而有效减少设备体积，降低流动阻力。如换热器材料为：CRIA;09CrCusb钢；翅片材料为S-TEN。2.吹灰系统 换热器的积灰吹扫是保障换热器安全；长期稳定运行的重要因素，一般采用蒸汽吹扫与高压水冲洗相结合的方式。 一般吹灰用蒸汽的参数为1.0MPa温度为250。蒸汽吹灰每班一次，换热器每年水冲洗一次。 静电除尘器出口的烟气含量一般要求不高于300mg/m3。当吹灰器的吹灰效果不理想时，可每每两小时蒸汽吹灰一次，约每两个月停运水冲洗一次。这样运行效果基于以下两个因素：1）在目前我国的火力发电厂中，蒸汽吹灰器的运行效果均不甚理想。2）根据要求，进入换热器的烟气含尘量一般应不高于213mg/m3，实际情况是静电除尘器除尘效果有时不甚理想，运行不稳定。3.主要特点1）运行费用较少2）无泄漏3）初投资较高4）占地空间较大5）换热工质需要辅助动力（水泵）进行强制循环。（三）热管式热管是内部充有适量蒸发液体的真空管，管内保持负压，将管内存有液体的一段加热，处于负压状态下的管内液体将迅速吸热汽化为蒸汽，并在极小的压差条件下扩散到管子的另一端，由另一端的管壁向低于蒸汽温度的外界环境放出热量后又凝结为液体，冷凝液借助于重力或其它作用力流回被加热的一端，周而复始，构成一个相变传热的能以较小温差传输较大热流的传热器件。（四）分体热管式分体式热管换热器，其降温侧换热器和升温侧再热器被分开，汽；液导管联通两个工作段，形成工质的闭合回路。主要特点及要求如下：1.要求进出口烟道有一定的标高差。2.单根热管泄漏会造成换热器组件失效。3.换热工质的循环不需要辅助动力。4.因受电厂排烟温度低，吸收塔防腐层的承受温度的限制，需在现场对热管进行抽真空，对形成热管要求的真空度有一定的影响。（五）整体热管式 整体热管式换热器的换热元件为单支热管。整体式热管换热器的热管元件轴线必须与水平水平面倾角10-90角，且降温侧换热器位置应低于升温侧再热器，才能保证热管元件内部工质形成闭式循环。目前国内单管长度一般为6m，最大应用长度为8m，单台换热器处理烟气量受限制，在大容量机组上采用受到一定限制。主要特点及要求如下：1.单根热管泄漏不会造成整体换热器组件失效。2.目前国内生产的单根热管长度6m，处理烟气量时，需多台布置，烟道布置困难。 第四节 烟气挡板门一.概述 为保证FGD的停运不影响机组烟风系统的正常运行，在烟道上分别设置了原烟气挡板门，净烟气挡板门和旁路挡板门。该挡板门一般采用双百叶窗型式。原烟气挡板门设在增压风机之前，在启动FGD时开启，停止FGD时关闭，净烟气挡板门设在净烟道上，在FGD投运时开启，FGD停止时关闭，旁路挡板门设在烟囱之前的净烟道和原烟道之间，在启动FGD时关闭，FGD停止或事故状态时快速开启。脱硫系统故障时，为保证锅炉风烟系统正常运行，三个挡板门设联锁保护。当FGD装置运行时，烟道旁路挡板门关闭，当FGD停止或事故状态时快速开启。脱硫系统故障时，为保证锅炉风烟系统的正常运行，三个挡板门设联锁保护。当FGD装置运行时，烟道旁路挡板门关闭，当FGD装置停运时旁路挡板门打开，FGD装置进出口挡板门关闭，烟气通过旁路挡板门进入烟囱，由烟囱直接排入大气。在调试中，旁路挡板一般要放在微开位置。烟气挡板门的作用如下：1.脱硫系统正常运行时，将原烟气切换至脱硫系统。2.在脱硫系统故障或停运时，使原烟气走旁路，直接排到烟囱。二.挡板密封空气系统 密封空气系统的作用是当双百叶窗挡板关闭时，使挡板叶片间充满密封气体，阻止烟气由挡板门一侧泄漏到另一侧。 挡板密封空气系统包括密封风机；密封加热器；检测仪表；调节设备及其管路等。 一般每套FGD配两台密封风机，2100%容量，一运一备。 入口、出口挡板门密封空气和旁路挡板的密封空气不同时运行。不同挡板密封风的切换通过装在挡板门上的阀门来实现，该门与挡板门为机械联锁。 密封气压力维持比烟气最高压力至少高5mbar，因此风机必须设计有足够的容量和压头。 密封空气加热器有电加热器和蒸汽加热器两种形式。将密封风机加热至100左右，减少与烟气之间的温差，使挡板门的变形量在正常范围内。