钙法脱硫资料

1、目 录第十二章 脱硫系统及设备1第一节 概述1第二节 石灰石一石膏湿法烟气脱硫工艺原理及特点21、工艺原理22、原理分析33、脱硫反应阶段64、脱硫概念8第三节 益阳电厂二期fgd工艺概况81、烟气脱硫系统构成82、工艺系统设计原则93、脱硫装置性能9第四节 吸收塔系统及设备111、吸收塔系统组成及原理112、吸收塔组控123、脱硫塔的几种典型形式134、喷淋吸收塔的布置及工艺要求175、二期吸收塔系统及其设备29第六节 石灰石浆液制备系统331、石灰石基本知识332、石灰石浆液制备343、主要设备介绍34第七节 石膏脱水系统391、石膏基本知识392、主要设备介绍42第八节 脱硫废水处理系统

2、451、脱硫废水的处理452、本工程fgd废水处理系统49第九节 烟气系统501、增压风机512、挡板门51第十节 公用系统521、工艺水系统522、排放系统523、压缩空气系统53第十一节 烟气脱硫控制系统531、 烟气脱硫控制水平及布置532、脱硫控制系统的结构543 脱硫岛主要控制系统的功能564、 控制系统的可靠性59第十二节 电气系统611、主要设计原则612、6kv电气系统613、0.4kv系统624、事故保安系统62第十三节 运行和维护说明621、正常运行程序622、 启动和停运方式643、 变负荷运行说明684、 装置和设备保护措施69第十二章 脱硫系统及设备第一节 概述近二十

3、几年，随着我国经济的快速发展，对能源的需求也不断增加，作为一次能源的煤炭，在相当长的时期内仍然是我国主要能量来源。目前，中国电力能源结构中，煤电约占34，而且在今后相当长的时期不会有很大的变化。燃煤火电厂在将一次能源煤炭转换为二次能源电力的过程中，会产生废气、废水、灰渣及噪声等污染物，其废气中的so2是大气的主要污染物之一，s02的大量排放既严重污染环境又造成硫资源的巨大浪费。2002年，全国废气中s02排放总量为19266万t。其中工业来源的排放量15620万t，生活来源的排放量3646万t。部分城市s02污染严重，南方地区酸雨污染较重，酸雨控制区内90以上的城市出现了酸雨。为进一步贯彻环境

4、保护基本国策，实施可持续发展战略，落实2010年远景目标纲要，中国政府近年来出台了中华人民共和国环境保护法、中华人民共和国大气污染防治法等一系列法规和标准。“十五”计划规定，2005年后“两控区”内的s02排放量要减少20。为了治理大量燃煤造成的严重酸雨危害，国家不断加大s02排放的治理力度，并确定将排放收费标准提高。根据新实行的排污费征收使用管理条例，s02排放收费政策将发生重大变化，2005年7月1日后由每公斤04元调整为063元；这样，火电企业排放二氧化硫的总缴费量将大幅度提高，已实行的环保排放总量控制指标也在逐年减少，火电企业实施烟气脱硫的紧迫性显而易见。同时，国家已经出台了有关脱硫电

5、价的相关政策，允许配套脱硫装置的发电机组在电价上进行一定的调整，以弥补因脱硫增加的发电成本。国家还对使用脱硫石膏的厂家进行税收上的一定优惠。这都说明了我国政府对火电脱硫在政策上的引导与鼓励。因此，脱硫工程的建设属于当前国家重点鼓励和发展的项目，项目的建设是符合国家产业政策的。根据国家有关政策要求，新建电厂须配套建设脱硫装置，预留脱硝装置位置。已运行发电机组限期改造，加装脱硫装置。2005年4月1日正式实施的dlt51962004火力发电厂烟气脱硫设计技术规程中建议200mw及以上燃煤发电机组采用石灰石石膏湿法烟气脱硫工艺。石灰石石膏湿法烟气脱硫工艺简称fgd，是英文flue gas desul

6、phurization systerns的缩写。该工艺最早由英国皇家化工工业公司研制出来，经过欧美等国家几十年来的生产实践和不断完善，各项经济技术指标基本成熟，是目前世界上应用最广的脱硫技术，市场占有率达80以上。湿法烟气脱硫的技术特点是整个脱硫系统位于燃煤锅炉烟道的尾部、除尘器之后，脱硫过程在溶液中进行，脱硫剂和脱硫生产物均为湿态，其脱硫过程反应的温度低于露点，所以脱硫以后的烟气一般须再加热才能从烟囱中排出。湿法烟气脱硫过程是气-液反应，脱硫效率高，在钙硫比等于1时，可达到95%以上的脱硫效率，适合于大型燃煤电厂的烟气脱硫。目前世界上已开发的湿法烟气脱硫系统主要有石灰石（石灰）-石膏法、双碱

