《脱硫系统培训知识》PPT课件

脱硫系统培训知识,一、工艺流程及其构成,1、流程图及概述,FGD装置运行时，烟气通过位于吸收塔中部的入口烟道进入塔内。烟气进入塔内后向上流过喷淋段，以逆流方式与喷淋下来的石灰石浆液接触。烟气中的SO2被石灰石浆液吸收并发生化学反应，在吸收塔下部反应池内被鼓入的空气强制氧化，最终生成石膏晶体。在吸收塔上部，脱硫后的烟气通过除雾器除去夹带的液滴后，从顶部离开吸收塔，最后进入烟囱。FGD装置所需石灰石吸收剂浆液由石灰石粉制浆得到，由泵送至吸收塔后进行吸收反应。脱硫反应后所产生的石膏浆液由泵送至石膏浆液旋流站进行一级脱水，一级脱水后的浆液送至真空皮带机脱水，生成含水率小于10%的石膏。,整个FGD工艺流程包括的主要工艺子系统有：（1）烟气系统（2）吸收塔系统（3）吸收剂供给系统（4）工艺水系统工艺水系统给整个FGD系统供水。以及工业水系统，工业水系统设备冷却水及机封冲洗用水。（5）石膏脱水系统设石膏一级及二级脱水系统。（6）浆液排空系统（7）压缩空气系统（8）石灰石制浆及石灰石浆液供给,2、烟气系统2.1烟气系统的作用：为烟气流经FGD系统提供通道为烟气穿过FGD系统提供必要的压力在锅炉运行，吸收塔不运行时隔离吸收塔2.2主要设备：配套增压风机组成烟气系统的设备如下：增压风机配动叶可调轴流风机FGD入口挡板FGD出口挡板旁路挡板挡板门密封风机及电加热器,2.3过程描述：从电厂锅炉来的原烟气通过FGD系统的入口挡板，进入增压风机的入口。从风机出口出来后烟气进入吸收塔，二氧化硫和其他酸性气体（见后述）在吸收塔内被脱除掉。干净的冷烟气离开吸收塔，最后通过烟囱排到大气中。增压风机设在高温侧，避免受到的低温烟气腐蚀。烟道均采用钢制圆形或矩形烟道。原烟气段烟道由于烟气温度较高,无需防腐处理。吸收塔前的原烟气烟道考虑采用玻璃鳞片树脂涂层。为了将FGD系统与锅炉分离开来，在整个烟气系统中共设置两套带电动执行机构的、保证零泄露的烟气挡板门。旁路挡板门为单轴双挡板，具有快开功能。为了保证安全旁路挡板为双执行机构。如一个机构卡死，另一个执行机构仍然可以独立运行。,当脱硫系统正常运行时，旁路挡板关闭，原烟气挡板开启，原烟气通过增压风机进入FGD装置进行脱硫反应。在要求关闭FGD系统的紧急状态下，旁路挡板自动快速开启，原烟气挡板自动关闭。为防止烟气在挡板门中的泄露，设置有密封空气系统。加热至120左右的密封空气导入到关闭的挡板，以防止烟气泄漏。该系统包括8台密封风机及对应的四台电加热器以及开启/关闭电动阀，密封风用于FGD挡板的密封。通过控制旁路挡板和脱硫装置入口、出口挡板，可实现“脱硫装置的运行”和“脱硫装置的旁路运行”。,2、吸收系统SO2吸收系统是烟气湿法脱硫装置的核心部分，SO2脱除化学反应在吸收塔内完成。SO2吸收系统由吸收塔（壳体及喷淋层、除雾器）、浆液循环泵及管线、吸收塔排出泵及管线等组成。