《脫硫系統培訓知識》PPT課件

脫硫系統培訓知識,鄒縣發(fā)電廠生技部灰水專業(yè),一、工藝流程及其構成,1、流程圖及概述,FGD裝置運行時，煙氣通過位于吸收塔中部的入口煙道進入塔內。煙氣進入塔內后向上流過噴淋段，以逆流方式與噴淋下來的石灰石漿液接觸。煙氣中的SO2被石灰石漿液吸收并發(fā)生化學反應，在吸收塔下部反應池內被鼓入的空氣強制氧化，最終生成石膏晶體。在吸收塔上部，脫硫后的煙氣通過除霧器除去夾帶的液滴后，從頂部離開吸收塔，最后進入煙囪。FGD裝置所需石灰石吸收劑漿液由石灰石粉制漿得到，由泵送至吸收塔后進行吸收反應。脫硫反應后所產生的石膏漿液由泵送至石膏漿液旋流站進行一級脫水，一級脫水后的漿液送至真空皮帶機脫水，生成含水率小于10%的石膏。,整個FGD工藝流程包括的主要工藝子系統有：（1）煙氣系統（2）吸收塔系統（3）吸收劑供給系統（4）工藝水系統工藝水系統給整個FGD系統供水。以及工業(yè)水系統，工業(yè)水系統設備冷卻水及機封沖洗用水。（5）石膏脫水系統設石膏一級及二級脫水系統。（6）漿液排空系統（7）壓縮空氣系統（8）石灰石制漿及石灰石漿液供給,2、煙氣系統2.1煙氣系統的作用：為煙氣流經FGD系統提供通道為煙氣穿過FGD系統提供必要的壓力在鍋爐運行，吸收塔不運行時隔離吸收塔2.2主要設備：配套增壓風機組成煙氣系統的設備如下：增壓風機配動葉可調軸流風機FGD入口擋板FGD出口擋板旁路擋板擋板門密封風機及電加熱器,2.3過程描述：從電廠鍋爐來的原煙氣通過FGD系統的入口擋板，進入增壓風機的入口。從風機出口出來后煙氣進入吸收塔，二氧化硫和其他酸性氣體（見后述）在吸收塔內被脫除掉。干凈的冷煙氣離開吸收塔，最后通過煙囪排到大氣中。增壓風機設在高溫側，避免受到的低溫煙氣腐蝕。煙道均采用鋼制圓形或矩形煙道。原煙氣段煙道由于煙氣溫度較高,無需防腐處理。吸收塔前的原煙氣煙道考慮采用玻璃鱗片樹脂涂層。為了將FGD系統與鍋爐分離開來，在整個煙氣系統中共設置兩套帶電動執(zhí)行機構的、保證零泄露的煙氣擋板門。旁路擋板門為單軸雙擋板，具有快開功能。為了保證安全旁路擋板為雙執(zhí)行機構。如一個機構卡死，另一個執(zhí)行機構仍然可以獨立運行。,當脫硫系統正常運行時，旁路擋板關閉，原煙氣擋板開啟，原煙氣通過增壓風機進入FGD裝置進行脫硫反應。在要求關閉FGD系統的緊急狀態(tài)下，旁路擋板自動快速開啟，原煙氣擋板自動關閉。為防止煙氣在擋板門中的泄露，設置有密封空氣系統。加熱至120左右的密封空氣導入到關閉的擋板，以防止煙氣泄漏。該系統包括8臺密封風機及對應的四臺電加熱器以及開啟/關閉電動閥，密封風用于FGD擋板的密封。通過控制旁路擋板和脫硫裝置入口、出口擋板，可實現“脫硫裝置的運行”和“脫硫裝置的旁路運行”。,2、吸收系統SO2吸收系統是煙氣濕法脫硫裝置的核心部分，SO2脫除化學反應在吸收塔內完成。SO2吸收系統由吸收塔（殼體及噴淋層、除霧器）、漿液循環(huán)泵及管線、吸收塔排出泵及管線等組成。