7、法、海水脱硫、氨吸收法、氢氧化钠法、氧化镁法等。在现有的烟气脱硫工艺中，石灰石石膏湿法烟气洗涤工艺最为成熟、运行可靠性最高、吸收剂资源丰富，应用最为广泛。它的主要优点是：1、 脱硫效率高，钙的利用率高可达90%以上；2、 单机烟气处理量大，可与大型锅炉单元匹配；3、 对煤种的适应性好，烟气脱硫的过程在锅炉尾部烟道以后，独立的脱硫岛不会干扰锅炉的燃烧，不会对锅炉机组的热效率、利用率产生任何影响；4、 石灰石作为脱硫吸收剂其来源广泛且价格低廉，便于就地取材；5、 副产品石膏经脱水后即可回收，具有较高的综合利用价值。石灰石石膏湿法烟气洗涤工艺分为自然氧化和强制氧化两种，其主要区别是是否在吸收塔底部的

8、持液槽中通过空气把亚硫酸钙氧化成石膏（caso4.h2o）。目前，强制氧化工艺已成为优先选择的脱硫工艺。本厂二期扩建（2600mw）工程每台机组配备1台最大连续出力1900t/h的锅炉，烟气经静电除尘器除尘。根据国家环境保护总局“环评”批复要求，每台锅炉各配1套fgd装置，采用石灰石石膏湿法烟气强制氧化脱硫工艺，副产物为石膏；脱硫装置布置在烟囱后。为了进一步减少烟尘及so2落地浓度，采用210m高烟囱排放。第二节 石灰石一石膏湿法烟气脱硫工艺原理及特点1、工艺原理 该工艺采用石灰石或石灰做脱硫吸收剂，石灰石破碎与水混合，磨细成粉状，制成吸收浆液(当采用石灰为吸收剂时，石灰粉经消化处理后加水搅拌

9、制成吸收浆)。在吸收塔内，烟气中的so2与浆液中的caco3以及鼓人的氧化空气进行化学反应生成二水石膏，s02被脱除。吸收塔排出的石膏浆液经脱水装置脱水后回收。脱硫后的烟气经除雾器去水、换热器加热升温后进入烟囱排向大气。 烟气从吸收塔下侧进入，与吸收浆液逆流接触，在塔内caco3与s02、h2o进行反应，生成caso312h2o和co2；对落人吸收塔浆浆池的caso312h2o和o2、h2o再进行氧化反应，得到脱硫副产品二水石膏。 这两个过程的化学反应方程式如下： 2cac03+h20+2s022caso312h20+2c02 (11) 2caso312h20+02+3h202cas042h2

10、0 (12)图1l所示为石灰石石膏湿法烟气脱硫工艺示意图。图11 石灰石石膏湿法烟气脱硫工艺示意图2、原理分析 该工艺是采用吸收法来净化烟气，它包含着物理和化学两个过程。 烟气中的so2在收塔内从气相进人液相循环浆液的过程为物理吸收过程，该过程可用薄膜理论解释，分为如下几个阶段：气态反应物从气相内部迁移到相界面气态反应物在相界面上从气相进入液相反应组分从相界面迁移到液相内部进入液相的反应组分与液相组分发生反应已溶解的反应物的迁移和由反应引起的浓度梯度产生的反应物的迁移。整个反应过程主要由气态和液态的扩散及伴随的化学反应完成的，液态中发生的化学反应可加快物质交换速度。石灰石石膏湿法烟气脱硫（fg

11、d）是由物理吸收和化学吸收两个过程组成。在物理吸收过程中so2溶解于吸收剂中，只要气相中被吸收气体的分压大于液相呈平衡时该气体分压时，吸收过程就会进行，吸收过程取决于气-液平衡，满足亨利定律。由于物理吸收过程的推动力很小，所以吸收速率较低。而化学吸收过程使被吸收的气体组分发生化学反应从而有效地降低了溶液表面上被吸收气体的分压，增加了吸收过程的推动力，吸收速率较快。fgd反应速率取决于四个速率控制步骤，即so2的吸收、hso3氧化、石灰石的溶解和石膏的结晶。2.1物理过程原理 so2吸收是从气相传递到液相的相间传质过程。对于吸收机理以双膜理论模型的应用较广，双膜理论模型如图2-1所示。图中p表示

12、so2在气相主体中的分压，pi表示在界面上的分压，c和ci则分别表示so2组分在液相主体及界面上的浓度。把吸收过程简化为通过气膜和液膜的分子扩散，通过两层膜的分子扩散阻力就是吸收过程的总阻力。 气体吸收质在单位时间内通过单位面积界面而被吸收剂吸收的量称为吸收速率。根据双膜理论，在稳定吸收操作中，从气相传递到界面吸收质的通量等于从界面传递到液相主体吸收质的通量。吸收传质速率方程一般表达式为：吸收速率=吸收推动力吸收系数，或者吸收速率=吸收推动力/吸收阻力。吸收系数和吸收阻力互为倒数。2.2 化学过程原理（1） so2、so3和hcl的吸收：烟气中的so2和so3与浆液液滴中的水发生如下反应：so