三.烟气旁路挡板门1.结构 挡板门有单百叶窗和双百叶窗两种形式，烟道旁路挡板采用双百叶窗挡板形式，有本体；叶片；轴；密封；驱动机构；控制部分等组成。烟道挡板技术要求如下：1.耐高温特性（尤其原烟道）2.高化学防腐性能3.过压4.负压5.防结垢性能6.防机械磨损7.低压力降8.挡板密封风机2.工艺要求 挡板门系统包括，挡板本体；气动/电动执行器；挡板密封空气系统及控制等。3.旁路挡板门的控制原理1）概述 旁路挡板必须有快速开启功能，全关到全开的开启时间应10s。旁路挡板一般采用气动驱动装置。在FGD保护动作失电或失气情况下，旁路挡板必须自动打开，使烟气走旁路，保证锅炉风烟系统的正常运行。 每个挡板的操作应灵活方便和可靠。驱动挡板的气动或电动执行器应能就地控制箱操作和FGDDCS远方操作，挡板开度位置和开；关状态反馈信号进入FGDDCS系统。2）气动旁路挡板门控制原理 气动旁路挡板门控制系统由仪用汽源；控制电磁阀；气动切换阀；定位器；位返器；位置开关及汽缸等组成。 第五节 烟道膨胀节一.概述 膨胀节一般由波纹管；端节；法兰；运输拉杆及其他零件组成。通过波纹管的柔性变形来吸收烟道热膨胀引起的轴向位移；少量的横向；角向位移，并有消音减振和提高烟道使用寿命的作用。 脱硫烟道膨胀节根据其材料可分为金属波纹管膨胀节和非金属膨胀节。二.金属膨胀节 金属波纹管膨胀节按波纹管的位移形式可分为轴向型；横向型；角向型及压力平衡型波纹管。烟道上的膨胀节采用焊接或螺栓法兰连接，布置应能确保膨胀节可以更换，法兰连接膨胀节框架应有同样的螺孔间距不超过100。膨胀节框架将以相同半径波节连续布置，不允许使用铸模波节膨胀节。框架深度最小是200，而且最小要留80的余地以便于拆换膨胀节。膨胀节及烟道的密封应有100%气密性。2.非金属膨胀节 非金属膨胀节是利用非金属高强密封复合材料，高温隔热材料等经特殊工艺制作而成。第三章 吸收塔系统及设备第一节 概述一.系统组成 吸收塔系统包括吸收塔本体；循环泵；喷淋层；除雾器；氧化风机；搅拌器；石膏排出泵等。二.系统原理 烟气从吸收塔下侧进入，与吸收浆液逆流接触，洗涤烟气中的SO2;SO3;HCI;HF等，在塔内进行吸收反应，对落入吸收塔内的浆液的反应物再进行氧化反应，得到脱硫副产品二水石膏。 在添加新鲜石灰石浆液的情况下，石灰石；副产物和水等混合物形成的浆液从吸收塔浆池经循环浆液泵打至喷淋层，由喷嘴雾化成细小的液滴，自上而下地落下，形成雾柱。在液滴落回吸收塔浆池的过程中，实现对烟气中的二氧化硫；三氧化硫；氯化氢和氟化氢等酸性组分的吸收过程。烟气从吸收塔下部进入，逐渐上升，而浆液雾化的液滴从上而下落下，整个吸收过程为逆流吸收。经吸收剂洗涤脱硫后的清洁烟气，通过除雾器除去雾滴后进入烟气换热器升温侧。 被吸收的二氧化硫与浆液中的石灰石反应生成亚硫酸盐，进入塔底部的氧化池；浆液池中设有空气分配管和搅拌器。浆液中的硫酸钙在外加空气的强烈氧化和搅拌作用下，由氧化空气氧化生成硫酸盐，转入成为CaSO4.2H2O（石膏），便是石膏过饱和溶液的结晶。为了有利用CaSO3的转化，氧化池内浆液的PH值保持在5左右。 为充分迅速氧化吸收塔浆池内的亚硫酸钙，设置氧化空气系统，向吸收塔供应适量的空气。吸收塔顶部空气门的作用：1）在调试及FGD系统检修时打开，可排除漏进的烟气；有通气；通风；通光的作用。2）FGD停运时，避免烟气在系统内冷凝而产生腐蚀1.石膏浆液排出系统 吸收塔排出浆液由石膏CaSO4.2H2O；盐类混合物MgSO4;CaCI;石灰石；氟化钙和灰粒组成。石膏浆液由石膏浆排出泵送入石膏旋流器，旋流器溢流分离出浆液中较细的固体颗粒（细石膏颗粒；未溶解的石灰石和飞灰等）浆液返回吸收塔。浓缩的大石膏颗粒浆液浓度（浓度为50%）从旋流器下流排出。 当吸收塔浆液含固量低于一定浓度时，石膏排出泵出口返回调节阀开大，使石膏浆液流入石膏溢流浆液箱，再泵回吸收塔浆池。当吸收塔浆液含固量高于一定密度时，石膏排出泵出口返回调节阀关闭，石膏浆液进入石膏旋流器，底流排放至真空皮带机进一步脱水，溢流部分 进入石膏溢流箱。