2.1作用：烟气吸收系统的作用是：从烟气中除去二氧化硫和其他酸性气体将吸收塔内形成的亚硫酸盐氧化成硫酸盐生成并析出易于脱水的石膏晶体分离出烟气中夹带的（在吸收塔内产生的）水滴,2.2主要设备：构成烟气吸收系统的主要设备有：吸收塔搅拌系统采用脉冲悬浮系统浆液循环泵氧化风机吸收塔排出泵,2.3过程概述烟气通过增压风机增压,进入吸收塔后上升；而石灰石/石膏浆液由吸收塔循环泵送至各喷淋层的雾化喷嘴，向吸收塔下方成雾罩形状喷射(最上层单向向下，第1、2、3层双向上下)，形成液雾高度叠加的喷淋区,浆液液滴快速下降;均匀上升烟气与快速下降浆液形成逆向流，烟气中所含的污染气体绝大部分因此被清洗入浆液，与浆液中的悬浮石灰石微粒发生化学反应而被脱除。这样通过消耗石灰石作为吸收反应剂，烟气中的SO2，SO3，HCI和HF被分离出来，而且烟气中包含的大部分的固体如灰和烟灰，也被液体冲洗从烟气中分离。在吸收塔上部装有两级除雾器，经洗涤脱硫净化后带液滴的湿烟气，通过安装在吸收塔顶部的除雾器除去大部分液滴后，由吸收塔顶部引出，然后经经烟道，经烟囱排入大气。,吸收塔浆液中pH值选择在5.5到6.2之间，如果pH值超过此值,吸收塔会有结垢问题出现;如果pH值低于此值，浆液的吸收能力下降,最终影响到SO2的脱除率和副产品石膏质量。吸收塔的下部浆液池中的浆液大部分通过吸收塔循环泵循环，另一部分浆液从浆液池中抽取出来排到石膏水力旋流器中。在浆液池中布置有氧化空气系统，并设有高位溢流装置,防止浆液进入烟道。喷淋层安装在吸收塔上部烟气区。每台吸收塔循环泵对应于各自的一层喷淋层，喷嘴采用耐磨性能极佳的SiC材料的旋转空锥雾化喷嘴。吸收塔循环泵将浆液输送到喷嘴，通过喷嘴将浆液细密地喷淋到烟气区。,吸收塔最顶部设置一个两级的除雾器，除雾器将烟气中夹带的大部分浆液液滴分离出来。烟气出口含雾滴75mg/Nm3。除雾器由冲洗程序控制，冲洗方式为脉冲式。除雾器的冲洗使用的是工艺水，冲洗有两个目的，一方面是防止除雾器结垢，另一方面是补充因烟气饱和而带走的水份,以维持吸收塔内要求的液位。在吸收塔内下部浆液池中有池分离器、氧化空气分布管和脉冲悬浮管架，作用是将浆池分为上下两个区域以利于SO2的吸收和石灰石的溶解，脉冲悬浮系统将浆液保持在流动状态，保证脱硫有效物质(CaCO3固体微粒)在浆液中的均匀悬浮状态,同时将氧化空气均匀分布到浆液池中，保证浆液对SO2的吸收和反应能力。,向吸收塔浆池提供足够的氧气/空气将亚硫酸钙就地氧化成石膏（即从亚硫酸钙进一步氧化成硫酸钙）。氧化空气每个塔由2台氧化风机（1用1备）提供。氧化空气通过氧化空气分布管喷入，通过脉冲悬浮均匀分布到吸收塔浆液池中。为了降低氧化空气的温度（离开风机的温度高达100），防止浆液在氧化空气喷嘴处板结，需将水喷入到氧化空气管中，使氧化空气降温。吸收塔排出泵（1用1备/塔）安装在吸收塔旁。石膏浆液排出泵通过管道将石膏浆液从吸收塔中输送到旋流器站。吸收塔排出泵还可用来将吸收塔浆液池排空到事故浆液箱中。,3、吸收塔浆液排空系统3.1作用：石灰石排空系统的作用是：吸收塔浆池检修需要排空时，贮存吸收塔的石膏浆液。吸收塔重启动时，浆液可以作为FGD启动时的晶种。收集吸收塔系统、石灰石制备系统、石膏脱水系统的排出浆液。将收集的浆液返回FGD系统。