脱硫系统描述

1、脱硫系统描述脱硫系统描述 FGDFGD 系统及工艺描述系统及工艺描述 FGD 采用单回路循环、塔内氧化方式的湿式石 灰-石膏法工艺。 吸收塔由液柱塔（DCFS）及设置在塔底氧化中 和槽组成，未处理的烟气经引风机通过塔底部直 接进入脱硫塔，烟气和石灰石浆液在浆液喷射区 域接触反应，脱除烟气中的二氧化硫后，流经除 雾器，除去烟气中的雾滴后进入烟囱。浆液由设 置在吸收塔的母管上的多个构造简单的喷嘴向上 喷出后形成了所谓的液柱。 石灰石浆液和烟气接触，发生中和反应，脱除 烟气中的二氧化硫后，流入吸收塔底槽内。SO2被 鼓入槽内的空气最大限度的氧化成 HSO3-，再氧化 成 SO42-。SO42-与石灰

2、石浆液中的 CaCO3反应形成 二水石膏(CaSO4.2H2O)浆液。 石灰石仓中的石灰石由石灰石称重给料机送至 石灰石研磨系统，生成重量浓度为 30%的吸收浆液。 制备好的石灰石浆液被送到吸收塔中，烟气中的 SO2经过吸收氧化，形成石膏浆液。 从吸收塔抽出的石膏浆液被直接送至真空皮带 脱水机。经过脱水后的石膏经过石膏皮带输送机 送至石膏储存仓库,之后由铲车装入卡车外运进行 再利用。 三菱的液柱塔由于液柱在上升和下降的过程中， 两次与液体接触，与以往的单向向下喷淋脱硫的 喷淋塔相比，吸收塔的高度相对较低，由柱，梁 组合的钢结构支撑的矩形塔体结构物组成。本工 程采用逆流塔方式，结构上可以在吸收塔

3、上部设 置烟气换热器(GGH)，此种工艺三菱有众多业绩。 采用此方式与地面上设置相比，可使烟气系统结 构紧凑，降低烟道阻力，将烟道量降为最低，维 修容易，最适于 FGD 场地狭小的工程。 FGD 系统一览图见图 1。 图 1. FGDFGD 系统一览图系统一览图 处理过的烟气 杂用空气 蒸汽 杂用用气 虚线（-）包围的设备属于卖方的供货范围。 三菱系统的优势 采用最适合于高除尘率及脱硫率 的液柱塔技术。三菱的液柱塔充 分考虑了用户便于维修的特点， 烟气换热系统 石 膏 脱 水 系 统 石 灰 石 球 磨 机 吸收及氧化系统 蒸汽 未处理的烟气 附 属 系 统 石灰石浆液 石膏浆液 仪用空气 氧

4、化空气 冲洗水 工艺水 消防用水消防用水 石灰石原料 石膏废水 仪用用气 冲洗水 工艺水 烟气出口 口 烟气入口 喷浆管 循环泵 塔内没有充填物在单层的喷浆管 上设置的喷嘴向上喷射吸收浆液 进行脱硫的众多业绩的成果将充 分反映在此工程的设计中。右图 液 柱塔脱硫的原理示意图 为逆流式吸收塔构造的示意图。 液柱塔的浆液因为在上升及下落时 2 次与烟气接 触进行脱硫，因此具有优异的脱硫性能。在液柱 塔工艺中采用大口径非加压喷嘴，同时针对循环 泵而言，由于其压头较低，循环泵的磨损环境也 得到很大的改善。吸收液的浓度以往被认为最大 界限为 20%，由于三菱液柱塔工艺的特点，实现了 采用 30%浓度的吸

5、收液技术。浆液浓度的提高不仅 实现了吸收效率的提高，改善石膏品质同时在石 膏脱水工艺中，由吸收塔直接将浆液进行脱水， 可以省去了石膏水力旋流器。 三菱液柱塔的其他主要优势： 降低了塔的高度 三菱安装的塔的高度低于传统的吸收塔，由于喷 浆母管安置较低，这样塔整体高度就降低了，由 于塔的高度降低使吸收塔再循环泵压头降低，可 降低能耗。 烟气流的接触面积大 在落下的液体与向上喷出的吸收液相互撞击在塔 内形成大量的液滴，大大提高了气液的接触面积， 因此具有高的脱硫效率。由于提高 CaCO3的中和率， 相对要求的较小反应槽即可满足。通常来讲，三 菱设计要求至少两分钟的液体滞留时间以充分利 用石灰石。否则