石膏浆排出泵出口管道上设有密度计在线检测，石膏浆液的石膏结晶程度。设PH计在线检测塔内石灰石供浆量与烟气含量是否匹配。在吸收塔需要排空检修时，浆池内的浆液通过石膏浆排出泵及切换阀排入事故浆罐。2.氧化系统 该系统由罗茨氧化风机；管路；喷水减温器；温度；压力测量仪表；冲洗水等组成。氧化风先由1根碳钢管引至塔前最高液位以上3m高处根据底层搅拌器数量，分成对应路数，由玻璃钢管或防腐管下引，在搅拌器高度处，平行进入吸收塔，塔内玻璃钢管与氧化喷枪相连，空气进入浆液，随即被搅拌器搅拌成细小的气沫，与氧化池浆液充分接触。一般设两台氧化风机，一用一备三.吸收塔组控1）吸收塔组控是系统重要顺控之一，启动吸收塔组控可以启动各个子组和顺控，把吸收塔放在就绪位置，准备接受原烟气。2）吸收塔液位控制。通过对FGD系统提供充足的工艺水，补充吸收塔热烟气所带走的水分。FGD运行时，工艺水由除雾器的冲洗水提供，在需要时还可以从石灰石制备系统供应。第二节 吸收塔一.脱硫塔的几种典型形式 吸收塔是FGD的核心装置，是脱硫反应的场所，在其中完成对有害气体的吸收过程。通常把它分为3个区，气体区域；气体液体混合区和液体区域。 湿法脱硫吸收塔有许多种结构，根据不同气液接触方式，脱硫塔可分为喷淋塔，填料塔；鼓泡塔和液柱塔，其中喷淋塔具有效率高；阻力小；可利用高等优点。火力发电厂烟气中SO2浓度较低，适合选用喷淋塔。目前，喷淋塔是湿式石灰石FGD工艺中的主导塔型。1.喷淋脱硫塔 喷淋塔是气液反应工程中的常用设备，用于脱硫工程的喷淋吸收塔，石灰石浆液通过循环泵送至塔中不同高度布置的喷淋层喷嘴。喷嘴是采用耐磨材料制成的。浆液从喷嘴向下喷出形成分散的小液滴并往下掉落，同时，烟气逆流向上流动，在此期间，气液充分接触并对二氧化硫进行洗涤。工艺上要求喷嘴在满足雾化细度的条件下尽量降低压损，同时喷出的雾能覆盖整个吸收塔截面，以达到吸收的稳定性和均匀性。在塔底一般布置氧化池，用来专门的氧化风机往里面鼓空气，而除雾器则布置在烟气出口之前的位置。二.反应塔选择原则1.从用户角度来说，要求在低成本的基础上，达到尽尽可能的高效率，并且操作简单。2.反应塔的设计符合脱硫反应传质要求，有利于抑制副反应（吸收二氧化碳）有利于降低泵；搅拌器等的能耗，有利于系统的控制（包括PH值；液气比；钙流比调节），保证达到设计值（脱硫效率，钙利用率，氧化率）。3.喷淋塔和格栅技术比较成熟，但是对喷嘴和填料有较高的要求，否则系统就容易结构堵塞。4.气液反应以及反应器理论的进步对脱反应器的发展提供了指导方向。三.喷淋吸收塔的布置及工艺要求 石灰石石膏湿法脱硫适用于200MW以上机组，所以，在中小机组上采用该工艺时，可采用两炉一塔，或三炉一塔方式，各机组之间通过烟气挡板门实现切换。 吸收塔本体为钢制，是脱硫装置的核心设备，包括预埋件，底部支撑梁；底版；壁板；中间支撑和塔顶。他的作用有两个：一个是对烟气二氧化硫进行脱除，一个是使脱硫生成物变成合格石膏晶体。 由于塔内部直接接触弱酸浆液，必须采取防腐措施。一般采用橡胶，玻璃鳞片或耐腐钢壁纸进行内衬防腐处理。在烟气温度高于175度情况下，可能损坏吸收塔防腐及设备，FGD装置切入旁路运行，以保护吸收塔等设备，确保锅炉机组安全运行。第三节 循环浆泵一.循环浆泵的作用及特点 循环浆泵用来将吸收塔浆池的浆液和加入石灰石浆液循环不断的送到吸收塔喷淋层，在一定压力下通过喷嘴充分雾化，与烟气反应。 根据防腐工艺不同，循环泵分为衬胶泵和防腐金属泵两种。该泵具有如下特点： 1）泵头防腐耐磨；2）低压头，大流量；3）性能可靠，连续运行。二.衬胶泵1.结构 单级；悬臂端吸离心泵，双泵壳带胶衬里垂直中开的球铁泵壳，由螺栓将其左右两半连接，同时也将管路与进；出口连接。在进出口处采用调节伸缩式接头，以减轻管路供给泵进出口压力。采用后拆式结构，可以在不拆卸进出口管路的前提下完成对叶轮、轴封、轴承等零件的检修与更换。2.橡胶衬里 橡胶是FGD用泵理想材料，因为它具有良好的耐磨，耐腐蚀性，还能有效地减轻水力冲击的噪声。