湿法脱硫技术及设备系统介绍

石灰石-石膏湿法脱硫工艺及系统设备介绍目录1.脱硫技术概述2.石灰石-石膏湿法脱硫的理论根底3.石灰石-石膏湿法脱硫系统组成及主要设备介绍4.湿法脱硫的主要工艺参数辨识5.湿法脱硫装置运行中常见的问题依据nHJ/T 179-2005?火电厂烟气脱硫工程技术标准 石灰石/石灰-石膏法?nDL/T5196-2004?火力发电厂烟气脱硫设计技术规程?nDL/T 943-2005?烟气湿法脱硫用石灰石粉反响速率的测定?nDL/T 986-2005?湿法烟气脱硫工艺性能检测技术标准?nDL/T997-2006?火电厂石灰石-石膏湿法脱硫废水水质控制指标?06-10-1实行nDL/T998-2006?石灰石-石膏湿法脱硫装置性能验收试验标准?06-10-1实行n国家经贸委国家经贸委2000年年2月月?火电厂烟气脱硫火电厂烟气脱硫关键技术与设备国产化规划要点关键技术与设备国产化规划要点?n 脱硫工艺的选择脱硫工艺的选择n 设计、设备国产化的目标设计、设备国产化的目标n国家发改委国家发改委2005年年5月月?关于加快火电厂关于加快火电厂烟气脱硫产业化开展的假设干意见烟气脱硫产业化开展的假设干意见?n 标准脱硫市场标准脱硫市场n 开展后评估开展后评估后评估的主要内容1.工艺技术评估。重点评估工艺技术的先进性、可靠性和工艺技术评估。重点评估工艺技术的先进性、可靠性和适用性。适用性。2.设备评估。重点评估脱硫主设备及主要辅助设备的国产设备评估。重点评估脱硫主设备及主要辅助设备的国产化情况、设备参数选择合理性；事故、故障、维修状况；化情况、设备参数选择合理性；事故、故障、维修状况；磨损、积垢、腐蚀情况等。磨损、积垢、腐蚀情况等。3.系统性能评估。重点评估系统匹配程度、装置布置和设系统性能评估。重点评估系统匹配程度、装置布置和设备参数选择合理性、系统可靠性、物耗水平、副产品品备参数选择合理性、系统可靠性、物耗水平、副产品品质及利用、废水排放量及水质、二次污染等。质及利用、废水排放量及水质、二次污染等。4.经济性评估。重点评估工程及设备造价、运行费用等。经济性评估。重点评估工程及设备造价、运行费用等。5.管理水平评估。重点评估使用方对脱硫装置管理、运行、管理水平评估。重点评估使用方对脱硫装置管理、运行、维护的能力和效果；供给商的技术实力、管理水平、合维护的能力和效果；供给商的技术实力、管理水平、合同执行情况、售后效劳、信誉等。同执行情况、售后效劳、信誉等。1 脱硫技术概述?火电厂烟气脱硫关键技术与设备国产化规划要点火电厂烟气脱硫关键技术与设备国产化规划要点?中推荐的烟气脱硫技术中推荐的烟气脱硫技术方法名称方法名称工程实例工程实例干法及干法及半干法半干法旋转喷雾干燥法旋转喷雾干燥法山东黄岛山东黄岛LIFAC法法钱清、南京下关钱清、南京下关循环流化床循环流化床云南大唐开远云南大唐开远300MW电子束照射法电子束照射法杭州协联热电杭州协联热电湿法湿法氨水洗涤法氨水洗涤法天津碱厂（天津碱厂（60MW）海水脱硫海水脱硫深圳妈湾、漳州后石深圳妈湾、漳州后石石灰石石灰石-石膏湿法石膏湿法华能珞璜、杭州半山华能珞璜、杭州半山?关于加快火电厂烟气脱硫产业化开展的假设干意见关于加快火电厂烟气脱硫产业化开展的假设干意见?1)1)燃用含硫量大于燃用含硫量大于1 1煤且容量大于煤且容量大于200MW200MW含含200MW200MW的机组，的机组，应重点考虑采用石灰石石膏湿法脱硫工艺技术。应重点考虑采用石灰石石膏湿法脱硫工艺技术。2)2)燃用含硫量小于燃用含硫量小于1 1煤并且容量小于煤并且容量小于200MW200MW的机组，可考虑的机组，可考虑采用干法、半干法或其它一次性投资较低的成熟技术。采用干法、半干法或其它一次性投资较低的成熟技术。