石灰石石膏法

石灰石石膏法脱硫一、工艺流程及脱硫原理二、各分系统介绍三、常见设备故障及故障处理一、工艺流程及脱硫原理1.1、工艺流程典型的石灰石/石膏湿法FGD系统组成从锅炉（烧结）来的原烟气，分别由烟道引至FGD系统。经过原烟气挡板后进入升压风机，烟气升压后进入GGH。原烟气的热量在GGH中被交换。在吸收塔内，烟气中的SO2被吸收浆液洗涤并与浆液中的CaCO3发生反应，反应生成的亚硫酸钙在吸收塔底部的循环浆池内被氧化风机鼓入的空气强制氧化，最终生成石膏，石膏浆液由石膏排出泵排出，送入石膏处理系统脱水。1.2、脱硫原理在典型运行工况下，原烟气进入GGH后温度由140℃降至100℃左右，冷却了的原烟气进入吸收塔进行脱硫反应。吸收塔一般为喷淋空塔，玻璃鳞片内衬，内设若干层喷淋层，烟气自GGH出来进入吸收塔，90°折向朝上流动，与自若干层喷淋而下的浆液进行大液气比接触以脱除其中的SO2，原烟气温度进一步降低至饱和温度47℃。每层喷淋层对应一台循环浆泵，喷淋层上部布置二级内置式除雾器，保证冷烟气中残余水分一般不超过100mg/m3(干态)。由于石灰石脱硫剂中有Ca、Mg等，烟气中有CO2、O2、SO2、HCI、NOX、N2等气体，飞灰中含有Na、K、CI等，所以用石灰石浆液脱除烟气中SO2是一个十分复杂的体系。SO2的吸收SO2(g)

SO3(aq)SO2(aq)+H2O(I)H++HSO3-

2H++SO32-石灰石的溶解CaCO3(S)Ca2++CO32-CO32-+H+HCO3-H++HCO3-CO2(aq)+H2OCO2(aq)CO2(g)1.3、过程化学亚硫酸盐的氧化HSO3-+1/2O2(g)

HSO4-

SO42-+H+石膏的结晶SO2(g)+CaCO3(S)+1/2O2(g)+2H2O(I)

CaSO4·2H20(s)+CO2(g)二、各分系统介绍一个典型的石灰石/石膏湿法FGD系统工艺流程主要由以下几部分组成：2.1烟气系统2.2SO2吸收系统2.3石灰石浆液制备系统2.4石膏脱水及储存系统2.5废水处理系统2.6公用系统（工艺水、压缩空气、事故浆液灌系统等）2.7热工控制系统2.8电气系统烟气系统主要设备有：FGD进/出口烟气挡板、FGD旁路烟气挡板、密封风机、FGD增压风机及其附属设备、烟气再热器及其附属设备、烟气连续排放监测系统等。2.1.1FGD烟气挡板FGD进口挡板设置在增压风机之前的烟道上，FGD出口挡板设置在GGH升温侧之后的烟道上，其目的是将原烟气引向FGD系统或防止烟气渗入FGD系统。FGD旁路挡板位于旁路烟道上，其作用是当FGD系统或者锅炉处于事故状态的情况下使烟气绕过FGD而通过旁路直接进入烟囱，在德国、日本等许多发达国家的FGD系统上不设旁路烟道。通常FGD系统内的挡板门有三种类型:闸板式、单百叶窗式和双百叶窗式挡板，如下图所示。2.1、烟气系统挡板门三种类型示意图2.1.2增压风机增压风机用于克服FGD装置造成的系统压降，增压风机的基本风量按吸收塔的设计工况下的烟气量考虑，风裕量不低于10%；增压风机的布置形式有以下四种形式：A、B、C、D分别是增压风机的四个布置位置增压风机的四种布置比较风机位置ABCD烟气温度（℃）100~16070~11045~5570~100磨损少（飞灰造成）少（飞灰造成）无无腐蚀少有严重有沾污结垢少少有（因湿气）很少漏风率相对较高小小小能耗（%）100（基数）9082952.1.3FGD净烟气再热与排放吸收塔出口烟气温度在50℃左右，目前有加热和不加热直接排放两种方式。加热可以提高烟气抬升高度，有利于污染物的扩散、避免降雨及减少白烟。FGD净烟气再加热主要有以下几种方法：（1）气—气加热器，即GGH。（2）无泄露型GGH（MGGH）（3）汽—气加热器（4）旁路再热（5）热管换热器热管换热器2.2、SO2吸收系统

