第二讲烟气和吸收系统

1、第二讲 烟气和吸收系统1、烟气系统（1）主要流程介绍从锅炉引风机后的总烟道上引出的烟气，通过增压风机升压接入烟气-烟气换热器降温，然后再进入吸收塔。在吸收塔内脱硫净化，由除雾器除去水雾后，经烟气烟气换热器升温至80以上，再接入主体发电工程的烟道经烟囱排入大气。在主体发电工程烟道上设置旁路挡板门，FGD进出口烟道上设置FGD进出口挡板。当锅炉启动、FGD装置故障、检修停运时，烟气由旁路挡板经烟囱排放。整个烟气系统采用增压风机布置在吸收塔上游烟气侧运行的方案, 以保证整个FGD系统均为正压操作, 并同时避免增压风机可能受到的低温烟气的腐蚀, 从而保证了增压风机及整个FGD系统安全长寿命运行。原烟气

2、锅炉各自的两台引风机后的汇流烟道上引出，每台炉设计一台脱硫增压风机，两台增压风机出口烟气汇流后进入烟气-烟气换热器降温，然后再进入吸收塔。在吸收塔内进行烟气脱硫反应。吸收塔内原烟气与石灰石浆液充分接触反应脱除其中的SO2，原烟气温度进一步降低至饱和温度47左右。脱硫后的净烟气经过烟气烟气换热器升温至80以上，经过净烟气烟道、净烟气挡板和烟囱，排放到大气中。为了将FGD系统与锅炉运行分离开来，在整个烟气系统中脱硫装置共设置有3个双百叶烟气挡板门：烟气旁路挡板门，保证挡板的快速开启和烟气挡板门的零泄露；原烟气增压风机进口及净烟气挡板门采用电动单轴双挡板。当脱硫系统正常运行时，旁路挡板关闭，原烟气挡

3、板和净烟气挡板开启，原烟气通过原烟气挡板门后进入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，原烟气挡板门和净烟气挡板门自动关闭。烟道均采用普通钢制矩形烟道，吸收塔前的原烟气段烟道由于烟气温度较高，无需防腐处理。吸收塔后的净烟气由于烟气温度已降至47左右, 低于酸露点, 因此考虑采用玻璃鳞片树脂涂层防腐。（2）辅助流程介绍以上介绍的烟气系统的主流程，也即我们常说的烟道，除了主流程外，还有一些辅助流程，首先有挡板门的密封空气系统，为防止烟气在挡板门中的泄漏，本装置共设计密封空气系统。每套密封系统设置密封风机、电加热器，将加热至100左右的密封空气导入到关闭的挡板

4、，以防止烟气泄漏。3（3）主要设备介绍本系统的主要设备有增压风机、挡板门和膨胀节。 增压风机增压风机为大风量的轴流式风机，这种大型风机电厂用得比较多，因而比较熟悉，锅炉的送风机和引风机都是。增压风机采用动叶可调轴流式。 增压风机的作用增压风机用于烟气升压，以提供烟气通过FGD装置所需压力。可以利用烟囱的抽力排烟。此时烟囱入口的烟气压力常为零，甚至有一定的负压。这也是为什么电厂锅炉引风机的出口，也即FGD的入口处主烟道的压力常为零，甚至有一定的负压。 调节原理动叶可调轴流式风机是在风机转速不变的情况下，通过叶轮的角度而调节风量。 风机选型风机选型留有足够的富余以满足烟气所有可能的变化。在风机选择

5、时，风压裕度为1.2，流量裕度为1.1，另加10的温度裕度。 布置增压风机布置在原烟气挡板门后的原烟气侧，从而避免了低温烟气的腐蚀，减轻了风机制造和材料选择的难度。风机叶片材质主要考虑防止叶片磨损，以保证长寿命运行，在结构上考虑叶轮和叶片检修和更换的方便性。（4）烟气换热器(GGH)选用回转蓄热式烟气换热器,涂搪瓷换热组件推荐选用先进波形和高传热系数产品, 以减小GGH总重和节约业主方未来更换换热组件的费用。GGH利用锅炉出来的原烟气来加热经脱硫之后的净烟气，使净烟气在烟囱进口的最低温度达到80以上,排放到烟囱。GGH转子采用围带驱动方式。 保证设备长寿命稳定运行。每台GGH设两台电动驱动装置

