石灰石湿法烟气脱硫技术

石灰石湿法烟气脱硫技术

一.工艺流程

1脱硫系统由下列子系统组成： 1.1石灰石制粉系统 1.2吸收剂制备与供应系统 1.3烟气系统 1.4 SO2吸收系统 1.5石膏处理系统 1.6废水处理系统 1.7公用系统 1.8电气系统

2 .烟气脱硫工艺流程简介

(石灰石——石膏湿法脱硫工艺流程图)

作为脱硫吸收剂的石灰石选用石灰石矿生产的3-10mm、水份＜1%的石灰石颗粒，运输至石灰石料仓。石灰石经磨粉机磨制成325目90%通过、颗粒度≤43μm的石灰石粉。合格的石灰石粉经制浆系统与水配置成30%浓度的悬浮浆液，根据烟气脱硫的需要，在自动控制系统的操纵下通过石灰石浆液泵和管道送入吸收塔系统。石灰石由于其良好的活性和低廉的价格因素是目前世界上广泛采用的脱硫剂制备原料。

烟气脱硫系统采用将升压风机布置在吸收塔上游烟气侧运行的设计方案，以保证整个FGD系统均为正压运行操作，同时还可以避免升压风机可能受到的低温烟气腐蚀。升压风机为烟气提供压头，使烟气能克服整个FGD系统从进口分界到烟囱之间的烟气阻力。

为了将FGD系统与锅炉分离开来在整个脱硫烟气系统中设置有带气动执行机构保证零泄漏的烟气档板门.在要求紧急关闭FGD系统的状态下，旁路档板门在5s自动快速开启，原烟气档板门在55s、净烟气档板门50s内自动关闭。为防止烟气在档板门中泄漏，原烟气和旁路档板门设有密封空气系统。

脱硫系统运行时，锅炉至烟囱的旁路档板门关闭，锅炉引风机来的全部烟气经过各自的原烟气档板门汇合后进入升压风机.升压后的烟气至气气热交换器（GGH）原烟气侧，GGH 选用回

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转再生式烟气换热器,涂搪瓷换热元件选用先进波形和高传热系数产品, 以减小GGH总重和节约业主方未来更换换热元件的费用。GGH利用锅炉出来的原烟气来加热经脱硫之后的净烟气，使净烟气在烟囱进口的最低温度达到80℃以上, 大于酸露点温度后排放至烟囱。 GGH转子采用中心驱动方式。每台GGH设两台电动驱动装置，一台主驱动，一台备用, 电机均采用空气冷却形式。如果主驱动退出工作，辅助驱动自动切换，防止转子停转。GGH的设计能适应在厂用电失电的情况下，转子停转而不发生损坏、变形。GGH采取主轴垂直布置, 即气流方向为原烟气向上(去吸收塔)，净烟气向下(去烟囱排放)。因为原烟气中含有一定浓度的飞灰，飞灰可能会沉积在装置的内侧，随着时间的推移，热传递的效率可能会降低。为防止GGH传热面间的沉积结垢而影响传热效率, 增大阻力和漏风率, 减小寿命，需要通过吹灰器使用压缩空气清洗或用高压水进行定时清洗，吹灰器配有一根可伸缩的喷枪。视烟气中飞灰含量情况, 决定每班或每隔数小时冲洗一次GGH，或当压降超过给定最大值时，说明有一定程度的石膏颗粒沉积, 需启动高压水泵冲洗。但用高压水泵冲洗只能在运行时进行在线冲洗。当FGD装置停运时，可用低压水冲洗换热器(离线冲洗)。

GGH的防腐主要有以下措施: 对接触烟气的静态部件采取玻璃鳞片树脂涂层保护, 保护寿命约为1个大修周期; 对转子格仓, 箱条等回转部件采用厚板考登钢15-20mm厚板, 寿命为30年; 密封片采用高级不锈钢AVESTA 254SMO/904L; 换热元件采用脱碳钢镀搪瓷, 寿命约为2个大修周期。