吸收塔是FGD系统的核心部分，主要有:填料塔、液柱塔、鼓泡塔及喷淋塔等。吸收塔的主要组成部分有：循环泵及喷淋层、氧化空气系统、浆液搅拌系统、除雾器及其冲洗水系统等。2.2.1循环泵及喷淋层喷淋层根据入口SO2浓度、脱硫率要求等具体情况，一般设2~4层，每层间距在2m左右。目前对喷淋塔大多采用单元制设计，即一台循环泵对应一层喷嘴。喷嘴的形式有：切向、轴向、空心锥、实心锥、螺旋型，双向喷嘴等，下图是三种常见喷嘴。2.2.2氧化空气系统吸收塔下部为浆液池，它为石灰石提供充分的溶解时间以保证低的Ca/S，同时为喷淋过程中物理溶解于浆液中的酸性物质在浆液池内与溶解态石灰石的反应提供充分的反应时间，确保高的脱硫效率。在浆液池底部设有氧化空气管，通入空气对浆液进行曝气，氧化空气分布均匀，则氧化效果好。目前的FGD系统基本上采用强制氧化。2.2.3浆液搅拌系统浆液搅拌系统分两类：机械搅拌器和脉冲悬浮搅拌系统，搅拌系统的主要作用有：1）使浆液中的固体颗粒保持悬浮状态，不至于沉积在箱、罐等容器的底部。2）使浆液相对均匀地输送到下一个工艺步骤，如石膏排出泵将吸收塔浆液均匀地打到脱水系统。3）可与氧化空气系统结合起来，使氧化反应更充分4）设计良好的搅拌系统可促进石膏晶体的长大和非针状化，有利于石膏浆液的脱水5）促进石灰石溶解。机械搅拌器的安装可分为顶进式（立式）和侧进式（卧式）两种，如下图所示，对小型的箱罐、浆液池如石灰石浆罐、滤液水罐等一般用顶进式。顶进式搅拌器侧进式搅拌器2.2.4除雾器及其冲洗水系统在烟气离开吸收塔前，会通过一个两级卧式除雾器。除雾器用于分离烟气携带的液滴，包括一级安装在下部的粗除雾器和二级安装在上部的细除雾器，彼此平行的除雾器原件为波状外形。一级除雾器的上下面和二级除雾器的下面设有冲洗喷嘴，正常运行时下层除雾器的底面和顶面，上层除雾器的底面按照程序自动轮流清洗各区域。下面是典型的喷淋塔除雾器设计，以及平式布置和人字型布置。除雾器的典型设计平式和人字型除雾器2.3、石灰石浆液制备系统石灰石浆液制备系统的主要功能是制备合格的吸收剂浆液，并根据吸收塔系统的需要由石灰石浆液泵直接打入吸收塔内或打到循环泵入口管道中，经喷嘴充分雾化而吸收喷嘴中的SO2。石灰石浆液的制备一般有两种模式：采用湿式球磨机制浆及用石灰石粉加水制浆。1.湿磨制浆:湿磨制浆典型的的系统流程如下图所示上图的制浆系统的球磨机是卧式的，目前用于我国大部分电厂。此外还有立式湿磨制浆系统，如下图所示2.石灰石粉制浆系统该系统基本组成部分有石灰石粉仓及给料机、石灰石浆液罐及搅拌器、石灰石浆液泵、流化风机系统等。合格的石灰石粉由给料机送到石灰石浆液罐，在罐中与工艺水或脱水机滤液进行混合直至达到所需的浓度。为了防止浆液结块，浆液罐设有一台立式搅拌机，持续不停的搅拌浆液。根据负荷大小和吸收塔浆液PH值，石灰石浆液由浆液泵直接注入到吸收塔中或循环泵入口，由循环泵打至喷淋层。