13、2 + h2o hso3 + h+so3 + h2o h2so4hcl遇到液滴中的水即可迅速被水吸收而形成盐酸。（2） 与石灰石反应浆液水相中的石灰石首先发生溶解：caco3 + h2o ca2+ + hco3 + oh so2、so3、hcl等与石灰石浆液发生以下离子反应：ca2+ + hco3 + oh + hso3 + 2h+ ca2+ + hso3 + co2+2h2oca2+ + hco3 + oh + so42 + 2h+ ca2+ + so42 + co2+2h2oca2+ + hco3 + oh + 2h+ + 2cl ca2+ + 2cl + co2+ 2h2o（3） 氧化反

14、应通入吸收塔浆液池内的氧气将亚硫酸氢根氧化成硫酸根：2hso3 + o2 2so42 + 2h+石膏形成：ca2+ + so42 + 2h2o caso4 2h2o石膏的结晶主要发生在吸收塔浆液池内，浆液在吸收塔内的停留时间、通入空气的体积和方式都经过专门的设计，可保证石膏的结晶生成。 石灰石溶解吸收塔浆池中石灰石溶解过程如下：caco3 + h2o ca2+ + hco3 + oh水中石灰石的溶解是一个缓慢的过程，其过程取决于以下几个因素：a. 固态石灰石颗粒的颗粒尺寸。颗粒细小的石灰石粉要比颗粒粗大的石灰石粉溶解要快。b. 石灰石的反应率。活性石灰石的溶解率要比没有活性的石灰石溶解率要快。

15、c. 吸收塔浆液的ph值。ph值越低，石灰石溶解得越快。高的ph值对酸性气体的脱除效率有利，但是不利于石灰石的溶解。低的ph值不利于酸性气体的脱除效率，但是有利于石灰石的溶解。 经验显示，吸收剂浆液的ph值控制在5.56.0之间， ph值为5.6时最佳，此时酸性气体的脱除率和石灰石的溶解速度都很高。吸收塔浆液池中的ph值是通过调节石灰石浆液的投放量来控制的，而加入塔内的新制备石灰石浆液的量取决于预计的锅炉负荷、so2含量以及实际的吸收塔浆液的ph值。 脱硫总反应式：so2（g）+caco3(s)+1/2o2+2h2o(l)caso4.2h2o(s)+co2(g)图2-2 fgd物理和化学反应过

16、程示意图1- 石灰石的溶解； 2- so2和o2的溶解 ； 3-亚硫酸钙的氧化； 4-石灰石的溶解 5-o2的吸收； 6-亚硫酸钙的强制氧化； 7-石膏的结晶； 8-亚硫酸钙的结晶 9-可能的结垢 10-持液槽3、脱硫反应阶段 3.1第一阶段二氧化硫的吸收 二氧化硫的吸收过程包括物理吸收和化学反应两个过程。二氧化硫被吸入水后发生如下反应：h2oso2hso3+h=so32+h (13) 该式表示溶液成分与ph值之间的关系。在ph值为72时，生成so32和hso3的混合物；在ph值为5以下时，只存在hso3；在ph值为45以下时，s02和水的混合物比例增大，s02达到物理溶解平衡。 吸收塔内浆液

17、的ph值基本在56之间，其中溶解的s02主要以hso3的形式存 在，为了更有效地捕集s02，必须在式(13)中消耗一相反应物，以保持产生的浓度梯度。所以，一方面通过加入氧气(02)使hso3氧化反应生成so42；另一方面，通过加入石灰石消耗h。 3.2第二阶段硫酸盐的形成 二氧化硫吸收到溶液中生成亚硫酸盐hso3。一方面维持so2的物质交换所需的浓 度梯度；一方面引入空气，将hso3氧化成h2s04，并很快分解成so32，这样就保持so2溶解时所需要的浓度梯度。化学反应式如下： hso31/2o2= hso4= so42h (14) 由于释放额外的亚硫酸盐离子so32，使ph值趋于下降。实验证

18、明在有充足的氧化剂的条件下，任何可能少量存在的亚硫酸根离子都能直接转化成硫酸根。 so32+1/2o2= so42 (15) 以固态形式存在的亚硫酸钙晶体，会由于在这一工艺阶段中出现的so32浓度降低而再进入溶液，而且还会进一步反应形成硫酸盐。图12 亚硫酸盐hso3的氧化率与ph值的关系曲线 图12是亚硫酸盐的氧化与ph值的关系，ph值对亚硫酸根的氧化反应有很大影响，在ph值454.7点达到最高。除此以外，还有诸如温度和溶液中的杂质(锰、铁、镁等催化激活金属)也起了一定的作用。这些微量的金属主要是通过吸收剂和烟气进入洗涤悬浮液中的。 形成硫酸盐之后，俘获二氧化硫(s02)的反应进入最终阶段，