3.金属叶轮和前护板 叶轮通过螺纹轴连接，螺纹方向与泵转向相反，从而使其在运转时始终紧固在轴上，这一上紧力形成一种压力，从叶轮经轴套传到轴承端盖上，。4.无冲洗机械密封5.轴承组件三.防腐金属泵 防腐金属泵的结构与普通泥浆泵相同，只是介质接触部分的选材不同。下面为一般选材，泵壳材质2605N叶轮材质Cr30A、机械密封/静环材料为SiC，颈套、轴承套采用合金钢，轴为#45钢。其造价比衬胶泵高10%-30%。四.调速器及电机部分每台吸收塔的循环泵流量相同，压头不同。为达到此要求，一般采用改变叶轮大小方式，也可以在泵头相同的情况下，通过调速器改变转速方式实现。通过改变叶轮大小来改变压头，使泵头及叶轮的互换性问题得不到解决，作为易损部分的叶轮等备品量大。由于调速器不易损坏，即使故障也容易修修复。所以，目前每台吸收塔的循环泵设计成相同的，通过选择不同调速器改变传递转速，达到产生不同压头的要求。这样每套FGD循环泵只备一套备品就能满足运行要求。循环泵的驱动电机为6KV高压电机。五.循环浆泵的运行循环浆泵一般单独布置在泵房内，为单流、单级离心泵，进出口管道皆为衬胶钢管。第四节 喷嘴与喷淋层一.喷嘴及其分类 喷嘴是将循环浆泵供上来的浆液进行雾化，在烟气反应区形成雾柱，最大限度的捕捉二氧化硫。喷嘴是有一个方向朝下或上下两个方向的喷淋锥体，由炭化硅烧制而成，该材料为脆性材料，耐磨性好，抗化学性极佳，使用寿命20-25年。 根据喷嘴的喷射形式可分为螺旋喷嘴、单偏心喷嘴、双偏心喷嘴。目前国际上一般采用粘接方式。每层喷淋层有多个喷嘴，均匀分布在喷淋层管道上，根据距离吸收塔中心位置的不同，喷淋角可分为120或95两种，其喷射主轴线平行于吸收塔轴线。靠近塔壁的喷嘴为了减轻对塔壁防腐层的冲刷磨损，采用95喷射角的喷嘴。其余喷嘴为增加雾化效果，一般选用120进行雾化。在选择喷嘴上又有单向喷和双向喷两种喷嘴形式。喷嘴的雾化形状可分为空心锥、实心锥、扇面三种喷射模式，吸收塔一般采用空心锥型喷嘴（东方希望包头电厂一期、二期均为螺旋喷嘴）。 喷嘴的雾化效果是根据雾化颗粒的直径确定的，细小颗粒占的比例越大，雾化效果越好，捕捉二氧化硫的效果越高。二.喷嘴的选择1.选择喷嘴需考虑的因素2.选择喷嘴的一般趋势3.喷嘴特性实验三.喷淋管道 喷淋管道用于把浆液均匀分布在各喷嘴，形成最佳雾化效果。喷淋管道材质一般用FRP（玻璃钢管）。在吸收塔外，喷淋管道与循环浆液管道法兰连接。 喷淋层与循环浆液系统相对应，为使喷淋液沿整个吸收塔截面均匀分布，各层喷嘴是交错布置的，吸收剂浆液进入喷淋层的主玻璃钢管，各支管与中心夹角为23.6对称布置，喷淋层遮盖部分尽量少，喷嘴的实际布置，各层的喷嘴布置完全不一样，每层喷嘴的个数根据计算得出。 喷淋支管道与喷嘴之间的连接有法兰和粘接两种方式，一般采用粘接方式。第五节 除雾器及其冲洗系统一.除雾器 除雾器是用来将脱硫后湿烟气中的细小液滴去除，保护下游设备免遭腐蚀和结垢。除雾器布置在吸收塔出口处，通常有两级组成，模块结构，可以方便的从吸收塔顶部吊出。在遇到浆液过饱和的情况下，可在除雾器上产生坚硬的石膏结晶物，最好将第二级垂直布置，第一和第二级除雾器之间要保持一定距离，以便对除雾器进行检查和必要的清理。除雾器的设计应使烟气流速在5.0-5.5m/s左右，以保证较大液滴的分离效率。除雾器采用聚丙烯/云母制成，设计最高运行温度80。1.平式除雾器平式除雾器安装在吸收塔顶部，用于垂直气流的气液分离。在吸收塔内部需要两层支撑梁，每层除雾器各自有冲洗系统。其优点为：1）临界携带速度较屋顶式除雾器低（一般为5.5m/s）；2）安装时需要两层支撑梁，增加了吸收塔高度；2.屋顶式除雾器屋顶式除雾器安装在吸收塔的内顶部，用于垂直气流的气液分离。在吸收塔内部需要一层支撑梁。其优点：1）吸收塔内部除雾器支撑梁由两层减少到一层；2）结构紧凑，高度较低，比平式除雾器低1.5-2m；3）冲洗效果更好，不易发生叶片堵塞；4）临界速度为7.2m/s，为吸收塔减少直径提供了可能性；5）冲洗系统整合进除雾器本体；6）安装方便；7）高效低阻；8）负荷适应性大；9）造价低。