石膏濕法脫硫技術(shù)

1、石灰石 石膏濕法脫硫技術(shù)在云岡熱電的應(yīng)用摘 要 ：本文主要介紹了云岡熱電一期煙氣脫硫工程的實施，著重分析了石灰石石膏濕法脫硫技術(shù)的原理以 及脫硫各系統(tǒng)組成和功能，為云岡熱電二期煙氣脫硫工程的實施奠定一個良好的理論基礎(chǔ)。關(guān)鍵詞 ：脫硫 石灰石石膏 火電廠 環(huán)保1 問題提出目前全國火電廠二氧化硫排放量占全國二氧化硫排放量的37%，預(yù)計 2010 年將達(dá)到 60%。對二氧化硫如不加以控制，將造成城市大氣污染加劇，二氧化硫超標(biāo)城市增加，酸雨面積加速蔓延，對人民生命和財產(chǎn)造成嚴(yán) 重?fù)p害。因此，控制二氧化硫排放已成為社會和經(jīng)濟(jì)可持續(xù)發(fā)展的迫切要求，執(zhí)在必行。 1996 年我國頒布的新 大氣污染防治法針對我

2、國酸雨和SO2 污染日趨加重的情況，規(guī)定對已經(jīng)產(chǎn)生和可能產(chǎn)生酸雨的地區(qū)和其他SQ污染嚴(yán)重地區(qū)劃定酸雨控制區(qū)或者SQ控制區(qū)，控制區(qū)內(nèi)新建的不能燃用低硫煤的火電廠和其他大中型企業(yè)必須配套建設(shè)脫硫和除塵裝置，或者采用相應(yīng)控制SQ的措施；已建成的不能燃用低硫煤的企業(yè)應(yīng)采取控制SQ排放和除塵措施。國家環(huán)保局要求在兩控區(qū)內(nèi)，要把治理措施作為當(dāng)?shù)匾?guī)劃的重點內(nèi)容。而且，按照國家發(fā)展 計劃委員會、財政部、環(huán)?？偩趾蛧医?jīng)貿(mào)委聯(lián)合發(fā)布的排污費征收標(biāo)準(zhǔn)管理辦法中二氧化硫排污費的計 算方法計算，山西大唐國際云岡熱電有限責(zé)任公司（以下簡稱云岡熱電）每年要繳納大額排污費。因此，不論 是從改善當(dāng)?shù)氐沫h(huán)境質(zhì)量出發(fā)，還是從企業(yè)

3、的經(jīng)濟(jì)利益出發(fā)，改造除塵設(shè)備，上脫硫設(shè)備已迫在眉睫。為此， 云岡熱電決定進(jìn)行煙氣脫硫改造工程，確保煙氣合格排放，減少對環(huán)境污染，提高企業(yè)經(jīng)濟(jì)效益。2 解決方案 云岡熱電通過對脫硫效果、工程造價、能源節(jié)約等多方面考慮，決定采用石灰石石膏濕法脫硫技術(shù)，并 與有先進(jìn)技術(shù)經(jīng)驗的北京國電清新環(huán)保技術(shù)工程有限公司（以下簡稱國電清新）簽訂了煙氣脫硫工程濕法煙氣 脫硫裝置（FGD技術(shù)協(xié)議。3 方案實施3.1 工程簡介云岡熱電一期（2* 200MW機(jī)組煙氣脫硫工程為 1號機(jī)組和2號機(jī)組，每臺機(jī)組配備最大岀力為670t/h燃煤鍋爐一臺，燃煤煙氣經(jīng)靜電除塵器除塵后送入煙囪排放，一期工程處理1 號和 2 號機(jī)組的燃煤

4、煙氣，進(jìn)行濕法脫硫，脫硫后的煙氣在經(jīng)過煙囪排放。脫硫采用石灰石石膏濕法脫硫工藝。每臺機(jī)組一套濕法煙氣脫硫裝 置（FGD , 爐一塔，石灰石漿液制備、石膏脫水處理、脫硫廢水排放等公用系統(tǒng)2臺機(jī)組公用一套設(shè)施，并能滿足二期（2 * 300MW脫硫工程的處理能力需要。本期工程計劃于2006年5月開工，2006年6月開始安裝，2006年11 月底完成安裝， 2006年12月首次接入煙氣試運， 2006年12底整套系統(tǒng)投運。3.2 工藝原理鍋爐煙氣經(jīng)電除塵器除塵后，通過增壓風(fēng)機(jī)、氣一氣加熱器（GGH降溫后進(jìn)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

