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脱硫系统描述FGD系统及工艺描述 FGD采用单回路循环、塔内氧化方式的湿式石灰-石膏法工艺。吸收塔由液柱塔（DCFS）及设置在塔底氧化中和槽组成，未处理的烟气经引风机通过塔底部直接进入脱硫塔，烟气和石灰石浆液在浆液喷射区域接触反应，脱除烟气中的二氧化硫后，流经除雾器，除去烟气中的雾滴后进入烟囱。浆液由设置在吸收塔的母管上的多个构造简单的喷嘴向上喷出后形成了所谓的液柱。石灰石浆液和烟气接触，发生中和反应，脱除烟气中的二氧化硫后，流入吸收塔底槽内。SO2被鼓入槽内的空气最大限度的氧化成HSO3-，再氧化成 SO42-。SO42-与石灰石浆液中的CaCO3反应形成二水石膏(CaSO4.2H2O)浆液。石灰石仓中的石灰石由石灰石称重给料机送至石灰石研磨系统，生成重量浓度为30%的吸收浆液。制备好的石灰石浆液被送到吸收塔中，烟气中的SO2经过吸收氧化，形成石膏浆液。从吸收塔抽出的石膏浆液被直接送至真空皮带脱水机。经过脱水后的石膏经过石膏皮带输送机送至石膏储存仓库,之后由铲车装入卡车外运进行再利用。三菱的液柱塔由于液柱在上升和下降的过程中，两次与液体接触，与以往的单向向下喷淋脱硫的喷淋塔相比，吸收塔的高度相对较低，由柱，梁组合的钢结构支撑的矩形塔体结构物组成。本工程采用逆流塔方式，结构上可以在吸收塔上部设置烟气换热器(GGH)，此种工艺三菱有众多业绩。采用此方式与地面上设置相比，可使烟气系统结构紧凑，降低烟道阻力，将烟道量降为最低，维修容易，最适于FGD场地狭小的工程。FGD 系统一览图见图1。图1. FGD 系统一览图 处理过的烟气 杂用空气杂用用气蒸汽仪用空气仪用用气氧化空气工艺水工艺水附属系统石膏浆液冲洗水 冲洗水石灰石浆液消防用水消防用水石 膏 脱 水 系 统石 灰 石 球 磨 机蒸汽未处理的烟气烟气换热系统吸收及氧化系统废水石膏石灰石原料虚线（-）包围的设备属于卖方的供货范围。烟气出口口烟气入口喷浆管循环泵三菱系统的优势采用最适合于高除尘率及脱硫率 的液柱塔技术。三菱的液柱塔充分考虑了用户便于维修的特点，塔内没有充填物在单层的喷浆管上设置的喷嘴向上喷射吸收浆液进行脱硫的众多业绩的成果将充分反映在此工程的设计中。右图 液柱塔脱硫的原理示意图为逆流式吸收塔构造的示意图。 液柱塔的浆液因为在上升及下落时2次与烟气接触进行脱硫，因此具有优异的脱硫性能。在液柱塔工艺中采用大口径非加压喷嘴，同时针对循环泵而言，由于其压头较低，循环泵的磨损环境也得到很大的改善。吸收液的浓度以往被认为最大界限为20%，由于三菱液柱塔工艺的特点，实现了采用30%浓度的吸收液技术。浆液浓度的提高不仅实现了吸收效率的提高，改善石膏品质同时在石膏脱水工艺中，由吸收塔直接将浆液进行脱水，可以省去了石膏水力旋流器。三菱液柱塔的其他主要优势：降低了塔的高度 三菱安装的塔的高度低于传统的吸收塔，由于喷浆母管安置较低，这样塔整体高度就降低了，由于塔的高度降低使吸收塔再循环泵压头降低，可降低能耗。烟气流的接触面积大在落下的液体与向上喷出的吸收液相互撞击在塔内形成大量的液滴，大大提高了气液的接触面积，因此具有高的脱硫效率。由于提高CaCO3的中和率，相对要求的较小反应槽即可满足。通常来讲，三菱设计要求至少两分钟的液体滞留时间以充分利用石灰石。否则，其反应槽的尺寸需要做得更大。低压损三菱的液柱塔压损低于传统的喷淋塔，因此系统的能耗通常情况下小于传统的脱硫系统。维修率低与通常的逆流吸收塔的加压喷淋喷嘴不同，三菱液柱塔的磨损和腐蚀很低，而且吸收塔内没有如格栅、喷淋配件和多孔盘等配件，因此液柱塔只需简单的维修即可对应。