湿式石灰石石膏法烟气脱硫

湿式石灰石-石膏法烟气脱硫酸雨的危害1、湖泊酸化。2、酸雨使流域土壤和水体底泥中的金属(例如铝)可被溶解进入水中毒害鱼类。3、酸雨抑制土壤中有机物的分解和氮的固定、淋洗与土壤粒子结合的钙、镁、钾等营养元素，使土壤贫瘠化。4、酸雨伤害植物的新生芽叶，干扰光合作用，影响其发育生长。5、酸雨腐蚀建筑材料，金属结构、油漆及名胜古迹等。煤和石油燃烧以及金属冶炼等释放到大气中的SO2已通过气相或液相反应生成硫酸，其化学反应过程如下：2SO2+O2®2SO3SO3+H2O®H2SO4SO2+H2O®H2SO3H2SO3+O®H2SO4一、火电厂脱硫技术概述

Taskforthistime一、火电厂脱硫技术概述二、湿式石灰石-石膏法脱硫工艺特点三、湿式石灰石-石膏法脱硫工艺原理和工艺流程四、湿式石灰石-石膏法脱硫工艺氧化方式（略）五、湿式石灰石-石膏法脱硫工艺系统的组成六、湿法烟气脱硫效率的主要影响因素七、设备运行常见问题及解决方法homework1．火电厂烟气的特点：（1）烟气量大，污染物浓度低。（2）烟气成分复杂，如燃煤烟气中有SO2、NOx、CO、CO2、O2和粉尘等。（3）烟气温度高、压力低。由于烟气的以上特点，要求火电厂的脱硫技术必须有较高的脱除率和脱除速度。而且由于烟气治理系统在极为不利的条件下进行，给操作带了诸多困难。另外，由于处理量极大，脱硫工艺产生的数量庞大的副产品必须考虑利用或妥善处理，否则将造成严重的二次污染。什么是脱硫？用碱性吸收剂将烟气中的二氧化硫吸收将其从烟气中转移到液态或固态化合物的技术燃煤二氧化硫污染控制技术现状

--技术类别 燃烧前脱硫：煤炭洗选：物理洗煤、化学洗煤、微生物洗煤煤炭气化水煤浆技术：普通水煤浆、精细水煤浆煤炭液化 燃烧中脱硫型煤技术循环流化床燃烧高效低污染发电：增压循环流化床发电、 燃烧后脱硫烟气脱硫燃烧后脱硫即烟气脱硫是目前控制燃煤电厂SO2气体排放最有效和应用最广的技术。20世纪60年代后期以来，烟气脱硫技术发展迅速，从发表的文献统计，其工艺有213种之多，但除少数付诸工业应用之外，大部分方法都处于实验室研究阶段或小规模试验阶段。二、湿式石灰石-石膏法脱硫工艺特点

（1）脱硫效率高，吸收剂利用率高。湿式石灰石-石膏法脱硫工艺脱硫率高达95%以上，脱硫后的烟气不但SO2浓度很低，而且烟气含尘量也进一步减少。（2）适用于大容量机组，且可多机组配备一套脱硫装置。（3）技术成熟，运行可靠性好。湿式石灰石-石膏法脱硫装置投入率一般可达95%以上，由于其发展历史长、技术成熟、运行经验多，因此不会因脱硫设备而影响锅炉的正常运行。（4）对煤种变化的适应性强。无论是含硫量大于3%的高硫煤，还是含硫量低于1%的低硫煤，湿式石灰石/石灰—石膏法脱硫工艺都能适应。当锅炉煤种变化时，可以通过调节钙硫比、液气比等因子，以保证设计脱硫率的实现。（5）吸收剂资源丰富，价格便宜。作为湿式石灰石-石膏法脱硫工艺吸收剂的石灰石，在我国分布很广，资源丰富，石灰石品位也很好，碳酸钙含量在90%以上，优者可达95%以上。在脱硫工艺的各种吸收剂中，石灰石价格最便宜，破碎磨细也较简单，加之钙利用率高，有利于降低运行费用和推广应用。（6）脱硫副产物便于综合利用。湿式石灰石-石膏法脱硫工艺的脱硫副产物为二水石膏。主要用途是建筑制品和水泥缓凝剂。