培训课件1王雪雁.ppt

脱硫仿真机培训课件 王雪雁 一 系统概述 仿真机系统为2 600MW机组全烟气脱硫工程 每台锅炉引风机后各加一套烟气脱硫装 FGD 脱硫效率不小于95 单机容量为600MW 全套烟气脱硫装置的出力在锅炉BMCR工况的基础上设计 最小可调能力与单台炉不投油最低稳燃负荷 即35 BMCR工况 燃用设计煤种的烟气流量 相适应 烟气脱硫装置应能在锅炉BMCR工况下进烟温度加10 裕量条件下安全连续运行 事故状态下 烟气脱硫装置的进烟温度不得超过160 1 1主要工艺流程 烟气经过静电除尘器和引风机后 从引风机后烟道上引入脱硫装置 经脱硫装置处理后的净烟气从加装旁路挡板门后的原烟道进入烟囱 排入大气 同时 烟气也可旁路运行 即从加装旁路挡板门的原有烟道进入烟囱 直接排入大气 为克服脱硫装置系统的阻力 FGD设置1台动叶可调轴流式增压风机 布置在进口烟道至烟气上 在烟温高于160 情况下 可能损坏设备 系统保护切除脱硫装置 自动进入到烟气系统旁路运行方式 旁路挡板门具有快开功能 打开时间25秒 以保护吸收塔等设备 烟气进入吸收塔后 与从喷淋层喷洒的石灰石浆液接触进行化学反应 携带着浆液小雾滴进入除雾器进行液滴捕捉 在吸收塔出口布置有两级除雾器 除雾器采用工艺水定时喷洗以防止玷污和结垢 强制氧化 氧化空气系统提供吸收塔浆池内化学反应所需的氧气 吸收塔设有氧化风机2台 1运1备 以提供脱硫系统所需的氧化空气量 如图1 图1 FGD吸收塔系统 1 1主要工艺流程 石膏脱水 吸收塔内浆液通过石膏排浆泵送至石膏漩流站进行浓缩处理 石膏漩流站底流浓度较高 进入石膏浆液箱 经石膏浆泵至真空皮带脱水机进行脱水处理 系统共设置1台真空皮带脱水机 石膏漩流站顶流浓度较低 汇集到回用水箱后 溢流回吸收塔或送到脱硫废水系统进行处理 如图2 图2 石膏脱水系统 1 1主要工艺流程 浆液制备用卡车或其他方式将石灰石 粒径 20mm 送入卸料斗后经给料机 输送机送至钢制石灰石贮仓内 石灰石贮仓上安装有料位检测仪表 石灰石经仓底部的石灰石贮仓出口到称重给料机 再由称重皮带给料机送到湿式球磨机内磨制成浆液 称重皮带给料机速度可调 磨制的浆液送到石灰石浆液循环箱中 石灰石浆液用循环箱泵输送到水力旋流器经分离后 大尺寸物料再循环回磨机入口继续磨制 溢流物料存贮于石灰石浆液再循环箱中 然后经石灰石浆液泵送至吸收塔 如图3 图3 湿式制浆系统图 1 卡车 2 料斗 3 金属分离器 4 斗式提升机 5 石灰石仓 6 定量给料机 7 湿式球磨机 8 磨机循环浆液箱 9 石灰石浆液旋流器 10 石灰石浆液箱 图4吸收塔内设备区域 SO2在吸收塔内的反应 氧化空气 吸收区 氧化区 中和区 反应罐 吸收塔 吸收塔循环泵 吸收塔出浆泵 烟气 主要反应为 部分发生反应为 烟气中的SO2溶入吸收液的过程几乎全部发生在吸收区 该区域仅有部分HSO3 被烟气中的O2氧化成HSO4 由于浆液和烟气在吸收区的接触时间仅有数秒钟 浆液中的CaCO3仅能中和部分已氧化的H2SO4和H2SO3 也就是说 吸收区浆液的CaCO3只有很少部分参与中和反应 浆液的pH值迅速下降 液滴吸收二氧化硫的能力也随即下降 吸收区上部pH较高 易产生CaSO3 1 2H2O 随着浆液下落 SO2浓度上升 浆液pH下降 CaSO3 1 2H2O转化成Ca HSO3 2 1 吸收区 部分发生反应为 氧化空气 吸收区 氧化区 中和区 反应罐 吸收塔 吸收塔循环泵 吸收塔出浆泵 石灰石浆液 烟气 2 氧化区 主要反应为 过量的空气均匀分布在氧化区下部 将HSO3 氧化成SO42 和H 反应最佳pH为4 4 5 产生的硫酸迅速与CaCO3反应生成溶解状态的CaSO4 当过饱和时生成石膏 吸收浆液缓缓通过氧化区 浆液中过剩的CaCO3含量也逐渐减少 当浆液达到氧化区底部时 浆液中剩余的石灰石浓度降到最低 