干法脱硫工艺系统及设备讲义

1、&福建龙净目录TOC o 1-5 h z HYPERLINK l bookmark2第一章CFB-FGD工艺原理简介11、本工程项目脱硫工艺原理介绍12、主要化学反应33、CFB-FGD工艺的主要特点3 HYPERLINK l bookmark4第二章CFB-FGD工艺系统及设备介绍51.烟道系统52.吸收塔系统6脱硫布袋除尘器系统9脱硫灰循环系统105.脱硫灰输送系统106.灰库系统1.17.吸收剂供应系统11 HYPERLINK l bookmark6工艺水系统12 HYPERLINK l bookmark10压缩空气系统1410.蒸汽系统14 HYPERLINK l bookmark14

2、第三章工艺流程介绍15脱硫除尘岛的主要设计工艺数据15工艺流程及布置介绍16脱硫系统技术培训工艺系统及设备 福建龙净第一章CFB-FGD工艺原理简介1、本工程项目脱硫工艺原理介绍福建龙净的循环流化床干法烟气脱硫技术（CFB-FGD）具有脱硫效率高、投资运行费用低、可靠性高、占地面积小、无废水产生、副产物易处理等优点。现将这种工艺简要介绍如下：燃料中的硫在燃烧过程中与空气中的氧发生反应生成硫氧化物（so2和so3）,本工艺所要脱除的就是尾气中的有害气体so2和so3。一个典型的CFB-FGD工艺系统由吸收塔、脱硫除尘器、脱硫灰循环及排放、吸收剂供应、工艺水以及电气仪控系统等组成，其工艺流程见下图

3、1-1。dPCFBAbsorberDe-Dusting图1-1CFB-FGD工艺流程示意图AbsorbentWateryroductDryProductDischcAbsorbentSilo本工程米用旁路布置。锅炉引风机出来的原烟气温度一般为120150C左右，从底部进入吸收塔，在吸收塔的进口段，高温烟气与加入的吸收剂、循环脱硫灰充分预混合，进行初步的脱硫反应，在这一区域主要完成吸收剂与HC1、HF的反应。烟气通过吸收塔底部的文丘里管加速，进入循环流化床床体，物料在循环流化床里，气固两相由于气流的作用，产生激烈的湍动与混合，充分接触，在上升的过程中，不断形成絮状物向下返回，而絮状物在激烈湍动中

4、又不断解体重新被气流提升，形成类似循脱硫系统技术培训工艺系统及设备 环流化床锅炉所特有的内循环颗粒流，使得气固间的滑落速度高达单颗粒滑落速度的数十倍；吸收塔顶部结构的惯性分离进一步强化了絮状物的返回，进一步提高了塔内颗粒的床层密度及Ca/S。这样的一种气固两相流机制，通过气固间的混合，极大地强化了气固间的传质与传热，为实现高脱硫率提供了根本的保证。在文丘里的出口扩管段设一套喷水装置，喷入的雾化水一是增湿颗粒表面，二是使烟温降至高于烟气露点15C左右，使得SO2与Ca(OH)2的反应转化为可以瞬间完成的离子型反应。吸收剂、循环脱硫灰在文丘里段以上的塔内进行第二步的充分反应，生成副产物CaSO31

5、/2H2O，还与SO3反应生成相应的副产物CaSO41/2H2O等。无论烟气负荷如何变化，通过清洁烟气再循环烟道的调节作用，烟气在文丘里以上的塔内流速均保持在46m/s之间，为满足脱硫反应的要求，烟气在该段的停留时间至少为3秒以上，通常设计时间在8秒左右。烟气在上升过程中，颗粒一部分随烟气被带出吸收塔，一部分因自重重新回流到流化床中，进一步增加了流化床的床层颗粒浓度和延长吸收剂的反应时间。从化学反应工程的角度看,SO2与Ca(OH)2的颗粒在循环流化床中的反应过程是一个外扩散控制的反应过程oSO2与Ca(OH)2反应的速度主要取决于SO2在Ca(OH)2颗粒表面的扩散阻力，或说是Ca(OH)2

6、表面气膜厚度。当滑落速度增加时，由于摩擦程度的增加,Ca(OH)2颗粒表面的气膜厚度减小，SO2进入Ca(OH)2的传质阻力减小，传质速率加快，从而加快SO2与Ca(OH)2颗粒的反应。只有在循环流化床这种气固两相流动机制下，才具有最大的气固滑落速度。同时，吸收塔内的气固最大滑落速度是否能在不同的烟气负荷下始终得以保持不变，是衡量一个循环流化床干法脱硫工艺先进与否的一个重要指标，也是一个鉴别干法脱硫能否达到较高脱硫率的一个重要指标。如果滑落速度很小，或只在吸收塔某个局部具有滑落速度，要达到很高的脱硫率是不可能的。喷入用于降低烟气温度的水，以激烈湍动的、拥有巨大的表面积的颗粒作为载体，在塔内得到