6、，其反应槽的尺寸需要做得更大。 低压损 三菱的液柱塔压损低于传统的喷淋塔，因此 系统的能耗通常情况下小于传统的脱硫系 统。 维修率低 与通常的逆流吸收塔的加压喷淋喷嘴不同，三菱 液柱塔的磨损和腐蚀很低，而且吸收塔内没有如 格栅、喷淋配件和多孔盘等配件，因此液柱塔只 需简单的维修即可对应。 高效脱硫和除尘效率 SO2入口浓度在 800 至 22,000mg/Nm3 范围内，三 菱的液柱塔的脱硫率高达 95%以上。 由于气液接触面积面大，大多数的烟尘颗粒液柱 塔内被除去。根据火力发电厂的实际运行业绩， 除尘率超过 80%。 强制氧化 三菱的强制氧化系统具有以下三大特征： 无结垢 提高脱硫率 提高石

7、膏纯度 吸收塔中 SO2、SO3、HF 和 HCl 去除 SO2、SO3和 HCl 的去除，请参考下节 3.3。含在烟 气中的 HF 成分，进入吸收塔后，与浆液接触，吸 收塔可得较好的 HF 去除率。溶解于液体中的 F 离 子一部分与浆液中 CaCO3发生反应，生成固体 CaF2 之后随石膏浆液一起打入皮带脱水机。经脱水后， 作为石膏不纯物质随石膏一同回收。 SO2、SO3 和 HCl 的吸收 (3.4 与石灰石反应、3.5 氧化反应) 从烟气中吸收的 SO2，并转化成石膏的反应如下： 首先，在吸收塔内 SO2被浆液吸收，然后被分解 成 H+ + HSO3- SO2 + H2O H2SO3 H

8、2SO3H+ + HSO3- HSO3-在吸收塔中被烟气中的氧部分氧化，之后在 吸收槽内被氧化生成 SO42-。 H+ + HSO3- + 1/2 O2 2H+ + SO42- 2H+ + SO42 + CaCO3 + H20 CaSO4.2H20 + CO2 在吸收塔槽内呈酸性的浆液含 H+ 和 SO42-离子， 与碱性的石灰石浆液中悬浮的 CaCO3 反应。硫离子 被钙离子中和，形成含水石膏浆。 吸收塔中石膏浆被送到石膏皮带脱水机，在这里， 脱水得到固体石膏。 新制的碳酸钙浆液从石灰石浆液转移箱内不断的打 入吸收塔内补偿消耗的 CaCO3。更新的浆液从吸收 塔槽通过喷浆管及喷嘴喷入塔内的烟

9、气进行循环。 随高温烟气进入吸收塔的气态 SO3，由于塔内温度 下降，凝结为雾态(MIST)SO3，由于雾态 SO3的粒径 极小，在塔内不易捕集，低于 SO2的脱硫率。没有 去除掉的 SO3随着残留的烟尘一起通过烟囱排入大 气中。 本工程中由于入口 SO2浓度较低，相应推测 SO3浓度 也较低，因此在工艺上考虑不会有问题。 由于 HCl 易溶于水， ，所以吸收塔可以得到较好的去 除率，溶于浆液中的 Cl，随石膏浆液进入脱水机， 通过冲洗水将石膏中的 cl 浓度降至 100ppm 以下， 确保石膏的品质。 此外，吸收塔中浓缩的 Cl 成分通过废水排放，将其 控制在 20000ppm 以下。 吸收