要使石膏的纯度较高 此时石灰石的浓度应当比较低 因此 氧化区底部浆液的最高允许浓度是一个重要的工艺参数 反应罐液面至氧化装置喷嘴下方300mm处 氧化风机工作原理 在机壳与墙板合围而成的气缸中 平行地配置一对能相互啮合但又保持固定啮合间隙的转子 将机壳上的进气口与排气口分开 并由同步齿轮传动作反向等速旋转 把叶轮型面与气缸壁所形成的工作容积V 或称基元容积 中的气体 无内压缩地从进气口推移到排气口 由排气侧的高压气体回流实现定容积压缩而达到升压或强制排气的目的 通常 罗茨鼓风机进气压力为大气压罗茨鼓风机的工作原理与齿轮泵类似 机壳内有两个渐开摆线形的转子 两转子的旋转方向相反 可使气体从机壳一侧吸 从另一侧排出 叶轮工作过程 叶轮工作过程 从1到5的五个转子位置 表示转子每旋转三分之一圆周中的工作过程 接下去的三分之一圆周又以同样的顺序重复 假定叶轮与叶轮 叶轮与机壳之间的间隙为零 并将上叶轮与机壳的接触点用a1和a2表示 下叶轮与机壳的接触点用b1和b2表示 氧化空气 吸收区 氧化区 中和区 反应罐 吸收塔 吸收塔循环泵 吸收塔出浆泵 石灰石浆液 烟气 3 中和区 主要反应为 氧化区液面下 通过加入新鲜的石灰石浆液 中和H 提高pH值 使之能够吸收二氧化硫 二 FGD主要技术指标 系统主要参数 三 主要消耗指标 四 主要设计规范 1 吸收塔 四 主要设计规范 2 循环泵 离心泵 四 主要设计规范 3 增压风机 四 主要设计规范 4 各箱罐数据 五 FGD仿真机系统组成 5 1FGD系统包括以下系统 1 石膏脱水系统2 石灰石浆液制备系统3 脱硫外围系统 工艺水 事故浆液以及氧化风机等公用系统 4 除雾器系统5 石灰石卸料系统6 脱硫系统 吸收塔系统 7 增压风机系统8 浆液再循环系统9 滤液回用水系统10 湿式球磨机本体11 电气和控制系统12 烟气脱硫系统13 废水排放系统 5 2 简介脱硫子系统 第一节脱硫外围系统在DCS上 外围系统包括了工艺水系统 事故浆液系统 氧化风机系统和空气罐等设备 系统工艺水系统 水箱有两台供水泵向水箱供水 三台工艺水泵向工艺楼内用水单位提供水源 如各转机冷却水 密封水 系统补充水 真空皮带机用水 浆液制备用水 以及冲洗用水等等 以及除雾器冲洗水源 三台泵共用一根母管 母管设置回流系统 并设置手门来调节供水压力 同时也能防止启泵后 泵体憋压 产生汽化损坏设备 工艺水泵两用一备 出口压力8bar 除雾器冲洗水阀打开时 水泵出口压力6bar 事故浆液系统 由事故浆液箱 搅拌器 事故浆液返回泵等组成 其按照吸收塔最大浆液量设计 当吸收塔需要排空或降低液位时 盛载吸收塔浆液并可以利用浆液返回泵将浆液返回至吸收塔 氧化风机系统 提供氧化空气对吸收塔内亚硫酸盐强制氧化 生成合格石膏晶体 储气罐 给1 2号塔提供脉冲空气如图5 图5 第二节石灰石浆液制备系统石灰石卸料系统 加工后的石灰石卸到石灰石料仓 经振动给料机送至斗式提升机运送到刮板输送机 最后送至石灰石料仓中 浆液再循环系统 石灰石料仓内的石料经带式输送机进入湿式球磨机 磨机内的石灰石浆液浓度大约71wt 出球磨后 流入浆液再循环箱 并被循环水稀释至56wt 的浆液 通过石灰石循环泵送至石灰石浆液旋流器 在这里 一部分是底流 浓度大约71wt 由于这部分浆液颗粒大 不适合脱硫 所以重新送回磨机碾磨 另一部分是顶流 固体颗粒浓度大约30wt 送到石灰石浆液箱 从那里送到吸收塔 石灰石制浆系统 利用石灰石供浆泵送至吸收塔调节PH值 卧式筒形旋转装置 外沿齿轮传动 两仓球磨机 格子型球磨机 物料由进料装置经入料中空轴螺旋均匀地进入磨机第一仓 该仓内有阶梯衬板或波纹衬板 内装不同规格钢球 筒体转动产生离心力将钢球带到一定高度后落下 对物料产生重击和研磨作用 物料在第一仓达到粗磨后 经单层隔仓板进入第二仓 该仓内镶有平衬板 