脱硫培训讲稿

1、湿法石灰石强制氧化湿法石灰石强制氧化FGD系统系统 主要内容主要内容 湿法石灰石强制氧化湿法石灰石强制氧化(LSFO) FGD系统工艺流程系统工艺流程 FGD 工艺化学原理概述工艺化学原理概述 影响影响 FGD 性能及可靠性的因素性能及可靠性的因素 湿法石灰石强制氧化湿法石灰石强制氧化 (LSFO) FGD 系统工艺流程系统工艺流程 第一部分第一部分 湿法石灰石强制氧化湿法石灰石强制氧化(LSFO) FGD系统工艺流程系统工艺流程 LSFO 工艺概述工艺概述 烟气中的烟气中的SO2 在吸收塔中被吸收到循环浆液在吸收塔中被吸收到循环浆液 循环浆液中含有石灰石及沉淀的硫酸钙循环浆液中含有石灰石及沉

2、淀的硫酸钙 石灰石加入循环浆液中以提供碱度及钙离子石灰石加入循环浆液中以提供碱度及钙离子(Ca+). 鼓入强制氧化空气将亚硫酸盐氧化成硫酸盐鼓入强制氧化空气将亚硫酸盐氧化成硫酸盐(SO4=). 浆液中的硫酸根离子与钙离子反应沉淀出石膏浆液中的硫酸根离子与钙离子反应沉淀出石膏 (CaSO4 * 2H2O) 石膏从浆液中分离，形成固体副产物石膏从浆液中分离，形成固体副产物. LSFO FGD 工艺工艺 示意图示意图 烟囱烟囱锅炉锅炉 除尘器除尘器 燃料燃料 空气空气 引风引风 机机 空气 吸收塔 水水 烟气换热器烟气换热器 除灰除灰 石灰石石灰石 贮仓贮仓 球磨机球磨机 浆液贮槽浆液贮槽 废水废水

3、石膏石膏 输送机输送机 皮带过滤机皮带过滤机 冲洗水冲洗水 水力旋流器水力旋流器 SO2 吸收塔排浆吸收塔排浆 烟气系统烟气系统 风机风机 烟道烟道 挡板门挡板门 风机类型风机类型 离心风机离心风机 -与风机转轴径向加速烟气 轴流风机轴流风机 -与风机转轴平行加速烟气 典型轴流风机典型轴流风机 二级转子 风机罩上部 半法兰接头 中间轴 膨胀节 进口箱 风机罩下部 扩散管 叶轮调节机构 转向弯管 隔声罩 叶轮调节定位器 供油单元 振动探测 轴承温度 FGD 系统的烟道系统的烟道 烟囱烟囱 GGH 再热器再热器 GGH 吸热吸热 器器 吸收塔 再热器再热器 后出口后出口 (90o) 出口出口 (5

4、5o) 进口进口 (160o) 吸热器后吸热器后 进口进口 (110o) FGD 不同部位烟道的特征不同部位烟道的特征 增压风机至换热器入口增压风机至换热器入口 -碳钢 换热器后至吸收塔入口换热器后至吸收塔入口 -气体可降温至酸露点以下 -常用材料为碳钢内衬防腐材料或耐腐合金. FGD 不同部位烟道的特征不同部位烟道的特征 吸收塔出口至换热器吸收塔出口至换热器 -气体是潮湿的且具腐蚀性 -常用材料为碳钢内衬防腐材料、耐腐合金或泡沫玻璃 砌块 -发生液体二次夹带. 换热器出口至烟囱换热器出口至烟囱 -气体少潮湿且少腐蚀性 -应采用碳钢内衬防腐材料 吸收塔系统吸收塔系统 吸收塔吸收塔 -用于从烟气

5、吸收 SO2 的气液接触装置 利用浆液循环泵、喷淋层及喷嘴产生吸收利用浆液循环泵、喷淋层及喷嘴产生吸收SO2的雾的雾 状液滴状液滴. 吸收塔内气体流动方向吸收塔内气体流动方向 喷淋空塔喷淋空塔 除雾器 冲洗喷头 除雾器 冲洗喷头 烟气 出口 喷淋层 烟气 进口 反应槽 反应槽反应槽 功能功能: -储存循环浆液 -为石灰石溶解及石膏沉淀提供停留时间 -石灰石加入点 -就地氧化空气鼓入位置 反应槽通常与吸收塔集成一体反应槽通常与吸收塔集成一体 反应槽反应槽 石灰石浆液制备及输送系统石灰石浆液制备及输送系统 功能功能: -由研磨的石灰石粉及工艺水制成合格的石灰石浆液 -贮存石灰石浆液 -根据需要将石