3)3)在在200MW200MW及以上机组采用干法、半干法或其它一次性投资较及以上机组采用干法、半干法或其它一次性投资较低的成熟技术，应进行充分论证，并提供国内外已有相同低的成熟技术，应进行充分论证，并提供国内外已有相同或更大容量的烟气脱硫设施成功投运的实例。或更大容量的烟气脱硫设施成功投运的实例。4)4)燃用含硫量小于燃用含硫量小于1 1煤的海滨电厂，在海水碱度满足工艺要煤的海滨电厂，在海水碱度满足工艺要求、海域环境影响评价通过国家有关部门审查，并经全面求、海域环境影响评价通过国家有关部门审查，并经全面技术经济比较后，可以考虑采用海水法脱硫工艺。技术经济比较后，可以考虑采用海水法脱硫工艺。石灰石-石膏湿法脱硫的主要特点1)脱硫效率高。脱硫后烟气中二氧化硫、烟尘大大减少。2)技术成熟，运行可靠性好。国外投运率一般可达98%以上，3)对煤种适应性强。4)占地面积大，一次性建设投资相对较大。5)吸收剂资源丰富，价格廉价。6)脱硫副产物便于综合利用。7)技术进步快。塔型塔型特点特点实例实例单回路单回路喷淋塔喷淋塔塔的上部是喷淋层；塔的上部是喷淋层；塔的中部为吸收区；塔的中部为吸收区；浆液池下部为氧化区浆液池下部为氧化区IHI、B&W、Steinmller、AE、ABB、MASULEX 双回路双回路喷淋塔喷淋塔双循环回路运行。下循环双循环回路运行。下循环pH值低，值低，有利于氧化反应及石膏生成，上循有利于氧化反应及石膏生成，上循环环pH值高，有利于吸收反应进行值高，有利于吸收反应进行 美国美国Research-Cottrell公司和德国公司和德国诺尔克尔兹公司诺尔克尔兹公司 比晓夫比晓夫塔塔浆液池分上下两个区，上部氧化区浆液池分上下两个区，上部氧化区低低pH值运行；下部新加入吸收剂，值运行；下部新加入吸收剂，pH值较高，有利于吸收反应值较高，有利于吸收反应 山东三融山东三融液柱塔液柱塔浆液从下往上喷射，形成树状的液浆液从下往上喷射，形成树状的液注，液注在上升与下落过程中重复注，液注在上升与下落过程中重复接触烟气接触烟气 日本三菱重工，日本三菱重工，华能珞璜二期华能珞璜二期鼓泡塔鼓泡塔将烟气直接通到浆液中，通过烟气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在浆液中鼓起的气泡与浆液进行接触反应触反应 日本川崎日本川崎广东台山电厂广东台山电厂 2 石灰石-石膏湿法脱硫工艺的理论根底工艺过程工艺过程化学反应化学反应向吸收塔添加石灰石浆液向吸收塔添加石灰石浆液石灰石溶解石灰石溶解浆液喷淋或鼓泡浆液喷淋或鼓泡SO2的吸收的吸收向吸收塔鼓入氧化空气向吸收塔鼓入氧化空气亚硫酸盐的氧化亚硫酸盐的氧化浆液循环、搅拌浆液循环、搅拌硫酸盐的形成及硫酸盐的形成及石膏结晶石膏结晶主要化学反响：n吸收：吸收：SO2H2O H+HSO3-H+SO32-n溶解：溶解：CaCO3 H+Ca2+HCO3-n中和：中和：HCO3-H+CO2 H2On氧化：氧化：SO32-O2 SO42-n结晶：结晶：Ca2+SO32-H2O CaSO31/2H2O Ca2+SO42-H2O CaSO42H2O影响脱硫效率的因素一、参与脱硫反响的物质烟气、石灰石粉、工艺水二、运行控制pH,停留时间1烟气与脱硫效率FGD入口SO2浓度HCl、HF浓度 CaCO3+2 HClCaCl2+CO2+H2O CaCO3+2 HF CaF2+CO2+H2O烟尘烟温石灰石粉品质nCaCO3纯度、MgO、Al2O3、SiO2n颗粒度 n 低硫煤250目55 m，90%过筛率n 高硫煤325目44m，90%过筛率n活性反响速率n 1pH=5.5，转化分数=80%；n 2pH=5.5，6小时；n 