湿法脱硫系统培训讲解

1、大唐长山热电厂 1660MW机组湿法脱硫系统培训教材除灰分场第一课时1 、概述我厂 1 号机组烟气脱硫设备采用的技术， 是中国大唐集团科技工程有限公 司从奥地利引进的湿法脱硫技术，其特点是吸收塔采用单回路喷淋塔，有效 的避免由于塔内部件较多所产生的结垢堵塞问题，在世界上属先进和成熟的 技术。2、本工程脱硫岛的设计原则 脱硫岛的总体设计原则是确保较高的脱硫效率、较高的可用率，并保证 安全可靠，并且对锅炉的运行操作无影响。为此，采用了技术上成熟的工艺， 操作上可靠性较高的设备是十分必要的。我厂 1 号机组在扩建工程中对脱硫工程提出的设计原则如下：(1) 脱硫工艺采用湿式石灰石石膏湿式烟气脱硫技术，

2、 吸收塔采用喷淋 塔。(2) 脱硫装置采用一炉一塔，每套脱硫装置的烟气处理能力为一台锅炉 BMC(R指锅炉最大连续蒸发量)工况时的烟气量。脱硫效率设计煤种 按不低于 95%设计。(3) 脱硫系统设置 100%烟气旁路，以保证脱硫装置在任何情况下不影响发 电机组的安全运行， 旁路烟气挡板从 0100%全开的时间不超过 25S。(4) 石灰石浆液制备系统采用外购石灰石块(粒径不大于 20mm)，由湿式 磨机利用工艺水制成吸收浆液。(5) 从热电厂供水系统引接至脱硫工艺水箱， 为脱硫工艺系统提供工艺用 水。工艺水补水采用主循环冷却水排水。(6) 脱硫副产品石膏脱水后含湿量 10%，为综合利用提供条件

3、。(7) 脱硫增压风机按配备一台静叶可调轴流风机考虑。(8) 事故浆液箱设置 1 台。（9）脱硫设备年利用小时按 5500 小时考虑。（10）FGD系统在质保期内的可用率 95%。（11）FGD装置设计服务寿命为 30 年。（12）符合我国电力建设的方针政策，贯彻安全、可靠、经济、适用、符 合国情的电力建设方针。（13）烟气脱硫工艺技术成熟、先进、经济合理，有运行业绩。（14）严格执行有关降低工程造价的要求，优化设计。（15）脱硫工艺尽可能节约能源和水资源。2.1 石灰石石膏湿法脱硫工艺 湿法工艺采用的石灰石脱硫吸收剂，价廉易得。将制备合格的石灰石浆 液送入吸收塔，在吸收塔内，吸收浆液与烟气接

4、触混合，烟气中的 SO2 被浆液 吸收，与浆液中的碳酸钙反应生成亚硫酸钙 , 然后在塔浆池内与鼓入的氧化空 气进行化学反应，形成反应产物为石膏。脱硫后的烟气经除雾器除去带有的细小液滴，经烟气加热器加热升温后 排入烟囱。脱硫石膏浆液经脱水装置脱水后回收进行再利用。按脱硫副产品 - 石膏的处置方式划分，一般分抛弃和回收利用两种方 法，脱硫石膏处置方式的选择取决于市场对脱硫石膏的需求、脱硫石膏的质 量以及是否有足够的堆放场地等因素。抛弃方式，如采用弃置灰场或回填矿 坑，另一种是综合利用方式，德国和日本采用较多，主要用作水泥缓凝剂和 建筑材料等，石膏的利用率达 90%以上。2.2 湿法烟气脱硫岛的构成

5、石灰石石膏湿法脱硫系统（即脱硫岛或称 FGD系统）是一个完整的工 艺系统，一般分成以下几个分系统：烟气系统、吸收塔系统、石灰石浆液制 备系统、石膏脱水系统、工艺水系统、废水处理系统、压缩空气系统等。 除以上系统之外，石膏湿法脱硫系统也包括一些电气、控制系统。2.3 湿法烟气脱硫岛的主要设备脱硫岛的主要设备一般有挡板门、增压风机、吸收塔及循环泵、氧化风 机、石灰石磨机、石灰石给料机、石膏脱水机、石膏排出泵、工艺水泵等。 脱硫岛同时配置有电气、热控设备、暖通、消防及火灾报警等辅助系统的设 备。2.4 脱硫岛的关键控制参数：烟气脱硫系统 ,作为一个系统 , 影响其因素是很多的 ,但在系统设计和运 行