2.1作用：煙氣吸收系統的作用是：從煙氣中除去二氧化硫和其他酸性氣體將吸收塔內形成的亞硫酸鹽氧化成硫酸鹽生成并析出易于脫水的石膏晶體分離出煙氣中夾帶的（在吸收塔內產生的）水滴,2.2主要設備：構成煙氣吸收系統的主要設備有：吸收塔攪拌系統采用脈沖懸浮系統漿液循環(huán)泵氧化風機吸收塔排出泵,2.3過程概述煙氣通過增壓風機增壓,進入吸收塔后上升；而石灰石/石膏漿液由吸收塔循環(huán)泵送至各噴淋層的霧化噴嘴，向吸收塔下方成霧罩形狀噴射(最上層單向向下，第1、2、3層雙向上下)，形成液霧高度疊加的噴淋區(qū),漿液液滴快速下降;均勻上升煙氣與快速下降漿液形成逆向流，煙氣中所含的污染氣體絕大部分因此被清洗入漿液，與漿液中的懸浮石灰石微粒發(fā)生化學反應而被脫除。這樣通過消耗石灰石作為吸收反應劑，煙氣中的SO2，SO3，HCI和HF被分離出來，而且煙氣中包含的大部分的固體如灰和煙灰，也被液體沖洗從煙氣中分離。在吸收塔上部裝有兩級除霧器，經洗滌脫硫凈化后帶液滴的濕煙氣，通過安裝在吸收塔頂部的除霧器除去大部分液滴后，由吸收塔頂部引出，然后經經煙道，經煙囪排入大氣。,吸收塔漿液中pH值選擇在5.5到6.2之間，如果pH值超過此值,吸收塔會有結垢問題出現;如果pH值低于此值，漿液的吸收能力下降,最終影響到SO2的脫除率和副產品石膏質量。吸收塔的下部漿液池中的漿液大部分通過吸收塔循環(huán)泵循環(huán)，另一部分漿液從漿液池中抽取出來排到石膏水力旋流器中。在漿液池中布置有氧化空氣系統，并設有高位溢流裝置,防止?jié){液進入煙道。噴淋層安裝在吸收塔上部煙氣區(qū)。每臺吸收塔循環(huán)泵對應于各自的一層噴淋層，噴嘴采用耐磨性能極佳的SiC材料的旋轉空錐霧化噴嘴。吸收塔循環(huán)泵將漿液輸送到噴嘴，通過噴嘴將漿液細密地噴淋到煙氣區(qū)。,吸收塔最頂部設置一個兩級的除霧器，除霧器將煙氣中夾帶的大部分漿液液滴分離出來。煙氣出口含霧滴75mg/Nm3。除霧器由沖洗程序控制，沖洗方式為脈沖式。除霧器的沖洗使用的是工藝水，沖洗有兩個目的，一方面是防止除霧器結垢，另一方面是補充因煙氣飽和而帶走的水份,以維持吸收塔內要求的液位。在吸收塔內下部漿液池中有池分離器、氧化空氣分布管和脈沖懸浮管架，作用是將漿池分為上下兩個區(qū)域以利于SO2的吸收和石灰石的溶解，脈沖懸浮系統將漿液保持在流動狀態(tài)，保證脫硫有效物質(CaCO3固體微粒)在漿液中的均勻懸浮狀態(tài),同時將氧化空氣均勻分布到漿液池中，保證漿液對SO2的吸收和反應能力。,向吸收塔漿池提供足夠的氧氣/空氣將亞硫酸鈣就地氧化成石膏（即從亞硫酸鈣進一步氧化成硫酸鈣）。氧化空氣每個塔由2臺氧化風機（1用1備）提供。氧化空氣通過氧化空氣分布管噴入，通過脈沖懸浮均勻分布到吸收塔漿液池中。為了降低氧化空氣的溫度（離開風機的溫度高達100），防止?jié){液在氧化空氣噴嘴處板結，需將水噴入到氧化空氣管中，使氧化空氣降溫。吸收塔排出泵（1用1備/塔）安裝在吸收塔旁。石膏漿液排出泵通過管道將石膏漿液從吸收塔中輸送到旋流器站。吸收塔排出泵還可用來將吸收塔漿液池排空到事故漿液箱中。,3、吸收塔漿液排空系統3.1作用：石灰石排空系統的作用是：吸收塔漿池檢修需要排空時，貯存吸收塔的石膏漿液。吸收塔重啟動時，漿液可以作為FGD啟動時的晶種。收集吸收塔系統、石灰石制備系統、石膏脫水系統的排出漿液。將收集的漿液返回FGD系統。