5、噴嘴噴射到吸收塔中，以便 脫除SQ、SQ、HCL和HF,與此同時在“強(qiáng)制氧化工藝”的處理下反應(yīng)的副產(chǎn)物被導(dǎo)入的空氣氧化為石膏（CaSO- 2H2Q），并消耗作為吸收劑的石灰石。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岀，進(jìn)入石膏脫水系統(tǒng)。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(jìn)行沖洗。進(jìn)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。 在吸收塔岀口，煙氣一般被冷卻到 46 55 °C左右，且為水蒸氣所飽和。再通過GGH各煙氣加熱到80

6、C以上，以提高煙氣的抬升高度和擴(kuò)散能力。最后，潔凈的煙氣通過煙道進(jìn)入煙囪排向大氣。3.3 脫硫過程主反應(yīng)吸收塔中的SQ的脫除原理如下：煙氣中的SQ2與漿液中碳酸鈣發(fā)生反應(yīng)，生成亞硫酸鈣：CaCQ+SQ+H2Q->CaSQ3 ? WO+PHQ+CQ(1)通過煙氣中的氧和亞硫酸氫根的中間過渡反應(yīng)，部分的亞硫酸鈣轉(zhuǎn)化成石膏，化學(xué)上稱作二水硫酸鈣：CaSQ ? HO + SQ2 + H 2O -> Ca(HSQ 3)2 + ?HLQ (2)Ca(HSQ) 2 + ?Q +2H2Q -> CaSQ 4 2 H 2Q + SQ2 + H 2Q ( 3)吸收塔漿液池中剩余的亞硫酸鈣通過由氧

7、化風(fēng)機(jī)鼓入的空氣發(fā)生氧化反應(yīng)，生成硫酸鈣。在該反應(yīng)過程中 直接的氧化是次要的，而主要是通過亞硫酸氫根與氧氣的反應(yīng)完成：Ca(HSQ3) 2 + ?Q2 +2H2Q -> CaSQ 4 2 H 2Q + SQ2 + H 2Q( 3) 當(dāng)然，也有其他的反應(yīng)，如：三氧化硫，氯化氫和氫氟酸與碳酸鈣的反應(yīng)，反應(yīng)生成石膏和氯化鈣和/ 或氟化鈣化合物：CaCQ3+ SQ 3 + 2 H2Q-> CaSQ2 H 2Q+CQ2(5)CaCQ3+ 2HCl -> CaCl2 + H 2Q + CQ2CaCQ3 + 2HF -> CaF2+H2Q+CQ2吸收塔漿液池中的pH 值通過加入石灰石

8、漿液來控制，(6)(7)在吸收塔漿液池中的反應(yīng)需足夠長的時間以使石膏能產(chǎn)生良好的石膏結(jié)晶(CaSO- 2H2Q3.4 主要工藝系統(tǒng)及功能脫硫裝置由煙氣系統(tǒng)和 SQ2 吸收系統(tǒng)兩個主系統(tǒng)， 以及石灰石漿液供應(yīng)系統(tǒng)、 事故漿液貯存及石膏排放系統(tǒng)、 石膏脫水及貯備系統(tǒng)、工藝水系統(tǒng)、廢水處理系統(tǒng)五個輔助系統(tǒng)組成。3.4.1煙氣系統(tǒng)煙氣系統(tǒng)按一套機(jī)組配備一套脫硫裝置設(shè)計。1 號、 2 號機(jī)組煙氣引入總煙道，在總煙道上裝設(shè)旁路擋板，并從總煙道側(cè)引岀煙氣，煙氣通過脫硫裝置進(jìn)口擋板經(jīng)升壓風(fēng)機(jī)后，進(jìn)入吸收塔。煙氣在吸收塔內(nèi)經(jīng)湍流器洗 滌后，通過除霧器岀吸收塔，自吸收塔岀來的煙氣95%勺SQ已被脫除，經(jīng)脫硫裝置岀