6、时, 以下因素应重点把握 :(1) 入口烟气的含灰量。烟气的含灰量过高，将导致系统操作恶化，表现 为吸收效率低下(增加石灰石投入量不起大的作用) 、皮带机脱水困 难等。还需注意的是，由此造成的系统操作恶化，需较长时间纠正。 (这样就要求提高电除尘器的除尘率)(2) 吸收塔内浆液的 pH 值。必须控制在指定范围内，过低会导致浆液失 去吸收能力；而过高，系统则会产生结垢堵塞的严重后果。 pH 值主要 通过石灰石给料量，进行在线动态调节，以适应锅炉操作波动和工况 变化。(3) 吸收塔内浆液的密度。必须控制在指定范围内，过低会导致浆液内石膏结晶困难及皮带机脱水困难；而过高，则会使系统磨损增大。(4)

7、吸收塔内浆液的 Cl- 离子浓度，正常情况下保持在 20000ppm，过高， 则对材料的材质提出更高的要求，过低，则废水排放量将过大。(5) 石灰石的反应活性。一般应采用品位较高的矿石， (提高氧化钙含量) 且细度合格。(6) 出口烟气的 S02 含量。必须时刻监视该参数，但出现偏差时，应综合 分析锅炉负荷、入口烟气的 S02 含量、循环泵的工作台数 ( 是否在正 在工况下运行 ) 、浆液的 pH 值等影响因素。3 分系统介绍3.1 烟气系统3.1.1 系统简介从电厂 1 号锅炉来的原烟气，分别由烟道引至 FGD系统。经过原烟气挡 板后进入吸收塔进行脱硫反应。在吸收塔内原烟气与石灰石浆液充分接

8、触反 应脱除其中的 SO2, 原烟气温度则降低至饱和温度 59左右。脱硫后的净烟经过 净烟气烟道、净烟气挡板和烟囱，排放到大气中。为了将 FGD系统与锅炉分离开来，避免对主机的影响，在整个烟气系统 中共设置有 3 带电动执行机构的、密封的烟气挡板门 , 其中 1 个原烟气挡板 （设于FGD入口） 、1个净烟气挡板、 1个旁路挡板。当脱硫系统正常运行时， 旁路挡板关闭，原烟气挡板和净烟气挡板开启，原烟气分别进入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， 原烟气挡板和净烟气挡板自动关闭。为防止烟气在挡板门中的泄露，设置有 密封空气系统。 该系统包括 2台密封

9、风机、 1台电加热器和开启 / 关闭电动阀， 将加热至 80左右的密封空气导入到关闭的挡板，以防止烟气结露腐蚀挡板 门。3.1.2 主要设备FGD烟气系统主要设备包括：烟气挡板、密封空气系统、烟气膨胀节等。（1） 烟气挡板门整个烟道系统中共设有 3 个带电动执行机构的、保证零泄露的烟气挡板 门, 其中 1个增压风机进口挡板 （设于 FGD入口）、1个FGD净烟气挡板（设于 FGD出口） 、1个 FGD旁路烟气挡板。当 FGD系统正常运行时，旁路挡板关闭， 增压风机进口挡板、 FGD净烟气挡板开启。 原烟气通过烟道系统进入脱硫系统 进行脱硫反应。当 FGD系统或锅炉发生事故时，旁路挡板开启，原烟

