电厂脱硫、脱硝

1、电厂脱硫、脱硝河南防腐、防水工程有限公司1引言自20世纪70年代初，日本、美国率先实施控制SO2排放战略以来，许多 国家相继制定了严格的SO2排放标准和中长期控制策略，加速了控制SO2排放 的步伐大大促进了 FGD技术的发展。在众多的FGD工艺中，石灰石石膏湿法脱 硫工艺成为烟气脱硫技术的主流，具有发展历史长、技术成熟、运行经验丰富、 石灰石来源丰富、石膏可综合利用商业化程度高、脱硫效率高、单塔处理烟气量 大等优点。湿法石灰石石膏烟气脱硫技术在美国和全世界分别占了 67%和82%, 可见湿法石灰石石膏脱硫技术是一种普遍受迎的FGD技术。到目前为止，我国 已经投运和在建的火电厂烟气脱硫装置，尤其

2、是300MW上的火电机组配套安 装的脱硫装置大多采用石灰石湿法烟气脱硫。本文将通过某电厂的脱硫系统，分 析脱硫系统。2湿法脱硫工艺特点石灰石石膏湿法脱硫工艺作为目前国内比较成熟的技术，具有以下优点：）技术成熟、可靠，国外应用广泛，国内也有运行经验。）脱硫效率高=95%，有利于地区和电厂实行总量控制。）适用于大容量机组。）吸收剂（石灰石）资源丰富，价廉易得。5）系统运行稳定、煤种和机组负荷变化适应性广。6）脱硫副产品石膏可以综合利用，经济效益显著。7）高速气流设计增强了物质传递能力，降低了系统的成本，标准设计烟气流速达到4.0m/s8 ）最优的塔体尺寸，系统采用最优尺寸，平衡了 SO2去除与压降

3、的关系， 使得资金投入和运行成本最低。9）吸收塔液体再分配装置，有效避免烟气爬壁现象的产生，提高经济性， 降低能耗。10）单塔处理烟气量大，SO2脱除量大。11）设备布置紧凑减少了场地需求。石灰石石膏湿法脱硫工艺优点明显，但同样也缺点突出：1）系统复杂、运行维护工作量大。2）水消耗较大，存在废水处理问题。3）系统投资较大、运行维护赛用高、装置占地面积也相对较大。3湿法脱硫反应原理石灰石石膏湿法脱硫工艺的主要反应是在吸收塔中进行的，送入吸收塔的吸 收剂一石灰石（石灰）浆液与经烟气换热器冷却后进入吸收塔的烟气接触混合，烟 气中的二氧化硫（SO2）与吸收剂浆液中的碳酸钙（CaCO3）以及鼓入的空气中

4、的氧 气(O2)发生化学反应，生成二水硫酸钙(CaSO42H2O )即石膏；脱硫后的烟气依 次经过除雾器除去雾滴、烟气再热器加热升温后，经烟囱排入大气。该工艺的化 学反应原理如下3S02(I) + H2OOH+HBO；0 2H+ + SO=_0100,4-2H + CCa + H2O+CO3 T-Ir +HSO, +-0 OSO； +H 2* I=SO； +-O3 C5SO； J 2Ca+SOl + 2HJO OCaSO -2H O某电厂采用的是日本川崎重工业株式会社的川崎石灰石-石膏脱硫技术，该技术的反应原理如图1- 1所示。在这个反应过程中，pH值的控制对反应很重 要，较高的pH值有利于吸

5、收反应的发生，而较低的pH值有利于氧化和结晶反 应的进行。图2-3-1川崎石灰石-石膏法反应原理图4湿法脱硫工艺系统简介一套完整的湿法脱硫工艺系统通常包括：SO2吸收氧化系统即吸收塔系统、 烟气系统、吸收剂制备系统、石膏脱水系统、废水处理系统。各系统关系如下： 在整个脱硫系统中，吸收塔系统是核心，SO2的脱除，中间产物的氧化，以及 副产物石膏浆的结晶全部在吸收塔中完成，其它系统则是为吸收塔系统提供服 务，而且根据要求不同，其它系统或可以简化，或可以取消，如果取消石膏脱水 系统，则变为石膏抛弃法，这时废水处理系统也相应取消，烟气系统的简化主要 在于烟气再热器的取舍，而吸收剂制备系统的简化则是取消