9、口擋板回到總煙道，并通過煙囪排放。 通過控制旁路擋板和脫硫裝置進(jìn)、 岀口擋板， 實現(xiàn)“脫硫裝置的運行” 和“脫硫裝置的旁路運行” 煙氣系統(tǒng)流程如下：電除塵器 f吸風(fēng)機(jī)f原煙氣總煙道-旁路煙道-增壓風(fēng)機(jī) f氣一氣換熱器 f吸收塔f洗滌區(qū) t噴淋區(qū)f除霧器f氣一氣換熱器 f旁路煙道f 煙氣總煙道f 煙囪。342 SQ吸收系統(tǒng)SQ吸收系統(tǒng)是整個 FGD的核心部分，所有脫除SQ的化學(xué)反應(yīng)都在吸收塔內(nèi)進(jìn)行并完成。SQ吸收系統(tǒng)按1、2 號機(jī)組各配備一套。SQ吸收系統(tǒng)由吸收塔(包括殼體、湍流器、除霧器)、漿液循環(huán)泵及管線等組成。吸收塔為逆流接觸型洗滌反應(yīng)塔，在吸收塔內(nèi)將同時完成 SQ的溶解、與石灰石漿液的反

10、應(yīng)、亞硫酸鈣的氧化、石膏的結(jié)晶等過程。塔的上部為洗滌、溶解、吸收區(qū)，該區(qū)域布置有湍流層、噴淋層，漿液循環(huán)泵將循環(huán) 漿液（由石灰石漿液、亞硫酸鈣和石膏漿液組成）送入噴嘴噴淋，漿液自上而下與自下而上的煙氣接觸后，匯 集在湍流層，進(jìn)吸收塔煙氣與循環(huán)漿液運動形成湍流，二者充分接觸，洗滌煙氣中的塵雜、溶解煙氣中的SQ2，并與CaCQ發(fā)生化學(xué)反應(yīng)而被吸收，生成的CaCQ向下匯集至吸收塔的下部漿池。漿池分為氧化區(qū)和結(jié)晶區(qū)。在氧化區(qū)，由氧化風(fēng)機(jī)向漿池鼓送壓縮空氣，將CaSQ氧化成CaSQ.石膏漿液由結(jié)晶區(qū)排岀經(jīng)石膏漿液排岀泵送至石膏旋流站。在吸收塔上部裝有兩層除霧器，以除去脫硫凈化后煙氣夾帶的液滴，煙氣由塔頂

11、引出，經(jīng)出口擋 板進(jìn)入總煙道，從煙囪排放。煙氣中的SQ的脫除效率取決于送入吸收塔吸收劑的漿液量和結(jié)晶區(qū)漿液的PH值。根據(jù)煙氣中 SQ量的變化自動調(diào)節(jié)吸收劑的加入量和循環(huán)漿液的PH值，獲得大于 95%的脫硫效率。吸收塔設(shè) 3層噴淋層并配有足夠的噴嘴，同時設(shè)有 6 臺漿液循環(huán)泵（每層噴淋層一臺漿液循環(huán)泵，其中備 用一臺），每個吸收塔 3臺，滿足脫硫裝置滿負(fù)荷運行。吸收塔漿池設(shè)置 6 臺攪拌器，每個吸收塔 3 臺，防止 漿池沉淀和使 CaSQ3 被氧化空氣充分氧化。SQ吸收系統(tǒng)流程如下：石灰石漿液輸送泵 f吸收塔循環(huán)泵 f噴淋層f吸收塔循環(huán)池 f石膏漿液輸送泵。3.4.3 石灰石漿液供應(yīng)系統(tǒng)石灰石漿

12、液供應(yīng)系統(tǒng)包括石灰石粉貯藏、石灰石粉制漿、石灰石漿液貯存及輸送。石灰石粉制漿為1、 2 號機(jī)組共用。石灰石漿液貯為 1、 2 號機(jī)組共用。FGD系統(tǒng)直接采用的脫硫劑是石灰石粉，它的粒徑的90%<63卩m。石灰石原料在兩臺磨機(jī)磨制成符合要求的石灰石粉后，送至 FGD區(qū)域的石灰石粉倉貯存?zhèn)溆谩Ｊ沂蹅}頂部配有布袋式除塵器，底部配有流化裝置和 兩臺流化風(fēng)機(jī)。脫硫劑石灰石粉通過制漿裝置制成濃度25%的石灰石漿液，將漿液貯存在石灰石漿槽中。貯存在石灰石漿槽中的石灰石漿液通過3臺石灰石漿液泵送入吸收塔，作為脫硫之用。流量是根據(jù)FGD運行的綜合負(fù)荷而自動控制的。石灰石漿液供應(yīng)系統(tǒng)流程如下：石灰石卸料

