2022年湿法脱硫技术介绍 .docx
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1、精选学习资料 - - - - - - - - - 2 湿法脱硫技术介绍2.1 脱硫方法简介目前,世界范畴内的火电厂脱硫技术多种多样,达数百种之多;按脱硫工艺在燃烧过程中所处位置不同可分为:燃烧前脱硫、 燃烧中脱硫、燃烧后脱硫;燃烧前脱硫主要是洗煤、煤的气化和液化,洗煤 仅能脱去煤中很少一部分硫, 只可作为脱硫的一种帮助手段,煤气化 和液化脱硫成效好, 是解决煤炭作为今后能源的主要途径,但目前从 经济角度看,仍不能与自然气及石油竞争;燃烧中脱硫主要方式是循环流化床锅炉,循环流化床锅炉是近年来在国际上进展起来的新一代高效、低污染清洁燃烧技术, 具有投资省、燃料适应性广等优点, 是一种正在高速进展,
2、并正在快速得到商业推广的方法; 但循环流化床燃烧技术在锅炉容量上受到限制,主要用于 135MW 以下机组;燃烧后脱硫即烟气脱硫,是目前唯独大规模商业应用的脱硫方式,烟气脱硫技术很多,主要有石灰石/ 石膏湿法、旋转喷雾干燥法、炉内喷钙加尾部烟道增湿活化烟气脱硫工艺芬兰Tempell和 IVO公司的 LIFAC、海水烟气脱硫工艺、电子束照耀加喷氨烟气脱硫工艺、气体悬浮吸取脱硫技术FLSGSA、ABB 新型一体化烟气脱硫工艺NID 、德国 WULFF 公司回流式烟气循环流化床 RCFBFGD脱硫技术等;名师归纳总结 - - - - - - -第 1 页,共 23 页精选学习资料 - - - - -
3、- - - - 2.2 湿法脱硫工艺湿式石灰石石膏法脱硫工业扮装置已有四十余年的历史,经过多年不断改良进展与完善, 目前已成为世界上技术最为成熟、应用最为广泛的脱硫工艺,在脱硫市场特殊是大容量机组脱硫上占主导地位,约占电厂装机容量的85;应用的单机容量已达1000MW ;1 湿法脱硫工艺特点优点:1) 技术成熟、牢靠,国外应用广泛,国内也有运行体会;2) 脱硫效率高 =95% ;3) 适用于大容量机组;4) 吸取剂价廉易得;5) 系统运行稳固、煤种和机组负荷变化适应性广;6) 脱硫副产品石膏可以综合利用;缺点:1) 系统复杂、运行保护工作量大;2) 水消耗较大,存在废水处理问题;3) 系统投资
4、较大、运行保护费用高、装置占地面积也相对较大;2 反应原理该工艺的主要反应是在吸取塔中进行的,送入吸取塔的吸取剂石灰石 石灰浆液与经烟气再热器冷却后进入吸取塔的烟气接触混 合,烟气中的二氧化硫 SO2与吸取剂浆液中的碳酸钙 CaCO3 以及 鼓入的空气中的氧气 O2 发生化学反应,生成二水硫酸钙名师归纳总结 - - - - - - -第 2 页,共 23 页精选学习资料 - - - - - - - - - CaSO4 2H2O 即石膏;脱硫后的烟气依次经过除雾器除去雾滴、烟气再热器加热升温后,经烟囱排入大气;该工艺的化学反应原理如下:吸取: SO2+H2O = H2SO3 = H + HSO
5、3氧化: H+HSO3+ 1/2O2 = 2H 2O + SO 42结晶: CaCO 3 + 2H= Ca2+ H 2O + CO 2 Ca2+ SO 42+ 2H 2O = CaSO 42H 2O pH 值的掌握对反应很重要,较高的pH 值有利于吸取反应的发生,而较低的 pH 值有利于氧化和结晶反应的进行;3 湿法脱硫工艺系统简介一套完整的湿法脱硫工艺系统通常包括:SO2 吸取氧化系统即吸取塔系统、烟气系统、吸取剂制备系统、石膏脱水系统、废水处理 系统;各系统关系如下:在整个脱硫系统中,吸取塔系统是核心,SO2 的脱除,中间产物的氧化, 以及副产物石膏浆的结晶全部在吸取塔中 完成,其它系统就