7、及时的、充分的蒸发，保证了进入后续除尘器中的灰具有良好的流动状态。由于SO3全部得以去除，烟气露点将大幅度下降，一般从原烟气的90C左右下降到50C左右，而排烟温度始终控制在设定值以上，因此烟气不需要再加热，同时整个系统也无须任何的防腐处理。净化后的含尘烟气从吸收塔顶部侧向排出，然后转向向下进入脱硫除尘器。经脱硫除尘器捕集下来的固体颗粒，大部分通过脱硫灰循环系统，返回吸收塔继续参加反应，&福建龙净脱硫系统技术培训工艺系统及设备 &福建龙净如此循环可达数百次，多余的少量脱硫灰渣则通过气力输送系统输送至脱硫灰库，再通过罐车或二级输送设备外排。脱硫灰大量循环，脱硫除尘器的入口烟气粉尘浓度为50010

8、00g/Nm3,带有大量脱硫灰的烟气经脱硫除尘器进行除尘，净化后的清洁烟气经脱硫引风机排入烟囱。塔内生成的脱硫灰的主要成分为CaSO31/2H2O、CaSO41/2H2O、CaCO3、CaF2、CaCl2及未反应的Ca(OH)2和杂质等。这些脱硫灰目前的主要用于废矿井填埋、咼速公路路基、吸声材料制作、水泥掺合料等。在吸收塔中，消石灰Ca(OH)2、主要化学反应与烟气中的SO2和几乎全部的SO3,HCl,HF等完成化学反应，主要化学反应方程式如下：吸收过程氧化过程吸收过程吸收过程Ca(OH)2+SO2=CaSO31/2H2O+1/2H2OCaSO31/2H2O+1/2O2=CaSO41/2H2O

9、Ca(OH)2+SO3=CaSO41/2H2O+1/2H2OCa(OH)2+CO2=CaCO3+H2O2Ca(OH)2+2HCl=CaCl2Ca(OH)22H2O(120C)吸收过程Ca(OH)2+2HF=CaF2+2H2O吸收过程3、CFB-FGD工艺的主要特点设备使用寿命长、维护量小。烟气与物料接触时间长、接触充分，脱硫效率咼。采用咼压回流式喷嘴直接向吸收塔内喷水，对负荷变化响应快，保证脱硫除尘器可靠运行。工艺及控制简单、可靠。单塔处理能力大，已有大型化的应用业绩。采用流线型的底部进气结构，保证了吸收塔入口气流分布均匀。吸收塔内操作气速相对稳定，负荷适应性好，进一步保证气固两相流场的稳定。

10、几乎100%脱除SO3的酸性气体，脱硫下游装置烟气无酸露点，因此吸收塔及下游装置无需采用特殊材料进行防腐。良好的入口烟气SO2浓度变化适应性，只要增加吸收剂加入量，即可满足更高的排放要求。脱硫副产物流动性好，易于处理；脱硫剂利用率高、脱硫副产物排放少。运行维护费用低，占地面积小。无废水等二次污染物产生。脱硫系统技术培训工艺系统及设备福建龙净 第二章CFB-FGD工艺系统及设备介绍一个典型的CFB-FGD系统由烟道系统、吸收塔系统、脱硫除尘器系统、吸收剂供应系统、脱硫灰再循环及排放系统、工艺水系统以及电气仪控系统等组成，现简介如下：烟道系统脱硫除尘岛的烟道系统主要包括入口烟道、出口烟道、旁路烟道

11、、清洁烟气再循环烟道以及配套的关断、调节风挡设备等，如图2.1-1。2.1-1烟气系统组成示意图本工程的脱硫除尘装置为旁路布置，脱硫装置布置在烟囱之后的场地上，原烟道做为旁路烟道。烟气由锅炉引风机排出后经脱硫除尘岛进口烟道汇合进入吸收塔，在吸收塔内与加入的水、吸收剂及循环的脱硫灰充分混合发生脱硫反应，脱硫后的烟气进入脱硫布袋除尘器进行除尘，除尘后的净烟气经脱硫引风机排至烟囱；收集下来的脱硫灰大部分循环回至吸收塔内，与原烟气混合继续脱除SO2，脱硫副产物经气力输送系统输送至脱硫灰库。脱硫除尘岛进出口均设置密闭挡板门，在不脱硫的情况下，开启旁路烟道上的旁路挡板门，关闭脱硫系统的进出口密闭挡板门，将