19、即生成固态盐类结晶，并从溶液中析出。石灰石石膏湿法烟气脱硫工艺采用石灰石溶液，生成的物质是硫酸钙，从溶液中析出成为石膏cas042h2o。ca2+ so42+2h20 = cas042h2o 3.3第三阶段石膏的结晶 石膏结晶是最终工艺阶段，对于整个工艺过程非常重要，对最终产品的质量起决定性的影响。为生产可用的产品必须对石膏的结晶过程进行有效的控制，使石膏结晶能够生成大量易于分离和脱水的石膏颗粒。在可能的条件下石膏晶体最好形成为粗颗粒和菱形结构，因为层状尤其是针状晶体有结成块的趋势，并形成毡状结构，非常难脱水。因此工艺必须满足以下条件：已形成的石膏在现有晶体上长大，形成极少的新晶体。影响石膏结

20、晶的参数主要是溶液的相对过饱和度，晶体的增长还受到晶体生长的时间、机械力、ph值变化等的影响。4、脱硫概念 4.1钙硫比lg 在额定运行状态下，所消耗的钙离子与硫酸根离子的摩尔数之比。 4.2气液分布 指气体与液体在吸收塔中的相互混合情况，适当的分布对保证和提高so2去除率非常重要，不良的气液分布不仅缩短有效停留时间，而且降低有效的传质面积。 4.3吸收塔中的停留时间 指液体与烟气在吸收塔中的接触时间。一般地，增加停留时间可提高so2的去除率。如果s02传质速率为一常数，停留时间与s02的去除率成正比。但由于烟气和液体组成的变化，这种关系不是线性的。 4.4吸收塔浆液池中的停留时间 cas04

21、2h2o在吸收塔浆液池中结晶和沉淀的停留时间。 4.5旋流器 利用离心力原理将浆液分离成浓度不同的两种浆液，它由入口、溢流口、底流口和旋流腔室等部分组成。 第三节 益阳电厂二期fgd工艺概况1、烟气脱硫系统构成益阳电厂二期工程2600mw 机组烟气脱硫系统引进日本.川崎技术公司提供的石灰石石膏湿法烟气脱硫技术。烟气脱硫系统（fgd）处理烟气量为3、4机组在bmcr工况下100的烟气量，fgd系统由以下子系统组成：（1）吸收塔系统（2）烟气系统（3）石膏脱水系统（包括真空皮带脱水系统和石膏库）（4）石灰石制备系统（包括石灰石接收和储存系统、石灰石磨制系统及石灰石浆液制备和供给系统）（5）公用系统

22、（包括工艺水系统、排放系统、杂用气和仪用压缩空气系统）（6）废水处理系统2、工艺系统设计原则（1）脱硫工艺采用湿式石灰石石膏法。（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100%mcr工况时的烟气量，脱硫效率按不小于96%设计。在bmcr工况下当锅炉排放烟气中的二氧化硫含量比燃用设计煤质增加25时，经脱硫后的so2排放浓度保证满足环保要求且瞬时排放量小于172mg/nm3（o26，干基）。（3） 当烟气温度和粉尘浓度分别增加到最高160和最大300mg/nm3(干基，6%o2)时，烟气脱硫系统能安全、可靠短期运行。（4）脱硫系统设置100%烟气旁路，以保证脱硫装置在任何情

23、况下不影响发电机组的安全运行。（5）整套脱硫系统的吸收剂制备系统、石膏脱水系统、压缩空气系统和废水处理系统等系统设置为公用系统（即两台锅炉脱硫系统共用一套）。（6）采用湿式球磨机制浆系统，所用石灰石为石灰石块粒(粒径20mm)入厂，石灰石在脱硫岛内吸收剂制备车间通过湿式球磨机制浆。（7）脱硫副产品石膏脱水后含湿量10%，石膏含量大于90%(干基)。（8）fgd装置能适应锅炉不投油最低稳燃负荷工况和100%bmcr工况之间的任何负荷,脱硫设备年利用小时按6500小时、年运行小时数按7800小时考虑。（9）fgd装置可用率不小于95%。（10）fgd装置服务寿命为30年。3、脱硫装置性能3.1污染

24、物脱除效率so2脱除 ，在设计煤种下，fgd脱硫率大于96，二台机组全年so2脱除量为6.91104 吨（设计煤种，年设备利用小时数按6500小时计），烟囟出口的so2排放浓度由2667.72 mg/nm3（6%o2，干基）减小为106.7 mg/nm3（6%o2，干基）。其它污染物脱除率：so3：30% hcl：99% hf：99%尘：80%3.2 钙硫比ca/s（mol/ mol）：1.023.3 气液比（l/nm3）：13.113.4 fgd出口烟气特性项 目单位数据烟气中污染物浓度-so2浓度（标态,干基，6o2）mg/nm3106.7-so3浓度（标态,干基，6o2）mg/nm312

25、-hcl浓度（标态,干基，6o2）mg/nm31-hf浓度（标态,干基，6o2）mg/nm31-含尘浓度（标态,干基，6%o2）mg/nm395(逆流接触)9590左右95运行维护喷嘴易磨损、堵塞喷嘴易损坏，需要定期检修更换栅易结垢、堵塞，系统阻力较大经常清洗除垢系统阻力较大，无喷嘴堵塞问题运行较稳定可靠能有效防止喷嘴堵塞、结垢问题运行较稳定可靠自控水平较高高较高较高 3.1喷淋脱硫塔喷淋塔是气液反应工程中的常用设备用于脱硫工程的喷淋吸收塔如图所示，石灰石浆液通过循环泵送至塔中不同高度布置的喷淋层喷嘴。喷嘴是用耐磨材料制成的。浆液从喷嘴向下喷出形成分散的小液滴并往下掉落，同时，烟气逆流向上流动