高效脱硫和除尘效率SO2入口浓度在800至22,000mg/Nm3 范围内，三菱的液柱塔的脱硫率高达95%以上。由于气液接触面积面大，大多数的烟尘颗粒液柱塔内被除去。根据火力发电厂的实际运行业绩，除尘率超过80%。强制氧化 三菱的强制氧化系统具有以下三大特征：无结垢 提高脱硫率 提高石膏纯度吸收塔中SO2、SO3、HF和HCl去除SO2、SO3和HCl的去除，请参考下节3.3。含在烟气中的HF成分，进入吸收塔后，与浆液接触，吸收塔可得较好的HF去除率。溶解于液体中的F离子一部分与浆液中CaCO3发生反应，生成固体CaF2之后随石膏浆液一起打入皮带脱水机。经脱水后，作为石膏不纯物质随石膏一同回收。SO2、SO3和HCl的吸收(3.4与石灰石反应、3.5 氧化反应)从烟气中吸收的SO2，并转化成石膏的反应如下： 首先，在吸收塔内SO2被浆液吸收，然后被分解成H+ + HSO3- SO2 + H2O H2SO3 H2SO3H+ + HSO3-HSO3-在吸收塔中被烟气中的氧部分氧化，之后在吸收槽内被氧化生成SO42-。 H+ + HSO3- + 1/2 O2 2H+ + SO42- 2H+ + SO42 + CaCO3 + H20 CaSO4.2H20 + CO2在吸收塔槽内呈酸性的浆液含H+ 和 SO42-离子，与碱性的石灰石浆液中悬浮的CaCO3反应。硫离子被钙离子中和，形成含水石膏浆。吸收塔中石膏浆被送到石膏皮带脱水机，在这里，脱水得到固体石膏。新制的碳酸钙浆液从石灰石浆液转移箱内不断的打入吸收塔内补偿消耗的 CaCO3。更新的浆液从吸收塔槽通过喷浆管及喷嘴喷入塔内的烟气进行循环。随高温烟气进入吸收塔的气态SO3，由于塔内温度下降，凝结为雾态(MIST)SO3，由于雾态SO3的粒径极小，在塔内不易捕集，低于SO2的脱硫率。没有去除掉的SO3随着残留的烟尘一起通过烟囱排入大气中。本工程中由于入口SO2浓度较低，相应推测SO3浓度也较低，因此在工艺上考虑不会有问题。由于HCl易溶于水，所以吸收塔可以得到较好的去除率，溶于浆液中的Cl，随石膏浆液进入脱水机，通过冲洗水将石膏中的cl浓度降至100ppm以下，确保石膏的品质。此外，吸收塔中浓缩的Cl成分通过废水排放，将其控制在20000ppm以下。 吸收塔安装和设计石灰石 氧化系统、氧化空气供应未处理的烟气直接进入吸收塔，在氧化和脱硫的同时烟气被冷却。烟气与吸收剂接触并除去二氧化硫后，通过设置在吸收塔出口的除雾器除去含在烟气中的雾滴后进入烟囱。干/湿界面冲洗管吸收塔装备有干/湿界面冲洗管。提供冲洗水清洗吸收塔烟气入口内壁上凝集的来自烟气中的灰尘等残留物。 与氧化空气管道相连的搅拌器吸收塔槽设有一套搅拌器, 搅拌器带有氧化空气管使HSO3- 能最大效率的氧化成SO42-。氧化空气通过氧化风机送到吸收塔槽。通过氧化空气管喷出的空气，在氧化槽内生成很多细小的气泡。因此在空气与浆液间形成很大的气液接触面积，产生效果很高的氧化速度。 吸收塔槽中的氧化吸收塔槽的尺寸能有足够大的液体容积确保合适的支流时间使HSO3- 完全氧化成SO42-。氧化槽具有足够的容积使吸收液被送至石膏脱水系统前，石灰石浆液能够得到充分有效的利用。吸收塔内浆液通过抽浆泵送至送至石膏脱水系统。吸收塔的补给水是通过一个开/闭阀门进行调节，阀门的开闭来自设置在吸收塔内的液位计信号进行控制。 吸收塔槽内中的中和反应吸收塔槽内吸收浆液与新制的浆液混合，补充在氧化槽以及吸收塔中消耗的碳酸钙。吸收槽的循环浆液pH值由一台pH仪监测。注入的新制的石灰石流量是通过FGD出口二氧化硫浓度的反馈信号以及FGD入口硫负荷的前馈信号进行控制。设置在吸收槽内的搅拌器通过搅拌确保浆液浓度的一致及防止浆液的沉淀。 