10、塔安装和设计 石灰石 氧化系统、氧化空气供应 未处理的烟气直接进入吸收塔，在氧化和脱硫的同 时烟气被冷却。烟气与吸收剂接触并除去二氧化硫 后，通过设置在吸收塔出口的除雾器除去含在烟气 中的雾滴后进入烟囱。 干/湿界面冲洗管 吸收塔装备有干/湿界面冲洗管。提供冲洗水清洗吸 收塔烟气入口内壁上凝集的来自烟气中的灰尘等残 留物。 与氧化空气管道相连的搅拌器 吸收塔槽设有一套搅拌器, 搅拌器带有氧化空气管 使 HSO3- 能最大效率的氧化成 SO42-。氧化空气通过 氧化风机送到吸收塔槽。 通过氧化空气管喷出的空气，在氧化槽内生成很多 细小的气泡。因此在空气与浆液间形成很大的气液 接触面积，产生效果很

11、高的氧化速度。 吸收塔槽中的氧化 吸收塔槽的尺寸能有足够大的液体容积确保合适的 支流时间使 HSO3- 完全氧化成 SO42-。氧化槽具有足 够的容积使吸收液被送至石膏脱水系统前，石灰石 浆液能够得到充分有效的利用。吸收塔内浆液通过 抽浆泵送至送至石膏脱水系统。吸收塔的补给水是 通过一个开/闭阀门进行调节，阀门的开闭来自设置 在吸收塔内的液位计信号进行控制。 吸收塔槽内中的中和反应 吸收塔槽内吸收浆液与新制的浆液混合，补充在氧 化槽以及吸收塔中消耗的碳酸钙。吸收槽的循环浆 液 pH 值由一台 pH 仪监测。注入的新制的石灰石流 量是通过 FGD 出口二氧化硫浓度的反馈信号以及 FGD 入口硫负

12、荷的前馈信号进行控制。设置在吸收 槽内的搅拌器通过搅拌确保浆液浓度的一致及防止 浆液的沉淀。 吸收浆液、喷浆母管及浆液循环泵 更新的吸收液通过吸收塔再循环泵从氧化槽到喷浆 管进行循环。吸收塔再循环泵是设计为适用于浆液 的泵。 通过喷浆管将吸收液等量的分配到并联的喷嘴，由 喷嘴喷出吸收二氧化硫所需的浆液流量。 吸收塔槽尺寸满足使 CaCO3浆液能够完全 H2SO4中和 并转化为副产品结晶石膏(CaSO4.2H2O)。 吸收塔除雾器 高效、两级除雾器位于吸收塔上方。烟气中的雾滴 烟气进入除雾器，除去的雾滴被收集后返回吸收塔 槽。冲洗喷淋系统间断地喷淋除雾器表面，防止有 任何垢污生成。 氧化空气 氧

13、化风机吹出氧化空气通过空气管进入吸收塔槽。 升压风机 轴流风机是按照“脉冲”原理工作的，即被传递 的的介质在叶轮中所产生的加速度将使总能量增 加。 适用于输送含有灰份或腐蚀性的大流量气体，并 可在 50到 600的高温下运行。风机叶轮吸入 流量的无级变化是通过转动安装在叶轮上游的前 导叶而实现的，着就可以保证容积流量连续地变 化与变化的负荷工况相匹配，在不变转速的情况 下采用前导叶进行调节。 前导叶调节装置由装有前导叶的两半圆环组成，按 照空气动力最优化翼型设计、制造，而且导叶的排 列可使导叶随其径向方向的轴线转动，导叶的数目、 尺寸及其根部、顶部的外形可保证导叶在关闭位置 时可以完全搭接并使

14、在外风筒和芯筒之间的环形截 面闭合严密。 先进的执行机构设计，可以保证操作灵活，可使 风机在任何工况下运行时，所有导叶都可以同时 调整导所需要的角度，操作环可以是电动、液压 或气动进行操作。 AN 系列轴流风机设计独特；使用范围广；工作性 能稳定；维修方便，需更换的部件费用低；质量 可靠。 烟气系统 为确保主机发生异常时旁路挡板门能够迅速打开， 避免发生事故，在本工程旁路挡板的驱动方式采 用压力空气驱动方式。系统的可靠性及安全性通 过多年的设计及实际运行经验都得到了验证。 此外，当吸收塔循环泵停止时，为了保护吸收塔 的树脂内衬及内部元件，防止高温烟气进入吸收 塔，FGD 入口挡板采用空气驱动方