26、，在此期间，气液充分接触并对二氧化硫进行洗涤。工艺上要求喷嘴在满足雾化细度的条件下尽量降低压损，同时喷出的雾能覆盖整个吸收塔截面，以达到吸收的稳定性和均匀性。在塔底一般布置氧化池，用专门的氧化风机往里面鼓空气，而除雾器则布置在烟气出口之前的位置。在烟气脱硫技术的发展过程中，喷淋塔是最早采用的脱硫反应装置。它的优点是能够形成较大的气液接触面积，系统的液气比较小。但是，为了保证良好的雾化效果，浆液喷射形成均匀微小的液滴，循环泵必须提供足够的压力，浆液中脱硫剂颗粒的尺寸也不能太大，否则喷头容易被堵塞。这就要求脱硫剂在磨制过程中必须达到一定的颗粒度（250目左右）。因此，该装置对脱硫剂的磨制过程以及循

27、环泵的性能要求都比较高。目前，世界上运行的脱硫装置中相当大的一部分为此种喷淋塔，从近10年的实际运行情况看，该工艺技术最成熟，定期维护即能保证装置的运行稳定。国内引进的大型电站脱硫装置中也有不少采用该种反应塔型，如德国steinmuller公司在北京第一热电厂、半山电厂和重庆电厂，以及日本川崎重工在南宁化工有限公司采用的都是喷淋塔技术。而日本三菱公司在太原第一热电厂采用了平流式简易湿法，该种技术脱硫浆液依然以喷淋形式与烟气接触，只是烟气横向通过垂直向的喷淋区域。由于气液接触形式不同，脱硫率只能达到80左右。3.2格栅脱硫塔脱硫塔最初的填料塔形式为 tbc ( turbulent bed con

28、tactor ) ，使用聚乙烯球或泡沫球作为填料，环杂堆放，由于磨损腐蚀以及耐热性的原因，填料常常被破坏并堵塞浆液输运管道，系统无法长期稳定运行。近年来，湿法脱硫填料塔采用特殊的格栅作为填料，因此这种塔也称为格栅塔( gridtower ) ，将规则的填料整齐地排放。下图为典型的顺流式格栅吸收塔，塔顶喷淋装置将脱硫浆液均匀地喷洒在格栅顶部，然后自塔顶淋在格栅表面上并逐渐下流，这样能够形成比较稳定的液膜。气体通过各填料之间的空隙下降与液体作连续的顺流接触，二氧化硫不断地被溶解吸收，处理过的烟气从塔底氧化池上经过，然后进人除雾器。图3 5格栅脱硫反应塔格栅塔要求脱硫浆液能够比较均匀地分布于填料之上

29、，在格栅表面上的降膜过程要求连续均匀。格栅必须具有较大的表面积，较高的空隙率，较强的耐腐蚀性，较好的强度，以及良好的可湿润性，价格不能太昂贵。和喷淋塔一样，格栅塔也要求脱硫剂具有一定的颗粒度（250目左右）。在目前的应用中，填料中的结垢堵塞问题还未彻底解决，该系统需要较高的自控能力，保证整个反应在合适的状态下运行，以尽量降低结垢的风险。日本三菱公司在重庆珞璜电厂一期的石灰石 石膏湿法工艺中采用填料塔，同时配套了复杂的自控系统来防止结垢。 3.3鼓泡脱硫塔喷射鼓泡脱硫塔jbr ( jet bubbt reactor ）属于鼓泡反应器，反应器的核心区为射流沸腾反应器，如图3 6所示。反应器常常布置

30、在锅炉除尘器之后，烟气经过特殊的气体分配设备，垂直鼓入脱硫剂浆液面以下，形成两相射流后产生沸腾状气泡并浮出浆液。在此过程中烟气中的so2与浆液充分接触反应生成亚硫酸钙，氧化空气从鼓泡反应器的底部进入，经分配管均匀分配到浆液中，使亚硫酸钙氧化为硫酸钙。该工艺对烟气含尘量的要求较低，在高粉尘浓度条件下，也能够较好地运行并获得较高的脱硫效率。鼓泡脱硫反应塔该装置比以上各种脱硫塔省略了再循环泵、喷嘴，将氧化区和脱硫反应区整合在一起，整个设计较为简洁，降低了投资成本。同时，气相高度分散在液相当中，具有较大的液体持有量和接触面，传质和传热效率高。但是，液相内部有较大的返混，而且该工艺的系统阻力相对较大，反