3)恒定加酸，比较pH变化曲线石灰石成分要求江苏太仓江苏太仓国华宁海国华宁海B&W、Steinmller广东沙角广东沙角ACaO52.5%51.5%51.5-54.88%50-52%MgO0.2%0.4-0.9%0.19-0.43%2%SiO21.5%0.47-4.2%0.47-4.2%0.27%颗粒度颗粒度325目目90%40um40um80%44um90%运行控制与脱硫率1)浆液pH Ca/S；2)液气比L/G、浆液循环量；3)浆液停留时间、过饱和度1.21.3；4)脱硫副反响Mg、Al、Cl)脱硫率n单位时间内烟气脱硫系统脱除SO2的量与进入脱硫系统时烟气中的SO2量之比nC2脱硫前烟气中SO2的折算浓度mg/m3,过剩空气系数燃煤取1.4,燃油、气取1.2;nC1脱硫后烟气中SO2的折算浓度mg/m3,过剩空气系数燃煤取1.4,燃油、气取1.2;钙硫比n投入脱硫系统中钙基吸收剂与脱除的SO2摩尔数之比nnSt-Ca/SnmCaCO3-石灰石耗量，kg/hnVRG烟气流量标态,干态,6%O2，m3/hnCSO2烟气中SO2含量标态,干态,6%O2，mg/m3nMCaCO3CaCO3摩尔质量，100.09nMSO2SO2摩尔质量，64.06 通行的钙硫比计算公式nStSt Ca/S Ca/S摩尔比摩尔比nX XCaCO3CaCO3石膏中石膏中CaCO3 含量，含量，%nX XCaSO42H2O 石膏中石膏中CaSO42H2O 含量，含量，%nX XCaSO30.5H2O 石膏中石膏中CaSO30.5H2O含量，含量，%nMCaCO3CaCO3的摩尔质量的摩尔质量 100.09nM MCaSO42H2O CaSO42H2O的摩尔质量，的摩尔质量，172.18nM MCaSO30.5H2O CaSO0.5H2O的摩尔质量，的摩尔质量，129.15系统可用率n指脱硫装置每年正常运行时间与发电机组每年总运行时间的百分比。A-B可用率 =x100%AA：发电机组每年的总运行时间，hB:脱硫装置每年因脱硫系统故障导致的停运时间,h液气比、浆液停留时间、过饱和度n 吸收塔中浆液体积n浆液停留时间=n 石膏排出泵的流量n石膏过饱和度=C/C*100%n 相对过饱和度 =C-C*/C*n C-浆液中的石膏实际浓度n C*-工艺条件下石膏的平衡浓度pH对HSO3-氧化速率的影响n高pH有利于SO2的吸收，低pH有利于石灰石的溶解和CaSO31/2H2O的氧化；npH与结垢；随着pH的升高，CaSO31/2H2O的溶解度显著下降，而CaSO42H2O的溶解度略为上升。npH与脱硫盲区石灰石闭塞吸收塔浆液密度控制值脱硫公司密度设计值实例marsulex14.5-15.5%广东沙角ASteinmller、13-15%半山、北京一热B&W、IHI 17-19%浙江天地、武汉凯迪、江苏太仓日本川崎23-25%国华宁海Bischoff、AE15%广东连州3 石灰石-石膏湿法脱硫系统的组成及主要设备典型石灰石-石膏湿法脱硫系统的组成：1SO2吸收系统2烟气系统3石灰石浆液制备系统4石膏脱水系统5供水和排放系统6废水处理系统SO2吸收系统的主要设备n吸收塔喷淋n浆液循环泵卧式单吸离心泵n氧化风机罗茨风机n除雾器 n浆液搅拌装置absorber way 1(by-pass damper open)way 2(by-pass damper closed)烟气系统的主要设备?石灰石-石膏湿法脱硫技术标准?