15、式的同时，设置 了高位水箱。当发生异常情况时，FGD 入口挡板门 迅速关闭的同时，紧急用冷却水通过设置在 FGD 入口的喷嘴在塔内进行自动喷射降温。 FGD 出口以及旁路挡板，充分考虑了通常运行时湿 烟气的腐蚀环境和在 FGD 旁路运行时耐高温烟气 环境进行材质选定。 FGD 是根据锅炉方面的负荷信号以及入口处二氧化 硫浓度进行控制，并采用烟囱入口处二氧化硫浓度 反馈方式进行控制。 石膏净化及脱水 (a) 一般概述 吸收塔内生成的石膏通过皮带脱水机给浆泵，直接 打入脱水系统。石膏填料系统通过吸收塔浆液浓度 连续控制。真空皮带脱水机的滤液靠重力进入滤液 箱，此外滤布的冲洗水也被收集在此滤液箱中，

16、通 过滤液泵送至吸收塔再利用。 真空泵的密封水被送回石膏冲洗水管进行循环利用。 石膏冲洗水箱由工艺水补给。 因为三菱的液柱塔内石膏浆液浓度为 30%，因此可 以省去浓缩旋流程序实现直接将石膏进行脱水。此 工艺对用户具有以下益处： 运行操作简单 系统简朴化，维修容易同时减少设备的故 障率 可减低脱水车间高度，减少初次投资 三菱的无旋流器系统具有多台业绩，上述工艺系统 在实际运行中早已得到充分验证，并且得到顾客很 高的评价。 真空皮带脱水机的工作原理如下： 真空皮带脱水机包括带有裙边的橡胶皮带，其 上为滤布。通过填料分配器注入的浆液在滤布上形 成均匀的石膏料层，皮带为水平运动。为满足市场 对石膏品

17、质，即石膏的含氯量低于 100ppm 的要求， 使用工业用水对石膏滤饼进行冲洗，之后通过真空 泵脱去石膏中的水分至 10%以下。之后，在皮带通 过卸料滚子时，滤布与石膏滤饼分离，石膏自动掉 入料斗通过料斗出口的石膏皮带输送机，将石膏送 入石膏仓库贮存。滤液通过叉槽口流入脱水机中部 的排水孔，进入真空罐。滤布及橡胶皮带使用工业 水进行冲洗。 (b) 石膏贮存机外运 经真空皮带脱水机脱水后的石膏通过石膏皮带 输送机送至石膏仓库内，贮存的石膏由铲车装到卡 车外运。 石灰石处理和石灰石浆制备系统 (a) 一般概述 脱硫过程用的 SO2 吸收剂石灰石浆液。 运来的石灰石块首先经破碎后贮存在石灰石仓。来

18、自石灰石仓的石灰石由称重给料机定量供给湿式球 磨机磨制成石灰石浆液。之后送至石灰石水力旋流 器，来自旋流器的微细颗粒的溢流浆液通过泵送往 吸收塔。 (b) 石灰石接收系统 卡车运来的石灰石块被倒入石灰石卸料斗后，通过 石灰石振动给料机送至石灰石破碎机。 (c)石灰石破碎及贮存 经过破碎的石灰石通过石灰石斗提机将石灰石送至 石灰石仓。 (d) 石灰石浆液研制及填料 石灰石湿式球磨机 在球磨机石灰石与工艺水混合，经磨制的浆液注入 石灰石浆液循环箱，经石灰石水力旋流器给浆泵打 入旋流器，水力旋流器的溢流部分靠重力流入石灰 石浆液转移箱，而含有较大颗粒的浆液将返回球磨 机。球磨机使用的工艺水不使用石膏

19、滤液，除能充 分保持水平衡之外还可以大大改善球磨系统的腐蚀 环境。这也是由于吸收塔不需设置冷却塔，FGD 系 统的水平衡有了一定的余量才可实现的。 石灰石浆液转移箱 石灰石浆液转移箱中的浆液浓度设定值为 30%，为 防止浆液沉淀在此罐中设置了搅拌器。 石灰石给浆泵 从石灰石浆液转移箱出来的石灰石浆通过石灰石给 浆泵直接进入吸收塔。 公用系统、工艺水和石膏冲洗水供应 (1)水系统 (a) 工艺水系统 工艺水由用户提供的接口处接入 FGD 系统，工艺 水用于以下方面。 补充水 吸收塔液位通过补充水进行控制。 吸收塔进口部干/湿界面的冲洗 工艺水定时冲洗干/湿界面。 吸收塔除雾器的清洗和氧化空气管路

