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石灰石石膏濕法脫硫技術(shù)原理簡介論文
技術(shù)特點
1．高速氣流設(shè)計增強了物質(zhì)傳遞能力，降低了系統(tǒng)的成本，標準設(shè)計煙氣流速達到4.0m/s。
2．技術(shù)成熟可靠，多用于55,000MWe的濕法脫硫安裝業(yè)績。
3．最優(yōu)的塔體尺寸，系統(tǒng)采用最優(yōu)尺寸，平衡了SO2去除與壓降的關(guān)系，使得資金投入和運行成本最低。
4．吸收塔液體再分配裝置，有效避免煙氣爬壁現(xiàn)象的產(chǎn)生，提高經(jīng)濟性，降低能耗。從而達到：
a.脫硫效率高達95%以上，有利于地區(qū)和電廠實行總量控制；
b.技術(shù)成熟，設(shè)備運行可靠性高（系統(tǒng)可利用率達98%以上）；
c.單塔處理煙氣量大，SO2脫除量大；
d.適用于任何含硫量的煤種的煙氣脫硫；
e.對鍋爐負荷變化的適應(yīng)性強（30%~100%BMCR）；
f.設(shè)備布置緊湊減少了場地需求；
g.處理后的煙氣含塵量大大減少；
h.吸收劑(石灰石)資源豐富，價廉易得；
i.脫硫副產(chǎn)物（石膏）便于綜合利用，經(jīng)濟效益顯著。
工藝流程
石灰石（石灰）——石膏濕法脫硫工藝系統(tǒng)主要有：煙氣系統(tǒng)、吸收氧化系統(tǒng)、漿液制備系統(tǒng)、石膏脫水系統(tǒng)、排放系統(tǒng)組成。其基本工藝流程如下：
鍋爐煙氣經(jīng)電除塵器除塵后，通過增壓風機、GGH(可選)降溫后進入吸收塔。在吸收塔內(nèi)煙氣向上流動且被向下流動的循環(huán)漿液以逆流方式洗滌。循環(huán)漿液則通過噴漿層內(nèi)設(shè)置的噴嘴噴射到吸收塔中，以便脫除SO2、SO3、HCL和HF，與此同時在“強制氧化工藝”的處理下反應(yīng)的副產(chǎn)物被導入的空氣氧化為石膏（CaSO42H2O），并消耗作為吸收劑的石灰石。循環(huán)漿液通過漿液循環(huán)泵向上輸送到噴淋層中，通過噴嘴進行霧化，可使氣體和液體得以充分接觸。每個泵通常與其各自的噴淋層相連接，即通常采用單元制。
在吸收塔中，石灰石與二氧化硫反應(yīng)生成石膏，這部分石膏漿液通過石膏漿液泵排出，進入石膏脫水系統(tǒng)。脫水系統(tǒng)主要包括石膏水力旋流器（作為一級脫水設(shè)備）、漿液分配器和真空皮帶脫水機。
經(jīng)過凈化處理的煙氣流經(jīng)兩級除霧器除霧，在此處將清潔煙氣中所攜帶的漿液霧滴去除。同時按特定程序不時地用工藝水對除霧器進行沖洗。進行除霧器沖洗有兩個目的，一是防止除霧器堵塞，二是沖洗水同時作為補充水，穩(wěn)定吸收塔液位。
在吸收塔出口，煙氣一般被冷卻到46~55℃左右，且為水蒸氣所飽和。通過GGH將煙氣加熱到80℃以上，以提高煙氣的抬升高度和擴散能力。
最后，潔凈的煙氣通過煙道進入煙囪排向大氣。
脫硫過程主反應(yīng)
1．SO2 + H2O → H2SO3 吸收
2．CaCO3 + H2SO3 → CaSO3 + CO2 + H2O 中和
3．CaSO3 + 1/2 O2 → CaSO4 氧化
4．CaSO3 + 1/2 H2O → CaSO31/2H2O 結(jié)晶
5．CaSO4 + 2H2O → CaSO42H2O 結(jié)晶
6．CaSO3 + H2SO3 → Ca(HSO3)2 pH控制
同時煙氣中的HCL、HF與CaCO3的反應(yīng)，生成CaCl2或CaF2。吸收塔中的pH值通過注入石灰石漿液進行調(diào)節(jié)與控制，一般pH值在5.5~6.2之間。
主要工藝系統(tǒng)設(shè)備及功能
1．煙氣系統(tǒng)
煙氣系統(tǒng)包括煙道、煙氣擋板、密封風機和氣——氣加熱器（GGH）等關(guān)鍵設(shè)備。吸收塔入口煙道及出口至擋板的煙道，煙氣溫度較低，煙氣含濕量較大，容易對煙道產(chǎn)生腐蝕，需進行防腐處理。
煙氣擋板是脫硫裝置進入和退出運行的重要設(shè)備，分為FGD主煙道煙氣擋板和旁路煙氣擋板。前者安裝在FGD系統(tǒng)的進出口，它是由雙層煙氣擋板組成，當關(guān)閉主煙道時，雙層煙氣擋板之間連接密封空氣，以保證FGD系統(tǒng)內(nèi)的防腐襯膠等不受破壞。旁路擋板安裝在原鍋爐煙道的進出口。當FGD系統(tǒng)運行時，旁路煙道關(guān)閉，這時煙道內(nèi)連接密封空氣。旁路煙氣擋板設(shè)有快開機構(gòu)，保證在FGD系統(tǒng)故障時迅速打開旁路煙道，以確保鍋爐的正常運行。
