石灰石石膏湿法脱硫工艺流程.ppt

湿式石灰石石膏法脱硫工艺流程 1 湿式石灰石石膏法脱硫工艺流程湿式石灰石 石膏法FGD装置的工艺流程可以将脱硫岛系统分为三个子系统 烟气处理和SO2吸收子系统 石膏脱水子系统 反应剂制备子系统也可以进一步细分为七个子系统 3 石灰石 石膏湿法烟气脱硫工艺流程 石灰石 石膏湿法烟气脱硫系统原则上可由下列结构系统构成 由石灰石粉料仓和石灰石研磨及测量站构成的石灰石制备系统 由洗涤循环 除雾器和氧化工序组成的吸收塔 由回转式烟气 烟气换热器 清洁烟气冷却塔排放或湿烟囱排烟构成的烟气再热系统 脱硫风机 由水力旋流分离器和过滤皮带组成的石膏脱水装置 石膏贮存装置 废水处理系统 下面分别予以介绍 5 石灰石浆液制备系统吸收剂制备系统的选择应根据吸收剂来源 投资 运行成本及运输条件等进行综合技术经济比较后确定 当资源落实 价格合理时 应优先采用直接购买石灰石粉方案 当条件许可且方案合理时 可由电厂自建湿磨吸收剂制备系统 当必须新建石灰石加工粉厂时 应优先考虑区域性协作即集中建厂 且应根据投资及管理方式 加工方式 厂址位置 运输条件等因素进行综合技术经济论证 石灰石浆液制备系统主要由石灰石粉贮仓 石灰石粉计量和输送装置 带搅拌的浆液罐 浆液泵等组成 如图所示 将石灰石粉由罐车运到料仓存储 然后通过给料机 计量器和输粉机将石灰石粉送入在浆配制罐 在罐中与来自工艺过程的循环水一起配制成石灰石质量分数为15 20 浆液 用泵将该浆液经由一带流量测量装置的循环管道打入吸收塔底槽 6 石灰石储存和制浆系统 7 石灰石 石膏法各系统 石灰石浆制备系统 石灰石粉贮罐 石灰石粉贮罐支架 石灰石加料箱 石灰石罐 球磨机 石灰石浆制备系统核心设备 湿式球磨机橡胶内衬和硬化钢球 石灰石给料泵电机 球磨机浆液装置 8 吸收塔吸收塔是烟气脱硫系统的核心装置 要求气液接触面积大 气体的吸收反应良好 压力损失小 并且适用于大容量烟气处理 吸收塔的数量应根据锅炉容量 吸收塔的容量和可靠性等确定 300MW及以上机组宜一炉配一塔 200MW及以下机组宜两炉配一塔 根据国外脱硫公司的经验 一般二炉一塔的脱硫装置投资比一炉一塔的装置低5 10 在200MW以下等级的机组上采用多炉一塔的配置有利于节省投资 吸收塔的设计在湿法FGD系统中是十分关键的 吸收塔最主要的塔型是喷淋吸收塔 在世界的湿法FGD系统中占有突出的地位 大多采用逆流喷淋塔 9 烟气从喷淋区下部进入吸收塔与均匀喷出的吸收浆液流接触 烟气流速为3 4m s左右 液气比与煤含硫量和脱硫率关系较大 一般在8 25L m3之间 喷淋塔的优点是塔内部件少 故结垢可能性小 压力损失小 逆气流运行有利于烟气与吸收液充分接触 但阻力损失比顺流大 吸收区高度为5 15m 如按塔内流速3m s计算 接触反应时间2 5s 区内设3 6个喷淋层 每个喷淋层都装有多个雾化喷嘴 交叉布置 覆盖率达200 300 喷嘴入口压力不能太高 在0 5 105 2 105Pa之间 喷嘴出口流速约为10m s 雾滴直径约1320 2950 m 大液滴在塔内的滞留时间1 10s 小液滴在一定条件下呈悬浮状态 图为逆流吸收塔结构图 10 逆流喷淋吸收塔 11 石灰石 石膏法各系统 吸收塔系统 吸收塔内的喷头喷头材料 炭化硅 吸收塔内的喷淋层喷淋层管材 PP或FRP 12 石灰石 石膏法各系统 吸收塔系统 吸收塔内的喷淋层 13 吸收塔中除了浆液洗涤系统外 还有除雾器 ME 和氧化系统 干净烟气出口设除雾器 通常为二级除雾器 装在塔的圆筒顶部 垂直布置 或塔出口弯道后的平直烟道上 水平布置 后者允许烟气流速高于前者 并设置冲洗水 间歇冲洗除雾器 冷烟气中残余水分一般不能超过100mg m3 现在大多要求不超过75mg m3 否则会玷污热交换器 烟道和风机等 湿法烟气脱硫塔采用的除雾器主要为折流板除雾器 旋流板除雾器 14 通常 折流板除雾器中两板之间的距离为20 30mm 对于垂直安置的折流板气体的平均流速为2 3m s 对于水平放置的折流板 气体的流速可以高些 一般为6 10m s 气速过高会引起二次夹带 折流板除雾器结构与除雾原理见图所示 折流板除雾器结构与除雾原理 