12、脱硫系统屏蔽，锅炉正常运行；在脱硫运行的情况下，开启脱硫系统的进出口密闭挡板门，关闭旁路烟道上的旁路挡板门，烟脱硫系统技术培训工艺系统及设备 A福建龙净气通过脱硫系统进行脱硫。脱硫除尘系统与锅炉系统相互独立，其建设、运行及检修不会影响锅炉系统的正常运行。在CFB-FGD技术中，为了维持吸收塔内的气流相对稳定，本工艺利用吸收塔进口烟道的静压低于脱硫引风机出口静压，不需要另外安装抽气风机，通过循环烟道将脱硫引风机下游的部分净化烟气循环到吸收塔入口，根据脱硫引风机出口测量所得的烟气量，调节循环风挡来调节循环清洁烟气的流量，使文丘里管的流速保持相对稳定。这一技术已在CFB-FGD项目中得到广泛应用。在

13、本项目中，当烟气负荷较低时，为了保证脱硫除尘系统的最佳运行状态，必须开启清洁烟气再循环系统。在设计运行中，一般吸收塔的运行烟气量为75%110%的设计流量。从而保证吸收塔在低负荷运行时最佳的传热、传质状态。因此，一旦吸收塔入口流量低于75%负荷，开始打开循环风挡补充所需的清洁烟气量，使烟气量达到设计流量的75%以上。图2.1-2循环风挡示意图吸收塔系统吸收塔是整个脱硫反应的核心。CFBFGD吸收塔为文丘里空塔结构，整个塔体由普通碳钢制成。为建立良好的流化床，预防堵灰，吸收塔内部气流上升处均不设内撑，故称为空塔。本项目吸收塔采用七孔文丘里喷嘴形式。吸收塔的典型外形图如下图2.2-1：脱硫系统技术

14、培训工艺系统及设备脱硫系统技术培训工艺系统及设备锥形段环梁基座文丘里段由于脱硫加上吸收塔内部强烈的碰撞与湍动，so基本500iooog/m防腐内衬。环，吸收塔出口粉尘浓度可达脱硫系统技术培训工艺系统及设备吸收塔出口段设有温度、压力检测。用温度控制吸收塔的加水量，用吸收塔的进出口压力降计算所得的床层压降来控制脱硫灰循环量。当压力降增大时可以降低Ca/S，提高脱硫效率。烟气从吸收塔底部进入吸收塔，烟气方向向上。为了防止吸收塔进口烟气中烟尘沉降造成进口烟道积灰，吸收塔底部及转弯处均设有气流分布装置及压缩空气吹扫系统。由于文丘里段的流速最高达50m/s以上，经文丘里段加速，流化床内的物料被完全托起,只

15、有非常少量的大颗粒沉降回吸收塔进口烟道，通过进口烟道输灰机排放。脱硫布袋除尘器系统布袋除尘器系统采用脱硫专用低压回转脉冲布袋除尘器，保证脱硫除尘器出口粉尘浓度W50mg/Nm3。脱硫布袋除尘器分为2个室，6个单元。主要由灰斗、烟气室、净气室、进口烟箱、出口烟箱、低压脉冲清灰装置、电控装置、阀门及其它等部分组成。脱硫布袋除尘器系统配有两台布袋清灰风机。从吸收塔出来的烟气采用上进风方式进入布袋除尘器，其中粗颗粒粉尘利用重力原理直接进入灰斗。整套布袋除尘器系统采用不间断脉冲清灰方式，利用不停回转的清灰臂对滤袋进行脉冲喷吹。二9L.1I|1|喷口平8尘烟气分布均产生的F命。里的进空气，等,大寻建龙净脱

16、硫系统技术培训工艺系统及设备5.大减少了脉冲阀数量，降低了维护工作量。脉冲喷吹清灰压力为0.085MPa左右，一方面可降低能耗，另一方面，喷吹压力低，滤袋内外压差小，可有效保护滤袋表面的一次尘的“滤床”，同时也可减少对滤袋表面的冲刷磨损，延长其使用寿命。采用椭圆形滤袋、沿同心圆分圈辐射形布置，最大限度地利用了袋室的空间，减少了占地。在同等的过滤面积情况下，比常规的逐行脉冲喷吹清灰方式减少30%左右。采用特制的多节自锁式袋笼，更换滤袋时不用揭顶，方便了滤袋的更换。采用独特的预涂灰工艺和喷水降温手段，有效保护滤袋。脱硫布袋除尘器的每个灰斗设有灰斗蒸汽加热，加热后的壁板温度保持在80120C，保证灰