,3.2石膏排空系统主要设备：吸收塔区集水坑石灰石浆液制备排水坑石膏脱水区排水坑事故浆液箱3.3过程概述吸收塔浆池检修需要排空时，吸收塔的石膏浆液通过石膏排出泵输送至事故浆液箱贮存。下次FGD启动时，通过事故浆液返回泵将事故浆液箱中浆液送回吸收塔，作为重新启动的晶种。FGD装置的箱罐、浆液管道和浆液泵等，在停运时需要进行冲洗，其冲洗水就近收集在吸收塔区、石膏脱水区、石灰石制备区设置的集水坑内，在工艺过程中进行回收利用。,二、吸收塔反应机理,1、吸收塔中SO2、SO3、HF和HCl的溶解由于吸收塔内充分的气/液接触，在气液界面上发生了传质过程，烟气中气态的SO2、SO3等溶解并转变为相应的酸性化合物：烟气中的一些其他酸性化合物如HF和HCl等，在烟气与喷淋下来的浆液相接触时也溶于浆液中形成氢氟酸和盐酸。,2、酸的离解SO2溶解后形成的亚硫酸迅速根据pH值按下式进行离解：（较低pH值）（较高pH值）H2SO4以及溶解的HCl和HF也进行了相应的离解，由于离解反应中产生了H+，因而造成pH的下降。离解反应中产生的H+必须被移除，以使浆液能重新吸收SO2。H+通过与石灰石发生中和反应被移除。,3、与石灰石反应为了实现中和反应，在浆液中加入了石灰石吸收剂。石灰石溶解后，可以同上述提及的离子发生如下反应：CaCO3除与可溶酸反应生成CaSO4、CaF2、CaCl2及Ca(HSO3)2外，反应中生成的Ca2+还可以按下式生成可溶的亚硫酸钙：该反应易于在喷淋吸收区上部发生。由于烟气中SO2较少，因此该部分的浆液pH较高。这能显著降低HSO3-浓度，进而提高脱硫效率并减少喷淋吸收区的结垢问题。,然而在喷淋吸收区下部，较低的pH值导致SO32-浓度显著降低。在该区域，吸收浆液含有少量的亚硫酸钙，而可溶的亚硫酸氢钙则较多。脱硫效率除部分依赖于pH值以及气/液接触外，还依赖于上述提到的中和反应的速度和石灰石的溶解速度。石灰石的溶解量依赖于H+浓度，随pH下降而上升。钙离子、氯离子和硫酸根离子不利于石灰石的溶解。氯离子通过烟气和回流水进入吸收塔系统，钙离子由吸收剂带入系统，而硫酸根离子则由亚硫酸氧化而来，浆液中氯离子含量由废水排放量加以控制。,4、氧化反应和结晶过程有些生成的亚硫酸氢根，在喷淋吸收区内被浆液中的氧所氧化。剩余的亚硫酸氢根在氧化区内可以通过向反应池内充分鼓气而得以氧化。该工艺易于在PH为4和4.5的情况下反应最佳，同时由上式可以看出会产生较多的H+。这些离子与浆液中含有的过量CaCO3发生中和反应，结果产生了微溶的CaSO4：,CaSO4的连续生成导致溶液的过饱和，进而产生了石膏晶体：通过使浆液固含量保持在一定范围内，结晶过程可以得到优化，新生成的石膏可以在已有的石膏晶体晶核上成长。最终产物石膏从系统中排出。,三、德国鲁奇能捷斯比晓夫公司（LLAG，原LLB）公司的工艺技术特点,1、采用池分离器技术。将吸收塔反应池分为pH值不同的两部分，可以在单回路系统内获得双回路系统的效果，分别为氧化和结晶过程提供最佳反应条件，从而提高石膏质量并得到最佳的氧化空气利用效率，也有助于进一步提高脱硫效率；池分离器由数根直径为1米以上的碳钢衬胶管道将反应池分为两个反应区，其最大优点是：把浆液池分隔成氧化区和结晶区,反应池上部浆液的pH较低，根据亚硫酸盐和亚硫酸之间的平衡关系，较低的pH值有利于提高氧化效率；底部通过添加新鲜的石灰石增加了循环浆液的pH值，进而提高了吸收SO2的能力。