脱硫副产物综合利用的开展，不但可以增加电厂效益、降低运行费用，而且可以减少脱硫副产物处置费用，延长灰场使用年限三、湿式石灰石-石膏法脱硫工艺原理和工艺流程2WFGD工艺流程概述：WFGD工艺流程1湿式石灰石-石膏法脱硫工艺原理气体处理及气体处理及二氧化硫吸收烟囱锅炉除尘器燃料空气引风机空气吸收塔水再热器(可选项)蒸汽（SGH)气-液-气(MGGH)回转气-气(GGH)除灰石灰石贮仓球磨机浆液贮槽废水石膏输送机皮带过滤机冲洗水水力旋流器SO2吸收塔排浆石膏脱水吸收剂制备1湿式石灰石1湿式石灰石-石膏法脱硫工艺原理湿式石灰石-石膏法的化学过程如下：在有水存在的情况下，气相SO2(g)溶解在水中SO2(aq)并生成H+、HSO3－和SO32- SO2(g)→SO2(aq)（3-10） SO2(aq)+H2O→H++HSO3-（3-11）HSO3-→H++SO32-（3-12）产生的H+促进了CaCO3的溶解，生成一定浓度的Ca2+ H++CaCO3→Ca2++HCO3-（3-13）Ca2+与SO32-或HSO3－结合，生成CaSO3和Ca(HSO3)2 Ca2++SO32-→CaSO3（3-14）三、湿式石灰石-石膏法脱硫工艺原理和工艺流程反应过程中，一部分反应过程中，一部分SO32-和HSO3-被氧化成SO42-和HSO4- SO32-+1/2O2→SO42-（3-15） HSO3-+1/2O2→HSO4-（3-16）最后吸收液中存在的大量SO32-和HSO3-，可以通过鼓入空气进行强制氧化转化为SO42-，最后生成石膏结晶。 Ca2++SO42-+2H2O→CaSO4·2H2O（3-17）综上所述，脱硫过程主要分为下列步骤：①SO2在气流中扩散；②SO2扩散通过气膜；③SO2被吸收，由气态转入溶液生成水合物；④SO2的水合物和离子在液膜中扩散；⑤石灰石颗粒表面溶解，由固相转入液相（式3-13）；⑥H+与HCO3-中和；⑦SO32-和HSO3-被氧化；⑧石膏结晶分离。五、湿式石灰石-石膏法脱硫工艺系统的组成1．石灰石浆制备系统石灰石是目前湿法中最常用的吸收剂，它在许多国家有丰富的储藏量，因此要比其他吸收剂更便宜。虽然在烟气脱硫实施的早期，由于石灰有比石灰石更好的与SO2的反应活性，曾广泛被用作吸收剂，但是石灰要通过石灰石煅烧获得，过程耗能较大，导致费用偏高，因此，现在多用石灰石替代石灰。目前，使用石灰石的湿式烟气脱硫技术几乎也能达到与石灰一样的脱硫效率。其他的吸收剂，如镁强化石灰（MEL）也有使用的先例。石灰石浆制备系统主要由石灰石粉储仓、石灰石粉计量和输送装置、带搅拌的浆液罐、浆液泵等组成，如图3-16所示。将粉碎研磨好的石灰石粉装入料仓存储，然后通过给料机、计量器和输粉机将石灰石粉送入浆液配制罐。在罐中与来自工艺过程的循环水一起配制成质量分数为10％～15％的浆液。用泵将该灰浆经由一带流量测量装置的循环管道打入吸收塔底槽。图3-16石灰石储存和制浆系统1-粉状石灰石储仓；2-滤清器，3-压缩空气填充装置；4-计量和输送装置：5-浆液罐；6-灰浆泵石灰石吸收剂制备流程图浆液旋流器

2．二氧化硫吸收系统

吸收塔是烟气脱硫系统的核心装置，要求气液接触面积大，气体的吸收反应良好，压力损失小，并且适用于大容量烟气处理。在这一装置中，完成下列主要的工艺步骤：①石灰灰浆液吸收有害气体；②烟气与洗涤灰浆分离；③灰浆与烟气中的酸性气体进行的中和反应；④将中间中和产物氧化成石膏；⑤石膏结晶析出。吸收塔主要有喷淋塔、填料塔、双回路塔和喷射鼓泡塔等四种类型。图3-17为一种最常用的喷淋塔形式-逆流吸收塔，在这种塔中，洗涤灰浆从喷嘴喷出自上而下运动与逆流而上的烟气混合并发生中和反应。