内有钢球 将物料进一步研磨 粉状物通过卸料箅板排出 完成粉磨作业 2 1球磨机工作原理 2 2脱硫DCS设定的设备启停顺序及跳闸首出信号 磨机润滑油喷射系统 开磨机喷射风管阀启磨机喷射油泵停磨机喷射油泵关磨机喷射风管阀磨机跳闸首出 低压润滑油压力 低低 主减速器润滑油压力 低低 高低压润滑油箱温度高于55 磨机前端轴承温度高后端轴承温度高电机相线圈温度高电机驱动端轴承温度高电机非驱动端轴承温度高慢转电机运行 2 3磨主电机启动条件 高压润滑油泵运行3分钟减速机油泵运行且减速器润滑油压力高 大于0 7bar压力开关的常开触点闭合 驱动减速机的主电机接通启动 减速机运行过程中 如润滑系统的油压低于0 5bar时 压力开关触点打开 切断主电机电源 高低压润滑油箱温度高于20 低于35 无低压润滑油压力低报警两台高压润滑油泵压力都高石灰石浆液箱搅拌器运行无电气保护装置故障报警无电气保护动作报警无合闸回路断线报警无跳闸回路断线报警 图6 第三节石膏浆液脱水系统从吸收塔出来的浆液经石膏排出泵输送到石膏旋流器进行一级脱水 溢流进入回用水箱进一步循环 并排放一部分废水确保氯离子浓度 底流流至石膏浆液箱准备进行下一步脱水 石膏浆液箱的浆液合格 通过石膏浆液泵送到脱水皮带机 脱去90 的水分 形成石膏饼脱至石膏库 若浆液不合格通过抛弃泵外排 如图2 3 1水力旋流器的工作原理 给料进入小舱室之后开始旋转 引起一定的离心力冲击大量的固体颗粒 并将之带到水力旋流器的外壁 固体颗粒呈螺旋状下到呈圆锥状的部分 从这儿 较小的颗粒移向中心 然后呈螺旋状上升 通过涡旋状探测器出去 这就是所说的 溢流 正常情况下在大气压力的作用下产生 比较大的颗粒在到达圆锥型部分后保持沿着圆锥壁呈螺旋状下降 逐渐通过底部出口出去 这就是所说的 底流 象溢流一样 通常情况下 底流也是在大气压力的作用下产生的 溢流弯管溢流咀进料头部桶体锥管沉砂咀 沉砂咀排放 最佳状态 沉砂咀排放 绳状 3 2石灰石水力旋流器在烟气脱硫系统中的应用 石灰石送到湿式球磨机内磨制并配成浆液 石灰石浆液用泵输送到水力旋流器经分离后 底流 含粗大颗粒 返回湿式磨机进一步研磨 溢流物料 石灰石浆液的浓度控制在20 30 Wt 之间 存贮于石灰石浆液池中 然后经石灰石浆液泵送至吸收塔 石灰石浆液的浓度太高对泵和管道的磨损较大 浆液浓度太低则泵的功耗太大 同时 石灰石粒径的大小对石灰石的利用率 反应活性 泵与管道的磨损有很大的影响 而合适的水力旋流器的选用 不仅可以提高石灰石的利用率 也可减小浆液对泵及管道的磨损 3 3石膏水力旋流器在烟气脱硫系统中的应用 在石膏一级脱水中 旋流器的目的是浓缩石膏浆液 旋流器入口浆液的固体颗粒含量一般为15 左右 底流液固体颗粒物含量可达50 以上 而溢流液固体颗粒物含量为4 以下 分离浆液的浓度大小取决于石膏颗粒尺寸分布 底流液送到二级脱水设备真空皮带过滤机进一步脱水 大部分溢流液返回吸收塔 少部分送至废水旋流器再分离出较小的颗粒 采用旋流器进行脱水的另一个特点是 浆液中没有反应的石灰石颗粒的粒径比石膏小 它倾向进入旋流器的溢流部分再返回吸收塔 使没有反应的石灰石进一步反应 因此 吸收塔浆液固体物中石灰石含量略高于最终产物石膏中的石灰石含量 这样 既有利于获得高脱硫效率 又可以是副产物中的石灰石含量降到最低程度 提高石灰石利用率 第四节烟气系统4 1流程 电除尘 吸风机 FGD入口挡板 原烟道 增压压风机 降温冷却 吸收塔 净烟道 FGD出口挡板 烟囱 在主体烟道上设置旁路挡板门 FGD进出口烟道上设置FGD进出口挡板 当锅炉启动 FGD装置故障 检修停运或烟气温度超过160 时 烟气由旁路挡板经烟囱排放 如图7 图7 4 2增压风机 增压风机作用 脱硫系统一般采用带旁路的烟气脱硫方案 当烟气通过FGD时 就会增大阻力损失 这些阻力包括烟道压损 