,提高吸收剂的利用率:由于鼓入氧化空气，造成石灰石溶解度降低的CO2被强制从浆液中排除，因此底部加入的石灰石的溶解过程得以优化.石膏的质量更高: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.,2、采用脉冲悬浮系统，利用吸收塔外部的脉冲悬浮泵提供浆液脉冲能量。塔内不安装搅拌器，避免在吸收塔内安装易磨损腐蚀、搅拌不够均匀；而是采用了几根带有朝向吸收塔底的喷嘴的管子。在运行或是停机后重新投运时，通过脉冲悬浮泵将液体从吸收塔反应池上部抽出，经管路重新输送回反应池内。当液体从喷嘴中冲出时就产生了脉冲，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。该系统具有节省能量、搅拌均匀、在长时间停运后重新投运时可使吸收塔浆液快速悬浮、停车时无需运行脉冲悬浮泵等优点：吸收塔内仅布置有防腐耐磨的FRP管道而没有转动部分，避免了在塔内安装易腐蚀易磨损、搅拌不够均匀的机械搅拌器；,通过脉冲悬浮管道在塔内的分布并均布一定的脉冲悬浮喷嘴使搅拌更加均匀；在塔底不易产生石膏等固形物的沉淀堆积；加入反应槽内的新鲜石灰石浆得到连续而均匀的混合；提高了脱硫装置的可用率和操作安全性：运行维护方便，可在运行期间切换维修脉冲悬浮泵。FGD短期停运不需要投运脉冲悬浮泵，节省能耗。避免了因为搅拌器故障而导致停运FGD的情况发生。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。,3、喷淋层喷嘴布置进行了优化，增加了传质表面积、降低压降、降低循环液体用量；为了达到预期的脱硫效率，液滴直径必须保持在适当范围内，既不可过大也不可过小。如果液滴过大，吸收塔内的传质面积过小，无法有效脱除SO2；如果液滴直径过小，液滴会迅速被烟气带走，在吸收塔内停留时间过短，同样无法有效脱除SO2。目前采用了切向空心锥型喷嘴，其特点为：在喷嘴流量较低时，仍能保持适当的液滴直径；在低流速下，在喷嘴最小断面上也不会发生堵塞的风险；可以同时上下喷射浆液（双向喷嘴）。进行优化布置后，喷淋浆液形成的锥体会在相对的两个喷淋层中部进行重叠，这样可以提高SO2脱除效率；由于喷嘴采用碳化硅制成，适用于所有腐蚀性和磨蚀性介质，提高装置运行的可靠性。,4、喷淋系统的特点：在吸收塔喷淋吸收区内，烟气与喷淋浆液进行充分接触。在该区域内一些对环境有害的气体，如SO2、HCl和HF被吸收掉。烟气中的部分粉尘也同时得以脱除。喷淋系统具有以下优点：增加传质表面积降低压降喷淋喷嘴的布置得到优化根据吸收塔内烟气流的分布来均化吸收浆液的分布降低再循环率喷淋层间距不仅考虑到满足性能要求，而且充分考虑到便于工作人员进入吸收塔对浆液分配管网及喷嘴进行检修和维护。,5、吸收塔出口烟道形状进行优化，采用锥顶出口,烟气出口从塔顶引出，虽然增加了脱硫塔的高度，但是极大地改善了烟气的均布，减少烟气的阻力。6