20、的冲洗 定时冲洗吸收塔除雾气和氧化空气管路。 带式脱水机冲洗水罐及湿式球磨系统 带式脱水机冲洗水罐及湿式球磨系统均要求用工艺 水。 (2) 氧化空气系统 氧化空气系统 氧化空气由氧化风机打入吸收塔槽。 提供挡板门密封风 在正常工况下向 3 个挡板门提供密封风（密封风机 仅运行于停机状态） 。 (3) 维护检修用气和仪用空气 维护检修用气和仪用空气用于烟道部分，吸收塔部 分，石膏脱水部分，石灰石供给处理、以及附助设 备。 吸收塔的排水系统及辅助设备 来自吸收塔的排水不经石膏脱水机，由单独设置的 管线进行排放的工艺，特别是在低负荷时可提高系 统的灵活性。其理由如下：当系统的排水经由带式 脱水机时，

21、因为当锅炉处于低负荷状态时，吸收塔 内生成的石膏量相对减少，因此系统向外排出的废 水量也会随之减少，吸收塔内的不纯物质浓度上升， 会使系统性能低下，腐蚀环境恶化的可能性增加。 (1) 事故浆池（事故及维修） 紧急事故浆液罐用于贮存吸收塔的排放浆液。 .定期检验或维修需全部排空吸收塔时，紧急事故 浆池用来贮存浆液。 .因为某种原因，大量浆液先贮存在紧急事故浆池。 紧急事故浆池用于暂存吸收塔出来再返回到 吸收塔的浆液。 (2)吸收塔区浆液收集池 当需要排空吸收塔进行定期检验和维修时，石膏浆 液将通过地沟先排放到吸收塔区浆液收集池，池 内设有拌器搅拌阻止颗粒沉淀。收集池泵同时将 池内浆液打入上述的紧

22、急事故浆池 (3) 石灰石制备区浆液收集池 根据需要，球磨机及石灰石浆液转移箱需要维修 及检修时可排空至此浆液 收集池。此外，此池还 可用来暂存石灰石系统出来的多余的水分。当系 统启动时，池内浆液由石灰石浆液泵打入球磨机 出口浆液循环箱内。 (4)石膏脱水区浆液收集池 根据需要，进行检修或维修时，可将真空皮带脱水 机，滤液罐的石膏浆液排至此池内。 FGD 启动和停运描述/3.16 电厂启动/3.17 故障的连 锁保护措施 （1）总说明 在各种运行状态下,脱硫装置运行情况如下:在入烟 气状态下,除了水池系统以外所有系统正常运行。 在短时停机状态下,烟气系统完全停机，而且吸收 塔循环泵、氧化风机和

23、皮带脱水机等耗电大设备关 机。在长时停机状态,除了搅拌机和公用设备外所 有转动设备全部停机。在检修停机状态下,除水池 系统外所有设备关、停并排空。 在各种状态下,各种设备按以下方式运行:烟气系统 只是在入烟气状态下运行,在其他时间完全关闭。 吸收和氧化系统在入烟气状态下保持运行,但是吸 收塔主要设备和氧化系统在短时停机时关停,而在 另两种运行状态下，大部分吸收塔设备关停。石灰 石浆制备系统在入烟气和短时停机都投入运行。脱 水系统只是在入烟气状态才投入运行。水池系统在 检修停机状态下仍在运行。公用系统只是在检修停 机时才关停(见下表)。 设备情况和运行状态 运 行 状 态 设备 入烟 气 短时停

24、机 长时停 机 检 修 停 机 烟气 系统 全开烟气系统: 关 加热系统: 开 全关全 关 吸收 和 氧化 系统 全开吸收塔循环 泵: 关 氧化风机: 关 除雾器: 清 洗 和干湿界面 处清洗:关 全 关 所 有 罐 (箱) 排 空 脱水 系统 全开皮带脱水机 机和 石膏饼运输: 除搅拌 机外全 关 全 关 所 关有 罐 (箱) 池 排 空 石灰 石浆 制备 系统 全开 储仓 装有 泵开 石灰石输送: 关 泵关 储仓装 有 全 关 石 灰 石 浆 池 倒 空 公用 系统 全开全开全开全 关 水池 系统 定期 开/ 关 全关全关全 开 注: 只查运行状态转变, 从右到左(见起动部分)。 以下介绍