换热器压损和吸收塔压损 一般在2500Pa左右 机组的引风机不能承担这些阻力 因此应设增压风机 目前国内烟气脱硫系统大多设置脱硫风机以可服脱硫系统的阻力 4 2增压风机 工作原理 当电机通过联轴器或带轮带动主动轴转动时 安装在主动轮上的齿轮带动从动轮上的齿轮 按相反方向同步旋转 使啮合的转子相随转动 从而使机壳与转子形成一个空间 气体从进气口进入空间 这使气体会受到压缩并被转子挤出出气口 而另一个转子则转道与第一个转子在压缩开始的相对位置 与机壳的另一边形成一个新空间 新的气体又进入这一空间 被挤压出 连续运动从而达到鼓风的目的 如图8 图8 46 人孔 扩散器 叶片 叶轮壳体 进口箱 主轴承组件 连轴器 主驱动电机 控制传动装置 轮毂 烟气出口 烟气进口 图9 4 3增压风机布置特点 如图10 4种方案中 A位风机与锅炉引风机的特点类似 沾污和腐蚀的倾向性最小 虽然功耗最大 且存在GGH原烟气向净烟气漏风的问题 但却是最为常用的方式 国内大部分脱硫风机为A位风机 B位风机能耗较低 但其压缩功的存在造成脱硫塔入口烟气温度升高 会降低脱硫效率 实际上很少采用 C位风机功耗最低 且GGH漏风属于净烟气向原烟气泄漏 不会造成净烟气SO2浓度增加的问题 但C位风机工作在饱和烟气中 且脱硫塔排出的烟气带有一定的水分 因此结垢和沾污的倾向性特别严重 容易发生腐蚀问题 属于湿风机 D位风机工作在含有少量水蒸气的温烟气中 能耗适中 我国重庆珞璜电厂一 二期烟气脱硫工程即采用D位脱硫风机 D位风机同样是湿风机 虽然腐蚀不如C位风机 但设备费用较高 图10 4 4烟气的预冷却 大多数含硫烟气的温度为120 185 C或更高 而吸收塔的操作则要求在较低的温度下 60 C 进行 因为低温有利于吸收 而高温则利于解析 另外 高温烟气会损害吸收塔的防腐层和其他设备 因此 必须进行预冷却 烟气预冷却的方式包括 用烟气换热器进行间接冷却 用喷淋水直接冷却和用于洗涤塔除尘 增湿和降温 a 采用湿烟气直接排放的方式 其主要目的为了降低烟气脱硫系统的投资和运行费用 烟气换热器的投资将使湿法烟气脱硫系统的总投资增加3 10 据德国火电厂的统计数据 烟气换热器占总投资费用的7 0 我国重庆珞璜电厂二期烟气脱硫工程的主要设备进口的情况下 2台国产管式烟气换热器占总设备费用的3 5 左右 同时烟气换热器将增加烟气系统阻力 一台回转式烟气换热器将使烟气系统阻力增加800 1500Pa 因此取消烟气换热器可以降低脱硫风机的压力和电耗 从而减少设备费用和运行费用 另外管式烟气换热器的腐蚀问题和回转式烟气换热器的漏风问题始终是烟气换热器中令人头疼的问题 而采用湿烟囱排放工艺则没有这方面的问题 4 5湿烟囱排放湿烟气 4 5湿烟囱排放湿烟气 b湿烟囱工艺必须重视湿烟囱排放对烟流扩散的不利影响 防止烟流下洗和 降雨 现象的发生 因此其设计的关键在于减少烟气中的液滴含量 除雾器以及净烟气烟道的正确设计和运行对湿烟囱工艺尤为重要 除雾器应有高效的除雾性能 并设置冲洗和压差监视装置 以保证烟气夹带液滴量最少 净烟气烟道的烟气流速和烟道结构设计应充分考虑烟气重新夹带液滴的临界速度 一般为12 30m s 膨胀节和挡板等容易引起液滴夹带的地方不能布置在低位点 甚至烟道内不允许设置容易引起液滴夹带的内构件 同时烟道也应充分考虑烟囱的排水措施 尽量减少水淤积 4 6空气密封脱硫挡板门叶片外形示意图 空气密封脱硫挡板门叶片结构示意图 叶片间密封空气流向示意图 挡板门叶片关闭时与叶片连动的密封空气阀在打开状态 4 7旁路烟气挡板 挡板门动作时间 全开到全关时间 旁路挡板具备快速启动功能 全开到全关10 25s 尤其在事故和启动时的保障快速启动能力旁路挡板的开关并不是越快越好 设定50 的半快开旁路挡板是一个选择 当旁路挡板开启50 以上时 烟气就可大部分通过 因此旁路快开可以设定50 