6、是为吸取塔系统供应服务,而且依据要求不同,其 它系统或可以简化,或可以取消,假如取消石膏脱水系统,就变为石膏抛弃法, 这时废水处理系统也相应取消,烟气系统的简化主要在于烟气再热器的取舍, 而吸取剂制备系统的简化就是取消石灰石磨制设 备球磨机,直接购买石灰石粉进行配制浆液;名师归纳总结 - - - - - - -第 3 页,共 23 页精选学习资料 - - - - - - - - - 3 湿法脱硫工艺系统例如下面以 2 300MW机组为例来介绍石灰石 / 石膏法脱硫装置系统;吸取塔采纳喷淋塔;石灰石 - 右膏湿法烟气脱硫工艺流程图烟气脱硫 FGD系统分为以下几个系统:吸取塔系统、 烟气系统、石灰
7、石输送系统、 石灰石浆液制备系统、石膏脱水系统、 FGD 帮助设备系统 1 吸取塔系统 吸取塔系统每炉一套; 采纳的工艺是就地强制氧化湿法石灰石石膏脱硫工艺; 在吸取塔内, 浆液中的碳酸钙与从烟气中捕捉的二氧 化硫发生化学反应, 生成亚硫酸钙; 脱硫并除尘后的净烟气经除雾器 除去气流中夹带的雾滴及灰尘颗粒; 向吸取塔内在吸取塔的下半部,这部分所起到的是吸取塔反应塔的作用收集的浆液中喷射空气, 将亚硫酸钙就地氧化为硫酸钙石膏;为保持固体颗粒的悬浮,配有名师归纳总结 - - - - - - -第 4 页,共 23 页精选学习资料 - - - - - - - - - 足够数量的搅拌器;石膏浆液排至石
8、膏脱水系统;配有真空皮带过滤机, 以使石膏的品质满意工业应用的要求; 真空皮带过滤机中滤出的滤液经收集后在FGD 系统中循环使用;一部分滤液被送至 从 FGD 系统清除氯化物的排放水;FGD 废水处理系统,作为吸取塔喷淋层 吸取塔除雾器2 吸取塔结构特点吸取塔每炉一塔; FGD 系统所采纳的吸取塔是带就地强制氧化的极为简洁的喷淋塔; 吸取塔的设计确保到达最正确的设计参数,这些设计参数如 pH 值、L/G 、Ca/S 、氧化空气流量、悬浮物含量等;名师归纳总结 - - - - - - -第 5 页,共 23 页精选学习资料 - - - - - - - - - 喷淋组件之间的距离是依据所喷液滴的有
9、效喷射轨迹及滞留时间而确定的,液滴在此处与烟气接触,SO2 通过液滴的外表被吸取;进气口连接喷嘴的底部配置是细心设计的,以保持朝向吸取塔有足够的向下倾斜坡度,进口配有一个进口档板以阻挡喷淋的液滴进入烟气进口的连接烟道;吸取塔内的氯化物浓度不超过20,000 ppm ;吸取塔内基本构件的材质为含钼百分之六的优质不锈钢;这一系 统在吸取系统的各种工况下具有极佳的防腐及防蚀性能;吸取塔进口 的干湿区采纳 ASTMUNSN10276 或等同材质;吸取塔反应塔尺寸的确定能供应足够的停留时间完成亚硫酸钙 向硫酸钙的氧化、石膏结晶及液体的脱硫;在这些因素中,最关键的 是液体脱硫时间的要求;3 吸取塔再循环系
10、统 吸取塔再循环系统包括泵、管道系统、喷淋组件及喷嘴 , 在浆液及所需净化的烟气之间供应亲密的接触;这一系统的设计要求是有足够和必要的液 / 气比 L/G以牢靠地实现所要求的 SO2 脱除性能且 在吸取塔的内外表不产生结垢;每层喷淋组件都配有一台与喷淋组件上升管道系统相连接的吸 收塔再循环泵; 该系统包括管道布置, 是经过细心设计的以防止浆液 累积及 / 或腐蚀问题; 由于能依据每台锅炉负荷挑选最适合 / 经济的泵 运行模式,该再循环泵系统能大大节约电耗;喷淋组件及喷嘴的布置设计成匀称掩盖吸取塔的横截面;一个喷淋组件是由带每个喷淋嘴连接支管的母管组成的;喷淋嘴的布置设计名师归纳总结 - - -