10、气挡板、 净烟气挡板关闭，烟气就不进入 FGD装置而直接走旁路进入烟囱排至大气。当 1#锅炉发生事故时，其对应的旁路挡板开启，原烟气挡板和净烟气挡板关闭，此炉烟气就不进入其对应的 FGD装置而直接走旁路进入烟囱排至大 气。所有烟气挡板均采用密封型挡板，具有快速开启 / 关闭功能。3.2 吸收塔系统3.2.1 系统简介吸收塔系统是整个 FGD的核心部分，脱硫反应在该系统中进行。如何保 证高效吸收、防腐、防垢和无故障稳定运行是设计、运行和维护必须重点考 虑的问题。我厂采用的是 AEE公司的强制氧化喷淋塔，一炉一塔配置。烟气进入吸收塔下部的烟气 SO2 吸收区，而洗涤浆液通过四个喷淋层的雾 化喷嘴，

11、向吸收塔下方成雾罩形状喷射，形成液雾高度叠加的喷淋区 , 浆液 液滴快速下降 ; 均匀上升的烟气与快速下降浆液形成逆向流，烟气中所含的 污染气体由于易溶于水，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 被洗涤吸收，而且烟气中包含的大部分的固体如灰 和烟灰，也大部分被液雾包裹而从烟气中分离进入浆液，同时产生副产品石 膏（ CaSO4 2H2O）。此吸收塔中浆液最佳的 pH 值应选择在 5.5 到 5.7 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

12、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。系统采用模块化设计。吸收塔的下部（称作浆液池）中有洗涤液体，其 中含有石灰石浆液。浆液通过吸收塔循环泵循环。另外，浆液还被从塔底部 抽取出来排到脱水系统。 在浆液池中布置有氧化空气分布系统， 氧化空气由 2 台氧化风机（ 1 用 1 备）提供，其主要作用是将亚硫酸钙就地氧化成石膏。4 层喷淋层安装在吸收塔上部烟气区。 4 台吸收塔循环泵每个泵对应于各 自的一层喷淋层，每个喷淋层包括一组喷嘴。喷嘴采用耐磨性能极隹的偏心 锥形雾化喷嘴。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。设计工况下， 4层喷淋层

13、投入运行， 在锅炉低负荷的特殊情况下， 吸收塔也可以在 2 层喷淋层投入运行(最顶一层和最下一层)的情况下运行。塔内喷淋层管道采用玻璃钢增强管道 (FRP)，内外有防磨涂层。塔外的浆 液循环管道及塔内母管采用法兰联结的碳钢衬胶管。 FGD工艺系统中吸收浆液 最大氯离子浓度按 20000ppm考虑 , 并以此决定所有与浆液接触的设备和部件 的防腐保护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。除雾器由一个冲洗程序控制，冲洗方式为脉冲式。当吸收塔浆液池 液位较高时，冲洗的脉冲间隔时间就长一些。但为了防止除雾器因烟气带出 的浆液液滴产生结垢，最长的间隔时间依 据要求

14、的最短冲洗时间来定 , 而最短的间隔时间依据吸收塔的水位而定，即 当水位降到要求的水位时，冲洗间隔时间就缩短，以增加补水量，反之依然， 保持塔浆池液位稳定。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四个搅拌器水平径向布置，其作用是将浆液保 持在流动状态，从而使其中的脱硫有效物质 （CaCO3固体微粒 ） 也保持在浆液中 的均匀悬浮状态 , 保证浆液对 SO2 的吸收和反应能力。在吸收塔烟气净化区，烟气冷却下来温度降到饱和温度，并由雾化喷嘴 喷淋产生的石膏浆液雾滴以及来自除雾器

15、冲洗的水进行饱和。吸收塔水的损 耗（主要为烟气饱和带走的水分）一部分通过加入新鲜的工艺水（通过除雾 器的冲洗设备），一部分通过石灰石浆液的加入和循环滤液水补充得以补偿。吸收塔顶部布置有排气门，在正常运行时风门是关闭的。当FGD装置走旁路或当 FGD装置停运时，排气门打开。当旁路挡板开启时，原烟气挡板和 净烟气挡板关闭，这时开启吸收塔排气风门目的是为了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，降低对塔的损伤。吸收塔浆液池中的 pH值通过加入石灰石来控制， 最佳 pH值在 5.5 和 5.7 之间，在吸收塔浆液池中的反应需足够长的时间以使石膏能产生良好的石膏 结晶 （