6、灰石浆液输送到 FGD 系统 石灰石制备系统石灰石制备系统 接收及贮存石灰石接收及贮存石灰石 将石灰石破碎为石灰石粉将石灰石破碎为石灰石粉 石灰石粉的贮存石灰石粉的贮存 石灰石吸收剂制备流程图石灰石吸收剂制备流程图 石膏浆液脱水系统石膏浆液脱水系统 功能功能: -从浆液分离固体 -产生可再利用的固体副产物 -水返回 FGD 系统 脱水通常有二个步骤脱水通常有二个步骤: -一级脱水 水力旋流器 浓缩吸收塔排出浆液，固体质量浓度提高至4555% -二级脱水 真空皮带机 设计产生固体滤饼，水份含量低于约10%（重量） 石膏浆液脱水流程图石膏浆液脱水流程图 氧化空气系统氧化空气系统 功能功能: -提供

7、将吸收的SO2氧化成硫酸盐所必须的氧气. -硫酸根及钙将沉淀产生石膏副产物. 氧化空气通常引入反应槽氧化空气通常引入反应槽. 氧化空气系统的主要设备氧化空气系统的主要设备 氧化空气压缩机氧化空气压缩机 高压头、大风量高压头、大风量 罗茨风机罗茨风机 离心风机离心风机 典型典型 FGD 空气压缩机空气压缩机 典型典型 FGD 空气压缩机空气压缩机 除雾系统除雾系统 功能功能: -分离并除去烟气中夹带的浆液液滴 方向方向: -垂直气流 -水平气流 设计要点设计要点: -叶片形状 -平坦与峰形设计 冲洗系统的设计及性能是保持除雾器清洁的关键冲洗系统的设计及性能是保持除雾器清洁的关键 除雾器方向除雾器

8、方向 除雾器设计除雾器设计 平坦布置与峰形布置平坦布置与峰形布置 叶片形状叶片形状 3-通道锯齿形通道锯齿形4-通道正弦波形通道正弦波形2-通道带钩正弦波形通道带钩正弦波形2-通道改进锯齿形通道改进锯齿形 烟气再热系统烟气再热系统 功能功能: -改善污染物扩散 -减少烟囱可见烟羽 -避免下游烟道腐蚀 -避免烟囱液滴 “下雨” 烟气换热器烟气换热器 回转式回转式 GGH 再生式再生式 GGH FGD 工艺化学原理工艺化学原理 第二部分第二部分 FGD 工艺化学原理概述工艺化学原理概述 基本内容基本内容 基本的化学概念基本的化学概念 吸收塔内全面的化学反应吸收塔内全面的化学反应 亚硫酸盐氧化反应及

9、氧化如何影响结垢亚硫酸盐氧化反应及氧化如何影响结垢 相对饱和度及决定晶体大小及形状的因素相对饱和度及决定晶体大小及形状的因素 酸和碱酸和碱 pH 1714 定义定义:酸酸 = pH 7 胃酸 亚硫酸 醋 典型洗涤塔 水 石灰石 石灰 硫酸 可口可乐 二元酸 血 碱液 缓冲剂缓冲剂 可吸收一个可吸收一个 H+ 离子并缓和离子并缓和 pH 变化的化学物质变化的化学物质 CaCO3 + 2H+ Ca+ + HCO3- + H+ Ca+ + H2CO3 石灰石强制氧化石灰石强制氧化 FGD 系统总的化学过程系统总的化学过程 二氧化硫石灰石氧气水石膏 二氧化碳+ SO2 + CaCO3 + O2 + H

10、2O CaSO4 . 2H2O + CO2 气体 固体 气体 液体 固体 气体 传质步骤包括气、液及固相 )3( 2 1 423 - SOHOHSO (2)HSOHSOH (1)SOHOHSO 332 3222 - 分步反应分步反应 SO2 吸收吸收: 氧化氧化: )5(2*2 2424 OHCaSOOHOSCa )4(2 223 OHCOCaHCaCO 分步反应分步反应 石灰石溶解石灰石溶解: 沉淀沉淀: 影响亚硫酸盐氧化的因素影响亚硫酸盐氧化的因素 取决于取决于: O2:SO2的比率的比率 溶液化学组成及性质溶液化学组成及性质 -pH -SO3= 温度温度 影响石膏沉淀类型的因素影响石膏沉