11、 - - - -第 6 页,共 23 页精选学习资料 - - - - - - - - - 成有足够的重叠以确保吸取塔横截面的完全掩盖;使用由碳化硅制成的喷淋嘴取得极佳的长期无腐蚀、 无磨蚀、无石膏结垢及堵塞等问题;这样就要求再循环泵系统具有与装置寿命相等同的使用寿命且无磨 损问题;4 除雾器 每台吸取塔设两级除雾器, 位于吸取塔顶部最终一个喷淋组件的 下游;配有除雾器清洗管道系统及与除雾器相关的喷淋嘴;5 氧化空气系统 氧化空气系统每塔一套, 氧化空气被注入由吸取塔搅拌器所产生 的被搅拌液流上;注入的空气裂为细小的气泡并在液体中充分散开;6 湿法脱硫系统的主要特点 :名师归纳总结 1)吸取剂
12、:石灰石或石灰 ,价廉;第 7 页,共 23 页2)反应产物 :石膏二水硫酸钙 ,可作建材使用;3)石膏品质 :90% 左右纯度;4)脱硫效率 :高,可达 95% 以上;5)对煤种适用性 :无限制 ,可用于高中低含硫煤种;6)机组适用性 :无限制 ,特殊适用大机组;7)利用率 :大于 95% ;8)电耗:1.2-1.6% ;9)钙硫比 Ca/S: 1.03 ;- - - - - - -精选学习资料 - - - - - - - - - 10) 水耗及废水量 :与烟气与工艺水等参数有关;11) 占地面积 :取决于现场条件;12) 市场占有率 :国内市场 80%, 国际市场 85% ;7 烟气系统1
13、)烟气系统每塔一套;来自锅炉的烟气在布袋除尘器后由两2台引风机 IDF引出;在正常运行时,旁路挡板门应关闭;每个旁路挡板门配密封风机;2)被吸入的烟气进入吸取塔中,除去烟气中的二氧化硫、飞灰及其他污染物;从吸取塔流出的经处理的烟气经烟囱排放到大气中;3)在故障情形下,开启烟气旁路挡板门,烟气通过旁路绕过FGD系统直接排到烟囱;8 石灰石输送系统1)石灰石输送系统两炉共用一套 . 2)石灰石由卡车 30 吨/ 辆运到电厂,直接倒入卸料斗;卸料斗全厂共用一个,容积 90 吨;3)配置一套完整的卸料和转移输送机,将石灰石从卸料斗输送到石灰石贮仓;输送装置上配有用于别离大块石灰石、杂物和金属的别离器;
14、石灰石贮仓全厂共用一个,包括配有闸板门、仓顶除尘器,除尘器的压差掌握和吹扫程序等;9 石灰石浆液制备系统石灰石浆液制备系统两塔共用一套,1 个石灰石浆液箱池、名师归纳总结 - - - - - - -第 8 页,共 23 页精选学习资料 - - - - - - - - - 3 台石灰石浆液给料泵 2 运 1 备;由星型给料装置按需求量把石灰石粉从石灰石储仓送至浆液箱;FGD 工艺水或滤液将按与送入石灰石粉成定比的量加入浆液箱搅拌;石灰石浆液由石灰石浆液泵从石灰石浆液箱泵入两2台吸取塔;10 石膏脱水系统1)石膏脱水系统两塔共用一套, 包括旋流器 包括石膏水力旋流器 2 套、废水水力旋流器3 套、
15、滤液池、滤液水泵、石膏脱水系统内工艺泵、 2 台真空皮带脱水机 每台真空皮带脱水机出力为 2 台锅炉 BMCR 工况产生石膏量的75 及其帮助设备;2)石膏浆液由每台石膏排出泵输送至初级脱水系统;石膏水力旋第一级脱水系统包括石膏水力旋流站和废水旋流站;流器溢流至废水旋流站,底流将通往其次级脱水系统;其次级脱水系统包括两2台真空带式过滤器,位于第一级水力旋流站的下方;脱水后, 石膏饼将由输送装置送至石膏贮仓;从真空带式过滤器滤出的滤液将流至滤液箱,回到FGD 系统中使用;滤液由滤液泵抽吸至吸取塔反应塔或石灰石浆液制备系统再次使用;废水旋流器的溢流将流至沉灰池内 收塔或滤液箱;2.4 FGD 帮助
16、设备系统1FGD 补给水系统;废水旋流器的底流回到吸名师归纳总结 - - - - - - -第 9 页,共 23 页精选学习资料 - - - - - - - - - FGD 补给水系统由电厂工业水系统供应;泵的出力大小将考虑一套石灰石浆液制备系统及石膏脱水系统的连续的FGD 补给水用水量、间断的 FGD 补给水用水量及 FGD 补给水用水量的增量;用于 FGD 补给水的全部水泵都位于工艺水箱邻近;3 压缩空气系统 6 工业水系统常用湿法脱硫技术流派介绍1 湿法脱硫技术分类 尽管世界上的湿法脱硫技术多种多样,但是原理上都是大同小 异,差异主要表达在吸取塔各有特点,而其它系统如烟气系统、吸取 剂制