16、CaSO4 2H2O）。氧化风机安装在原烟道下，用以向吸收塔浆池提供足够的氧气和 / 或空 气，以便于石膏的形成（即从亚硫酸钙进一步氧化成硫酸钙） ，因为烟气中所 含的氧极其不足。如果输入的氧化空气不足会导致脱硫效率的降低，并在吸 收塔中产生结垢。然而，最佳的空气输入值可节约能量。氧化空气通过喷管 （喷管上规则间隔分布有出气孔）分布到吸收塔浆液池中。当处于隔离状态 时，可通过开启手动截止阀对喷管进行冲洗。当吸收塔排放时以及当吸收塔 停运后重启时都特别要求清洗喷管。氧化风机采用罗茨型风机， 1 用 1 备。新鲜的氧化空气通过消音器和空气 过滤器进入风机加压，然后再通过压力侧的消音器经过管道输送到

17、吸收塔。为了降低氧化空气的温度（离开空压机的温度高达 100），需将水喷入到氧化空气管中，通过水分的蒸发吸收热量，使氧化空气降温至40 50后进入吸收塔。3.2.2 主要设备1）吸收塔该 FGD系统的吸收塔采用空喷淋塔，内有搅拌器、氧化空气分布系统、喷淋层、除雾器其有关技术参数如下：吸收塔进口烟气量： 2512760 Nm 3/h吸收塔出口烟气量： 2681674 Nm 3/h浆液循环时间：吸收塔直径：吸收塔高度：浆液池容积： 4.31 min17.5 34.7m（全高）2886 m 32）浆液循环泵 （4 台）浆液循环泵为室内布置，其工艺目的在于把吸收塔浆液池内的吸收剂浆液循环送给塔内喷嘴

18、, 每台循环浆泵与各自的喷淋层连接，即一台泵配一层喷 淋层（3）氧化风机（2 台） 氧化风机提供空气，使亚硫酸钙固体颗粒在浆液池中氧化成石膏。氧化风 机设计为罗茨型风机，通过电动 V-型皮带驱动系统驱动。吸收塔系统配有 2 台容量 100%的氧化风机，在正常情况下， 1台运行,另 1台备用。第二课时3.3 石灰石浆液制备系统3.3.1 系统简介本 FGD系统采用的脱硫剂是石灰石块湿磨制浆方案， 粒径要求 90% 250 目（63 微米）。用卡车将石灰石 （ 粒径 20mm送） 入卸料斗，经给料机、波纹挡边输送机 送至混凝土（椎斗为钢制）石灰石贮仓内，再由称重给料机送到湿式球磨机 内磨制成浆液，

19、石灰石浆液用泵输送到水力旋流器经分离后，大尺寸物料再 循环，溢流物料存贮于石灰石浆液箱中 , 然后经石灰石浆液泵送至吸收塔。3.3.2 设计原则本期脱硫装置设置一套石灰石贮存及浆液制备系统。 本工程设石灰石料仓，石灰石贮仓为 3台炉 FGD装置运行 2天的石灰石耗量。石灰石贮仓为混凝土结构。卸料斗及石灰石贮仓的设计有除尘通风系 统，设置金属分离器。脱硫系统磨机的额定出力按 3 台锅炉脱硫设计煤种 BMCR工况时 50%的石 灰石耗量设计，磨机出口物料细度满足 SO2吸收系统的要求，粒径至少达到 0.044mm（90%通过 325目） 。3台锅炉共设计 3台50%容量的磨机，本期 1X660MW

20、 机组安装 1台，预留 2 台的位置。3.3.3 设备（1）卸料站石灰石块由推煤机作业 （ 或自卸卡车等其他方式如铲车）送至卸料斗，料 斗上部用钢制格栅防止大粒径的石灰石进入。卸料间采用封闭形式。石灰石最大粒度 20mm，用给料机将石灰石送入带金属分离器的输送机 ,再通过全封闭式的波纹挡边输送机把石灰石送入石灰石贮仓。(2) 石灰石贮仓 本工程设一座混凝土石灰石储仓。贮仓设计两个出料口分别供给两台磨 机。石灰石贮仓的顶部有密封的人孔门，该门设计成能用铰链和把手迅速打 开，并且顶部有排气门。贮仓的通风除尘器为布袋除尘器，除尘后的洁净气体中最大含尘量小于 50mg/Nm3。贮仓上配有用来确定容积的