的快开而不是全部 这里称之为半快开 这样可以减小对锅炉的影响 旁路挡板的快开执行器 过快 对炉膛负压波动大快的含义 事故时 及时解列挡板门电动执行器的电源接在电厂事故备用电源上其他挡板门40S 脱硫挡板门连续动作示意图 第五节吸收塔系统一 组成 SO2吸收系统由吸收塔 气相区 喷淋洗涤区 浆液池区 浆液循环泵及管道组成 实现石灰石 石膏湿法脱硫 首先要有一个反应的装置环境 吸收塔 如图1 二 吸收系统主要设备 1吸收塔 喷淋系统 要求 覆盖率高 使烟气和浆液充分接触 保证在适当液气鼻下可靠的实现95 的脱硫效率 喷嘴雾化效果好 喷雾角度为90 左右 液滴比表面积大 传质效果好2排空阀作用 当FGD走旁路或停运时 排出塔内的湿气 消除吸收塔氧化风机运行时或停运后冷却下来时产生的与大气的压差 检修时有通风 透气 透光的作用3循环泵设置前置不锈钢滤网 防止塔内沉淀物堵塞泵体和喷嘴 4除雾器除去烟气携带的浆液滴 防止腐蚀下游设备 存在结垢和堵塞问题 必须定期冲洗 确保压差在合格范围5氧化空气系统有管网式和喷枪式6搅拌器作用 a使浆液保持悬浮状态b加速石灰石的溶解c均布氧化空气 三 吸收塔监视数据 效率 喷淋层喷嘴堵 PH 石灰石活性 成分 飞灰 循环泵效率 氧化风量 太小则亚硫酸氢根高 会降低CaCO3的溶解度 塔液位 表计浓度 15 17 有2 3 的石灰石 PH 5 2 6 0 效率 入口SO2 CaCO3含量 PHMax6 6 1 高于5 7CaCO3的溶解速度急剧下降 因此PH高时就要求浆液在塔中停留时间长一些 才能在提高效率的同时 提高吸收剂的利用率 液位 9 5 12 4m 联锁 四 吸收塔性能参数 Ca S 吸收剂耗量 每脱除1molSO2加入CaCO3或CaO的摩尔数 1 03 1 1 投入脱硫系统中钙基吸收剂与脱硫系统脱除的SO2摩尔数之比 它同时表示脱硫系统在达到一定脱硫效率时所需要的脱硫吸收剂的过量程度 L G 液气比 是设计吸收塔的一个重要参数 洗涤单位体积烟气需要含碱性吸收剂的循环浆液体积 增大吸收塔循环浆液流量即增大L G 则脱硫效率上升 与传质表面积 烟气流速 烟气量 泵的特性曲线工作点有关 浆液中CaSO4 2H2O过饱和度太大时容易结垢 提高L G大可以防止结垢 吸收塔吸收区中的亚硫酸根和亚硫酸氢根的自然氧化率与浆液中溶解氧量密切相关 大L G有利于氧化效率 五 影响石灰石烟气脱硫效率的主要因素 吸收塔入口烟气参数的影响石灰石品质 纯度 粒度的影响运行因素的影响 吸收塔入口烟气参数的影响1 烟气温度的影响 随着烟气温度的降低而提高脱硫效率 1 1原因 脱硫反应是放热反应 温度高不利于脱除SO2的化学反应 1 2入口烟气降温的手段 1 采用GGH装置降温 2 在吸收塔前布置喷水装置 2 烟气中SO2浓度的影响烟气中SO2浓度过低不易获得很高的脱硫效率 当烟气中SO2浓度很高时 脱硫效率会有所下降 因此在FGD装置和Ca S一定的情况下 随着SO2浓度的增加 脱硫效率存在一个峰值 当烟气SO2低于这个峰值时 脱硫效率随SO2浓度的增加而增加 超过这个峰值时 脱硫效率随SO2浓度的增加而降低 3 烟气中O2浓度的影响随着烟气中O2含量的增加 脱硫效率有增加的趋势 当烟气中O2含量增加到一定程度后 脱硫效率增加逐渐减缓 当烟气中O2浓度很高时 意味着系统漏风严重 进入吸收塔的烟气量大幅度增加 烟气在塔内停留时间减少 导致脱硫效率下降 4 烟气含尘浓度的影响烟气经电除尘器后 烟气中飞灰浓度一般在100 300mg m3经吸收塔洗涤后 绝大部分飞灰留在浆液中 浆液中的飞灰在一定程度上阻碍石灰石的消融 降低了石灰石的消融速率 导致浆液PH值降低 同时飞灰中的一些重金属离子 抑制钙离子与亚硫酸根离子的反应 使脱硫效率下降 石灰石品质 纯度 粒度的影响 1 石灰石品质和纯度的影响石灰石品质高 其消融性能好 