珠海fwlWFGD系统运行关键因素及系统特例分析PPT课件

湿式石灰石石膏法烟气脱硫WFGD系统运行的关键因素及系统特例分析讲解：傅文玲,本章目录1.1WFGD工艺概述及工艺控制（2-22）1.2WFGD性能保证值及主要技术指标表（23-26)1.3WFGD的基本术语及化学原理概述（28-61)1.4运行及性能保证的关键因素（65-107)1.5特殊的或综合的运行问题及对策（举例）（108-150),1.1WFGD工艺概述及工艺控制,WFGD工艺概述,系统选项,工艺概述及控制,FGD系统烟气流程及塔内烟气洗涤,喷淋空塔,液体分布环(LDR),用来改善气液接触,液体分布环的好处,CFD模型显示逆流吸收塔内的气体流速,吸收塔没有LDR,吸收塔有LDR,托盘喷淋塔,托盘喷淋塔,德国比晓夫公司吸收塔系统简图,双接触顺逆流洗涤塔（Mit.液柱塔适于高硫煤）,喷射鼓泡吸收塔/反应器CT121,石灰石吸收剂制备流程图,典型脱水流程图,一级脱水,浓缩吸收塔排出浆液，固体含量从8-12%浓缩到4555%可为水力旋流器或浓缩池,FGD水力旋流器族,二级脱水,设计产生固体滤饼，水份含量低于约10%（重量）二种类型过滤机可采用:水平皮带鼓式过滤机,鼓式过滤机,水平皮带过滤机给料端,水平皮带过滤机排料端,除雾器方向,除雾器设计,平坦flat布置与峰形peak布置,叶片形状,3-通道锯齿形,4-通道正弦波形,2-通道带钩正弦波形,2-通道改进锯齿形,FGD控制系统,需控制的常用工艺参数:SO2脱除效率或排放浓度石灰石吸收剂给料循环浆液pH浆液密度ME冲洗(兼顾浆液密度和吸收塔液位）塔，罐，池液位,FGD控制系统(续),常用工艺仪表:SO2监测仪pH计密度计液位计流量计压力探头液位探头,典型FGD控制室,1.2WFGD性能保证值及主要技术指标表,WFGD装置性能保证值及技术经济指标表（以300MW等级WFGD为例）,WFGD性能保证值及主要技术指标表（以300MW等级为例）,序号项目单位设计值（保证值）性能测试数据,序号项目单位设计值（保证值）性能测试数据,1.3WFGD的基本术语及化学原理概述,1.3WFGD的基本术语及化学原理概述,学习目的：了解基本的化学概念了解化学反应中的传质了解相对饱和度，溶解，沉淀，结垢及它们如何影响运行性能了解化学添加剂如何增强FGD系统性能,溶解度Solubility,定义:产生饱和溶液所需某种物质的数量.这种物质为溶质solute.溶解进入的液体物质为溶剂solvent.,温度影响:,糖或盐,典型,石膏,CaSO3,石灰石,溶解度,温度,酸和碱,缓冲剂,定义:可吸收一个H+离子并缓和pH变化的化学物质,CaCO3+2H+Ca+HCO3-+H+Ca+H2CO3,氧化FGD系统中吸收的SO2与O2反应形成硫酸盐(SO4=)石灰石(CaCO3)加入到FGD系统的一种碱性矿石与烟气中的酸性SO2反应并中和钙离子(Ca+)的来源浆液密度浆液中固体浓度的量度标准酸不溶物有时也称惰性物质.指得是一部分在强酸中不溶解的洗涤塔固体.酸不溶物是洗涤塔固体中存在多少飞灰及其它惰性物质的量度标准,离子一个原子或分子，带有正电荷(+)或负电荷(-)电荷相反的离子经常反应形成沉淀或离子对沉淀溶液中离子形成固体的趋向溶解溶液中固体溶解并形成离子的趋向盲区溶液中离子抑制固体溶解的趋向,石灰石化学计量比(L.S.R.),石灰石利用率的倒数分析固体的硫酸根、亚硫酸根及碳酸根确定定义为被吸收的SO2总摩尔数除以加入的石灰石总摩尔数分析固体中的SO4,SO3,及CO3来确定:,吸收的SO2被氧化成硫酸盐的量除以吸收的SO2的量由分析固体的硫酸根和亚硫酸根来确定,亚硫酸盐氧化,液气比(L/G)通常表示为L/1000Nm3,化学反应概述,SO2吸收:氧化:,化学反应概述(续),石灰石溶解:石膏沉淀:,化学反应概述(总)SO2吸收反应CaCO3+SO2+H2OCaSO3.1/2H2O+1/2H2O+CO2CaSO3.1/2H2O+SO2+1/2H2OCa(HSO3）2可见，低pH时易溶解石灰石,而高pH时易吸收SO2。