31、应器的占地面积也比其它方法大。日本千代田公司在重庆长寿化工总厂的脱硫工程中采用了该种装置。 3.4液柱脱硫塔液柱脱硫反应塔液柱塔的结构如图所示。烟气从脱硫反应塔的下部径向进人反应塔，烟气在上升的过程中与脱硫剂循环液相接触，其中的 so2与脱硫剂发生反应而除去。脱硫后的烟气经过高效除雾器，除去其中的液滴和细小浆滴，然后从脱硫反应塔排出，进人气一气交换器或烟囱。脱硫剂循环液由布置在烟气人口下面的喷嘴向上喷射，液柱在达到最高点后散开并下落。在浆液喷上落下的过程中，能够形成高效率的气液接触，和鼓泡塔一样，该方法对烟气含尘浓度要求不高，而且方法本身还具有比较高的粉尘脱除率。当用户要求保证石膏副产物的纯度

32、时，则需要和高效除尘器相搭配。由于液柱塔采用了空塔液柱喷射方式，喷头孔径大，不易堵塞，而且系统能够在比较大的范围内调节，因此对控制水平和脱硫剂粒度要求不高。日本三菱公司在山东潍坊化工厂和重庆珞璜电厂二期中采用了液柱塔。而清华同方能源环境公司在沈阳化肥总厂及南宁冶炼厂也采用了液柱塔。3.5吸收塔选择原则（1）从用户角度来说，要求在低成本的基础上，达到尽可能的高效率，并且操作简单。（2）反应塔的设计符合脱硫反应传质要求，有利于抑制副反应（吸收二氧化碳），有利于降低泵、搅拌器等的能量消耗，有利于系统的控制（包括ph值、液气比、钙硫比调节），保证达到设计值（脱硫效率，钙利用率，氧化率）。（3）喷淋塔和

33、格栅塔技术都比较成熟，但是分别对喷嘴和填料有较高的要求，否则系统就容易结垢堵塞。相对而言，新兴的jbr反应塔和液柱塔在设计上就避免了类似情况的发生，系统的控制水平以及对脱硫剂颗粒的要求也相对降低。而且，液柱塔自身还具有同时除尘的功效，特别适用于较高粉尘浓度烟气的脱硫，在实际工程应用中已显现出效率高、防结垢、易控制的优势。（4）气液反应以及反应器理论的进步对脱硫反应器的发展提供了指导方向。脱硫反应塔发展至今，从喷淋塔到格栅塔、射流沸腾塔和液柱塔，充分体现了气液传质反应理论和各种相应工程技术的进步。4、喷淋吸收塔的布置及工艺要求石灰石 一 石膏湿法脱硫适用于200mw以上机组，所以，在中小机组上采

34、用该工艺时，可采取一炉一塔、两炉一塔或三炉一塔方式，各机组之间通过烟气挡板门实现切换。吸收塔本体为钢制，是脱硫装置的核心设备，包括预埋件、底部支承梁、底板、壁板、中间支撑和塔顶。它的作用有两个：一个是对烟气二氧化硫进行脱除，一个是使脱硫生成物变成合格石膏晶体。由于塔体内部直接接触弱酸浆液，必须采取防腐措施。一般采用橡胶、玻璃鳞片或耐腐钢壁纸进行内衬防腐处理（后续章节祥述）。在烟气温度高于175度情况下，可能损坏吸收塔防腐及设备，fgd装置切人旁路运行，以保护吸收塔等设备，确保锅炉机组安全运行。目前，吸收塔制造技术规范除参考国家规定的相近标准外，执行核心技术企业标准。图3 8吸收塔外观图4.1

35、循环浆泵4.1.1循环浆泵的作用及特点循环浆泵用来将吸收塔浆池的浆液和加入的石灰石浆液循环不断的送到吸收塔喷淋层，在一定压力下通过喷嘴充分雾化，与烟气反应。下图所示为循环浆泵外观图。根据防腐工艺不同，循环浆泵分为衬胶泵和防腐金属泵两种。该泵具有如下特点：循环泵外观图（1）泵头防腐耐磨。由于泵送的浆体含有10% 20%（重量浓度）石灰石、石膏和灰粒，ph值为4 6的腐蚀性介质，所以对泵的要求非常苛刻，选用的材料要求耐磨耐腐蚀，并且至少适应高达20000ppm的cl浓度。理论上，氯化物的含量可能达到80000ppm ，在某些情况下会更高些。如此高含量的氯化物在ph值较低的介质环境中会导致金属合金的

36、严重腐蚀和点蚀。当要求取消（若可能的话）或极少量引人填料水时，这种情况会进一步恶化。当要求减少或取消填料水时，必须采用可靠的机械密封，这又要求泵厂家必须为这种密封提供相应的安装使用条件，比如稳定的压力、流动条件、最小的轴偏差和振动。（2）低压头、大流量。目前制造能力下，循环浆泵的流量已达到 i0000m3/ h 、扬程16 30m ，还要适应停机及非高峰供电情况下的非正常运行的要求。泵的水力性能必须充分有效，其“流量 一 扬程特性”必须适应并联运行。尽管泵的进口压力较高，通常为10 15mh2o ，可以充分地满足泵必需汽蚀余量的要求，但是，为保证石灰石浆液完全被氧化成硫酸盐，还必须考虑到部分空