吸收浆液、喷浆母管及浆液循环泵更新的吸收液通过吸收塔再循环泵从氧化槽到喷浆管进行循环。吸收塔再循环泵是设计为适用于浆液的泵。通过喷浆管将吸收液等量的分配到并联的喷嘴，由喷嘴喷出吸收二氧化硫所需的浆液流量。吸收塔槽尺寸满足使CaCO3浆液能够完全H2SO4中和并转化为副产品结晶石膏(CaSO4.2H2O)。吸收塔除雾器高效、两级除雾器位于吸收塔上方。烟气中的雾滴烟气进入除雾器，除去的雾滴被收集后返回吸收塔槽。冲洗喷淋系统间断地喷淋除雾器表面，防止有任何垢污生成。氧化空气氧化风机吹出氧化空气通过空气管进入吸收塔槽。升压风机轴流风机是按照“脉冲”原理工作的，即被传递的的介质在叶轮中所产生的加速度将使总能量增加。适用于输送含有灰份或腐蚀性的大流量气体，并可在50到600的高温下运行。风机叶轮吸入流量的无级变化是通过转动安装在叶轮上游的前导叶而实现的，着就可以保证容积流量连续地变化与变化的负荷工况相匹配，在不变转速的情况下采用前导叶进行调节。前导叶调节装置由装有前导叶的两半圆环组成，按照空气动力最优化翼型设计、制造，而且导叶的排列可使导叶随其径向方向的轴线转动，导叶的数目、尺寸及其根部、顶部的外形可保证导叶在关闭位置时可以完全搭接并使在外风筒和芯筒之间的环形截面闭合严密。先进的执行机构设计，可以保证操作灵活，可使风机在任何工况下运行时，所有导叶都可以同时调整导所需要的角度，操作环可以是电动、液压或气动进行操作。AN系列轴流风机设计独特；使用范围广；工作性能稳定；维修方便，需更换的部件费用低；质量可靠。烟气系统为确保主机发生异常时旁路挡板门能够迅速打开，避免发生事故，在本工程旁路挡板的驱动方式采用压力空气驱动方式。系统的可靠性及安全性通过多年的设计及实际运行经验都得到了验证。此外，当吸收塔循环泵停止时，为了保护吸收塔的树脂内衬及内部元件，防止高温烟气进入吸收塔，FGD入口挡板采用空气驱动方式的同时，设置了高位水箱。当发生异常情况时，FGD入口挡板门迅速关闭的同时，紧急用冷却水通过设置在FGD入口的喷嘴在塔内进行自动喷射降温。FGD出口以及旁路挡板，充分考虑了通常运行时湿烟气的腐蚀环境和在FGD旁路运行时耐高温烟气环境进行材质选定。FGD是根据锅炉方面的负荷信号以及入口处二氧化硫浓度进行控制，并采用烟囱入口处二氧化硫浓度反馈方式进行控制。石膏净化及脱水(a) 一般概述吸收塔内生成的石膏通过皮带脱水机给浆泵，直接打入脱水系统。石膏填料系统通过吸收塔浆液浓度连续控制。真空皮带脱水机的滤液靠重力进入滤液箱，此外滤布的冲洗水也被收集在此滤液箱中，通过滤液泵送至吸收塔再利用。真空泵的密封水被送回石膏冲洗水管进行循环利用。石膏冲洗水箱由工艺水补给。因为三菱的液柱塔内石膏浆液浓度为30%，因此可以省去浓缩旋流程序实现直接将石膏进行脱水。此工艺对用户具有以下益处： 运行操作简单 系统简朴化，维修容易同时减少设备的故障率 可减低脱水车间高度，减少初次投资三菱的无旋流器系统具有多台业绩，上述工艺系统在实际运行中早已得到充分验证，并且得到顾客很高的评价。真空皮带脱水机的工作原理如下： 真空皮带脱水机包括带有裙边的橡胶皮带，其上为滤布。通过填料分配器注入的浆液在滤布上形成均匀的石膏料层，皮带为水平运动。为满足市场对石膏品质，即石膏的含氯量低于100ppm的要求，使用工业用水对石膏滤饼进行冲洗，之后通过真空泵脱去石膏中的水分至10%以下。之后，在皮带通过卸料滚子时，滤布与石膏滤饼分离，石膏自动掉入料斗通过料斗出口的石膏皮带输送机，将石膏送入石膏仓库贮存。滤液通过叉槽口流入脱水机中部的排水孔，进入真空罐。滤布及橡胶皮带使用工业水进行冲洗。石膏贮存机外运经真空皮带脱水机脱水后的石膏通过石膏皮带输送机送至石膏仓库内，贮存的石膏由铲车装到卡车外运。