中有关增压风机的要求n300MW以下高效离心风机n300MW1台轴流风机n600-700MW1或2台动叶可调轴流风机n800-1000MW2台动叶可调轴流风机n增压风机的风量应为锅炉满负荷工况下烟气量的110%，压头应考虑10温度裕量下阻力的120%气-气再热器n经GGH后的烟气温度不低于80；n采用回转式GGH的漏风率不大于1%；nGGH的受热面应有防腐、防磨、防堵塞、防沾污等措施，不安装GGH的系统应从距离吸收塔至少5m处开始采取防腐措施；nGGH下部烟道应装设疏水系统安装GGH带来的问题优点：1提高排烟温度和抬升高度；2减轻湿法脱硫后烟囱冒白烟问题 缺点：1投资和运行费用增加；2降低脱硫效率；3脱硫系统运行故障增加；4增加相应的能耗、水耗 不安装GGH带来的问题1)FGD系统的工艺水耗要增加30-40%左右；2)在环境空气中的水分接近饱和、气象扩散条件不好时，烟气离开烟囱出口时会形成冷凝水滴，形成所谓“烟囱雨现象；3)必须对在取消GGH之后的NOx的落地浓度和最大落地浓度点离烟囱的距离进行核算，并取得有关环保部门的批准；4)烟气在烟囱中的凝结水量会比较大，对脱硫后净烟气引起的尾部烟道和烟囱的腐蚀问题必须予以足够的重视。烟气挡板旁路挡板保护开启条件：nFGD进口烟气温度高或低；nFGD进口烟气含尘量高；n锅炉投油时；n锅炉MFT；n进口挡板关；n循环泵全部跳闸；n增压风机跳闸；n出口挡板异常关闭；nGGH故障停运 石膏脱水系统n一级脱水石膏旋流站n二级脱水真空皮带机n 石膏90%n 底流45%n 吸收塔排出浆液18%滤液n 溢流5%废水1-2%脱硫废水处理系统n排放的必要性废水越多，脱硫反响越有利n废水特性：n (1)pH值较低；n (2)含有大量的悬浮物；n (3)第一类污染物如Hg、Cr、As、Pb等浓度较高。废水中Cl-、SO42、Fe3、Ca2、Mg2+等离子浓度也较高。n 4COD较高DL/T997-2006?火电厂石灰石-石膏湿法脱硫废水水质控制指标?的要求2006年10月1日开始脱硫废水处置方式n灰场排放n蒸发处理n单独设废水处理系统n简单处理后进入全厂废水处理系统目前脱硫废水处理系统比较普遍存在的问题设计上的缺陷设计上的缺陷 1 1系统缺少针对系统缺少针对CODCOD的有效去除工艺。的有效去除工艺。2 2用石灰乳调节用石灰乳调节pHpH，运行可靠性差、维护工作量大；，运行可靠性差、维护工作量大；3 3设计的系统处理容量比较保守。设计的系统处理容量比较保守。4 4系统的自动化程度不高。系统的自动化程度不高。运行问题运行问题 1 1反响池三联箱的反响池三联箱的pHpH调节比较困难。调节比较困难。2 2石灰乳加药泵、脱硫废水泵等易堵塞。石灰乳加药泵、脱硫废水泵等易堵塞。3 3澄清澄清/浓缩池的污泥料位监测仪表运行不可靠。浓缩池的污泥料位监测仪表运行不可靠。4 石灰石-石膏湿法脱硫系统的主要工艺参数辨识n设计参数n运行参数n性能考核指标设计参数参数参数设计值或要求设计值或要求1处理烟气量理烟气量湿基、湿基、BMCRBMCR2FGDFGD入口烟温入口烟温 BMCR，新机组超过设计温度，新机组超过设计温度50，但，但不大于不大于180，GGH下游的烟道应有下游的烟道应有30的超温要求的超温要求3FGD入口压力入口压力取与主机烟道接口处压力取与主机烟道接口处压力 4FGDFGD入口入口SO2SO2浓度浓度 燃煤计算，燃煤计算，BMCR5FGD出口出口SO2SO2浓度浓度 满足脱硫率与国家排放标准满足脱硫率与国家排放标准6FGD入口烟气成分入口烟气成分湿度、氧量、湿度、氧量、CO2、HCl、HF等等 7FGDFGD入口粉尘浓度入口粉尘浓度 200mg/Nm3200mg/Nm3（干基，（干基，6 6O2O2）8FGDFGD出口温度（进烟出口温度（进烟囱）囱）80809除雾器出口含水量除雾器出口含水量75mg/Nm3(75mg/Nm3(干基干基),),雾滴大于雾滴大于15m15m，除，除雾器后雾器后12m12m测测 10吸收剂耗量吸收剂耗量 与钙硫比相关与钙硫比相关11工艺水耗量工艺水耗量12电耗电耗运行电耗，待运电耗运行电耗，待运电耗13系统可用率系统可用率 95 95 14副产物石膏副产物石膏含水量含水量 10 