浆液吸收SO2等相关反应速率快 提高脱硫效率和石灰石利用率 石灰石纯度在90 以上 2 石灰石粉细度的影响较细的石灰石颗粒的消融性能好 各种相关反应速率较高 脱硫效率及石灰石利用率较高 要求石灰石粉通过325目的过筛率达90 3 石灰石成分的影响 CaCO3含量 90 95 MgO 0 1 2 Al2O3 0 1 2 Fe2O3 0 1 2 SiO2 0 1 2 MgCO3 5 杂质 MgCO3 砂和粘土矿等 白云石CaMg CO3 活性 活性高 石灰石利用率也高 石膏中过剩的CaCO3含量低 即石膏纯度高 4 可磨系数的影响 石灰石可磨性系数高 石灰石易破碎 颗粒小 比面积大 可磨性低 颗粒大 比面积小 不易和SO2反应 效率降低 5 氯离子含量的影响石灰石中的CaCl2可以在一定程度上改善石膏的品质 抑制结垢 但氯是脱硫系统的主要腐蚀因素 能引起金属的孔蚀 缝隙腐蚀 应力腐蚀及选择性腐蚀 当富集到一定程度时 会严重影响系统的运行经济性 可靠性和使用寿命 导致系统需要仔细设计和选择专门的防腐材料 或选用昂贵的合金材料 造成设备费用增加 同时烟气脱硫系统中氯主要通过废水排放 浆液中氯含量增加 将导致废水排放量增加 增加了废水处理系统的投资 浆液Cl 还具有排斥HSO3 和SO32 的作用 从而影响SO2的传质和反应过程 影响脱硫效率 此外 氯离子还具有较强的配位能力 能与飞灰或石灰石中带来的Zn Al和Fe等重金属离子形成络合物 如 FeCl4 AlCl2 ZnCl4 2 等 这些络合物将CaCO3颗粒包裹起来 阻碍CaCO3的溶解 造成脱硫剂利用率降低 从而降低了脱硫效率 增加了脱硫剂的消耗 另外 氯离子在浆液中主要以CaCl2形式存在 如氯离子含量较高 由于同离子效应 将降低CaCO3的溶解速率 氯含量过高还将影响脱硫石膏的品质 影响其综合利用 因此氯含量较高时需增加石膏的除氯措施 使后续工艺复杂 费用增加 运行因素的影响 1 浆液PH值的影响1 1浆液PH值升高 一方面SO2的吸收速率增大 另一方面 由于在PH值较高 大于6 2 的情况下脱硫产物主要是CaSO3 1 2H2O 其溶解度很低 极易在设备和石灰石表面结垢 在石灰石表面结垢形成石灰石粉 封闭 阻碍石灰石的溶解 抑制了吸收反应的进行 使脱硫效率和石灰石利用率下降 1 2浆液PH值减低 一方面有利于石灰石的溶解 另一方面使SO2的吸收速率下降 当浆液PH值降至4 0以下时 浆液几乎不再吸收SO2 造成脱硫效率下降 1 3低PH值有利于石灰石的溶解和CaSO3 1 2H2O的氧化 高PH值有利于SO2的吸收 二者互相对立 试验表明吸收塔浆液PH值选择在5 6之间 既能保证石灰石的溶解又能保证SO2的吸收 2 液气比L G的影响 2 1液气比L G的定义 吸收塔总的循环浆液量与处理的烟气量之比 2 2在其他参数值一定的情况下 提高液气比相当于增大吸收塔内部的喷淋密度 使液气间的接触面积增大 脱硫效率也将增大 2 3提高液气比会使设备的投资和运行成本增加 3 浆液停留时间的影响 3 1浆液在反应池内停留时间长有助于浆液中石灰石和SO2完全反应 并能使反应生成物CaSO3有足够的时间氧化成CaSO4 形成优质石膏 3 2延长浆液在反应池内停留时间会导致反应池的容积增大 氧化空气和搅拌器的容量大 土建和设备费用及运行成本增加 4 吸收液过饱和度的影响 4 1吸收浆液过饱和度低 不利于石膏的结晶 4 2吸收浆液过饱和度高 有利于石膏的结晶 但是吸收浆液过饱和度过高 会导致设备结垢和石灰石粉 封闭 造成石灰石利用率和脱硫效率下降 一般保持塔内浆液过饱和度不大于140 5 钙硫比Ca S的影响 5 1钙硫比Ca S的定义 每脱除1摩尔SO2需加入CaCO3的摩尔数 5 2在保持液气比不变的情况下 钙硫比增大 注入吸收塔内吸收剂的量相应增大 引起浆液PH值上升 