石灰石处理和石灰石浆制备系统 (a) 一般概述脱硫过程用的SO2吸收剂石灰石浆液。运来的石灰石块首先经破碎后贮存在石灰石仓。来自石灰石仓的石灰石由称重给料机定量供给湿式球磨机磨制成石灰石浆液。之后送至石灰石水力旋流器，来自旋流器的微细颗粒的溢流浆液通过泵送往吸收塔。(b) 石灰石接收系统卡车运来的石灰石块被倒入石灰石卸料斗后，通过石灰石振动给料机送至石灰石破碎机。石灰石破碎及贮存经过破碎的石灰石通过石灰石斗提机将石灰石送至石灰石仓。(d) 石灰石浆液研制及填料石灰石湿式球磨机在球磨机石灰石与工艺水混合，经磨制的浆液注入石灰石浆液循环箱，经石灰石水力旋流器给浆泵打入旋流器，水力旋流器的溢流部分靠重力流入石灰石浆液转移箱，而含有较大颗粒的浆液将返回球磨机。球磨机使用的工艺水不使用石膏滤液，除能充分保持水平衡之外还可以大大改善球磨系统的腐蚀环境。这也是由于吸收塔不需设置冷却塔，FGD系统的水平衡有了一定的余量才可实现的。石灰石浆液转移箱石灰石浆液转移箱中的浆液浓度设定值为30%，为防止浆液沉淀在此罐中设置了搅拌器。石灰石给浆泵从石灰石浆液转移箱出来的石灰石浆通过石灰石给浆泵直接进入吸收塔。公用系统、工艺水和石膏冲洗水供应水系统(a) 工艺水系统 工艺水由用户提供的接口处接入FGD系统，工艺水用于以下方面。 补充水 吸收塔液位通过补充水进行控制。 吸收塔进口部干/湿界面的冲洗 工艺水定时冲洗干/湿界面。 吸收塔除雾器的清洗和氧化空气管路的冲洗 定时冲洗吸收塔除雾气和氧化空气管路。 带式脱水机冲洗水罐及湿式球磨系统带式脱水机冲洗水罐及湿式球磨系统均要求用工艺水。(2) 氧化空气系统 氧化空气系统氧化空气由氧化风机打入吸收塔槽。 提供挡板门密封风在正常工况下向3个挡板门提供密封风（密封风机仅运行于停机状态）。(3) 维护检修用气和仪用空气维护检修用气和仪用空气用于烟道部分，吸收塔部分，石膏脱水部分，石灰石供给处理、以及附助设备。吸收塔的排水系统及辅助设备来自吸收塔的排水不经石膏脱水机，由单独设置的管线进行排放的工艺，特别是在低负荷时可提高系统的灵活性。其理由如下：当系统的排水经由带式脱水机时，因为当锅炉处于低负荷状态时，吸收塔内生成的石膏量相对减少，因此系统向外排出的废水量也会随之减少，吸收塔内的不纯物质浓度上升，会使系统性能低下，腐蚀环境恶化的可能性增加。 (1)事故浆池（事故及维修）紧急事故浆液罐用于贮存吸收塔的排放浆液。.定期检验或维修需全部排空吸收塔时，紧急事故浆池用来贮存浆液。.因为某种原因，大量浆液先贮存在紧急事故浆池。 紧急事故浆池用于暂存吸收塔出来再返回到吸收塔的浆液。(2)吸收塔区浆液收集池当需要排空吸收塔进行定期检验和维修时，石膏浆液将通过地沟先排放到吸收塔区浆液收集池，池内设有拌器搅拌阻止颗粒沉淀。收集池泵同时将池内浆液打入上述的紧急事故浆池(3) 石灰石制备区浆液收集池根据需要，球磨机及石灰石浆液转移箱需要维修及检修时可排空至此浆液 收集池。此外，此池还可用来暂存石灰石系统出来的多余的水分。当系统启动时，池内浆液由石灰石浆液泵打入球磨机出口浆液循环箱内。石膏脱水区浆液收集池根据需要，进行检修或维修时，可将真空皮带脱水机，滤液罐的石膏浆液排至此池内。FGD启动和停运描述/3.16 电厂启动/3.17 故障的连锁保护措施（1）总说明在各种运行状态下,脱硫装置运行情况如下:在入烟气状态下,除了水池系统以外所有系统正常运行。在短时停机状态下,烟气系统完全停机，而且吸收塔循环泵、氧化风机和皮带脱水机等耗电大设备关机。在长时停机状态,除了搅拌机和公用设备外所有转动设备全部停机。在检修停机状态下,除水池系统外所有设备关、停并排空。在各种状态下,各种设备按以下方式运行:烟气系统只是在入烟气状态下运行,在其他时间完全关闭。