13、斗 f預(yù)破碎機(jī)f斗式提升機(jī) f石灰石料倉 f稱重皮帶給料機(jī) f球磨機(jī)f石灰石漿 液一級循環(huán)箱 f 一級循環(huán)泵 f 一級漩流分離器 f 二級漿液循環(huán)箱 f 二級循環(huán)泵 f 二級漩流分離器 f 石灰石漿液貯箱 f 漿液輸送泵。3.4.4 事故漿液貯存及石膏排放系統(tǒng)為了滿足吸收塔檢修排空的需要，F(xiàn)GD系統(tǒng)設(shè)置了一個容量與吸收塔漿池容量相當(dāng)?shù)臐{液貯存槽，稱作為事故漿槽。該事故漿槽有三臺攪拌器，兩臺石膏漿液外排泵兼作塔池的排空泵，可將吸收塔內(nèi)的漿液排至事故 漿槽。為將事故漿槽的漿液打回至吸收塔，還專門配置一臺事故漿液返回泵。為了收集整個FGD系統(tǒng)包括在吸收塔及事故漿槽的停運或檢修時疏排漿液及水沖洗漿液，

14、FGD系統(tǒng)在吸收塔區(qū)域和事故漿槽區(qū)域分別設(shè)置了兩個混凝土漿液池坑，漿液地坑排空泵可將池中漿液打入吸收塔。3.4.5 石膏脫水及貯備系統(tǒng)吸收塔池內(nèi)的石膏漿液由 3 臺石膏漿液泵送到磨機(jī)循環(huán)漿液箱。在磨機(jī)循環(huán)漿液箱由磨機(jī)循環(huán)漿液泵將石 膏漿液磨為漿液中固體含量為50%至 60%的石膏漿液。 50%至 60%固體含量的石膏漿液自流到石膏漿液箱，然后再通過石膏漿液泵送到真空皮帶機(jī)進(jìn)行脫水。磨機(jī)循環(huán)漿液箱溢流出來的石膏漿液，粒徑較小，其大部分返回 吸收塔，一小部分通過漿液泵打到廢水箱，經(jīng)旋流濃縮的石膏還返回吸收塔，溢流部分將被收集到廢水箱，通 過廢水泵打到處理系統(tǒng)處理。3.4.6 工藝水系統(tǒng)FGD設(shè)有專

15、門的工藝水系統(tǒng)，為FGD供水。FGD工藝水主要用于：除霧器沖洗水、石膏沖洗水、FGD系統(tǒng)容器及管道停運時的沖洗水、GGH勺高壓沖洗水、石灰及石灰石制漿用水。工藝水系統(tǒng)設(shè)工藝水箱一個，容積為100m3 ；設(shè)除霧器沖洗水泵 3臺，用于定期沖洗沉積在吸收塔除霧器上的污垢；設(shè)工藝水泵3 臺，為石灰石粉制漿提供性能穩(wěn)定的水源以及補充吸收塔、冷卻流化風(fēng)機(jī)、氧化風(fēng)機(jī)以及設(shè)備管道的沖洗水等。3.4.7 廢水處理系統(tǒng)由于系統(tǒng)會產(chǎn)生一部分廢水，其中有些重金屬濃度較高，如Cr、Zn、Cu、Hg等，廢水pH值在5.6左右。為此該工藝配有一套廢水處理系統(tǒng)，使這部分廢水達(dá)到環(huán)境排放要求。3.5 脫硫裝置運行方式 脫硫裝置采用計算機(jī)集中控制系統(tǒng)，能夠自動控制、指示、記錄整個過程，使脫硫裝置正常運行。并且， 無論脫硫裝置處于何種狀態(tài)，都不會對機(jī)組及其它機(jī)組產(chǎn)生影響。但會通過信息資源共享，將其運行狀態(tài)告知 機(jī)組。脫硫裝置由DCS控制系統(tǒng)實現(xiàn)自動控制，通過