,3.2石膏排空系統主要設備：吸收塔區(qū)集水坑石灰石漿液制備排水坑石膏脫水區(qū)排水坑事故漿液箱3.3過程概述吸收塔漿池檢修需要排空時，吸收塔的石膏漿液通過石膏排出泵輸送至事故漿液箱貯存。下次FGD啟動時，通過事故漿液返回泵將事故漿液箱中漿液送回吸收塔，作為重新啟動的晶種。FGD裝置的箱罐、漿液管道和漿液泵等，在停運時需要進行沖洗，其沖洗水就近收集在吸收塔區(qū)、石膏脫水區(qū)、石灰石制備區(qū)設置的集水坑內，在工藝過程中進行回收利用。,二、吸收塔反應機理,1、吸收塔中SO2、SO3、HF和HCl的溶解由于吸收塔內充分的氣/液接觸，在氣液界面上發(fā)生了傳質過程，煙氣中氣態(tài)的SO2、SO3等溶解并轉變?yōu)橄鄳乃嵝曰衔铮簾煔庵械囊恍┢渌嵝曰衔锶鏗F和HCl等，在煙氣與噴淋下來的漿液相接觸時也溶于漿液中形成氫氟酸和鹽酸。,2、酸的離解SO2溶解后形成的亞硫酸迅速根據pH值按下式進行離解：（較低pH值）（較高pH值）H2SO4以及溶解的HCl和HF也進行了相應的離解，由于離解反應中產生了H+，因而造成pH的下降。離解反應中產生的H+必須被移除，以使?jié){液能重新吸收SO2。H+通過與石灰石發(fā)生中和反應被移除。,3、與石灰石反應為了實現中和反應，在漿液中加入了石灰石吸收劑。石灰石溶解后，可以同上述提及的離子發(fā)生如下反應：CaCO3除與可溶酸反應生成CaSO4、CaF2、CaCl2及Ca(HSO3)2外，反應中生成的Ca2+還可以按下式生成可溶的亞硫酸鈣：該反應易于在噴淋吸收區(qū)上部發(fā)生。由于煙氣中SO2較少，因此該部分的漿液pH較高。這能顯著降低HSO3-濃度，進而提高脫硫效率并減少噴淋吸收區(qū)的結垢問題。,然而在噴淋吸收區(qū)下部，較低的pH值導致SO32-濃度顯著降低。在該區(qū)域，吸收漿液含有少量的亞硫酸鈣，而可溶的亞硫酸氫鈣則較多。脫硫效率除部分依賴于pH值以及氣/液接觸外，還依賴于上述提到的中和反應的速度和石灰石的溶解速度。石灰石的溶解量依賴于H+濃度，隨pH下降而上升。鈣離子、氯離子和硫酸根離子不利于石灰石的溶解。氯離子通過煙氣和回流水進入吸收塔系統，鈣離子由吸收劑帶入系統，而硫酸根離子則由亞硫酸氧化而來，漿液中氯離子含量由廢水排放量加以控制。,4、氧化反應和結晶過程有些生成的亞硫酸氫根，在噴淋吸收區(qū)內被漿液中的氧所氧化。剩余的亞硫酸氫根在氧化區(qū)內可以通過向反應池內充分鼓氣而得以氧化。該工藝易于在PH為4和4.5的情況下反應最佳，同時由上式可以看出會產生較多的H+。這些離子與漿液中含有的過量CaCO3發(fā)生中和反應，結果產生了微溶的CaSO4：,CaSO4的連續(xù)生成導致溶液的過飽和，進而產生了石膏晶體：通過使?jié){液固含量保持在一定范圍內，結晶過程可以得到優(yōu)化，新生成的石膏可以在已有的石膏晶體晶核上成長。最終產物石膏從系統中排出。,三、德國魯奇能捷斯比曉夫公司（LLAG，原LLB）公司的工藝技術特點,1、采用池分離器技術。