3.除雾器的安装位置根据除雾器的安装位置不同又分为垂直气流除雾器和水平气流除雾器。垂直气流除雾器安装在吸收塔喷淋层上部，增加了吸收塔高度。水平气流除雾器安装在净烟道，安装、布置方便。4.除雾器的技术要求：1）高去除率；2）雾滴颗粒尺寸限制小；3）低压力降；4）低沾污性能；5）低硬结垢性能；6）高化学防腐性能；7）易清洗。二.除雾器冲洗系统 为维持除雾器系统的正常运行，设有冲洗水系统，定期对除雾器用请水冲洗，以清除表面的粘结固体物质。 对第一级采用双面冲洗，第二级为单面冲洗。每层冲洗管路上一般有六个气动门，按顺序逐个开启冲洗 除雾器的六个区域，三层全部冲洗一遍为1个周期。冲洗喷嘴为实心锥喷嘴，由聚丙稀材料制成，扩散角为120，每个喷嘴流量63L/min，一般每层100-120个。 在FGD运行时主要控制的参数是除雾器冲洗间隔。除雾器冲洗水既要满足2层除雾器的清洁、不堵塞（由压差来判断），又要保证吸收塔内液位稳定。烟气通过吸收塔时会从浆液中带走大量的水分，需通过冲洗水来补充。烟气量改变时，相应的补充水量也需要改变。冲洗后的水通过烟气流动方向成一夹角的沟槽送回吸收塔中，避免气流将它重新带走。 正常情况下，第一级除雾器迎气流侧每小时冲洗11/2，每次持续1min，第二级除雾器迎气流侧每小时冲洗一次，每次持续1min，背气流侧无须定期冲洗，只在启停机时冲洗。整个冲洗过程和时间通过程序控制门的开启时间间隔是变化的。第六节 搅拌器一.分类及组成 搅拌器是来搅拌器浆液的，防止浆液沉淀的搅拌设备。吸收塔搅拌器还有将氧化空气破碎成气沫与浆液充分混合的作用，使压硫酸钙向硫酸钙的氧化过程进行的更快，更充分。脱硫搅拌器根据安装位置不同分为侧进式搅拌器和顶进式搅拌器。侧进式搅拌器采用浆罐外壁安装方式，比如吸收塔，事故浆罐。顶进式搅拌器采用浆罐、地坑顶部安装方式，比如石灰石浆罐，过滤水池坑等。搅拌器由轴、叶片、机械密封、变速箱、电机组成。二.搅拌器设计考虑因素1）保证搅拌效果；2）保证氧化效果；3）低能耗；4）材料的选择；5）密封。三.吸收塔侧进式搅拌器1.设计优点：1）氧化和搅拌分双层布置，可以按不同的特点和要求，满足各自的需求；2）增加氧化搅拌效果；3）降低氧化风机的压头和流量；4）增加了氧化风机的运行的灵活性；5）降低了运行费用。2.搅拌器合理布置1）分上下两层布置搅拌器；2）上层：使浆液中的固体物质与氧化空气接触，加强浆液的氧化反应；3）下层：使浆液中的固体物质保持在悬浮状态，但避免沉淀；4）长期停运时，吸收塔排空，搅拌器停止。3.结构材料 搅拌器外客，铸铁外客及顶部通过法兰联接在驱动器上，底部用螺栓固定在搅拌器的支坐上。螺栓材料为碳钢外镀1.4529不锈钢涂层。轴密封：采用非冲洗单向作用的机械密封系统，密封圈由SiC制成，o形圈由氟橡胶制成，接触浆液部分为1.4529不锈钢材料制成，有机械密封关断装置。轴：用钢性联轴器与齿轮箱输出轴联结，1.4529不锈钢材料制成。转轮：三叶，通过销钉和螺母安装在轴的末端，采用双层浇铸材料制成。变速箱：变换搅拌器转速，使搅拌器的液面变化最小速度大于40m/min。四.脉冲搅拌系统 脉冲搅拌系统是吸收塔浆液搅拌的另一种形式，搅拌泵从浆液池的上部区域抽取搅拌浆液，加压后返回浆液池底部，使可能产生的固体沉淀被脉冲中浆液重新搅拌而悬浮起来。第四章 石灰石浆液制备供给系统 石灰石浆液制备供给系统，在设计时要统筹考虑现有机组及将来扩建的余量。该系统一般有石灰石破碎系统、石灰石浆液制备系统、石灰石供给浆液系统组成。石灰石浆液制备系统又分为干法和湿法两种。 第一节 石灰石破碎系统一.系统组成 一般设两套石灰石破碎系统，由卸料斗、振动给料机、除铁器、立轴破碎机、斗式提升机、埋刮板机输送机和石灰石料仓布袋除尘器组成。二.工艺流程 汽车将一定粒经的石灰石运输进厂，经电厂汽车衡计量后，卸入石灰石堆放场地，储料一般可供FGD使用37天。