17、备系统、石膏脱水系统、废水处理系统几乎没有差异;湿法脱硫技术可以按吸取塔的不同进行分类的,大致可分为以下几类:单回路喷淋塔、双回路喷淋塔、比晓夫吸取塔、液注塔、鼓泡 塔、填料塔等;1单回路喷淋塔 单回路喷淋塔是目前世界上使用最广泛的吸取塔,约 80以上 的湿法脱硫使用单回路喷淋塔, 世界上大多数拥有湿法脱硫技术的专业公司都使用这种吸取塔,主要公司为ALSTOM 、IHI 、HITACHI 、B&W 、Steinm ller 、AE、ABB、GE、MASULEX 等;单回路喷淋塔一般是圆柱形塔,塔下部为浆液池, 氧化区位于浆液池下部,浆液池上方、塔的中下部是烟气入口区,在塔的上部是喷名师归纳总结
18、 - - - - - - -第 10 页,共 23 页精选学习资料 - - - - - - - - - 淋层,喷淋层和烟气入口之间、塔的中部为吸取区,喷淋层上方、靠 近塔的顶部是除雾器,塔顶的烟气出口一般为侧向;单回路喷淋塔结构简洁、构造合理,塔中没有填料或格栅,削减 了结垢、堵塞现象,也是全部吸取塔中最经济的吸取塔;2双回路喷淋塔 双回路喷淋塔是美国 Research-Cottrell 公司和德国诺尔克尔 兹公司的专利技术; 塔的结构和单回路喷淋塔相像,不同的是在吸取塔中循环回路分为下循环和上循环两个回路,采纳双循环回路运行;下循环回路 pH 值低,有利于氧化反应及石膏生成,上循环回路 pH
19、 值高,有利于吸取反应进行,可以得到较高的脱硫效率;由于采纳双循环回路,使两个回路中的反应在不同的pH 值环境下进行, 有利于提高 SO2 的脱除效率,也有利于削减吸取剂消耗;该工艺的另一个显著特点是由于烟气中的HCl 几乎在下循环回路完全去除,这样可以将具有腐蚀性的氯化物限制在吸取塔的很小一 块区域内,减小了对吸取塔其它区域的腐蚀;3比晓夫吸取塔比晓夫吸取塔其实也是一种单回路喷淋塔,之所以把它单独列为一个类别,是由于它比较特殊,和常规单回路喷淋塔有较大的不同;其主要特点是它把浆液池分为上下两个区,上部氧化区在低 pH 值环境下运行,供应了最好的氧化条件,下部为新加入的吸取剂区,pH 值较高,
20、有利于吸取反应;比晓夫吸取塔具有双回路喷淋塔分为 不同 pH 值区域的优点, 但是其塔的结构比双回路喷淋塔简洁,只需名师归纳总结 - - - - - - -第 11 页,共 23 页精选学习资料 - - - - - - - - - 一个回路;比晓夫吸取塔另外一个特点是它的脉冲悬浮系统,不需要搅拌 器,浆液的搅拌靠脉冲泵,长期关机后可以无障碍启动;4 液注塔 液注塔是三菱公司专利技术, 上面介绍的三种吸取塔都属于喷淋 塔,而液注塔就是完全不同于喷淋塔的一种吸取塔;喷淋塔是使吸取剂 浆液自上往下喷淋, 喷淋层一般设置多层,而液注塔是从下往上喷射, 形成树状的液注, 液注在上升与下落过程 中重复接触
21、烟气,完成吸取反应,喷射层为单层设置;液注塔的结构比喷淋塔更为简洁,特殊是在喷淋喷射层的设 置上,喷淋塔的喷淋层为多层, 喷嘴的分布和对喷嘴喷射角度都有严 格要求,而液淋塔对喷射层无严格要求,技术上简洁实现;5 填料塔填料塔是主要应用于早期的湿法脱硫装置,由于其结垢和堵塞问题难以解决,目前新上的脱硫装置已很少采纳填料塔;6 鼓泡塔 鼓泡塔是千代田化工建设研制开发的湿法脱硫技术,以上介绍的 五种吸取塔的脱硫机理是一样的, 都是通过烟气与浆液雾滴或液滴顺流或逆流接触进行反应,脱除烟气中的SO2,而鼓泡塔的脱硫机理就完全不同, 它是将烟气直接通到浆液中,通过烟气在浆液中鼓起的气泡与浆液进行接触反应;
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