吸收和氧化系统在入烟气状态下保持运行,但是吸收塔主要设备和氧化系统在短时停机时关停,而在另两种运行状态下，大部分吸收塔设备关停。石灰石浆制备系统在入烟气和短时停机都投入运行。脱水系统只是在入烟气状态才投入运行。水池系统在检修停机状态下仍在运行。公用系统只是在检修停机时才关停(见下表)。设备情况和运行状态运行状态设备入烟气短时停机长时停机检修停机烟气系统全开烟气系统: 关加热系统: 开全关全关吸收和氧化系统全开吸收塔循环泵: 关氧化风机: 关除雾器: 清洗和干湿界面处清洗:关全关所有罐(箱)排空脱水系统全开皮带脱水机机和石膏饼运输: 关除搅拌机外全关全关所有罐(箱)池排空石灰石浆制备系统全开储仓装有泵开石灰石输送:关泵关储仓装有全关石灰石浆池倒空公用系统全开全开全开全关水池系统定期开/关全关全关全开注: 只查运行状态转变, 从右到左(见起动部分)。以下介绍脱硫系统从一种状态转换到另一种状态的起停程序。(2) 起动a. 从检修停机到长时停机在检修停机状态下, 所有设备停机, 除了吸收塔废水池外, 所有罐(处)和池全部排空。从检修停机转换到长时停机, 工艺水池注水, 注到较低水位并启动工艺水池泵。启动冷却水系统和压缩空气系统。吸收塔废水池注满浆液。浆液用泵从吸收塔废水池泵入吸收塔内, 到达一定液位。在吸收塔搅拌机启动后, 吸收塔的浆液液位可到达正常水平。脱硫装置废水池液位达到正常水平, 脱硫装置废水池搅拌机启动。真空皮带脱水机冲洗水箱注水到正常液位。石灰石粉输入石灰石储仓, 石灰石浆浓度调节已完成(见图6.8.7)。图6.8-7 从检修停机到长时停机的逻辑顺序检修停机状态启动工艺水池泵启动工艺水池泵公用系统启动脱硫装置密封空气仪用气和厂用气FGD废水池注入并启动FGD废水池搅拌机石膏浆液从吸收塔废水池回注吸收塔(低液位)石灰石进石灰石仓启动吸收塔搅拌机制备石灰石浆、启动石灰石浆搅拌机真空皮带脱水机冲洗系统注水石膏浆液从吸收塔回注吸收塔(正常液位)长时停机状态b. 从长时停机到短时停机吸收塔石膏浆液石启动,脱硫装置废水池泵启动。石灰石浆池泵启动。c. 从短时停机到入烟气状态这此过程中,所有设备(除了水池系统) 都投入运行(见图6.8-9, 10)。6.8-8 从长时停机到短时停机的启动逻辑顺序长时停机状态启动废水泵启动石灰石浆池泵启动吸收塔石膏浆液泵短时停机6.8-9 从短时停机到入烟气(正常运行)启动顺序短时停机启动吸收塔循环泵开FGD入口挡板启动氧化风机打开冲洗阀图6.8-10 起动顺序启动FGD增压风机打开FGD入口挡板启动收灰器启动石灰石给料机和运输机启动除雾器冲洗关闭FGD旁路挡板启动石膏运输机启动真空皮带脱水机正常(入烟气)运行 (3) 停机a. 从入烟气状态到短时停机状态一般情况下,在该过程中,所有烟气系统停机。吸收塔循环泵和氧化风机,真空皮带脱水机和石膏运输机停机,石灰浆制备系统(除了搅拌机和泵外)停机。b. 从短时停机到长时停机一般情况下,在该过程中,吸收泵、石膏浆液泵、石灰石浆池泵、FGD废水池泵和废水池泵关停。 c. 从长时停机到检修停机在该过程中, 所有工艺罐(箱)和池全部排空。 检修（1） 检修概要检修大致分为两类: 例行/预防性检修 定期停机检修例行检修包括按照检修手册,所有润滑、调整和清洁情况以及根据设备运行时间和实际经验安排的计划检修。定期检修包括在正常运行时不能接近或进入的所有部件的磨损、性能下降和清洁情况的检查、维修。定期检查要与锅炉停炉检修相配合。（2） 预计检修周期本工程FGD系统在正常运行时无需检修,在正常运行时会损耗的设备（如泵、风机和马达等），可根据厂家建议的检修周期检查润滑和磨耗情况。我方建议FGD系统在锅炉