根据FGD运行需求量，由斗车将石灰石运至破碎系统的地下受料斗，通过受料斗底部的振动给料机，经除铁器除铁后，将石料送入环锤式破碎机，经一级破碎后的石料，由一级螺旋给料机送入斗式提升机，斗提机将石料送到石灰石储仓，存料可供FGD使用2-3天。石灰石储仓下口设两台封闭式称重皮带给料机，将石料给入石磨机入口。第二节 湿式石灰石浆液制备系统一.系统组成 所谓湿式石灰石浆液制备系统是指采用湿式球磨机，将一定比例的石灰石和过滤水加入石磨机内的滚筒里，直接磨出合格的石灰石浆液，浆液的细度为P80小于23vm，浓度为25% 一般设两套石灰石浆液制备系统，主要设备包括称重给料机、湿式球磨机、1、2级再循环箱、搅拌器、1、2级再循环泵、1、2级石灰石浆液旋流器、调节阀及相应的辅助设备组成。二.工艺流程 来自石灰石仓预破碎的石灰石，通过称重式给料机，给入湿式球磨机，并根据给料量的大小加入合适比例真空皮带过滤水。 在磨机钢球的作用下，石灰石和水被磨制成含固量为50%石灰石浆液，进入一级再循环箱，经一级在循环泵送至一级旋流器进行分离，底流浓缩部分石灰石粒径较大，含固量为61%，再返回磨机，同新加入石灰石一起重新磨制，溢流部分含固量为35.6%。 浆液系统必须设有水冲洗系统，在浆液系统设备停运时，为不使存留浆液沉淀板结，必须用水冲洗干净。三.石灰石浆液控制1.湿磨石灰石浆液密度控制 根据石灰石浆液的浓度，控制送往湿磨循环箱的滤液量，通过调整送往湿磨循环箱滤液水控制阀的开度，达到调节石灰石浆液密度的目的。2.石灰石供浆流量控制 石灰石补浆量的启停是由吸收塔的组控来实现的。当启动补浆组控时启动石灰石浆液泵自动切换系统和石灰石浆液浓度自动控制系统。SO2含量，PH值和石灰石浆液的浓度都作为控制变量作用于控制阀。第四节 石灰石供浆系统一.系统组成 石灰石浆液供给系统是向吸收塔供给适量的石灰石浆液，浆液量由烟气中SO2总量决定。 该系统由石灰石浆液输送泵，石灰石浆液箱、密度计、调节门、等设备组成。二.工艺流程 把石灰石磨制成浓度为27%的石灰石浆液作吸收剂，送入石灰石浆液箱，再经石灰石浆液泵送入吸收塔。石灰石浆液泵一般每台FGD配备；两台独立的泵，随对应FGD的启停而启停。在吸收塔距离石灰石浆液箱较远时，在吸收塔附近可设石灰石浆液中继箱，再通过二级供浆泵向吸收塔供浆，这样可保证供浆的可靠性。在供浆管道上装有密度计，用以检测石灰石浆液密度，作为磨机一级再循环箱过滤水调节阀的主调量信号，来调节石灰石浆液的浓度。第五节 湿式球磨机一.工作原理 湿式球磨机的工作原理与钢球滚筒磨机基本相同，只是所加入的原料为石灰石块和水，出口为石灰石浆液。二.组成及结构特点 湿磨机主要由主电机、主减速机、传动部、回转部、主轴承、慢速传动部、启重装置、给料管、下料管、出料装置、环行密封、基础部、高低润滑站、喷射润滑系统、轴承冷却水系统等组成。三.湿磨子系统1.高低润滑油站 高低润滑油站采用同一油箱，不同压力等级油泵的方式。在磨机启动前，高压润滑油泵用以顶起磨机转动部分，在主轴与瓦之间建立起油膜，保护磨机启动和运行，防止干烧坏轴瓦。低压润滑油泵用以润滑，冷却主轴承，使轴承、轴瓦在一定温度范围内运行。2.喷射润滑装置 用以大小齿轮润滑，该装置与主电机联动，自动周期性喷油，一般推荐使用粘度大于680的工作润滑油。3.冷却水 冷却水取自工业水系统，有两个作用，一个是冷却主轴瓦，一个是冷却润滑油。第五章 石膏脱水系统第一节 工艺原理一.概述 从吸收塔排出的石膏浆液要经过去除水分才能达到商业利用价值，所以，必须设置石膏脱水系统。石膏脱水系统由初级旋流器浓缩脱水（一般脱水）和真空皮带脱水（二级脱水）两级组成。石膏浆液排出泵将吸收塔内浓度约为12%石膏浆液送至高效旋流分离器，浓缩到浓度约50%的石膏浆液，再经过真空皮带脱水机进一步脱水，形成含水10%的二水石膏，用汽车运至石膏炒制车间或直接销售。脱水石膏的品质要求如下：1.含水率：10%2.石膏纯度：9095%3.石膏结晶颗粒：粗粒状（避免针形和薄片）4.平均颗粒粒径：60%通过32微米5.CI含量：0.01%6.低重金属含量7.易脱水二.