6、，一台主驱动，一台备用，电机均采用空气冷却形式。如果主驱动退出工作，辅助驱动自动切换，防止转子停转。GGH的设计能适应在厂用电失电的情况下，转子停转而不发生损坏、变形。GGH的整体使用寿命(壳体, 转子及仓格, 驱动装置)不低于20年，冷端蓄热组件的使用寿命不低于50000h。GGH采取主轴垂直布置, 即气流方向为原烟气向上(去吸收塔)，净烟气向下(去烟囱排放)。因为原烟气中含有一定浓度的飞灰，飞灰可能会沉积在装置的内侧，随着时间的推移，热传递的效率可能会降低。为防止GGH传热面间的沉积结垢而影响传热效率, 增大阻力和漏风率, 减小寿命，需要通过吹灰器使用空气进行定时吹扫，吹灰器配有可伸缩的喷

7、枪。当GGH压降高于正常值时，GGH吹扫系统自动投运。GGH的防腐主要有以下措施: 对接触烟气的静态部件采取玻璃鳞片树脂涂层保护, 保护寿命约为1个大修周期；对转子格仓, 箱条等回转部件采用厚板考登钢20mm厚板, 寿命为20年; 密封片采用高级不锈钢； 换热组件采用干法喷涂搪瓷的低碳钢片。（5）挡板门在烟气系统主要设备除了增压风机、GGH以外，就要算挡板门了，3个挡板门，它们分别是原烟气进口挡板门、净烟气挡板门和旁路烟气挡板门。 位置原烟气进口档板门设置在进入FGD的烟道上、增压风机之前，净烟气挡板门设置在FGD的出口烟道上，目的是当FGD不运行时，使烟气走旁路进入烟囱，而不进入FGD装置。

8、旁路烟气挡板门位于旁路烟道上，其作用是在FGD正常工作时，烟气完全通过FGD装置，既不造成原烟气的短路直接排入烟囱，也不存在净化后的湿烟气回流至原烟道，加剧风机等的腐蚀。 密封原理挡板门的型式为双百叶型，由带水平轴的挡板翼组成。具有快速开启功能，执行机构采用电驱动。挡板门与挡板密封空气系统相连接，挡板处于关闭状态时，由挡板翼的微细钢制衬垫所密封，在挡板内形成一个空间，密封空气进入后在挡板内形成正压室，防止烟气从挡板一侧泄漏至另一侧，一般在设计时，正压室的压力比挡板门外的烟气压力要高500Pa及以上。这样，挡板门可达到100%密封效果。 材料挡板门各部分材料一般为，原烟气挡板门：框架、叶片、轴为

9、碳钢，密封片为1.4529；净烟气挡板门：框架为Q235A衬1.4529，叶片、轴外侧为1.4529，密封片为C276；旁路挡板：框架内侧原烟气侧为碳钢，净烟气侧为1.4529，轴外侧、叶片为1.4529，密封片为C276。 灵敏度旁路挡板门的开关时间为25s；原烟气挡板门的开关时间为50s；增压风机出口挡板门的开关时间为50s；净烟气挡板门的开关时间为50s。（5） 膨胀节膨胀节的材质主要选用非金属材料，膨胀节的设计时已考虑了安装位置和冷凝水的排放等。（6） 防腐在烟气系统中还有一个值得一提的问题就是烟道的防腐，在所有可能接触湿烟气的地方要考虑防腐，还有这些地方如果可能通过高温烟气则还要考虑