故多溶解石灰石有利于提高PH以吸收SO2。-氧化反应鼓入氧化空气使半水石膏CaSO3H2O(CalciumSulfite)强制氧化为二水石膏CaSO42H2O结晶Ca(HSO3）21/2O2+2H2OCaSO4.2H2O+H2O+SO2CaSO3(1/2H2O)+1/2O2+2H2OCaSO4.2H2O+1/2H2O,简单计算：化学分析室做出石膏成分：SO3,SO2,CO2质量换算：SO3X172.1/80得CaSO4.2H2O质量SO2X129.1/64得CaSO3.1/2H2O质量CO2X100.09/44得CaCO3质量Ca/S=1+CO2/44/(SO3/80+SO2/64)或1+CaCO3/100.09/(CaSO4.2H2O/172.1+CaSO3.1/2H2O/129.1)脱SO2效率（SO2inSO2out）/SO2in(mg/NM3,干态，标氧6%）氧化率SO3/80/(SO3/80+SO2/64),传质及反应步骤概述,气-液传质二氧化碳解吸碳酸盐二氧化硫吸收氧气吸收HCl吸收,液-固传质,钙镁钠碳酸根,溶解,石灰石,沉淀,硫酸钙,亚硫酸根硫酸根,H+Cl-F-,CO32-+H+HCO3-SO32-+H+HSO3-,气相,液相,固相,液相组成,离子（已溶解的）:Ca+,Na+,Mg+,SO4=,Cl-,等.离子对（未形成固体）:CaCO3,CaHCO3+,MgHSO3-,MgSO3,CaSO4,等.液相中离子和离子对的平衡:Ca+CO3=CaCO3Ca+HCO3-CaHCO3+,固-液平衡,确定石灰石是否溶解确定石膏是否沉淀溶解指的是溶液中固体形成离子沉淀指的是溶液中离子形成固体,固-液平衡,溶液呈现出“非理想”特征溶液中离子间的吸引及相互作用使其少移动且遇到与之反应的其它离子的可能性较小用来校正非理想特征的活性及活性系数:活性=离子浓度x活性系数活性系数取决于离子强度、离子配对及温度活性将决定物质是溶解还是沉淀,相对饱和,问:石灰石溶解吗?相对饱和度=（R.S.）答:是R.S.1(过饱和的),Ca+=Ca+活性CO3=CO3=活性Ksp=CaCO3溶度积常数,问:石膏(CaSO4.2H2O)沉淀吗?,Ca+.SO4=.H2O2Ksp答:是R.S.1否R.S.1,R.S.=,两类石膏沉淀,晶核形成(自发的)晶体成长(受控的),决定石膏沉淀类型的因素,溶液的相对饱和度足够数量晶种固体的存在,石膏沉淀动力学,rG=kaCV(RSG1)其中:rG=石膏沉淀速率k=速率常数a=每单位重量石膏的活性表面积C=石膏固体的浓度V=反应槽体积RSG=石膏相对饱和度,晶体大小、形状及惯态,影响固体的脱水及处置性质由下列因素决定:FGD工艺或设计晶体种类(石膏或亚硫酸钙)晶体中的污染物,石膏晶体:三斜晶系(无对称轴),亚硫酸钙晶体:正交晶系(三,2-折对称轴),抑制石灰石溶解,石灰石必须在洗涤塔溶解以提供碱度一定的溶解化学物质会大大减缓或阻止石灰石的溶解抑制溶解变慢闭塞溶解明显变慢或停止高浓度的溶解氯化物（Cl离子占用了Ca离子)及镁会抑制溶解这种抑制的机理被称为“共离子”效应,石灰石闭塞,在强制氧化工艺中,高浓度的溶解亚硫酸盐或氟化铝络合物会导致石灰石闭塞亚硫酸盐或氟化铝络合物会在石灰石颗粒表面反应堵塞溶解场所氟化铝闭塞经常由高浓度的进口飞灰引发亚硫酸盐闭塞由不完全的氧化引发,FGD系统内结垢的缘由,高石膏相对饱和度:高相对饱和度引起固体成核，从而导致吸收塔内表面及除雾器上出现结垢高相对饱和度通常导致不足的晶种物质除雾器结垢可由低质冲洗水引起(水中石膏饱和或接近饱和),FGD系统内结垢的缘由,湿/干界面:出现在热烟气被冷却的吸收塔区域气流及气体分布的波动引起结垢.引起沿烟道壁或其它内部结构区域从湿态变成干态如果浆液被带回到该区域,被干燥且以硬垢形式积聚，由硫酸钙和/或飞灰组成,增强性能的化学添加剂,起到提高液相碱度及增强脱除的作用例子:己二酸二元酸(DBA)(己二酸、谷氨酸及丁二酸的混合物)甲酸镁,化学添加剂,化学添加剂的