21、料位计，同时也能用于远方指示。为了除尘器和料位计等的检修维护，设计有必需的楼梯平台。 在贮仓的每个出料口装有关断阀。(3) 斗式提升机 全封闭式的波纹挡边输送机用于输送石灰石块至贮仓，完全密封以防止 石灰石外漏。波纹挡边输送机的设计出力为 90t/h 。(4) 石灰石磨机石灰石碾磨系统采用湿式球磨机制浆系统。磨浆方式是再循环方式 ( 对应 配一套旋流站 ) 。湿式石灰石磨机的选型保证可以连续或非连续运行。在所有运行工况下， 磨机能确保提供 FGD工艺所需的石灰石浆液。磨机出口物料细度能满足 SO2吸收系统的要求，粒径达到 0.0 44mm(90% 通过 325 目) 。球磨机配备全套驱动系统，

22、包括电动机、减速器和空气离合器、全套轴 承和润滑系统 (含油冷却设备 ) 。润滑油系统能确保油泵故障时，在磨机停运 过程中轴承不会损害；在所有运行条件下，甚至是在起动时都能保证足够的 润滑，采用高压油泵。(5) 称重给料机称重给料机用于测量和输送石灰石至球磨机，每台石灰石皮带称重给料机的容量按石灰石制浆系统要求的石灰石给料量来确定给料机完全封闭运行，以防止灰尘。给料机的封闭由可拆除的板块构成， 每块板有密封垫而且配有方便维修的快速打开插销。（6）水力旋流器 旋流器用于湿式磨机出口的石灰石浆液的分离，其分离后的溢流浆液 （ 含 小颗粒）直接进入石灰石浆液箱，而底流 （含粗大颗粒 ）返回湿式磨机。

23、每个旋 流器都装有单独的手动阀。旋流器环形布置，整个系统为自支撑结构框架， 所有支撑结构制造件采用钢构件。每个旋流站备用一个旋流子。每台磨机配置一组石灰石浆液旋流器站，并满足石灰石浆液细度的要求。 每组石灰石浆液旋流器的溢流浆液应可以进入石灰石浆液箱。石灰石浆液的 浓度能准确控制在 20 30%（ Wt）之间任意浓度要求。（7）泵、箱和搅拌器磨机再循环箱，配置一个，并设置一台顶进式搅拌器。 石灰石浆液箱，一个；设置一台顶进式搅拌器。磨机浆液再循环泵，配置两台，一运一备；石灰石浆液泵， 共设置两台，一运一备。3.4 石膏脱水系统3.4.1 概述 在吸收塔浆液池中石膏不断产生。为了使浆液密度保持在

24、计划的运行范 围内，需将石膏浆液（含 15固体含量）从吸收塔中抽出。浆液通过吸收塔 排出泵打到石膏旋流站，进行石膏初级脱水使底流石膏固体含量达约50，底流直接送至真空皮带过滤机进一步脱水至含水 10%，储存在石膏库房， 再外 运。溢流含 3-5 的细小固体微粒在重力作用下返回吸收塔。一部分溢流作为废水排放， 以维持系统内 Cl -离子浓度在 1.5 万 ppm以内。 石膏脱水系统及废水处理系统的主要子系统有：吸收塔排出泵系统旋流器站 （ 一级脱水系统 ）真空皮带过滤机 （ 二级脱水系统 ）3.4.2 吸收塔排出泵系统石膏排出泵（ 1用 1备）安装在吸收塔旁。吸收塔排出泵通过管道将石膏 浆液从吸