图3-17逆流吸收塔筒图1-搅拌器；2-除雾器；3-错排喷淋管；4-托盘；5-循环泵；6-氧化空气集管；7-水清洗喷嘴；8-除雾器；9-碳化硅浆液喷嘴；10-合金多孔托盘吸收塔类型A).喷淋空塔B).液体分布环型塔C).带托盘的喷淋塔D)脉冲悬浮/池分离器型E)液柱塔F).喷射鼓泡吸收塔/反应器CT121A).喷淋空塔B）.液体分布环(LDR)将靠近塔壁上的浆液和烟气向塔中心导向。以改善使气液接触更为均匀。液体分布环的好处CFD模型显示逆流吸收塔内的气体流速C).美国巴威带托盘的喷淋塔美国巴威托盘喷淋塔:将反应池分为两部分具有极大的好处：1反应池上部悬浮液的pH较低，有利于提高氧化效率；2鼓入氧化空气可强制排除浆液中的CO2，底部新鲜石灰石的溶解过程得以优化；3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；4底部通过添加新鲜的石灰石pH值也随之上升，进而提高了吸收SO2的能力。D)脉冲悬浮/池分离器型LLB工艺中的反应池结构如图所示，整个反应池可以分为氧化区和结晶区两部分，池分离器上方为氧化区，下方为结晶区。位于池分离器间隔中的氧化空气管提供了氧化空气。部分浆液从结晶区排出至石膏脱水系统。新鲜的石灰石浆液被加入到结晶区中，继而经吸收塔循环泵送至喷淋吸收区喷嘴中。E).Mit.液柱塔适于高硫煤F).喷射鼓泡吸收塔/反应器CT121㈠吸收塔宜采用钢结构；㈡防腐可以采用衬胶、衬树脂鳞片或衬高镍合金板等方式；㈢在吸收塔底板和浆液可能冲刷的位置，应当考虑防冲刷措施；㈣吸收塔外应设置供检修维护的平台和扶梯；㈤塔内不应设置固定式的检修平台；㈥除雾器应考虑检修维护措施；㈦与喷嘴相连的浆液管道应考虑检修维护措施；LLB的新型喷嘴优点:①减少压降;②增加出力;③减少使用个数;④寿命长_碳化硅材料.3．烟气再热系统

烟气经过湿法FGD系统洗涤后，温度降至50℃～60℃，已低于露点，为了增加烟囱排出烟气的扩散能力，并减少可见烟流的出现，许多国家规定了烟囱出口的最低排烟温度，洗涤后烟气降温，所以需要进行再热才能达到排放要求。在德国有关大型燃煤装置的法规中要求，在燃用烟煤的情况下，再热温度为45℃～52℃，当燃料为褐煤时，温度为60℃，到烟囱顶部达到72℃。英国规定的排烟温度为气气换热器GGH。①间接热传递，热损失;②低压力降;③有泄露;④内部能耗低;⑤高可靠性;⑥高检修维护要求;⑦系统复杂，投资费用高;⑧结构紧凑，占地少.回转式换热器（GGH）烟道和挡板门要求。①高耐温特性（尤其原烟道）;②高化学防腐性能（酸腐蚀）;③过压;④负压;⑤防结垢性能;⑥防机械磨损;⑦低压力降挡板门。⑴良好的操作和密封性能;⑵旁路挡板门开启时间短烟道烟道低压力降要求。⑴采用短烟道;⑵避免烟气回流形成;⑶避免烟道扩大和缩小;⑷避免T-形接点;⑸弯曲部分采用多个弯或导流板;⑹采用平滑表面（尤其对衬里）;⑺采用低烟气流速(一般15m/s，最大20m/s)4．石膏脱水系统

石膏是强制氧化石灰石-石膏湿法烟气脱硫的副产物。该石膏可作为制造墙板或水泥出售。由于其稳定性好，对环境无害，从而也可以用于土地回填。石膏脱水系统如图3-20所示。来自吸收塔持液槽的石膏浆先在一台水力旋流分离器中稠化到固体含量约40％～60％，同时按其粒度分级。然后将稠化的石膏用真空皮带过滤器进一步脱水到所需要的残留湿度10％（用离心机脱水可使石膏含水量降到5％，但运行费用比较高）。为了使氯含量减少到不影响石膏使用质量的程度，需要同时在过滤皮带上对其进行洗涤。