10，纯度度 9090,Cl-100ppm15废水废水国家污水综合排放标准（国家污水综合排放标准（GB8978-1996GB8978-1996）DL/T997-2006火电厂石灰石火电厂石灰石-石膏湿法脱石膏湿法脱硫废水水质控制指标硫废水水质控制指标16CEMS脱硫工艺需要（出口挡板附近）：烟尘、脱硫工艺需要（出口挡板附近）：烟尘、SO2、O2环保监测（烟囱前）：增加环保监测（烟囱前）：增加NOx、温度、流量、温度、流量17噪声噪声设备噪声设备噪声85dB(A)劳卫噪声劳卫噪声厂界噪声厂界噪声烟气系统主要运行参数n各段烟温、压力nFGD入口：SO2、O2、烟尘、烟温nFGD 出口：SO2、NOx、O2、烟尘、烟温、流量、烟气压力 n烟气挡板开度n增压风机：电流、叶片开度、烟气流量、出口压力nGGH：原、净烟气侧压差；压缩空气蒸汽、高压水冲洗时的压力；SO2吸收系统的主要运行参数n循环泵、氧化风机的运行台数及组合；n吸收塔浆液的pH值与实验室测试比对；n石灰石浆液的密度、添加量；n吸收塔浆液池的液位；n吸收塔浆液的密度与实验室测试比对；n除雾器进出口压差；n除雾器冲洗流量、时间间隔；石膏脱水系统的主要运行参数n吸收塔浆液密度；n石膏旋流站的入口压力；n废水旋流站及废水排放流量；n进入皮带机的石膏浆液流量；n真空皮带机的石膏饼厚度；n皮带机的真空值；n真空泵的工艺水流量脱硫废水处理系统的主要运行参数n入口废水流量；n三联反响池的pH值；n石灰乳的浓度、加药量；n混凝剂、助凝剂、有机硫的加药量；n浓缩澄清池的污泥料位、污泥排放量；n净水pH值、浊度脱硫化学分析的要求n及时性n针对性、有效性n准确性石灰石-石膏湿法脱硫装置性能考核试验内容性能指标环境指标脱硫效率；SO2排放质量浓度；烟尘；烟温；除雾器出口液滴；副产物氧化率、主要成分、含湿量；废水主要成分、流量；噪声、厂界噪声经济指标系统可用率、压力降、电能消耗、工艺水消耗量、吸收剂利用率、消耗量、副产物产量、压缩空气消耗量功能指标启停、运行阶段对机组运行和稳定性的影响；对机组负荷变化的跟踪特性和适应性；脱硫系统解列能力和对机组的影响；对环境和生态造成二次污染的程度?技术标准?中要求的湿法脱硫装置性能试验工程1.脱硫效率；2.吸收剂利用率及钙硫比；3.烟气排放温度及系统压力降；4.水量消耗和液气比；5.电能消耗；6.吸收剂活性与纯度；7.脱硫副产物含湿量和氧化率测点分布测点分布几个值得商榷的性能指标nFGD出口的SO3含量；n除雾器出口液滴含量；nGGH的漏风率；nFGD出口重金属含量；n噪声标准5 常见问题1设计设计 烟气量烟气量 烟气温度烟气温度 入口入口SO2浓度；浓度；测点位置测点位置(不具代表性；不具代表性；2设备设备 GGH差压差压 除雾器堵塞除雾器堵塞 磨损泵、节流孔板磨损泵、节流孔板 制浆漏粉、堵粉制浆漏粉、堵粉 堵塞旋流子、石灰乳加药、石膏堵塞旋流子、石灰乳加药、石膏饼冲洗泵饼冲洗泵 滤布跑偏滤布跑偏3运行维护运行维护 测量误差测量误差pH、密度、液位、密度、液位 脱硫率低脱硫率低 石灰石闭塞石灰石闭塞 浆液浆液pH低低 石膏品质差石膏品质差脱硫率下降的可能原因脱硫率下降的可能原因1)CEMS的的SO2监测值不准；监测值不准；2)入口入口SO2增大；增大；3)PH计、密度计、石灰石浆液流量计测量不准；计、密度计、石灰石浆液流量计测量不准；4)石灰石成分、细度、活性达不到要求；石灰石成分、细度、活性达不到要求；5)烟气含尘大；烟气含尘大；6)吸收塔液位偏低；吸收塔液位偏低；7)废水排放缺乏；废水排放缺乏；8)GGH漏风，漏风，(无无GGH的系统，检查入口烟温；的系统，检查入口烟温；9)出现脱硫盲区；出现脱硫盲区；10)喷淋堵塞、循环泵出力不够等设备问题喷淋堵塞、循环泵出力不够等设备问题