11、淀类型的因素 溶液的相对饱和度溶液的相对饱和度 足够数量晶种固体的存在足够数量晶种固体的存在 相对饱和相对饱和 相对饱和度相对饱和度 = （R.S.） 溶解溶解 R.S. 1 (过饱和的) Ca+ . CO3= Ksp Ca+ = Ca+ 活性 CO3= = CO3= 活性 Ksp = CaCO3 溶度积常数 石膏石膏 (CaSO4 . 2H2O) 沉淀的条件沉淀的条件 Ca+ . SO4= . H2O2 Ksp 沉淀沉淀 R.S. 1 溶解溶解 R.S. 1 R.S. = 晶体大小及形状晶体大小及形状 影响石膏浆液的脱水影响石膏浆液的脱水 由下列因素决定由下列因素决定: -晶体种类 (石膏或

12、亚硫酸钙) -晶体中的污染物 石膏晶体石膏晶体: 三斜晶系三斜晶系 (无对称轴无对称轴) 亚硫酸钙晶体亚硫酸钙晶体: 正交晶系正交晶系 (三三, 2-折对称轴折对称轴) FGD 石膏固体石膏固体 常规强制氧化常规强制氧化 (250X)Ct-121 工艺工艺 (250X) FGD 系统内结垢的缘由系统内结垢的缘由 湿湿/干界面干界面: 出现在热烟气被冷却的吸收塔区域出现在热烟气被冷却的吸收塔区域 气流及气体分布的波动引起结垢气流及气体分布的波动引起结垢. 引起沿烟道壁或引起沿烟道壁或 其它内部结构区域从湿态变成干态其它内部结构区域从湿态变成干态 如果浆液被带回到该区域如果浆液被带回到该区域, 被

13、干燥且以硬垢形式积被干燥且以硬垢形式积 聚，由硫酸钙和聚，由硫酸钙和/或飞灰组成或飞灰组成 影响影响 FGD 性能及可靠性的因素性能及可靠性的因素 第三部分第三部分 影响影响 FGD 性能及可靠性的因素性能及可靠性的因素 影响影响 FGD 性能及可靠性的因素性能及可靠性的因素 - pH - 浆液密度 - L/G - 锅炉负荷变化周期 pH 酸度或碱度的量度酸度或碱度的量度 最重要的工艺测量参数之一最重要的工艺测量参数之一 影响脱硫效率及吸收剂利用率影响脱硫效率及吸收剂利用率 添加石灰石浆液会提高的添加石灰石浆液会提高的pH pH 由石灰石添加量控制由石灰石添加量控制 pH 降低，腐蚀率提高降低

14、，腐蚀率提高 pH 影响概要影响概要 5050时时PHPH值对值对CaSO3CaSO31/2H2O1/2H2O及及CaSO4CaSO42H2O2H2O溶解度的影响溶解度的影响(mg/L)(mg/L) PHCaSO31/2H2OCaSO42H2O 7.0231320 6.0511340 5.03021260 4.57851179 4.018731072 3.54198980 3.09375918 2.521995873 pH 影响概要影响概要 浆液浆液pH值升高，一方面由于液相传质系数增大，值升高，一方面由于液相传质系数增大， SO2的吸收速率增大；另一方面，由于在的吸收速率增大；另一方面，由于

15、在pH值（值（ 大于大于6.2)的情况下脱硫产物主要是的情况下脱硫产物主要是CaSO31/2H2O ，其溶解度很低，极易达到过饱和而结晶在塔壁和，其溶解度很低，极易达到过饱和而结晶在塔壁和 部件表面上，形成很厚的垢层，造成系统严重结垢部件表面上，形成很厚的垢层，造成系统严重结垢 。 pH 影响概要影响概要 浆液浆液pH值低，则值低，则SO2的吸收速率减小，但结垢倾的吸收速率减小，但结垢倾 向减弱。当向减弱。当pH低于低于6时，时，SO2的吸收速率下降幅度的吸收速率下降幅度 减缓；当减缓；当pH值降到值降到4.0以下时，浆液几乎不再吸收以下时，浆液几乎不再吸收 SO2。 pH 影响概要影响概要(

16、续续) 浆液浆液pH值不仅影响值不仅影响SO2的吸收，而且影响石灰石、的吸收，而且影响石灰石、 CaSO31/2H2O、CaSO42H2O的溶解度，所示的溶解度，所示 ，随着，随着pH值的升高，值的升高，CaSO31/2H2O的溶解度显的溶解度显 著下降，著下降，CaSO42H2O的溶解度增加，但增加的的溶解度增加，但增加的 幅度较小。幅度较小。 pH 影响概要影响概要(续续) CaSO31/2H2O的量增加后在石灰石颗粒表面形成的量增加后在石灰石颗粒表面形成 一层液膜，而液膜内部一层液膜，而液膜内部CaCO3的溶解又使的溶解又使pH值升值升 高，溶解度的变化使液膜中的高，溶解度的变化使液膜中