將吸收塔反應池分為pH值不同的兩部分，可以在單回路系統內獲得雙回路系統的效果，分別為氧化和結晶過程提供最佳反應條件，從而提高石膏質量并得到最佳的氧化空氣利用效率，也有助于進一步提高脫硫效率；池分離器由數根直徑為1米以上的碳鋼襯膠管道將反應池分為兩個反應區(qū)，其最大優(yōu)點是：把漿液池分隔成氧化區(qū)和結晶區(qū),反應池上部漿液的pH較低，根據亞硫酸鹽和亞硫酸之間的平衡關系，較低的pH值有利于提高氧化效率；底部通過添加新鮮的石灰石增加了循環(huán)漿液的pH值，進而提高了吸收SO2的能力。,提高吸收劑的利用率:由于鼓入氧化空氣，造成石灰石溶解度降低的CO2被強制從漿液中排除，因此底部加入的石灰石的溶解過程得以優(yōu)化.石膏的質量更高:石膏漿液排出處的石灰石濃度最低而石膏濃度最高，這對于獲得高純度石膏最為有利.,2、采用脈沖懸浮系統，利用吸收塔外部的脈沖懸浮泵提供漿液脈沖能量。塔內不安裝攪拌器，避免在吸收塔內安裝易磨損腐蝕、攪拌不夠均勻；而是采用了幾根帶有朝向吸收塔底的噴嘴的管子。在運行或是停機后重新投運時，通過脈沖懸浮泵將液體從吸收塔反應池上部抽出，經管路重新輸送回反應池內。當液體從噴嘴中沖出時就產生了脈沖，依靠該脈沖作用可以攪拌起塔底固體物，進而防止產生沉淀。該系統具有節(jié)省能量、攪拌均勻、在長時間停運后重新投運時可使吸收塔漿液快速懸浮、停車時無需運行脈沖懸浮泵等優(yōu)點：吸收塔內僅布置有防腐耐磨的FRP管道而沒有轉動部分，避免了在塔內安裝易腐蝕易磨損、攪拌不夠均勻的機械攪拌器；,通過脈沖懸浮管道在塔內的分布并均布一定的脈沖懸浮噴嘴使攪拌更加均勻；在塔底不易產生石膏等固形物的沉淀堆積；加入反應槽內的新鮮石灰石漿得到連續(xù)而均勻的混合；提高了脫硫裝置的可用率和操作安全性：運行維護方便，可在運行期間切換維修脈沖懸浮泵。FGD短期停運不需要投運脈沖懸浮泵，節(jié)省能耗。避免了因為攪拌器故障而導致停運FGD的情況發(fā)生。加入反應池內的新鮮石灰石可以得到連續(xù)而均勻的混合，進而有利于降低吸收劑化學計量比。,3、噴淋層噴嘴布置進行了優(yōu)化，增加了傳質表面積、降低壓降、降低循環(huán)液體用量；為了達到預期的脫硫效率，液滴直徑必須保持在適當范圍內，既不可過大也不可過小。如果液滴過大，吸收塔內的傳質面積過小，無法有效脫除SO2；如果液滴直徑過小，液滴會迅速被煙氣帶走，在吸收塔內停留時間過短，同樣無法有效脫除SO2。目前采用了切向空心錐型噴嘴，其特點為：在噴嘴流量較低時，仍能保持適當的液滴直徑；在低流速下，在噴嘴最小斷面上也不會發(fā)生堵塞的風險；可以同時上下噴射漿液（雙向噴嘴）。進行優(yōu)化布置后，噴淋漿液形成的錐體會在相對的兩個噴淋層中部進行重疊，這樣可以提高SO2脫除效率；由于噴嘴采用碳化硅制成，適用于所有腐蝕性和磨蝕性介質，提高裝置運行的可靠性。,4、噴淋系統的特點：在吸收塔噴淋吸收區(qū)內，煙氣與噴淋漿液進行充分接觸。在該區(qū)域內一些對環(huán)境有害的氣體，如SO2、HCl和HF被吸收掉。煙氣中的部分粉塵也同時得以脫除。噴淋系統具有以下優(yōu)點：增加傳質表面積降低壓降噴淋噴嘴的布置得到優(yōu)化根據吸收塔內煙氣流的分布來均化吸收漿液的分布降低再循環(huán)率噴淋層間距不僅考慮到滿足性能要求，而且充分考慮到便于工作人員進入吸收塔對漿液分配管網及噴嘴進行檢修和維護。,5、吸收塔出口煙道形狀進行優(yōu)化，采用錐頂出口,煙氣出口從塔頂引出