25、收塔浆池抽出输送到石膏旋流器站。排出泵出口管道上设置有 2 台 pH计。通过吸收塔密度测量装置，在机组 起动时，当密度达到或接近设定值时，排出泵打开，石膏浆液从吸收塔浆池 抽出至石膏旋流器站进行分离。由于石膏浆液持续排出，吸收塔液位将下降， 除雾器冲洗水阀或补水阀将开启将工艺水输送至吸收塔，以维持液位，此时 吸收塔浆液密度将下降，到达设定值时，旋流器的底流和溢流将返回吸收塔， 石膏浆液进入真空皮带管路关闭， 直至石膏密度重新达到或接近设定值。 2 台 pH 计将 pH 信号送至 DCS，当 pH值低于设定值时， DCS将根据 pH 值并考虑烟 气负荷和烟气进出口的 SO2 浓度，控制石灰石浆液

26、给料调节阀的开度，增大石 灰石浆液给料，以抑制 pH值的下降，保证 SO2 的脱除效率；当 pH值高于或接 近设定值时，控制石灰石浆液给料调节阀的开度将调小，以防止pH值太高，产生系统结垢。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，以方便对 吸收塔的玻璃鳞片、搅拌器浆叶、喷嘴、除雾器及除雾器冲洗水管进行检修。3.4.3 石膏一级脱水系统（石膏旋流站）本装置配备一台石膏旋流站，旋流站底流对应一台真空皮带机入口。 在吸收塔浆液池中形成的石膏通过吸收塔排出泵将其输送到石膏旋流 站，石膏旋流站的处理能力按单台锅炉额定工况产生的石膏浆液量设计。石 膏旋流站包含 9个旋流器（旋流子），机组运行

27、时，将开启其中 8 个将旋流器， 另外 1 个备用。石膏旋流站安装在工艺楼的顶部。在石膏旋流站，石膏浆液进入分配器， 从此分流到单个的旋流器。旋流器利用离心力加速沉淀，作用力使浆液流在 旋流器进口切向上被分离，使浆液形成环形运行。粗颗粒被抛向旋流器的环 状面，细颗粒留在中心，通过没入式管澄清的液体从上部抽取出来，浓的浆 液从底部流走，而石膏浆液较稀的部分进入溢流。浆液在旋流器中通过重力 离心旋流而轻重组份分离，石膏浆液通过旋流器后，其底流的石膏含固量为 50。浓缩的底流被直接流入真空皮带脱水机进行二级脱水 , 而含固量为 3% 左右的溢流则大部分进入吸收塔，小部分作为废水进行排放。3.4.4

28、石膏二级脱水系统从石膏旋流站 （ 一级脱水系统 ） 下来的高含固量的底流进入真空皮带脱水 机进行冲洗、吸滤 , 得到脱硫岛主要副产物石膏饼。真空皮带脱水机在设计 上考虑可连续也可断续运行，脱水后石膏的品质为湿度为 10, 含 Cl -量 100 ppm，可用于制造石膏板等建筑装饰材料。石膏饼落入石膏仓库存放, 由石膏铲车装车后外运。真空皮带脱水机配置 1台水环式真空泵， 2台滤布冲洗水泵（ 1 运1备）。 每台泵均具有足够的出力能力。设置 1 个滤布冲洗水箱。滤布冲洗水箱采用 碳钢。箱体、罐体等均含有液位控制系统。滤布冲洗水泵作为滤布及滤饼冲 洗水使用。冲洗滤布、滤饼后的滤液将自流入滤液池中。为防止滤布跑偏，真空皮带机配置了滤布纠偏装置。根据厂家要求，采用 仪用压缩空气作为纠偏机构的供气气源。3.4.5 主要设备(1)吸收塔石膏排出泵（一用一备）(2)石膏旋流站（一套，配备 9 个漩流子，其中 1 个备用）(3)真空皮带脱水机（一套）(4)汽液分离器（一套）(5)真空泵（一套）(6)滤布冲洗水箱（一台共用）(7)滤布冲洗水泵（两台，两用一备）3.5 水系统3.5.1 概述工艺水箱安装在综合楼一层。 2台工艺水泵 （1 用 1备）和 2台除雾器冲洗 水泵（1 用一备）就近安装，在 FGD装置区域内会有水的损耗，主要为烟气蒸 发水和石膏结晶水、烟气携带水份