經(jīng)濕法脫硫后的煙氣從吸收塔出來一般在46~55℃左右，含有飽和水汽、殘余的SO2、SO3、HCl、HF、NOx，其攜帶的SO42-/sup>、SO32-鹽等會結(jié)露，如不經(jīng)過處理直接排放，易形成酸霧，且將影響煙氣的抬升高度和擴散。為此濕法FGD系統(tǒng)通常配有一套氣——氣換熱器（GGH）煙氣再熱裝置。氣——氣換熱器是蓄熱加熱工藝的一種，即常說的GGH。它用未脫硫的熱煙氣（一般130~150℃）去加熱已脫硫的煙氣，一般加熱到80℃左右，然后排放，以避免低溫濕煙氣腐蝕煙道、煙囪內(nèi)壁，并可提高煙氣抬升高度。煙氣再熱器是濕法脫硫工藝的一項重要設(shè)備，由于熱端煙氣含硫最高、溫度高，而冷端煙氣溫度低、含水率大，故氣——氣換熱器的煙氣進出口均需用耐腐蝕材料，如搪玻璃、柯登鋼等，傳熱區(qū)一般用搪瓷鋼。
另外，從電除塵器出來的煙氣溫度高達130~150℃，因此進入FGD前要經(jīng)過GGH降溫器降溫，避免煙氣溫度過高，損壞吸收塔的防腐材料和除霧器。
2．吸收系統(tǒng)
吸收系統(tǒng)的主要設(shè)備是吸收塔，它是FGD設(shè)備的核心裝置，系統(tǒng)在塔中完成對SO2、SO3等有害氣體的吸收。濕法脫硫吸收塔有許多種結(jié)構(gòu)，如填料塔、湍球塔、噴射鼓泡塔、噴淋塔等等，其中噴淋塔因為具有脫硫效率高、阻力小、適應(yīng)性、可用率高等優(yōu)點而得到較廣泛的應(yīng)用，因而目前噴淋塔是石灰石——石膏濕法煙氣脫硫工藝中的主導塔型。
噴淋層設(shè)在吸收塔的中上部，吸收塔漿液循環(huán)泵對應(yīng)各自的噴淋層。每個噴淋層都是由一系列噴嘴組成，其作用是將循環(huán)漿液進行細化噴霧。一個噴淋層包括母管和支管，母管的側(cè)向支管成對排列，噴嘴就布置在其中。噴嘴的這種布置安排可使吸收塔斷面上實現(xiàn)均勻的噴淋效果。
吸收塔循環(huán)泵將塔內(nèi)的漿液循環(huán)打入噴淋層，為防止塔內(nèi)沉淀物吸入泵體造成泵的堵塞或損壞及噴嘴的堵塞，循環(huán)泵前都裝有網(wǎng)格狀不銹鋼濾網(wǎng)（塔內(nèi)）。單臺循環(huán)泵故障時，F(xiàn)GD系統(tǒng)可正常進行，若全部循環(huán)泵均停運，F(xiàn)GD系統(tǒng)將保護停運，煙氣走旁路。
氧化空氣系統(tǒng)是吸收系統(tǒng)內(nèi)的一個重要部分，氧化空氣的功能是保證吸收塔反應(yīng)池內(nèi)生成石膏。氧化空氣注入不充分將會引起石膏結(jié)晶的不完善，還可能導致吸收塔內(nèi)壁的結(jié)垢，因此，對該部分的優(yōu)化設(shè)置對提高系統(tǒng)的脫硫效率和石膏的品質(zhì)顯得尤為重要。
吸收系統(tǒng)還包括除霧器及其沖洗設(shè)備，吸收塔內(nèi)最上面的噴淋層上部設(shè)有二級除霧器，它主要用于分離由煙氣攜帶的液滴，采用阻燃聚丙烯材料制成。
3．漿液制備系統(tǒng)
漿液制備通常分濕磨制漿與干粉制漿兩種方式。
不同的制漿方式所對應(yīng)的設(shè)備也各不相同。至少包括以下主要設(shè)備：磨機（濕磨時用）、粉倉（干粉制漿時用）、漿液箱、攪拌器、漿液輸送泵。
漿液制備系統(tǒng)的任務(wù)是向吸收系統(tǒng)提供合格的石灰石漿液。通常要求粒度為90%小于325目。
4．石膏脫水系統(tǒng)
石膏脫水系統(tǒng)包括水力旋流器和真空皮帶脫水機等關(guān)鍵設(shè)備。
水力旋流器作為石膏漿液的一級脫水設(shè)備，其利用了離心力加速沉淀分離的原理，漿液流切向進入水力旋流器的入口，使其產(chǎn)生環(huán)形運動。粗大顆粒富集在水力旋流器的周邊，而細小顆粒則富集在中心。已澄清的液體從上部區(qū)域溢出(溢流)；而增稠漿液則在底部流出(底流)。
真空皮脫水機將已經(jīng)經(jīng)過水力旋流器一級脫水后的石膏漿液進一步脫水至含固率達到90%以上。
5．排放系統(tǒng)
排放系統(tǒng)主要由事故漿池、區(qū)域漿池及排放管路組成。
6．熱工自控系統(tǒng)
為了保證煙氣脫硫效果和煙氣脫硫設(shè)備的安全經(jīng)濟運行，系統(tǒng)裝備了完整的熱工測量、自動調(diào)節(jié)、控制、保護及熱工信號報警裝置。其自動化水平將使運行人員無需現(xiàn)場人員配合，在控制室內(nèi)即可實現(xiàn)對煙氣脫硫設(shè)備及其附屬系統(tǒng)的啟、停及正常運行工況的監(jiān)視、控制和調(diào)節(jié)，系統(tǒng)同時具備異常與事故工況時的報警、連鎖和保護功能。
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