①石膏旋流站；②带冲洗系统的真空皮带机；③滤水回收箱；④真空泵；⑤滤布冲洗水箱；⑥滤布冲洗水泵；⑦带搅拌器的滤水箱；⑧滤水泵；⑨石膏饼冲洗水箱；⑩石膏饼冲洗水泵；⑾带搅拌器的缓冲箱；⑿废水旋流站；⒀废水箱、废水泵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:㈠水平皮带、㈡鼓式过滤机真空皮带脱水机1滤布导轨、2滤布张紧装置、3滤液管、4滤液总管、5剖面部分、6空气室、7滤布清洗装置、8降低机构、9真空室、10横向套筒和孔、11给料器、12框架。两台机组合用一套脱水系统㈠每套石膏脱水系统宜设置两台石膏脱水机；㈡单台设备出力按设计工况下石膏产量的75％选择；㈢石膏可在筒仓内堆放，也可堆放在贮存间；㈣容量不小于12小时。㈤筒仓应考虑防腐和防堵措施；㈥在寒冷地区，石膏仓应有防冻措施。增压风机要求。①高效率、低能耗、②耐温性能、③防腐性能（同布置位置有关）、④防机械磨损、⑤检修维护要求低、⑥噪音水平低一般选用轴流式风机①动叶可调、②静叶可调。也可选用高效离心风机浆液排空系统。①脱硫装置应设置事故浆池或事故浆液箱；②宜全厂合用一套；③事故浆池（事故浆液箱）的容量为吸收塔浆池的容量。废水排放和处理系统废水处理系统可以单独设置，也可纳入电厂全厂废水处理系统中；②当脱硫装置采用石膏浆液抛弃系统时，可不设脱硫废水系统。公用系统公用系统包括工艺水系统、工业水系统、冷却水系统和压缩空气系统。（1）工艺水系统工艺水水源由业主提供，并输送到FGD的工艺水箱中。工艺水由工艺水泵从工艺水箱输送到各用水点，例如吸收塔、吸收塔入口烟道冲洗水等。除雾器也用工艺水冲洗。冲洗水由每台机组的除雾器冲洗水泵自动地、定时地输送到除雾器。（2）工业水系统工业水水源由业主提供，并输送到FGD岛的工业水箱中。储存在工业水箱的工业水由工业水泵输送到真空泵作为它的密封水。GGH的在线冲洗也由工业水完成，冲洗水由GGH在线冲洗水泵供应到GGH冲洗系统，该水泵两台机组共用。（3）冷却水系统冷却水由业主提供至各设备。冷却水被输送到增压风机、氧化风机、湿式球磨机和空压机处以带走产生的热量，最后返回至FGD岛分界处。（3）压缩空气系统压缩空气系统包括2台空压机（2台机组1运1备）、1只储气罐。压缩空气用于GGH吹灰用气。六、湿法烟气脱硫效率的主要影响因素1．L/G比的影响；2．pH值的影响；3．吸收剂的选择七设备运行常见问题及解决方法1.结垢及固体堆积、2.化学问题引起的低脱硫效率、3.设备问题引起的低脱硫效率、4.石膏副产品品质差（案例：石膏含水量超标的分析与对策）、5.过多的工艺水耗量使ME得不到应有的冲洗水量、6.浆液管的磨损与堵塞、7.烟道非金属膨胀节的选型与安装、8.循环泵的磨损与处理、9.吸收塔搅拌器磨损后的处理、10.除雾器的堵塞和冲洗、11GGH的冲洗1.结垢及固体堆积常出现的地方:、1)吸收塔进口（从吸收塔入口烟道人孔处进去查看）：原因分析：吸收塔液位计不准，使浆液产生溢流。有时吸收塔外的溢流排出管及溢流箱未定期冲洗使其堵住，致使浆液反流至吸收塔入口（下图从吸收塔入口烟道人孔处看），流至GGH,使GGH结垢和固体堆积。2)吸收塔喷淋层及喷嘴：由于最上层喷淋管及相应循环泵4~5个月未投运,故少部分喷嘴被上升的浆液中固体堵住。可见应常换用喷淋层。FGD停机检修时，应逐个检查喷嘴的堵塞情况。在FGD运行时，若发现循泵出口压力表压力升高，可怀疑为出口管道堵或喷嘴堵。反之，可怀疑为喷嘴磨损使出口加大，或循泵叶轮磨损。3)反应槽壁面：在2根氧化空气喷枪管端结出硬垢将空气出口几乎堵满。看来氧化风降温增湿防垢很有必要4)除雾器：第二级除雾器在周边处堵,冲洗不得力。