一级石膏浆液脱水系统 一级石膏脱水系统也叫初级旋流分离系统，石膏浆排出泵出口管道上没有石膏浆密度计，当排出的浆液密度低于1138kg/m3时，通过再循环调节门返回石膏溢流浆液箱，由石膏溢流浆液泵送回吸收塔。 当排出泵的浆液密度高于1138kg/m3时，进入石膏浆液供浆集箱，由出口支管平均分配到对应的旋流器，进行粗细分离，浓度大石膏颗粒浆液从旋流器底流排出。含固量为50%，先汇流入石膏旋流站底流浆液箱，由下部的石膏姜分配阀将浆液切换至#1、或#2真空皮带机进行二级脱水。溢流分离出浆液中较细的固体颗粒（细石膏颗粒），未溶解的石灰石和飞灰等，含固量约为3.38%，溢流部分汇入石膏旋流站溢流浆液箱，再流入石膏溢流浆液箱，泵回到吸收塔浆池或至废水旋转器。三.二级石膏浆液脱水系统 二级石膏脱水系统也称真空皮带脱水系统，石膏浆液借助给料分配系统均匀分布在真空皮带机上，浆液通过皮带机滤带上的横向沟槽，透过滤布流向滤带中央的排液孔，汇集在真空室内并输送出去。真空室借助柔性真空密封软管与滤液汇流管相联结。一台水环式真空泵与真空室相接，并使真空室形成要求的负压。一定量的空气和滤液一起被带入真空室，并从真空室真空泵方向供送。在滤液汇流管之后，真空泵的上游装有气水分离器，使滤液和带入的空气分离。分离出的滤液借助重力通过管道流入过滤水地坑，滤出的空气则通过真空泵排至大气。在真空泵内汇集的水被送至滤布冲洗水箱。滤有携带石膏通过真空室，其运动速度将随供浆量的变化来调整，使滤饼的厚度基本保持恒定值。 各种工业水和滤液最终回到过滤水地坑内，通过过滤水地坑泵送至制浆系统或吸收塔。 皮带滤饼的卸料方法是将皮带机的滤布传送到排放转轮上，借助卸料辊使滤饼离开滤布，由于滤饼卸料辊的接触弧度很小，因而使滤饼与滤布分离，并被输送到卸料槽，再由溜槽送至石膏堆料间。 皮带机分别设有滤布和滤饼冲洗水系统，滤布清洗水用以清除粘结在上面的石膏。石膏脱水系统的性能和要求：1）高脱水效率：水分小于10%。2）高防腐性能。3）低工艺水耗量。4）停运和投运的可靠性。5）低检修维护性能。6）滤带的寿命长。7）真空泵高效率。四.脱水调节系统1.真空皮带转速控制即真空皮带滤饼厚度控制。如果厚度太大，使滤带驱动装置以较快速度运行，如果厚度太小，使滤带驱动装置以较慢速度运行。2.石膏浆排出量控制 该自动控制系统的任务就是从吸收塔反应池中排出一定浓度的石膏浆液，当吸收塔浆液含固量达到预先设定的最大含量时，石膏旋流器底流浆液就导入石膏浆液箱进行脱水，直到预定的最低含固量出现时才停止。吸收塔回路中浆液浓度，由吸收塔石膏排出泵出口管线上的浆液密度测量装置进行控制，可通过石膏溢流浆液泵返回吸收塔。第二节 石膏旋流器一.石膏旋流器工作原理 石膏旋流器既是水力旋流分离器，用于悬浮液中固定物质的分离。一定压力的悬浮液进入旋流器，在分离器中就产生一个旋转涡流，即主旋流。由于离心力的作用将使较大的固体颗粒靠附在分离器的内壁上，然后这些固体颗粒被主涡流旋送至分离器圆锥体的端部。这样固体颗粒就分离出来，并和少量的液体一起从底流泻出。低流中所含的液体成分越多，更加细小的颗粒成分包含的就越多，因此在悬浮液到达坠底的瞬间改变流场的方向，在主涡流内部设计产生一个旋转向上，方向相同次涡流，使大部分液体带随着细小颗粒从分离器顶部溢出。这样就减少底流液体成分，也就减少了细小颗粒的底流量。旋流器通过底流和溢流实现了悬浮液的粗细分离。根据设计参数的选取，可实现不同比例的分离。二.旋流器构造及材料 分离器为模块化设计，由溢流喷管，进水条、圆筒、圆锥体、扩展锥体、底流喷管和溢流肘管组成。 水力旋流分离器通常采用及高耐磨性的聚亚安脂材料，可以耐大多数化学物质的腐蚀。在高温和化学腐蚀严重的环境下，可选用金属或陶瓷材料。三.环形分配器 环形分配器是把浆液平均分配到每个旋子，使之具有相同的压力和流量。由压力室、关闭阀、旋流子、溢流弯管、溢流聚集塔、底流聚集塔和支架构成。 根据环形分配器的耐磨耐腐要求，其选材一般有高质钢、胶膜钢、聚丙烯、纤维强化塑料、钢等。第三节 真空皮带脱水机一.工作原理卧式真空皮带脱水机是利用真空力把水和其它液体从浆液中分离出来。