37、气或氧气可能引入到循环泵内，当夹杂在浆体中的空气超过 3%（体积百分比）时，就会降低泵的流量一扬程性能。在室温下饱含空气的水，其有效汽化压力高于正常水的汽化压力，所以会影响泵的汽蚀余量。有时，从吸收塔壁面上结垢脱落下来的石膏碎片，会严重的损坏泵的衬里或者堵塞泵的吸人管路，干扰泵内浆体的流动，并降低装置汽蚀余量。（3）性能可靠、连续运行。泵必须经久耐用，能在规定的工况条件下每天24h连续运转，并能至少连续无故障运行24000h。轴和轴承组件的尺寸必须足够大以适应工况变化的要求，并能有效防护、防止浆体或其它杂质侵入。因为在目前采用的泵送系统中，很少有备用泵，所以，在循环泵选型时，可靠性是关键因素。

38、另外，如果泵需要维修时，泵的结构设计必须保证易于拆卸和重新装配。4.1.2衬胶泵 （1）结构下图为典型的脱硫循环浆泵。单级、悬臂、端吸离心式，双泵壳带橡胶衬里，垂直中开的球铁泵壳，由螺栓将其左右两半连接，同时也将管路与进、出口连接。在进出口处采用调节伸缩式接头，以减轻管路供给泵进出口的压力。采用后拆式结构，可以在不拆卸进出口管路的前提下完成对叶轮、轴封、轴承等零部件的检修与更换。衬胶泵结构图1托架；2叶轮拆卸环；3轴套；4后护板；5护套密封垫；6前护套；7吸入盖；8接合板；9机械密封；10叶轮；11泵体；12后护套；13泵盖；14前护板；15进口密封垫（2）橡胶衬里橡胶是fgd用泵的理想材料，

39、因为它具有良好的耐磨、耐腐蚀性，还能有效地减轻水力冲击引起的噪声。橡胶衬里泵在西方已经成为fgd装置中的首选用泵，并逐渐成为工业标准。在已建fgd装置中，大多数采用橡胶衬里泵。每一半泵壳均衬有易于更换的、内装螺栓的、组合式的橡胶衬里。良好的设计使全部衬里达到100的坚固程度，使衬里在泵体内出现真空时而不凹陷。橡胶衬里式泵比金属内衬式便宜、轻便，因此可以降低成本，并且在维修时易于搬运。fgd工艺浆液中各种化学物对橡胶一般不起作用，而金属衬里和所有的金属泵当处理的氯化物超过20000ppm和酸度ph低于2（在70 时）时，就会受到严重的腐蚀。近年来，金属泵壳的静态腐蚀性已被人们视为这些泵的结构缺陷

40、。verein deutscher ingenieure （vdi）1992年报告的结论是“保护泵体较安全的方法是橡胶或非金属衬里”。 （3）金属叶轮和前护板叶轮通过螺纹与轴连接，螺纹方向与泵转向相反，从而使其在运转时始终紧固在轴上，这一上紧力形成了一种压力，从叶轮经轴套传到轴承端盖上。对于叶轮直径大于26英寸的泵，若己知所产生的扭矩大小，较好的办法是装置“拆卸”环。这种“拆卸”环是一种可以调节的装置，他可以用来释放上述压力，便于叶轮的拆卸。目前，叶轮和前护板大多数采用金属材料制成，原因是吸收塔内壁剥落的结垢碎片及其它异物容易划破橡胶叶轮，而采用金属护板则是防止在汽蚀状态下对橡胶的破坏。金属材

41、料的优越性是可以通过叶轮和前护板几何形状的改变进行泵水力效率的最优化设计。通常，尽量采用较大直径的叶轮，目的是使泵的转速最低，从而提高磨损寿命，降低由于汽蚀而引起的损坏。通常，金属叶轮的材料采用双相不锈钢（cd4mcu）或者高铬马氏体白口铸铁（a49）。后者的铬含量为27 28% ，材料的化学成分中含有2的碳，其作用是提高对于ph值大于3，氯化物含量大于和等于75000ppm的浆体的耐腐蚀性。耐磨性与金属材料的硬度有关，而耐腐蚀性则取决于冶炼手段。双相不锈钢可以适用于ph值范围较宽，氯化物含量不同的介质，其热处理后的最大硬度可达325 340bhn，而a49的硬度可达450 600bhn，主要

42、取决于含碳量和热处理。实际中往往优先选用白口铸铁，因为其成本低于双相不锈钢，且耐磨性能远优于双相不锈钢，近期的研究已经在提高白口铸铁的耐蚀性方面取得了很大进展。添加少量其它合金元素或增加铬含量，并采用最新热处理技术可大大提高这种材料的耐腐蚀性能。 （4）无冲洗机械密封现今，较先进的循环泵都采用浆体机械密封，运行中不需要冲洗水。这种浆体密封目前国际上由德国博格曼、英国约翰克兰、aes等著名的密封公司提供，其结构上无一例外地采用整体集装式，动静环采用整体碳化硅，这种密封采用较大的密封腔，以使石灰石浆体能充分冲洗并冷却碳化硅密封面口主要结构件采用低碳或超低碳不锈钢，所有辅助密封均采用teflon材料