25、脱硫系统从一种状态转换到另一种状态的 起停程序。 (2) 起动 a. 从检修停机到长时停机 在检修停机状态下, 所有设备停机, 除了吸收塔废 水池外, 所有罐(处)和池全部排空。从检修停机转 换到长时停机, 工艺水池注水, 注到较低水位并启 动工艺水池泵。 启动冷却水系统和压缩空气系统。 吸收塔废水池注满浆液。浆液用泵从吸收塔废水池 泵入吸收塔内, 到达一定液位。在吸收塔搅拌机启 动后, 吸收塔的浆液液位可到达正常水平。 脱硫装置废水池液位达到正常水平, 脱硫装置废水 池搅拌机启动。真空皮带脱水机冲洗水箱注水到正 常液位。 石灰石粉输入石灰石储仓, 石灰石浆浓度调节已完 成(见图 6.8.7)

26、。 图 6.8-7 从检修停机到长时停机的逻辑顺序 检修停机状态 启动工艺水池 泵 启动工艺水池 泵 公用系统启动 脱硫装置密封 空气 仪用气和厂用 气 石膏浆液从吸 收塔废水池回 注吸收塔(低液 位) 石灰石进 石灰石仓 FGD 废水池注 入并启动 FGD 废水池搅拌机 启动吸收塔搅 拌机 真空皮带脱水 机冲洗系统注 水 石膏浆液从吸 收塔回注吸收 塔(正常液位) 制备石灰 石浆、启 动石灰石 浆搅拌机 长时停机状态 b. 从长时停机到短时停机 吸收塔石膏浆液石启动,脱硫装置废水池泵启动。石 灰石浆池泵启动。 c. 从短时停机到入烟气状态 这此过程中,所有设备(除了水池系统) 都投入运行 (

27、见图 6.8-9, 10)。 6.8-8 从长时停机到短时停机的启动逻辑顺序 长时停机状态 启动废水泵 启动石灰石浆 池泵 启动吸收塔石 膏浆液泵 短时停机 6.8-9 从短时停机到入烟气(正常运行)启动顺序 短时停机 启动吸收塔循 环泵 开 FGD 入口挡 板 启动氧化风机 打开冲洗阀 图 6.8-10 起动顺序 启动 FGD 增压风 机 打开 FGD 入口挡 板 启动收灰器启动石灰石给料 机和运输机 启动除雾 器冲洗 关闭 FGD 旁路挡 板 启动石膏运输机 启动真空皮带脱 水机 正常(入烟气)运 行 (3) 停机 a. 从入烟气状态到短时停机状态 一般情况下,在该过程中,所有烟气系统停机

28、。吸收 塔循环泵和氧化风机,真空皮带脱水机和石膏运输 机停机,石灰浆制备系统(除了搅拌机和泵外)停机。 b. 从短时停机到长时停机 一般情况下,在该过程中,吸收泵、石膏浆液泵、石 灰石浆池泵、FGD 废水池泵和废水池泵关停。 c. 从长时停机到检修停机 在该过程中, 所有工艺罐(箱)和池全部排空。 检修 （1） 检修概要 检修大致分为两类: 例行/预防性检修 定期停机检修 例行检修包括按照检修手册,所有润滑、调整和清 洁情况以及根据设备运行时间和实际经验安排的 计划检修。 定期检修包括在正常运行时不能接近或进入的所 有部件的磨损、性能下降和清洁情况的检查、维 修。定期检查要与锅炉停炉检修相配合。 （2） 预计检修周期 本工程 FGD 系统在正常运行时无需检修,在正常运 行时会损耗的设备（如泵、风机和马达等） ，可根 据厂家建议的检修周期检查润滑和磨耗情况。 我方建议 FGD 系统在锅炉停炉检修时进行检查,例 如每年大修、小修。 （3） 例行检