在热量交换后烟气温度降温冷却至 101℃和89.3℃后进入逆流喷淋吸收塔，冷却后的原烟气进入吸收塔与同时通过吸收塔上部的喷嘴进入吸收塔,并与向下喷出的雾状石灰石浆液接触进行脱硫反应，烟气中的SO2、SO3等被吸收塔内循环喷淋的石灰石浆液洗涤,并与浆液中的CaCO3发生反应生成的亚硫酸钙悬浮颗粒在吸收塔底部的循环浆池内,再次被氧化风机鼓入的空气强制氧化而继续发生化学反应，最终生成石膏颗粒。与此同时，部分其他有害物质如飞灰、SO3、HCI、HF等也得到清除，这时的原烟气温度已被降低至饱和温度47.22℃和45.53℃。在吸收塔的出口设有除雾器，脱除SO2后的烟气经除雾器除去烟气中携带的细小的液滴，进入气气热交换器净烟气侧加热，此时的烟气温度进入GGH升温到80℃以上，经脱硫系统净烟气档板门最后送入烟囱，排向大气。

在整个脱硫系统中多处烟气温度已降至100℃以下，接近酸露点，为烟道和支架防腐，在设计中采用了玻璃鳞片树脂涂层。考虑到低温烟气对烟囱内壁产生的影响，烟囱内壁均采用刷

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耐酸涂料，隔热层采用憎水膨胀珍珠岩，内衬为耐酸砖，采用耐酸胶泥砌筑的防腐措施。在脱硫系统内部采取的防腐措施有：对接触烟气的静态部位采取玻璃鳞片树脂涂层保护， 经过充分氧化生成的脱硫副产品石膏浆体，经吸收塔排出泵从吸收塔石膏浆液池抽出通过管道输送至石膏缓冲罐，再由石膏旋流站进料泵送入旋流站进行一级脱水，经分离脱水后的底流石膏浆液含水率约50%左右，直接进入真空过滤皮带机进行过滤脱水处理，在第二级脱水系统中还对石膏滤饼进行冲洗以去除氯化物，最后制备成含水量小于10%、含Cl-＜100ppm的脱硫石膏粉，石膏成品堆积在脱硫石膏仓待运。脱硫石膏可用作建材和化工原料。最后，废水经废水旋流站再次进行旋流分离，得到含固量为3%的溢流和含固量为10%的底流，底流进入滤液水箱，返回FGD系统循环使用，溢流排放至废水处理站。

当脱硫系统停运时，锅炉烟气旁路档板门开启，脱硫装置原烟气挡板门和净烟气挡板门关闭，原烟气通过锅炉至烟囱的旁路烟道进入烟囱。当一台锅炉停止运行时，开启该锅炉旁路档板门，关闭原烟气档板门 。

脱硫系统设置一只事故浆池，供系统发生故障和检修时存放石膏浆液用，为防止石膏浆液沉淀，凡存有浆液的罐、坑、均设置连续运行的搅拌器。为减少二次污染，在脱硫工程中又进行了改进，增加了个塔区排水池，用来收集塔区正常运行、清洗和检修中产生的排出物、收集FGD装置的冲洗水和废水，水一集满，安装在池顶的排水泵就将其输送到吸收塔或事故浆液池，为防止坑内浆液中固体颗粒沉积，池顶还安装了搅拌器。

脱硫系统设计有自己的工业（艺）水箱和水泵，所需水源以及消防水、生活用水均来自机组的闭式水和消防水系统.所用压缩空气系统根据实际情况可以从主机引用或另设一套压缩空气系统,主要作用是仪表用气,气动执行机构用气,检修用气和GGH压缩空气吹扫用气. 二.反应原理

当吸收液通过喷嘴雾化喷入烟气时，吸收液分散成细小的液滴并覆盖吸收塔的整个断面。这些液滴在与烟气逆流接触时SO2被吸收。这样，SO2在吸收区被吸收，吸收剂的氧化和中和反应在吸收塔底部的储液区完成并最终形成石膏。

为了维持吸收剂恒定的pH值并减少石灰石耗量，吸收塔内的吸收剂被搅拌机、氧化空气和吸收塔循环泵不停地搅动。 吸收塔中的SO2的脱除原理如下：

烟气中的SO2与浆液中碳酸钙发生反应，生成亚硫酸钙：

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CaCO3+SO2+H2O--->CaSO3·½H2O+½H2O+CO2 （1） 通过烟气中的氧和亚硫酸氢根的中间过渡反应，部分的亚硫酸钙转化成石膏，化学上称作二水硫酸钙：

CaSO3 · ½H2O + SO2 + H2O ---> Ca(HSO3)2 + ½H2O (2) Ca(HSO3) 2 +½O2 +2H2O ---> CaSO4 · 2 H2O + SO2 + H2O（3）

吸收塔浆液池中剩余的亚硫酸钙通过由氧化风机鼓入的空气发生氧化反应，生成硫酸钙。在该反应过程中直接的氧化是次要的，而主要是通过亚硫酸氢根与氧气的反应完成： Ca(HSO3) 2 +½O2 +2H2O ---> CaSO4 · 2 H2O + SO2 + H2O（3）