43、。目前，密封寿命平均在20000h或更多些。并且，密封零部件或轴套的冶金技术是十分重要的，因为 ph 值较低和含有氯化物等很容易导致腐蚀。（5）轴承组件循环泵采用重型轴和轴承组件，安装于筒式拖架中。采用圆柱滚子轴承以承受水力径向力和叶轮的重量，双列圆锥滚子轴承用于承受水力推力。根据轴承的尺寸和寿命要求，以最大程度地减少因热不均匀而引起的轴偏移来布置这些轴承，以求最佳设计效果。通常，循环泵轴承的设计寿命为l00000h。（6）防腐金属泵防腐金属泵的结构与普通泥浆泵相同，只是介质接触部分的选材不同。下面为一般选材：泵壳材质2605n，叶轮材质cr30a，机械密封动静环材料为sic，颈套、轴承套采用

44、全合金，轴为45钢。其造价比衬胶泵高10 30。4.1.3调速器及电机部分每台吸收塔的循环浆泵流量相同、压头不同。为达到此要求，一般采取改变叶轮大小方式，也可在泵头相同情况下，通过调速器改变转速方式实现。通过改变叶轮大小来改变压头，使泵体及叶轮的互换性问题得不到解决，作为易损部分的叶轮等备品量大。由于调速器不易损坏，即使故障也容易修复。所以，目前每台吸收塔的循环浆泵设计成相同的，通过选择不同调速器改变传递转速，达到产生不同压头的要求。这样每套fgd循环浆泵只备一套备品就能满足运行维护要求。循环浆泵的驱动电机为6 kv高压电机。4.1.4循环浆泵的运行循环浆泵一般单独布置在泵房内，为单流、单级离

45、心泵，进出口管道皆为衬胶钢管，新鲜的石灰石浆液直接补充至泵进口管道，与吸收塔内的石膏浆液混合，通过循环泵将混合浆液输送到喷淋层。为防止塔内沉淀物吸入泵体造成泵的堵塞、损坏及吸收塔喷嘴的堵塞，循环泵及2台石膏排出泵前都装有网格状不锈钢滤网（塔内）。有的fgd在循环泵前管道上装有滤网，其滤网是设在吸收塔外面、泵入口控制门后，这样检修方便，应该说这种布置更好。单台循环泵故障时，fgd系统可正常运行，若所有泵均停运，fgd系统将保护动作，系统停运，烟气走旁路。4.2 喷嘴及喷淋层4.2.1喷嘴及其分类喷嘴是将循环浆泵供上来的浆液进行雾化，在烟气反应区形成雾柱，最大限度地捕捉so2。喷嘴是有一个方向朝下

46、或上下两个方向的喷淋锥体，由碳化硅（sic）烧制而成，该材料为脆性材料，耐磨性好，抗化学性极佳，使用寿命20 25年。根据喷嘴的喷射形式可分为螺旋喷嘴、单偏心喷嘴、双偏心喷嘴。根据喷嘴与喷淋管道的联结方式可分为粘接和法兰联接两种方式。早期的喷嘴联接一般采用法兰联接，由于联接螺栓的费用较高，现代粘接技术的成熟，且喷嘴寿命长，不易损坏，所以，目前国际上一般采用粘接方式。下图所示为两种联结方式的喷嘴。两种接合方式的喷嘴每层喷淋层有多个锥形喷嘴，均匀分布在喷淋层管道上，根据距离吸收塔中心位置的不同，喷淋角可分为120或95两种，其喷射主轴线平行于吸收塔轴线。靠近塔壁的喷嘴为减轻对塔壁防腐层的冲刷磨损，

47、采用95喷射角的喷嘴。其余喷嘴为增加雾化效果，一般选用120进行雾化。不同fgd设计单位对喷淋及循环倍率等吸收塔参数的计算是不同的，在选择喷嘴上，又有单向喷和双向喷两种喷嘴形式。4.2.2喷嘴的雾化根据喷嘴的雾化形状可分为空心锥、实心锥、扇面三种喷射模式，吸收塔一般采用空心锥型喷嘴。图所示为喷嘴的三种雾化方式。喷嘴的雾化效果是根据雾化颗粒的直径确定的，细小颗粒占的比例越大，雾化效果越好，捕捉so2的效率越高。喷嘴设计应保证产生要求的液滴尺寸，液滴尺寸分布应尽可能均匀。一般要求在测试距离为距喷嘴出口1.5m处，液滴尺寸小于2500m （dv0.5）。120角喷嘴出口lm处的喷雾范围应保证为1.8m。下面是根据实验和计算得出的喷嘴雾化颗粒直径与所占比例的关系曲线，可以看出喷