10、采用耐高温的玻璃磷片，特别注意的是吸收塔的入口，这是一个干湿交替的界面，腐蚀特别严重，我们在本设计中采用的材料为碳钢与C276的贴衬。（6）仪表与控制烟气系统的仪表与控制主要考虑下面两个方面的问题。一方面需反映FGD脱硫的效果。根据这个要求，我们需要检测烟气进出FGD装置的各种数据。具体为：在原烟气挡板门前有温度计，压力计。在二台机组烟气汇合后的烟道一（GGH前）设原烟气分析仪（即我们常说的CEMS装置），可检测出进入FGD原烟气的温度、压力、流量以及SO2、O2和灰尘等的含量；在吸收塔出口（GGH之后）设净烟气分析仪，可用来测量经过FGD装置净化后的烟气或未运行FGD装置时烟气的流量、温度、

11、压力以及SO2、O2和灰尘等的含量。根据这些数据可计算FGD系统的脱硫率、阻力降等，用来掌握吸收塔的运行情况。在净烟气挡板门和旁路挡板门汇合后进烟囱的烟道上有净烟气分析仪，设置的目的是满足环保局要求。另一方面需快速响应锅炉的负荷变化。表现在各挡板门的开启、增压风机的开启和调节，这些都要求能自动运行、快速响应以及按一定的顺序执行。其他则不再详细说明，根据流程图可一目了然。烟气系统设计时特别考虑的一点是系统的安全性。主要表现在旁路挡板门具有在需要时可以快速开启的功能。下列任一现象出现时需开启，四台吸收塔循环泵同时出故障FGD原烟气温度最高温度（180）正常运行时原烟气挡板未打开正常运行时净烟气挡板

12、未打开FGD 系统失电增压风机故障烟尘含量超过300mg/Nm3(湿基)（延时30分钟）锅炉负荷40%BMCR所有氧化风机停运超过15分钟相邻两台或三台吸收塔搅拌器故障停运（延时1小时）2、吸收系统吸收系统是FGD装置中最复杂的系统，表现在：全部的化学反应在吸收塔内进行，吸收塔是FGD中最大的设备，吸收塔的进出管道是装置中最多的。（1）主要工艺流程介绍为了表达清楚，按作用将流程分成多个小系统，如喷淋系统、除雾器系统等。 烟气在吸收塔内的走向烟气系统在前面已经介绍，与吸收系统有关的是：烟气从吸收塔的中部烟气进口进入，经过吸收塔中上部的吸收区和上部的除雾区后从吸收塔顶的烟气出口流出，在塔内完成烟气

13、的净化。 喷淋系统吸收塔浆液循环泵将吸收塔底部的浆液加压后送至位于吸收塔吸收区的喷淋管，由喷嘴往下均匀喷淋，与往上运行的烟气逆流接触，将烟气中的绝大部分需脱除的气体溶解在浆液中，一直自流到吸收塔浆池的上部。在本次设计中，吸收塔的喷淋系统由四级喷淋组成，循环泵和喷淋管按单元制设计，即一台循环泵对应一组喷淋管。在吸收塔浆液去循环泵的塔开口处装有滤网，以防止大尺寸的物体进入循环泵损坏泵的叶轮和堵塞喷嘴。在泵的进出口管道上设有自动冲洗水系统，当泵停运时，将自动冲洗排净。 氧化空气系统烟气中的SO2溶于水后，将与浆液中的石灰石反应生成亚硫酸盐，为了得到稳定的和易于后处理的石膏产品，需要进一步氧化。在FG

14、D中，该反应是通过往吸收塔的浆液池中鼓入空气来实现的。氧化风机将空气加压后，送入吸收塔底部，空气在浆液池中的上升过程中，与浆液池中的SO3-发生反应，生成SO4- 离子。 在氧化风机的出口空气管道上，喷入一定量的工艺水，以降低进入浆液池中氧化空气的温度，减少由于浆液在氧化空气管道出口处的蒸发造成的结晶和结垢。氧化风机设置三台，两开一备。在吸收塔浆液池中设氧化空气分配层，氧化空气分配层由FRP管网组成，在FRP管上开有许多小孔，将空气均匀分布至浆液池中的各个部分。 除雾器冲洗水系统烟气在经过除雾器的过程中，夹带的少量固体和浆液将被除雾器截流，粘附在除雾器上。除雾器冲洗水的作用就是去掉这些物质。除

