湿法工艺描述

工艺描述1工艺简介石灰石一石膏湿法脱硫工艺是目前世界上应用最为广泛和可靠的工艺。该工艺以石灰石浆液作为吸收剂，通过石灰石浆液在吸收塔内对烟气进行洗涤，发生反应，以去除烟气中的SO2,反应产生的亚硫酸钙通过强制氧化生成含两个结晶水的硫酸钙（石膏）。水力旋流器真空皮柑脱水机石膏储食废水吸收剂吸收剂紫题水力旋流器真空皮柑脱水机石膏储食废水吸收剂吸收剂紫题图1鲁奇•能捷斯•比晓夫公司石灰石一石膏湿法脱硫工艺流程图上海龙净环保科技工程有限公司从德国鲁奇•能捷斯•比晓夫公司（LLB）引进了石灰石一石膏湿法脱硫工艺，工艺流程图如图1所示。该工艺类型是：圆柱形空塔、吸收剂与烟气在塔内逆向流动、吸收和氧化在同一个塔内进行、塔内设置喷淋层、氧化方式采用强制氧化。石灰石一石膏湿法脱硫工艺为当今世界先进的脱硫工艺，与其他脱硫工艺相比，其主要特点为：•具有较高的脱硫效率，脱硫效率可达95%以上；•具有较低的吸收剂化学剂量比，可低至1.03；•较大幅度降低了液/气比(L/G),使脱硫系统的能耗降低；•可得到纯度很高的脱硫副产品一石膏，为脱硫副产品的综合利用创造了有利条件；•采用空塔型式，使得烟气流速有较大幅度的提高，吸收塔内径有大幅度的减小，同时减少了占地面积；•采用价廉易得的石灰石作为吸收剂，能够有效地控制运行成本；•系统具有较高的可靠性，系统可用率可达97%以上。2反应吸收过程在石灰石一石膏湿法脱硫工艺中，采用石灰石脱除SO2以及其他的一些污染物的基本原理可以用化学反应表示为：SO2在液相中的溶解由于喷淋吸收区内充分的气/液接触，在气一液界面上发生了传质过程，气态的SO2溶解并转变为亚硫酸：SO2+H2O.H2SO3烟气中除SO2外的一些其他酸性物质如HCl和HF等，在烟气与喷淋下来的浆液相接触时也被浆液吸收下来。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：H2SO3fH++HSO-(较低pH值)HSO-fH++SO;-(较高pH值)吸收下来的HCl和HF也进行了离解。离解反应中产生了H+必须被移除，以使浆液能重新吸收SO2。H+通过中和反应被移除。中间产物的中和反应为了实现中和反应，在浆液中加入了石灰石。石灰石溶解后，可以同上述提及的离子发生如下反应：CaCO3(固态)+2H+fCa2++CO2+H2OCaCO3除可与可溶酸反应生成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:Ca2++SO2-〜CaSO3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，如同氧化区一样，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） 亚硫酸氢根的氧化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。HSO-+|O2.SO4-+H+剩余的亚硫酸氢根在氧化区内可以通过反应池充分的鼓气而得以氧化。该工艺易于在pH为4和4.5的情况下实现，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，结果产生了可溶的CaSO4：CaCO3+2H++SO：-sCaSO4+H2O+CO2（5） 产品的结晶CaSO4的连续生成导致溶液的过饱和，进而产生了石膏晶体：CaSO4+2H2OsCaSO4-2H2O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成批移走。3工艺流程在电厂的FGD装置正常运行的情况下，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循环浆液接触。烟气中的SO2将被脱除。石灰石吸收剂参与的化学反应主要在吸收塔反应池中发生。在吸收塔上部，烟气通过除雾器除去其中的液滴后，从顶部离开吸收塔。（1）吸收塔系统吸收塔系统示意图如图2所示。图2吸收塔系统示意图在吸收塔喷淋吸收区（如图3所示）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。吸收浆液由几层喷淋层带入喷淋吸收区，喷淋层相互叠加并错开一定角度。喷淋层喷嘴的数量应取最大化，以改进吸收塔截面上的液滴分布。低负荷时可以停掉某个或几个喷淋层。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。图4所示的切向空心锥型喷嘴由LLB开发研制，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；•可以同时向上及向下喷射浆液（双向喷嘴）。如果进行优化布置，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，所以适用于所有腐蚀性和磨蚀性介质，进而提高了装置的可靠性。图4切向空锥型喷嘴从喷淋吸收区落下的浆液在吸收塔反应池内加以收集，经鼓气和加入新鲜石灰石浆液后，重新回到喷淋吸收区。LLB设计的吸收塔反应池的特点是采用了池分离器和脉冲悬浮系统。LLB工艺中的反应池结构如图5所示，整个反应池可以分为氧化区和结晶区两部分。氧化区位于反应池上部，巨大的池分离器将其与下部反应池分开。位于池分离器间隔中的氧化空气管提供了氧化空气。