5)GGH：吸收塔出口烟道导流板积灰结垢和固体堆积的主要原因和对策1.原烟气含尘较高，所以应重视FGD原烟气含尘量高时的保护停FGD（测尘仪表校准和设定值～250mg/NM3)2.工艺化学控制在设计范围内：2.1石膏垢的形成主要是石膏浆液中的CaSO4过饱和度≧1.4。过饱和度越大，结垢形成的速度就越快。有的经验认为，增加浆液浓度，过饱和度将减小。2.2当浆液中亚硫酸钙浓度偏高时就会与硫酸钙同时结晶析出，形成这两种物质的混合结晶（Ca（SO3）x.(SO4)x.1/2H20)。该混合结晶在吸收塔各组件表面逐渐长大形成片状垢层。当充分氧化时，就可减轻。2.3提高L/G可使加入的氧气充分溶于浆液中，以浆液提高氧化率。3.维持吸收剂利用率在设计范围内，即Ca/S<1.034.对容易结垢和积灰的部件如GGH,ME定期有效地冲洗。2.化学问题引起的低脱硫效率原因分析指示纠正错误洗涤塔内不足的石灰石洗涤塔内固体中分析测得的碳酸根低提高PH值设定点PH监视出错PH标定检查不一致修理PH检测系统亚硫酸根闭塞吸收剂利用率低，可溶性亚硫酸根浓度偏高验证氧化空气系统的运行，必要时纠正氟化铝闭塞吸收剂利用率低，铝及氟离子浓度偏高提高上游的除尘石灰石品质差或研磨细度不合格石灰石的成分分析及筛分改进研磨回路或用更好的石灰石3.设备问题引起的低脱硫效率原因指示纠正错误喷淋管或喷嘴堵塞循环浆液流量计或循环泵马达电流只是循环流量低停运期间清理喷淋管破损由循环浆液流量计或循环泵马达电流指示，检查期间观察到停运期间修理循环泵出力下降循环浆液流量计或循环泵马达电流只是循环流量低停运期间修理4.石膏副产品品质差酸不溶物含量高①验证洗涤塔上游除尘装置的运行；②优化工艺水力旋流器的运行以提高溢流中酸不溶物的浓度；③提高废水排放量以排出更多的细灰和氯离子吸收剂利用率低亚硫酸盐氧化低验证氧化空气系统的运行和管道是否堵？4.石膏副产品品质差(续)含水量高①验证一级及二级脱水系统的运行；②检查过滤机滤布的堵塞.需要时清理或更换；③提高滤饼冲洗水温度，可使冲洗得干净。5.过多的工艺水耗量一般原因㈠除雾器冲洗水管或喷嘴破损或泄漏；㈡除雾器冲洗阀门不能关闭或关不严；㈢填料函盖密封条件差；㈣密封水或滤饼冲洗系统流量过大；㈤备用设备切换频繁且冲洗水量大造成的后果：吸收塔液位常高，使ME少有冲洗兼补水的机会。应在现场巡视发现可节约用水之处。6.浆液管的磨损和堵塞㈠石灰石湿磨制浆系统中，随石灰石带进的树根和草根常堵在管道中。在湿磨旋流站底流汇集处加一过滤网以除去杂质。㈡该过滤器装在浆液排出管至旋流站入口管道上，有效地过滤了进旋流站的杂质。7.烟道非金属膨胀节的选型与安装由于脱硫系统的烟气中带有一定量的水份，烟气温度较低时，水份便凝结成水，沉积在膨胀节空腔中，即使在非金属蒙皮上设置疏水口，但由于运行时蒙皮的不规则底部形状以及疏水口的数量限制，也无法将沉积水完全排出。酸性的水不仅会腐蚀金属框架的防腐层，而且也不断腐蚀非金属蒙皮。同时酸性的水可能从蒙皮与防腐层的接合面渗漏出来。所以仅通过将蒙皮处螺栓拧紧，也无法保证接合面不渗漏。所以非金属膨胀节的结构和非金属蒙皮内衬材料的选择是否合理将直接影响非金属膨胀节的耐腐蚀性和是否渗漏。该膨胀节结构简单，金属框架的制作和防腐等费用便宜、运输施工方便。该结构的非金属蒙皮安装后，非金属蒙皮基本与管道平齐，凝结水不易沉积。非金属蒙皮的材料，如氟橡胶纤维布、聚四氟乙烯PTFE、玻璃纤维布等，厚度较厚，具有较好的强度，同时具有较好的耐腐蚀性。膨胀节安装中的问题两扁铁之间存在间隙，且还下垫一扁铁使连接处不平。加