15、雾器冲洗水系统由冲洗水泵、相关管道和冲洗喷嘴组成。冲洗水泵将工艺水箱的工艺水加压，送至除雾器冲洗水喷淋管，由喷嘴喷洗除雾器的各个部分。喷淋过程由程序控制各喷淋管上的电动阀的开启，在同一时间只有一个电动阀是打开的，前一个阀关闭至后一个阀打开之前的时间称为除雾器冲洗水之间的间隔时间，每一个阀打开至关闭之间的时间为除雾器冲洗水的冲洗时间。株洲电厂的除雾器冲洗水泵和工艺水泵合并设置，整个工艺水系统设置5台工艺水泵，有管道分别送至3#、4#机组以及125机组的各个需水点。 吸收塔浆液排出系统吸收塔排出系统的任务是为了排出吸收塔内反应生成的石膏。吸收塔排出系统由吸收塔排出泵和相关管道、阀门等组成。在排出管

16、道上引出的支管设有两个浆液PH值检测计，一开一备，测量完PH值的浆液由管道返回吸收塔。该测得的PH值相当于吸收塔浆池底部的。并设自动冲洗水管对PH计进行定期自动冲洗。在泵出口管道上设旁路安装一个浆液密度检测计。并设自动冲洗水管对密度计进行定期自动冲洗。当本机组停运，吸收塔检修时，该排出泵还负责将吸收塔内浆液排出至事故浆液箱。排出泵为一开一备，当运行泵故障停运时，DCS系统可实现自动切换至另一台泵运转；管道上所配冲洗水系统将停运泵冲洗干净。 石灰石吸收塔浆液加入系统该系统设有流量计和电动调节阀，根据CEMS测得的原烟气量及其SO2的含量，还有由PH计测得的浆液的PH值作为纠偏信号来控制加入到吸收

17、塔中的石灰石的量。该测量和调节系统在配管时尽量紧靠吸收塔，以保证灵敏、快捷和不堵塞。 吸收塔区域排水系统为了实现安全文明生产，在吸收塔的附近设区域排水坑一个，用来收集该区域内的管道和泵的冲洗排放水以及吸收塔排净的浆液等。在排水坑设搅拌器一套，用来防止坑中的固体沉降。每个坑中设排出泵两台，一开一备。用来自动将坑中的液体排回吸收塔。在泵的排出管路上，设有自动冲洗水系统，当泵停运时，自动将管道和泵冲洗干净，以等待泵的下一次自动开启。 此外还有吸收塔的液位检测系统每个吸收塔共有3个液位检测点，分布在吸收塔浆池段的下部，负责控制除雾器的补充水的量和循环泵、排出泵的联锁等。各个检测接口均配备有冲洗水系统，

18、以保证测量的准确性。（2）主要设备介绍 吸收塔A、结构来宾电厂采用二炉一塔的方案，即二台锅炉设置一台吸收塔，为圆柱形，尺寸为11.8/13.037.34m。结构如下图所示：塔的下部为浆液池，容积按浆液两次喷淋之间的所需停留时间计算。塔壁设四个侧进式搅拌器。氧化空气由氧化空气分配层分配。烟气进口上方的吸收塔中上部区域为喷淋区，（又有称为吸收区、或反应区的），设四个喷淋层。喷淋层上方，亦即吸收塔的上部为除雾区，设两级除雾器。用来除去烟气中夹带的水滴。其他各部分参数如下：浆液池吸收塔直径13.0m ，高14m；吸收区直径11.8m,高10.1m，喷淋层间距1.8m，每层喷嘴数 106个，喷嘴形式为空

19、心锥，除雾器冲洗水层数为3层，冲洗水喷嘴压力为0.2MPa ，浆液池容积为1824 m3。各部分的材质为，壳体：碳钢衬玻璃鳞片树脂，喷嘴：碳化硅，烟道口：衬C276复合板，除雾器：PP，氧化空气分配层：FRP，搅拌器的叶片和轴：SAF-2507。B、技术特点a）采用喷淋空塔形式。具有无结垢、堵塞现象。b）就地强制氧化。氧化主要发生在吸收塔浆液池中，吸收塔浆液池的容积设计为使浆液有足够的停留时间来完成亚硫酸钙的氧化和石膏的结晶。c）优化了PH值、液气比、钙硫比、氧化空气量、浆液浓度、烟气流速等性能参数，从而保证FGD系统连续、稳定、经济的运行。d）吸收塔顶部布置有放空阀，在正常运行时该阀是关闭的