池分离器下方为结晶区，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。图5图5LLB设计的吸收塔反应池示意图将反应池分为两个反应区的优点是：•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；•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；•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。果，过为了防止吸收塔反应池浆液中的固体颗粒发生沉淀，同时提供良好的混合效操作中反应池的液体应得到充分搅拌。LLB的设计中，反应池的搅拌是通“脉冲悬浮”的方式完成的（见图6果，过图6图6脉冲悬浮系统示意图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，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。脉冲悬浮搅拌是LLB的专利技术。脉冲悬浮系统的优点为：•吸收塔反应池内没有机械搅拌器或是其他的转动部件；•塔底不会产生沉淀；•所需能量显著低于机械搅拌器，脱硫装置停运其间无需运行，搅拌效果可以调节；•提高了脱硫装置的可用率和操作安全性：可以在吸收塔正常运行期间更换或维修脉冲悬浮泵，无需中断脱硫过程或是排空吸收塔；•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。屋脊型设计图7屋脊型设计的除雾器屋脊型设计图7屋脊型设计的除雾器在FGD系统中，经过喷淋洗涤后的烟气中会有液滴，为了保证下游设备的安全运行，这些液滴必须除去。液滴分离是在如图7所示的一个两级除雾器中完成的，在LLB设计的吸收塔中，除雾器位于塔顶并采用了一体化设计。烟气穿过除雾器后向上进入净烟气烟道。第一级除雾器可以除去较大的液滴，第二级除雾器则除去剩余的较小液滴，为了防止去除下来的液滴中固体物在烟气干燥后堵塞除雾器叶片之间的间隙，需要定时对除雾器进行冲洗。吸收塔顶部安装的除雾器采用如图所示的屋脊型。烟气系统原烟气通过升压风机输入FGD系统，经烟气换热器(GGH)降温后进入吸收塔内。烟气在吸收塔内经洗涤得到净化后的洁净烟气，净烟气经过GGH升温后，通过烟囱排放。吸收剂制备与供应系统石灰石一石膏湿法脱硫工艺所需要的粉状石灰石由石灰石块磨制而来。石灰石块由卡车运来，卸入卸料斗并经皮带输送机除铁后，由斗式提升机送入石灰石仓储存。块状石灰石在仓底通过棒型闸门和皮带称重给料机送至石灰石湿磨系统。石灰石浆液的制备是在石灰石湿磨系统中完成的。在湿磨内石灰石与水按剂量加入后进行磨制和分选，最终形成预定含固量和颗粒要求的石灰石浆液。石灰石浆液由石灰石浆液泵通过输浆管道输入吸收塔内。过量的浆液重新流回到石灰石浆罐。这种闭路循环的输送方式防止了石灰石浆液在输浆管中的沉淀。石灰石浆液的输入量通过控制阀进行调节，对所需的石灰石浆液量的控制取决于：-SO2负荷；•SO2整体脱除效率；•氧化区内浆液的pH值。工艺水供应系统在石灰石一石膏湿法脱硫工艺中，需要向整个系统提供一定量的工艺水，以满足系统如下操作要求：•吸收塔顶部的除雾器需要工艺水进行冲洗；•为了降低氧化空气的温度，在进入吸收塔前要进行急冷降温；•吸收塔内由于蒸发损失的水必须通过加入工艺水给以补充；•为了达到所需含固量的石灰石浆液，需要加入工艺水；•在石膏脱水工艺中，真空皮带脱水机需要一定量的工艺水来冲洗石膏；•清洁、冲洗管路以及降低粉尘排放目的所需的水；•其他用水，如机械设备的冷却水等（5） 氧化空气系统为了实现吸收塔反应池浆液中的亚流酸钙向硫酸钙的转化，可以采用强制氧化方法，即需要向吸收塔反应池内鼓入一定量的氧化空气。（6） 石膏脱水系统为了使吸收塔浆液内的含固量保持稳定，需要通过吸收塔浆液排出泵将部分石膏浆液从吸收塔内排出。石膏浆液经脱水后作为副产物储存或出售。从吸收塔排出的石膏浆液，先通过石膏浆液排出泵送至水力旋流站内进行预脱水。相对于石膏晶体，石灰石粉、粉尘和惰性物质的颗粒通常非常小，水力旋流站可以将它们从石膏浆液中分离出来，随顶流离开水力旋流器后流至回流水罐。旋流站底流出来的石膏浆液的含固量平均为大约700g/l，各旋流站的底流均进入石膏浆液缓冲罐。缓冲罐外设置真空皮带脱水机给料泵，将罐内的石膏浆液送至真空皮带脱水机进行最终脱水。真空皮带脱水机包括了输送皮带、滤布、马达和滚轮、真空室、进料以及冲洗水分配系统。真空室及水封在皮带的排液区域下部形成了一种密封。在滤布上方一般布置有多级冲洗喷嘴，利用工艺水对脱水中的石膏进行冲洗，以去除其表面的氯离子，最终达到要求的氯离子含量。通过真空泵可以提高脱水工艺的真空度。真空泵的密封水用于密封及滤布的冲洗。为了防止磨损及达到密封的目的，在真空室和滤带之间有抗磨皮带。在真空皮带脱水机的卸料端，脱水后的石膏滤饼靠重力自动下落到堆料皮带上，最后堆放到石膏堆物中。（7） 废水处理系统石灰石一石膏烟气脱硫系统内的浆液在不断循环的过程中污染物不断富集，一方面会加速设备材料的腐蚀，另一方面将会影响石膏品质，因此，为控制浆液中溶解的离子浓度（氯离子、硫酸根离子、重金属离子），一小部分石膏脱水回流水（滤液）必须以废水的形式从烟气脱硫系统中排出。废水从回流水箱引出，经过一级废水