增加反应速率 使SO2吸收量增加 提高脱硫效率 5 3钙硫比过大 会引起石灰石的过饱和凝聚 使脱硫效率降低 5 4一般钙硫比应保持在1 02 1 05之间 6 吸收塔内烟气流速的影响 6 1在其他参数不变的情况下 提高吸收塔内烟气流速 一方面可以提高气液两相的湍动 降低烟气与液滴间膜厚度 提高传质系数 另一方面喷淋液滴的下降速度将相对降低 使单位体积内持液量增大 增大了传质面积 增加了脱硫效率 6 2烟气流速增大 烟气在吸收塔内的停留时间减小 脱硫效率下降 6 3从脱硫效率的角度讲 吸收塔内烟气流速有一最佳值 3 5 4 5m s 高于或低于此气速 脱硫效率都会降低 常见的异常分析及处理 例 石灰石封闭 一 亚硫酸盐增高引起的 石灰石封闭 1 1亚硫酸盐增高是由于亚硫酸根和亚硫酸氢根的氧化不充分造成的 氧化不充分有三种原因 1 氧化空气量太小 2 吸收塔入口SO2浓度过高 3 吸收塔浆液PH值高在这种情况下亚硫酸根离子和亚硫酸氢根离子不能全部被氧化成硫酸根离子 因此亚硫酸盐增加了 如果亚硫酸盐增加 将导致亚硫酸钙在石灰石颗粒表面沉积 形成一层不能参与反应的钝化膜 阻碍石灰石的进一步溶解 1 2亚硫酸盐增高的危害亚硫酸盐增高将引起石膏脱水困难 亚硫酸盐颗粒太小 易将滤布堵塞 使石膏含水量增大 亚硫酸盐含量过高时 脱硫效率将下降 吸收塔出口SO2含量超标 长时间在这种工况下运行将导致吸收塔的结垢 1 3解决办法 首先解决氧化不充分的问题 增加氧化空气量 或降低入口SO2浓度 其次降低吸收塔浆液PH值 将吸收塔浆液PH值降至4 5 在这种工况下亚硫酸钙将溶解 亚硫酸根离子将被氧化 50 不同PH值CaCO3 CaSO3 1 2H20和CaSO4 2H20的溶解度 见下表 50 不同PH值CaCO3 CaSO3 1 2H20和CaSO4 2H20的溶解度 二 氟铝络合物导致的 石灰石封闭 1 原因 吸收塔入口含有高浓度的飞灰 飞灰中含有HF和铝化合物 在一定工况下一小部分铝离子将溶解和氟离子形成氟铝络合物 这种络合物将吸附在石灰石颗粒表面 使石灰石无法溶解 导致脱硫效率和PH值降低 更严重的是 PH值低将加快氟铝络合物的形成 2 现象 脱硫效率下降浆液PH值下降 在供浆量增加时 长期在这种工况下运行会造成吸收塔结垢 3 解决办法 向吸收塔加入大量的Ca OH 2或NaOH 提高吸收塔浆液PH值 将氟铝络合物溶解增大石膏排放量 将浆液中高浓度的飞灰物质排除 减少吸收塔入口灰尘浓度 例2脱硫效率不足 污染物浓度排放超标 2 1FGD入口原烟气SO2浓度 分析脱硫效率不足是否由于入口SO2浓度过高引起的2 2吸收塔浆液PH值 分析脱硫效率不足是否是由于PH值太低引起的 2 3石灰石成分以及反应活性 分析所采用的石灰石原料是否满足设计需要 石灰石活性是否满足脱硫系统的要求 2 4吸收塔浆液CaCO3 1 2H2O含量 分析吸收塔是否出现氧化不足的工况 2 5吸收塔浆液中氯离子 分析吸收塔内氯离子浓度是否太高 2 6FGD入口原烟气SO2浓度 HF浓度和吸收塔液相中F 离子含量 分析吸收塔内是否出现氟铝络合物引起的石灰石失效 2 1 1FGD入口原烟气SO2浓度超过设计值FGD入口原烟气SO2浓度超过设计值 将导致脱硫效率下降 污染物排放超标 同时 由于脱除SO2的总量增加了 FGD系统会出现氧化空气不足 石灰石供应量不足以及石膏排放量增加等情况 解决办法 1 降低FGD入口烟气的SO2浓度2 如果没办法降低FGD入口原烟气的SO2浓度 需增加氧化空气量 石灰石供应量和石膏排放量 稳定吸收塔浆液PH值 实现FGD系统的安全运行 2 2 1PH值低脱硫系统正常运行的PH值通常为5 4 5 8 PH值低将导致脱硫效率下降 解决办法1 增加石灰石浆液的供应量 将PH值恢复到设计值 2 如果发现PH计测量不准 应检查并校正PH计 