经过一级旋流脱水后的石膏浆液进入脱水机的进料箱，在进料端，气体被蒸汽罩除去，浆液被均匀分布到移动滤布和排水皮带区域。 滤饼在排水皮带上方移动，通过重力和真空进行脱水。真空是排水皮带下侧的真空罐产生的。滤饼沿脱水机的长度方向进行时，由滤饼冲洗管从上方进行冲洗。当滤饼移动到真空罐端部时，石膏浆液以变成粉末状，滤布从脱水皮带上分离，继续进行到下一个排放转轮，滤饼与滤布分开，石膏粉末借助一个挡板被刮下排放到下料口，落入石膏粉仓。在皮带和滤布返回到脱水机上面之前，有一系列喷嘴把它冲洗干净。 在真空泵的作用下，通过滤布，皮带的滤液和部分环境空气进入真空箱，用真空泵送至气水分力器，空气和滤液在罐内分离，空气通过消音器排到大气，滤液排入过滤水池。滤布冲洗水一般用工艺水作为补充水，由滤布冲洗水泵送到脱水机，用于滤布和皮带冲洗。从滤布冲洗管，滤饼冲洗管，滑台润滑系统，皮带润滑系统排出的水被收集在滤饼冲洗罐，当液位低时由滤布冲洗水补充至正常液位，再由滤饼冲洗泵送回脱水机进行滤饼冲洗。二.脱水机构成1.排水皮带 排水皮带是一台连续的橡胶带，它利用皮带扁平的过滤表面与真空罐连接。在过滤过程中，皮带支撑滤布通过皮带机滑台板，皮带上排水孔和排水槽为滤布提供真空，使滤液和部分空气流进下部的真空罐。皮带两侧有限位开关，皮带跑偏时保护动作，停止脱水机运行。2.皮带轮 有驱动皮带轮和尾部皮带轮两个，分别从脱水机两端调整皮带对中。驱动皮带轮使皮带绕装置转动，并通过真空罐。尾部皮带轮用以调整皮带张力，使之对中。3.脱水机驱动器 脱水机为变频调节，通过变频器调节电机转速，来控制滤饼厚度及过滤速度。4.滑动台板装置 滑动台板装置用顶部支撑排水皮带，它配有水润滑系统，以减少排水皮带与滑板之间的摩擦。5.支撑辊 滤布支撑辊和皮带支撑辊在排水皮带和滤布返回到脱水机的进料端时提供支撑。6.滤布对中装置 用调整脱水机的滤布对中。7.皮带止推辊装置 排水皮带止推辊位于皮带两侧，设计用来制止排水皮带过大的偏离或侧向位移。8.真空罐 真空罐位于排水皮带之下，在过滤过程中它被用作一个通过排水皮带和滤布抽取液体的通道，过滤时收集起来的滤液泵回到真空接收器。真空罐设有一个下降装置，可以使罐体降低进行维护。真空罐设有一个水日润滑系统，以减轻耐磨带与真空罐装置之间的阻力。9.滤布 滤布是脱水过程中分开固体和液体中介，它把滤饼从排水皮带运道排放转轮，滤饼在此破碎散开，排放进落料槽。10.滤布松紧装置 该装置被用来在过滤操作期间，保持滤布的张紧力，它是靠重力进行操作的。11.进料箱 把浆液均匀的分布到滤布上。12.通气罩 把浆液从进料箱分布到滤布上时，通气罩除去浆液蒸汽的有害蒸汽。13.耐磨带装置 耐磨带减少排水皮带在真空罐上的磨损，它位于真空罐和排水皮带之间，有松紧装置进行张力调整。14.真空接受器 接收来自脱水机的滤液。15.滤液泵 把滤液从真空接受器送到外管线。16.跳闸装置及限位开关 为了保护脱水机正常运行及运行维护人员的安全，现场设有保护装置，如皮带偏离开关，带拉线的就地紧急停机装置，滤布保护开关等。17.滤饼厚度检测仪 在脱水机上装有滤饼厚度检测仪，在线检测滤饼厚度，用来控制脱水机运转速度。18.真空泵 在脱水皮带下部的真空箱建立起真空，将石膏浆液中的水分脱去。19.气水分离罐 由真空泵抽出的滤液及密封水进入气水分离罐，将水和湿空气进行分离，空气通过一个消音器排入大气。水由分离罐底部排到过滤水箱。20.滤饼冲洗水罐及滤饼冲洗水泵 用脱水机下部集水盘收集的水作为冲洗水，泵送到滤带上面，通过滤带进行滤带冲洗。如果滤饼冲洗水罐内的水量不能满足要求时，一个浮子阀将自动打开，引入工艺水或滤饼冲洗水进行补充。当液位达到一定值时，方可开启滤饼冲洗水泵。21.滤布冲洗水罐及滤布冲洗水泵 工艺水及真空泵疏水器排水作为滤布冲洗水罐的进水，经滤布冲洗水泵加压，用于排水皮带和滑动台润滑水、滤布冲洗水、皮带冲洗水。滤布冲洗水罐的液位是自动调整到一定范围的，只有液位达到一定值时，方可启动滤布冲洗水泵。22.自动控制部分 真空皮带脱水