17、的CaSO31/2H2O析出析出 并沉积在石灰石颗粒表面，形成一层外壳，使石灰并沉积在石灰石颗粒表面，形成一层外壳，使石灰 石颗粒表面钝化。钝化的外壳阻碍了石灰石的继续石颗粒表面钝化。钝化的外壳阻碍了石灰石的继续 溶解，抑制了吸收反应的进行，导致脱硫效率和石溶解，抑制了吸收反应的进行，导致脱硫效率和石 灰石利用率下降。灰石利用率下降。 浆液密度浆液密度 石膏沉淀动力学石膏沉淀动力学 rG = kaCV (RSG 1) 其中其中: rG= 石膏沉淀速率石膏沉淀速率 k = 速率常数速率常数 a = 每单位重量石膏的活性表面积每单位重量石膏的活性表面积 C = 石膏固体的浓度石膏固体的浓度 V =

18、 反应槽体积反应槽体积 RSG= 石膏相对饱和度石膏相对饱和度 浆液密度对系统结垢的影响浆液密度对系统结垢的影响 石膏浆液浓度与沉淀速率成正比石膏浆液浓度与沉淀速率成正比 石膏是否沉淀还取决于石膏是否沉淀还取决于CaSO4 . 2H2O的过饱和度的过饱和度 石膏开始沉淀石膏开始沉淀,优先在自己的晶种上开始析出优先在自己的晶种上开始析出 当过饱和度大于当过饱和度大于1.4时时, CaSO4 . 2H2O开始在吸收开始在吸收 塔各部件析出石膏晶体塔各部件析出石膏晶体. 一般控制石膏浆液密度的质量分数为一般控制石膏浆液密度的质量分数为20%-25% 浆液密度对喷淋层的影响浆液密度对喷淋层的影响 浆液

19、密度高时浆液密度高时,石膏会沉积在喷淋管的上部石膏会沉积在喷淋管的上部,造成喷造成喷 淋管承重增加淋管承重增加 浆液密度高时浆液密度高时,容易导致喷淋管内部堵塞容易导致喷淋管内部堵塞,造成喷淋造成喷淋 管流量减小管流量减小,降低脱硫效率降低脱硫效率,因此循环泵停运时必须因此循环泵停运时必须 对喷淋管进行冲洗对喷淋管进行冲洗 浆液密度对循环泵的影响浆液密度对循环泵的影响 浆液密度高时浆液密度高时,石膏晶体在滤网上析出会堵塞滤网石膏晶体在滤网上析出会堵塞滤网, 造成循环循环浆液量减小，降低脱硫效率。造成循环循环浆液量减小，降低脱硫效率。 滤网堵塞会导致循环泵发生气蚀。滤网堵塞会导致循环泵发生气蚀。

20、 滤网堵塞会导致循环泵振动增大，滤网破碎。滤网堵塞会导致循环泵振动增大，滤网破碎。 化学添加剂化学添加剂 (有机酸有机酸) 通过缓冲通过缓冲pH及提高溶解碱度来增强脱硫及提高溶解碱度来增强脱硫 可通过使系统以低可通过使系统以低pH运行来提高石灰石利用率运行来提高石灰石利用率 可引起固体脱水性质的改变可引起固体脱水性质的改变 化学添加剂化学添加剂 起到提高液相碱度及增强脱除的作用起到提高液相碱度及增强脱除的作用 例子例子: -己二酸 -二元酸 (DBA) (己二酸、谷氨酸及丁二酸的混合物) -甲酸 -镁 化学添加剂化学添加剂 化学添加剂的损失机理化学添加剂的损失机理 -液体排放 -化学降级 -与

21、洗涤塔固体共沉淀 化学添加剂化学添加剂: -增强洗涤塔的脱硫性能 -使部分泵关闭（降低液气比）而降低吸收塔动力消耗 -提高排放液体的 COD/BOD -作为晶体调节剂，影响固体沉降及处理特性 石灰石颗粒大小及活性石灰石颗粒大小及活性 石灰石研磨尺寸可影响石灰石负荷与脱硫率之间的石灰石研磨尺寸可影响石灰石负荷与脱硫率之间的 关系关系 -石灰石越细越易溶解 液气比液气比 (L/G) 由液体流量由液体流量 (运行循环泵台数运行循环泵台数) 及气体流量及气体流量(锅炉负锅炉负 荷荷)决定决定 影响脱硫效率影响脱硫效率 -传质 -碱度 提高提高 L/G 增加洗涤塔内的除尘效果增加洗涤塔内的除尘效果 液气比液气比 (L/G)影响概要影响概要 在同一液气比下，脱硫效率提高速率沿烟气流动方在同一液气比下，脱硫效率提高速率沿烟气流动方 向下降，向下降， 不同液气比下，脱硫效率随液气比的增加而增加