15 旋流板的结构如图所示 气流在穿过板片间隙时变成旋转气流 其中的液滴在惯性作用下以一定的仰角射出作螺旋运动而被甩向外侧 汇集留到溢流槽内 达到除雾目的 除雾效率可达到90 99 旋流板除雾器示意图 16 吸收塔内的除雾器 通常为二级除雾器 安装在塔的顶部 处理后的烟气残余水分不能超过75mg m3 最好是不超过50mg m3 脱硫中主要采用折流板 其次是旋流板式 17 18 脱硫系统氧化方式在石灰石湿法烟气脱硫工艺中有强制氧化和自然氧化之分 其区别在于脱硫塔底部的持液槽中是否充入强制氧化空气 对于自然氧化工艺 吸收浆液中的HSO3 在吸收塔中被烟气中剩余的氧气 电厂烟气含氧量一般在6 左右 部分氧化成SO42 其脱硫副产物主要是亚硫酸钙和亚硫酸氢钙 自然氧化因锅炉和脱硫系统运行参数不同而氧化程度各异 当氧化率在15 95 钙的利用率低于80 范围内亚硫酸钙易结垢 因为氧化率较高时 15 生成的硫酸钙不能与亚硫酸钙一起沉淀析出 氧化率达不到一定程度 95 就不能产生足够的石膏晶种而使石膏晶体迅速增长 导致石膏在脱硫塔内结垢 19 控制氧化就是采用抑制氧化或强制氧化方式将氧化率控制在 15 或 95 抑制氧化通过在洗涤液中添加抑制性物质 控制氧化率低于15 使浆液SO42 浓度远低于饱和浓度 生成的少量硫酸钙与亚硫酸钙一起沉淀 抑制氧化采用的抑制有 单质硫 EDTA以及其他的有机物 强制氧化通过向洗涤液中鼓入空气 并添加催化剂使氧化反应趋于完全 氧化率提高到高于95 并保持足够的浆液含固量 12 以提供石膏结晶所需的晶种 此时 石膏晶体生长占优势 产生沉淀性能优良的石膏 从而避免在塔内结垢 20 烟风系统 增压风机 通常为采用静叶可调轴流风机或动叶可调轴流风机 外壳材质 Q235 叶片材质 16MnR 轴材质 35 21 石膏脱水系统石膏是强制氧化石灰石湿法烟气的副产物 脱硫石膏晶体的粒径为1 250 m 主要集中在30 60 m 在脱硫装置正常运行时产生的脱硫石膏颜色近白色 采用石灰石 石膏法脱硫石膏的纯度一般在90 95 之间 二水石膏晶体 CaSO4 2H2O 脱硫石膏物理化学性质与天然石膏具有共同的特征 但作为一种工业副产品 它具有再生石膏的一些特点 和天然石膏相比又有一定的差异 其中二水石膏的含量较天然石膏还要高许多 22 该石膏一般作为制造墙板或水泥而出售 由于其稳定性好 对环境无害 从而也可以用于土地回填 WFGD中 石膏脱水系统如图所示 石膏脱水系统的主要设备是水力旋流器和真空皮带过滤机 水力旋流器为石膏脱水的主设备 也叫石膏旋流器 它主要由进液分配器 旋流子 上部稀液储箱及底部石膏浆液分配器组成 旋流子是利用离心分离的原理 其分离效果可通过进液压力来控制 图1 18为水力旋流器结构示意图 石膏旋流器的溢流含固量一般在1 3 左右 固相颗粒细小 主要为未完全反应的吸收剂 石膏小结晶等 前者继续参与脱硫反应 后者作为浆池中结晶长大的晶核 影响着下一阶段石膏大晶体的形成 旋流器的底流含固量一般在45 50 左右 固相主要为粗大的石膏结晶 真空脱水皮带机的目的就是要脱除这些大结晶颗粒之间的游离水 23 24 水力旋流器 25 石膏脱水系统 26 石膏处理系统 石膏水力旋流器 重的 粗的颗粒流入二次脱水 较轻 细颗粒 包括飞灰 石灰石则溢流出去 无传动件 27 真空皮带脱水机的脱水原理是将需要分离的液体 或气体 混合物置于具有细微孔道过滤介质的一侧 在压差推动力作用下 流体通过过滤介质的细孔道流到介质的另一侧 流体中的固体颗粒则被截留 从而实现液体与固体颗粒的分离 对不同厂家生产的真空皮带机的运行情况的研究表明 副产品石膏的含水率主要受石膏的物理特性和皮带机运行操作的影响 石膏结晶效果越好 粒径越大 氯离子含量越低 飞灰等杂质含量越低 越有利于石膏脱水 即有利于提高副产品石膏的品质 28 石膏处理系统 真空皮带脱水机 29 石膏处理系统 真空皮带脱水机 1滤布导轨7滤布清洗装置2滤布张紧装置8降低机构3滤液管9真空室4滤液总管10横向套筒和孔5剖面部分11给料器6空气室12框架 30 电镜图 固相CaSO4 2H2O含量为91 29 CaSO3 