6、石灰石磨制设备（球 磨机），直接购买石灰石粉进行配制浆液。4.1烟气系统烟气系统包括烟道、烟气挡板、增压风机和气-气加热器（GGH）等关键设备。吸收塔入口烟道及出口至挡板的烟道，烟气温度较低，烟气含湿量较大， 容易对烟道产生腐蚀，需进行防腐处理。烟气挡板是脱硫装置进入和退出运行的 重要设备，分为FGD主烟道烟气挡板和旁路烟气挡板。前者安装在FGD系统的 进出口，它是由双层烟气挡板组成，当关闭主烟道时，双层烟气挡板之间连接密 封空气，以保证FGD系统内的防腐衬胶等不受破坏33。旁路挡板安装在原锅 炉烟道的进出口。某单台机组烟风系统流程如HhiFlHhiFl图2-4-1烟风系统流程图经湿法脱硫后的

7、烟气从吸收塔出来一般在43-55C之间，含有饱和水汽、 残余的SO2、SO3、HCl、HF、NOX ,其携带的SO42-、SO32-盐等会结露， 如不经过处理直接排放，易形成酸雾，且将影响烟气的抬升高度和扩散。为此电 厂FGD系统配有一套气-气换热器（GGH ）烟气再热装置。气-气换热器是蓄 热加热工艺的一种，即常说的GGH。它用未脱硫的热烟气（一般130 150C） 去加热已脱硫的烟气，一般加热到80C左右，然后排放，以避免低温湿烟气腐 蚀烟道、烟囱内壁并可提高烟气抬升高度。从电除尘器出来的烟气温度高达 130 150C，因此进入FGD前要经过GGH降温器降温，避免烟气温度过高， 损坏吸收塔

8、的防腐材料和除雾器。4.2吸收塔系统MhlNIpli?iLElg.fidFlm GsaTrny RTiinitaLtK 就中 SHurry CDfifeiKt碰 out MdisturcSHHWPltXWJitAr Wasla MozilcalUFFT 缶 NozzlepPattnlnfl All哪aiEalor_ 呻:MaKHa SlurryTdMhlNIpli?iLElg.fidFlm GsaTrny RTiinitaLtK 就中 SHurry CDfifeiKt碰 out MdisturcSHHWPltXWJitAr Wasla MozilcalUFFT 缶 NozzlepPattnln

9、fl All哪aiEalor_ 呻:MaKHa SlurryTd PresentS4ltlipg Air Supply图2-4-2吸收塔原理氧化空气系统是吸收系统内的一个重要部分，氧化空气的功能是保证吸收塔 反应池内生成石膏。氧化空气注入不充分将会引起石膏结晶的不完善，还可能导致吸收塔内壁的结垢，因此，对该部分的优化设置对提高系统的脱硫效率和石膏 的品质显得尤为重要。吸收系统还包括除雾器及其冲洗设备。除雾器安装在吸收 塔的后面，用以去除吸收塔来的雾滴。吸收塔元件装有水冲洗系统，将定期进冲 洗，以防止雾滴中的石膏、灰尘和其它物质堵塞元件。1.4.3浆液制备系统某电 厂石灰石浆液制备系统两塔共用一