20、。当FGD装置停运时，电动阀开启以消除在吸收塔氧化风机还在运行时或停运后冷却下来时产生的与大气的压差。e）喷淋系统能使浆液在吸收塔内均匀分布。流经每个喷淋层的流量相等，喷嘴的布置使喷淋浆液均匀覆盖吸收塔的横截面，使吸收浆液与烟气充分接触，从而保证在适当的液气比可靠地实现95%的脱硫效率。 循环泵来宾电厂吸收塔的浆液循环系统由四级组成，每台吸收塔配四台浆液循环泵，循环泵采用卧式离心泵，流量为6840m3/h，扬程分别为18.05m、19.85m、21.65m、23.45m浆柱。外壳采用双相不锈钢，轴采用C45N钢；叶片采用双相不锈钢。电动机电压为6kV，功率分别为560kW，630kW，630K

21、W,710kW。循环泵和喷淋管按单元制配置，该设计可使运行的浆液循环泵数量根据锅炉负荷的变化和对吸收塔浆液流量的要求来确定，由此选择最佳的泵运行模式。因此，在锅炉低负荷下和低含硫量时能节省能耗。 氧化风机由于来宾电厂烟气含硫量较高，因此要求氧化空气量较大，吸收塔配3台氧化风机，两开一备。 吸收塔石膏浆液排出泵采用卧式离心泵，一开一备。流量170m3/h，扬程44m水柱。由于吸收塔排出泵有多功况运行，因此配变频器。材质：壳体合金，轴-C45N钢，叶轮双相不锈钢。电机功率：55kW。（3）仪表与控制吸收系统的复杂不仅表现在管道多、设备庞大，而且也表现在仪表和控制的复杂。仪表方面主要有吸收塔浆液液位

22、的测量、吸收塔浆液PH值的测定、吸收塔浆液密度的测定以及烟气经过除雾器的阻力损失的检测等；控制方面有除雾器冲洗水量的自动控制、吸收塔中吸收剂加入量的自动控制、烟气温度高高时事故冷却水的自动开启以及各种浆液管道在需要时的自动冲洗等。这里主要介绍一下除雾器冲洗水量的自动控制和吸收塔中吸收剂加入量的自动控制。 除雾器冲洗水量的自动控制为了使浆液液滴保留在吸收塔内，每个吸收塔在其上部配备两级除雾器。为了避免由于如石膏和飞灰等固体物质造成对除雾器的堵塞，必须定期对除雾器进行清洗。设计采用冲洗水对除雾器进行清洗。两级除雾器中的下一级除雾器配备两层冲洗层，一上一下。而上一级除雾器只在除雾器的下面安装一层冲洗

23、层。每个冲洗层包括许多平行管道，上面等距离的安装喷嘴。每个冲洗层的每个冲洗管配备一个电动阀，所有电动阀和DCS系统连接。除雾器的冲洗是按照设定的程序开启各冲洗阀，在同一时间只有一个冲洗管运行，在前一个冲洗阀关闭至后一个冲洗阀开启之间的时间称为除雾器冲洗各阀之间的等候时间。通过该等候时间来控制吸收塔的加入水量。吸收塔补充水流量（即除雾器冲洗水流量）是由烟气流量、温度及吸收塔液位决定的。锅炉负荷和烟气温度越高，需要的补充水就越多，导致除雾器冲洗各阀之间的等候时间越短。反之亦然。冲洗之间的等候时间随着烟气量和吸收塔浆池液位而变化的设定情况如下：当： 烟气量75%BMCR 及 吸收塔浆池液位处于低液位 P=60 烟气量75%BMCR P=6850%BMCR烟气量75%B