1 2H2O含量4 63 脱硫剂为电石渣 放大200倍 石灰石 石膏法各系统 石膏处理系统 31 电镜图 固相CaSO4 2H2O含量为71 65 CaSO3 1 2H2O含量18 02 脱硫剂为电石渣 放大200倍 电镜图 固相CaSO4 2H2O含量为51 55 CaSO3 1 2H2O含量为30 06 脱硫剂为电石渣 放大200倍 32 目前脱硫石膏的综合利用主要用做建筑石膏和水泥添加剂两种方式 做建筑石膏时需要通过煅烧 必要时在煅烧前还需要通过干燥 因此石膏含水量的多少主要根据干燥设备的能耗确定 一般石膏含水量宜小于10 以减少干燥能耗 用于水泥添加剂时有两种情况 做高标号水泥时仍需要通过煅烧 成型 要求和用建筑石膏时相同 另一种情况是直接添加在水泥中 此时石膏的含水量一般应控制在15 以下 33 湿石膏的存储方法取决于发电厂烟气脱硫系统石膏的产量 用户的需求量 运输手段以及石膏中间储仓的大小 对于容量为300 700m3的中间储仓 石膏在其中的存放时间不应超过1个月 因此 推荐采用带有底部卸料系统的一次型储仓 如图所示 石膏仓应采取防腐措施和防堵措施 在寒冷地区 石膏仓应采取防冻措施 若脱硫副产物暂无综合利用条件时 可经一级旋流器浓缩输送至贮存场 也可经脱水后输送至贮存场 但宜与灰渣分别堆放 留有今后综合利用的可能性 并应采取防止副产物造成二次污染的措施 石膏存储系统和石膏利用 34 一次通过型石膏储仓 35 脱硫废水处理产生废水是石灰石湿法脱硫的缺点 一些国家和地区政府对废水处理有严格的规定 例如德国对废水排放有严格的规定 限制微量金属和其他有害成分的排放浓度 在日本废水处理还要降低COD 主要形式是连二硫酸根S2O62 其处理过程为 通过加碱中和脱硫废水 并使废水中的大部分重金属形成沉淀物 加入絮凝剂使沉淀浓缩成为污泥 污泥被送至灰场堆放 废水的pH值和悬浮物达标后直接外排 图是典型的废水处理系统 36 脱硫废水处理 37 脱硫废水处理包括以下4个步骤 A 废水中和反应池由3个隔槽组成 每个隔槽充满后自流进入下个隔槽 在脱硫废水进入第1隔槽的同时加入一定量的10 左右的石灰浆液 通过不断搅拌 其pH值可从5 5左右升至9 0以上 B 重金属沉淀Ca OH 2的加入不但升高了废水的pH值 而且使Fe3 Zn2 Cu2 Ni2 Cr3 等重金属离子生成氢氧化物沉淀 一般情况下3价重金属离子比2价更容易沉淀 当pH值达到9 0 9 5时 大多数重金属离子均形成了难溶氢氧化物 同时 石灰浆液中的Ca2 还能与废水中的部分F 反应 生成难溶的CaF2 与As3 络合生成Ca3 AsO3 2等难溶物质 此时Pb2 Hg2 仍以离子形态留在废水中 所以在第2隔槽中加入有机硫化物药剂TMT 15 使其Pb2 Hg2 反应形成难溶的硫化物沉积下来 TMT 15是一种三嗪类组分 C3N3S3Na3 三聚硫嗪酸三钠盐 能在常温下与废水中的各种重金属离子 汞 铅 铜 镉 镍 锰 锌 铬等 迅速反应 生成不溶于水 且具有良好的化学稳定性的螯合物 从而达到捕捉去除重金属的目的 也可以除去已经转变成络合物的重金属 TMT 15是15 wt 的C3N3S3Na3溶液 即使用量很少 也表现出极高的重金属排除效率 38 C 絮凝经前2步化学沉淀反应后 废水中还含有许多细小而分散的颗粒和胶体物质 所以在第3隔槽中加入一定比例的絮凝剂FeClSO4 使它们凝聚成大颗粒而沉积下来 在废水反应池的出口加入阳离子高分子聚合电解质作为助凝剂 来降低颗粒的表面张力 强化颗粒的长大过程 进一步促进氢氧化物和硫化物的沉淀 使细小的絮凝物慢慢变成更大 更易沉积的絮状物 同时脱硫废水中的悬浮物也沉降下来 D 澄清 浓缩絮凝后的废水从反应池溢流进入装有搅拌器的澄清 浓缩池中 絮凝物沉积在底部并通过重力浓缩成污泥 上部则为净水 大部分污泥经污泥泵排到灰浆池 小部分污泥作为接触污泥返回废水反应池 提供沉淀所需的晶核 上部净水通过澄清 浓缩池周边的溢流口自流到净水箱 净水箱设置了监测净水pH值和悬浮物的在线监测仪表 如果pH和悬浮物达到排水设计标准则通过净水泵外排 否则将其送回废水反应池继续处理 直到合格为止 39