10、套，包括2台湿式球磨机的给料机、2台湿式 球磨机（每台容量为两台锅炉BMCR工况时石灰石用量的75%）、球磨机配套 的浆液再循环箱、1个石灰石浆液箱、4台石灰石浆液给料泵（每套脱硫系统两 台）、4台球磨机浆液再循环泵（每台球磨机两台）、2个石灰石旋流器站等。由 皮带秤给料装置按需求量把石灰石（直径小于20mm）从石灰石储仓送至湿式 球磨机进行研磨。FGD补给水或滤液将按与送入石灰石成定比的量而加入湿式 球磨机的入口石灰石在湿式球磨机中被磨成粉末并自流至浆液再循环箱，然后再 由球磨机浆液再循环泵抽吸至旋流分离器。旋流分离器底流（它负责将超过尺寸 的材料送返）应再循环至湿式球磨机入口而溢流则自排入

11、每个石灰石浆液箱中。 石灰石浆液由石灰石浆液给料泵从石灰石浆液箱泵分别打入两台机组的吸收塔。4.3石膏脱水系统石膏脱水系统两塔共用一套，包括旋流器（石膏水力旋流器2套、废水水力 旋流器1套）、箱体、过滤器（包括2台用于石膏水力旋流器站过滤器）、石膏 脱水系统内工艺泵、2台真空皮带脱水机（每台真空皮带脱水机出力为2台锅炉 BMCR工况产生石膏量的75%）及其辅助设备。石膏浆液由每台石膏浆液排放泵 输送至初级脱水系统。第一级脱水系统包括石膏水力旋流站和废水旋流站。石膏水力旋流器溢流至联系人：卢经理水旋流站，底流将通往第二级脱水系统。第二级脱水系统包括两（2 ）台真空带式过

12、滤器，位于第一级水力旋流站的 下方。脱水后，石膏饼将由输送装置送至石膏贮仓。从真空带式过滤器滤出的滤 液将流至滤液箱，回到FGD系统中使用。滤液由滤液泵抽吸至吸收塔反应塔或 石灰石浆液制备系统再次使用。废水旋流器的溢流将流至FGD废水排污坑并由 废水排污泵抽吸至FGD废水处理系统。废水旋流器的底流回到吸收塔或石膏浆 液箱。第二级脱水系统包括两台真空带式过滤器，位于第一级水力旋流站的下方。 脱水后，石膏饼将由输送装置送至石膏贮仓。4.4排放系统排放系统主要由事故浆池、区域浆池及排放管路组成。4.5热工自控系统（DCS）为了保证烟气脱硫效果和烟气脱硫设备的安全经济运行，系统装备了完整的 热工测量、

13、自动调节、控制、保护及热工信号报警装置5。其自动化水平将使 运行人员无需现场人员配合，在控制室内即可实现对烟气脱硫设备及其附属系统 的启、停及正常运行工况的监视、控制和调节，系统同时具备异常与事故工况时 的报警、连锁和保护功能。定州电厂整套控制系统采用西门子公司的Teleperm XP分散控制系统（以下简称DCS），该分散控制系统主要由AS620B自动控制 系统、ES680工程设计系统、OM650过程控制和管理系统、电源系统以及通讯 总 线 系 统 五 大 部 分 组 成。图2 - 4-5DCS系统配置图1）DCS控制柜及其它机柜本系统中的DCS主要机柜配置如下：基本DCS控制柜6面（6对AP

14、 ）,通 讯接口柜1面，计算机柜2面，继电器柜6面，端子柜9面，电源柜3面。2）OM650过程控制和管理系统主要配置包括：2台OT操作员站（4台CRT、配套鼠标和键盘）、4台PU 处理单元、2台SU服务单元配套UPS、MOD磁光驱、图形及记录激光打印机 3台。3）ES680工程设计系统ES680工程师站包括：主机、CRT、激光打印机及配套鼠标、键盘、UPS、 磁带机。4）电源系统本系统共有DCS电源柜3个。每个DCS电源柜的供电采用双回路供电，其 中一路为不间断电源（UPS）,另一路为低压厂用保安电源，3个电源柜合计要 求总容量为30KVA。两路电源进入电源柜后经自动切换装置提供DCS设备所需 的交流电源并为部分现场仪表供电。两