2 3 1石灰石成分和反应活性不足石灰石纯度不足 或者反应活性不足将导致吸收塔内可利用的石灰石下降 从而导致脱硫效率下降 解决办法 更换石灰石原料 采用满足要求的石灰石原料 2 4 1氧化不足吸收塔浆液中CaCO3 1 2H2O含量过高 可能是出现了氧化不足的情况 氧化不足可能导致系统结垢堵塞 石膏脱水困难等 同时CaCO3 1 2H2O含量高还可能引起 石灰石封闭 解决办法 1 检查氧化风机和氧化风管 保证氧化空气的供应 2 如出现 石灰石封闭 按处理 石灰石封闭 处理办法处理 2 5 1浆液中氯离子浓度高吸收塔浆液中氯离子浓度高不仅将导致腐蚀加剧 还将导致石灰石溶解困难 从而降低脱硫效率解决办法 1 增加废水排放量 降低浆液中氯离子含量 2 氟铝络合物引起的石灰石封闭3 如果FGD入口原烟气中的飞灰和HF浓度过高 将引起石灰石封闭 在这种工况下 PH值将降低 同时加入石灰石无法改变吸收塔内的PH值 例3 吸收塔氧化不足引起吸收塔氧化不足的原因有 氧化风机和氧化风管故障 PH值过高 FGD入口烟气SO2浓度高 1 1 吸收塔氧化不足的危害 将导致石膏脱水困难 系统易结垢 严重时出现 石灰石封闭 1 2 氧化风机和氧化风管故障 将不能向吸收塔提供足够的氧化空气1 3 解决办法 如氧化风机故障应立即启动备用氧化风机 通知检修处理 如氧化风管故障 停止氧化风机运行 最多停运6小时 应对氧化风管进行冲洗 无效时通知检修处理 2 1 PH值高 FGD设计的氧化空气量为定值 当吸收塔浆液PH值高时 主要的反应生成物是亚硫酸盐 需要大量的氧化空气将亚硫酸盐氧化成硫酸盐 超出设计值 造成氧化空气量不足 2 2 解决办法 减少石灰石供应量 降低浆液PH值 将亚硫酸钙逐渐氧化 3 1 FGD入口烟气SO2浓度超出设计值 脱硫过程化学反应式CaCO3 SO2 H2O CaSO3 1 2H2O CO2CaSO3 1 2H2O SO2 H2O Ca HSO3 2 1 2H2OCa HSO3 2 1 2O2 2H2O CaSO4 2H2O SO2 H2OCaSO3 1 2H2O 1 2O2 11 2H2O CaSO4 2H2O 由上式可看出CaCO3和SO2反应初期生成为CaSO3 1 2H2O和Ca HSO3 2 由于入口SO2浓度增加 为保证脱硫效率和PH值 需增加供浆量 产生了大量CaSO3 1 2H2O和Ca HSO3 2 需增加氧化空气量 而FGD设计的氧化空气量为定值 造成氧化空气不足 3 2 解决办法 降低FGD入口SO2浓度 更换煤种 采用低硫煤 加大石膏排放量 尽快将吸收塔密度降至合格 增加氧化空气量 第六节压缩空气系统空气 过虑器 空压机 除水 除油过滤器 储气罐 石灰石粉仓进 出料 仪表 控制装置 第七节电气系统主要由6KV系统 380V系统 直流系统 UPS系统 备用电源等组成 第八节废水处理系统 为控制脱硫塔脱硫浆液中Cl 以及重金属离子的浓度 石膏浆液旋流器的溢流除一部分返回脱硫塔外 其它则进入废水处理系统 废水处理系统的主要目的在于调节废水的pH值和降低悬浮颗粒物 重金属离子的浓度 使其达到国家有关标准和地方环保标准的要求 脱硫废水首先进入由中和池 反应池和絮凝池组成的联箱 通过添加石灰 有机硫 聚合铁和絮凝剂调整废水的pH值 同时使废水中的有害物质沉淀析出 然后废水进入澄清池 有害物质在此沉淀 浓缩 形成污泥排出 同时净化后的净水排出界外 废水的水质主要取决于以下几个因素 原烟气中飞灰的含量以及飞灰的成分 因为废水中的重金属主要来自于原烟气中飞灰的可溶性重金属盐类 石灰石 石灰的成分以及钙硫比 一般而言 脱硫剂中的重金属含量较低 5 30ppm 但石灰石 石灰中惰性物质含量较高 将导致废水中悬浮颗粒物浓度增加 脱硫系统工艺水水质 工艺水中的Cl 悬浮颗粒物等由于烟气的蒸发作用而被浓缩富集于浆液中 致谢