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淀的硫酸钙石灰石加

2、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

3、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 (55o)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

4、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

5、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

6、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

7、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

8、“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 GGHFGD 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pH1714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CaC

9、O3 + 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 + H2O 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(21423-SOHOHSO(2)HSOHSOH(1)SOHOHSO3323222-分步反应分步反应SO2 吸收吸收:氧化氧化:)5(2*22424OHCaSOOHOSCa)4(2223OHCOCaHCaCO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

10、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=KspCa+ = 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. 1R.

11、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

12、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pHp

13、H 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，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)PHCaSO31/2H2OCaSO42H2O7.02313206.05113405.030212604.578511794.0187310723.541989803.093759182.521995873pH 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

14、面，由于在的吸收速率增大；另一方面，由于在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

15、 影响概要影响概要(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

16、中的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 = 反应槽体积反应槽体积R

17、SG= 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密度高时浆液密度高时,石膏会沉积在喷淋管的上

18、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。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

19、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

20、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。不同液气比