17、斗内物料的流动性。脱硫灰循环系统脱硫除尘器灰斗内的灰大部分通过空气斜槽输送回吸收塔，进行循环利用；一部分物料通过气力输送系统外排至脱硫灰库。脱硫灰循环系统设两条空气斜槽，将脱硫布袋除尘器各灰斗的脱硫灰分别输送回吸收塔，根据吸收塔压降信号调节循环流量控制阀开度，从而控制循环灰量。脱硫布袋除尘器灰斗及空气斜槽皆专设风机进行流化，保证脱硫灰良好的流动性。物料循环系统主要包括灰斗流化风机、空气斜槽流化风机、流化风机加热器、气动流量控制阀门等组成。脱硫灰输脱硫除脱硫系统技术培训工艺系统及设备 料位信号进行外排。外排的脱硫灰通过气力输送系统进入脱硫灰库，再通过干灰散装机外运处理。仓泵的控制直接进入脱硫DC

18、S系统，并设有就地控制箱。灰库系统脱硫灰库采用钢灰库，直径为6.5m，总高约25m，灰库有效容积为贮存三台炉3天的脱硫灰量。脱硫灰库下方安装两台干灰散装机。干灰散装机的出力为100t/h。干灰散装机设有收尘风机。脱硫灰库库顶设置库顶布袋除尘器，用于过滤收尘风机、流化风机等带出的含尘空气和气力输送输送气。脱硫灰库的底部及侧部均设有气化板。脱硫灰库设有一台流化风机，流化风机对脱硫灰库的侧部及底部进行流化。吸收剂供应系统时？rit.iin1二”11SEL2fT1叫11掃i图2.7-1吸收剂供应系统图西热电直接采用南热电运输过来的消石灰，故其只有消石灰仓、流化风机、消石灰定量给料装置及输送设备等。脱硫

19、系统技术培训工艺系统及设备 由密封罐车运来的消石灰粉通过罐车自带的空压机打压输送到消石灰仓内，经定量给料装置后由进料空气斜槽送入吸收塔。消石灰仓的有效储灰量满足锅炉最大连续出力时2天的消耗量。消石灰仓底部设置流化系统，防止板结、保证下灰顺畅。工艺水系统:-rj?!r-i-?iIM*KfitllJl*llUAJmiljrajitGii!.!FITIK-JUllpFlO：1!E旳=HU|,fl|-.：2Jurc.和g.:、g1jB*-rwj$UJMtWzmiAaZJ-s1tlEli141斗,阿啊za.Jwtag-TiiCTT：“IX呛:OlII-imTlMMiTb&/Ad汶7匸旳-!-：1-J.-

20、ixi_心NU.Fli|：i-j?j.s:rii，；.務勰櫛11护Y咖HXt心f廊-,SR一弋片沿斗引pn图2.8-1工艺系统图8.1烟气降温用水本系统的用水取自电厂的工业用水。在CFB脱硫工艺中，工艺水主要用于吸收塔烟气冷却。烟气降温用水通过高压水泵以一定压力通过回流式喷嘴注入吸收塔，根据吸收塔出口温度控制回流水调节阀的开度控制喷水量。8.2冷却用水在CFB脱硫工艺中，冷却用水主要用于脱硫布袋除尘器清灰风机和脱硫引风机润滑油的冷却。冷却用水在冷却完设备后，回收至工艺水箱，用作工艺水。该部分的设备主要有：工艺水箱、高压水泵、回流式喷嘴、气动调节阀等，如图2.8-1所示。福建龙净脱硫系统技术培训工艺系统及设备脱硫系统技术培训工艺系统及设备 压缩空气系统W3I蜜皱I誘*lij.：_-；fcMii(JiTC：Wtpaz-i3-.：i-i；.I_h4if:冬阳耿t!asrmWm：“AAn帖M氤一Iniu猛，MiIh.：-W；隔务柯e石F%blILi_HJUar：.:限骑畑娜Jb.WXW7：iPei.rV-L*ik：:恥讪辄皈伽狀-uycs声,-：|hi-用I丫匕也I带1聞2唸間5ii:!：UNG律jl-Tl：i=i-l图2.8-1压缩空气系统图脱硫除尘岛内的压缩空气主要用于：消石灰仓顶布袋除尘器