当然，也有其他的反应，如：三氧化硫，氯化氢和氢氟酸与碳酸钙的反应，反应生成石膏和氯化钙和/或氟化钙化合物：

CaCO3 + SO3 + 2 H2O---> CaSO4·2 H2O+CO2 (5) CaCO3 + 2HCl ---> CaCl2 + H2O + CO2 (6) CaCO3 + 2HF ---> CaF2+H2O+CO2 (7)

吸收塔浆液池中的pH值通过加入石灰石浆液来控制，在吸收塔浆液池中的反应需足够长的时间以使石膏能产生良好的石膏结晶（CaSO4·2H2O）。

氧化空气空压机 (1用1备)安装独立风机房内，用以向吸收塔浆池提供足够的氧气和/或空气，以便于石膏的形成（即从亚硫酸钙进一步氧化成硫酸钙），因为烟气中所含的氧不能满足氧化需要。如果输入的氧化空气不足会导致脱硫效率的降低，并在吸收塔中产生结块。然而，最佳的空气输入值可节约能量。氧化空气通过喷管（喷管上规则间隔分布有出气孔）分布到吸收塔浆液池中。

新鲜的氧化空气通过消音器和空气过滤器被吸入，经过空压机压缩后再通过消音器经过管道输送到吸收塔。为了降低氧化空气的温度（离开空压机的温度高达110℃），需将水喷入到氧化空气管中，水蒸发后使氧化空气降温。

塔内喷淋层采用FRP管，浆液循环管道采用法兰联结的碳钢衬胶管，氧化空气管道采用带有保温层的无缝钢管。FGD工艺系统中吸收浆液最大氯离子浓度按20000ppm考虑, 并以此决定所有与浆液接触的设备和部件的防腐保护。 三、石灰石（石灰）—石膏湿法脱硫主要特点

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（1）脱硫效率高。石灰石（石灰）—石膏湿法脱硫工艺脱硫率高达95%以上，脱硫后的烟气不但二氧化硫浓度很低，而且烟气含尘量也大大减少。大机组采用湿法脱硫工艺，二氧化硫脱除量大，有利于地区和电厂实行总量控制。

（2）技术成熟，运行可靠性好。国外火电厂石灰石(石灰)一石膏湿法脱硫装置投运率一般可达98%以上，由于其发展历史长，技术成熟，运行经验多，因此不会因脱硫设备而影响锅炉的正常运行。特别是新建的大机组采用湿法脱硫工艺，使用寿命长，可取得良好的投资效益。

(3)对煤种变化的适应性强。该工艺适用于任何含 硫量的煤种的烟气脱硫，无论是含硫量大于3%的高硫煤，还是含硫量低于1%的低硫煤，石灰石(石灰)一石膏湿法脱硫工艺都能适应。

(4)占地面积大，一次性建设投资相对较大。石灰石(石灰) 一石膏湿法脱硫工艺比其它工艺的占地面积要大，所以现有电厂在没有预留脱硫场地的情况下采用该工艺有一定的难度，其一次性建设投资比其它工艺也要高一些。

(5)吸收剂资源丰富，价格便宜。作为石灰石(石灰) 一石膏湿法脱硫工艺吸收剂的石灰石，在我国分布很广，资源丰富，许多地区石灰石品位也很好，碳酸钙含量在90%以上，优者可达95%以上。在脱硫工艺的各种吸收剂中，石灰石价格最便宜，破碎磨细较简单，钙利用率较高。

(6)脱硫副产物便于综合利用。石灰石(石灰) 一石膏湿法脱硫工艺的脱硫副产物为二水石膏。在日本、德国脱硫石膏年产量分别为250万吨和350万吨左右，基本上都能综合利用，主要用途是用于生产建材产品和水泥缓凝剂。脱硫副产物综合利用，不仅可以增加电厂效益、降低运行费用，而且可以减少脱硫副产物处置费用，延长灰场使用年限。 (7)技术进步快。近年来国外对石灰石(石灰) 一石膏湿法工艺进行了深入的研究与不断的改进，如吸收装置由原来的冷却、吸收、氧化三塔合为一塔，塔内流速大幅度提高，喷嘴性能进一步改善等。通过技术进步和创新，可望使该工艺占地面积较大、造价较高的问题逐步得到妥善解决。

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