石灰石粉仓设计储存容量根据具体情况为3~7d的用量，设有料位指示器防止满仓或空仓。2.4、石膏脱水系统石膏脱水系统的主要功能是将吸收塔内石膏浆液脱水成含水量小于10%的石膏，这些石膏可作为商用副产品，也可抛弃不用。脱水系统的主要组成部分有石膏水力旋流器（一级脱水）、脱水机（二级脱水）及附属设备，如真空泵、滤液箱、废水旋流器及废水箱、石膏仓或石膏库等。吸收塔石膏浆液是含有石膏晶体、CaCl2、少量未反应石灰石、CaF2和少量飞灰等的混合物，经过石膏水力旋流后，可实现一定的分离效果，此后再经过石膏脱水机实现石膏的洗涤和脱水。典型的石膏脱水流程如下图所示。典型的石膏脱水系统流程2.4.1一级脱水过程吸收塔内的石膏浆液通过石膏浆液排出泵先送至石膏一级水力旋流器进行浓缩和石膏晶体分级。水力旋流器主要由进液分配器、若干个旋流子、上部稀液储箱及底部石膏浆液分配器组成，如下图所示：石膏水力旋流站及旋流子示意2.4.2二级脱水过程水力旋流器的底流去向有两种设计：1.直接流到脱水机上脱水；2.依靠重力流至石膏浆液缓冲箱，再用石膏浆液给料泵至脱水机进行脱水。在二级脱水系统，浓缩后的石膏浆液经过脱水机进行脱水，石膏脱水后含水量降至10%以下，直接落到石膏库中或通过石膏皮带输送机送至石膏筒仓，石膏筒仓底部设有供汽车装运石膏的卸料装置。石膏脱水机按照原理可分为两类：离心脱水机和真空脱水机。离心脱水机的设备类型主要有立式和水平螺旋式两种；真空脱水机的设备类型主要有真空筒式和真空带式两种。其设备类型如下图所示。水平真空皮带脱水机水平螺旋离心脱水机立式篮式离心脱水机真空筒式脱水机及其运行示意图和系统流程示意图脱水机类型特点其他离心式适用各种浆液的脱水，脱水效果好；更紧凑简洁，无太多的辅助设备出现的运行问题不能明显看见真空式筒式适用各种浆液的脱水，但脱水率稍低。水平带式对细小的CaSO3含量大的浆液效果差。低速运行，极少有磨损、振动问题；出现的运行问题可以明显看见需较多的辅助设备如真空泵、滤液接收器等，相应需大的空间及安装、维修费。滤布需定期更换，花时间脱水机的比较2.5、废水排放和处理系统废水中的杂质主要有：1.悬浮物2.NH4+、Ca2+、Mg2+、Cl-、SO32-、F-、3.重金属离子国内外采用的脱硫废水处理方法主要有三种：1、灰场堆放2、蒸发3、处理后排放典型的FGD废水处理流程主要包括四个步骤：废水中和、重金属沉淀、凝聚和絮凝及浓缩/澄清。2.6、公用系统FGD公用系统主要由工艺水和压缩空气系统组成。一般一塔设有一个工艺水箱，而工艺水箱配两台工艺水泵（一用一备）和一台事故冲洗泵。2.7、热工控制系统湿法石灰石/石膏FGD系统一般采用分散控制系统（DCS）进行监视和控制。DCS一般由五部分组成：控制器、I/O板、操作站、通信网络、图形及远程软件。2.8、电气系统FGD电气系统为FGD设备的正常运行提供动力，目前厂用电电压等级与发电厂主体工程是一致的，厂用电系统中性点接地方式也与发电厂主体工程一致。FGD高压工作电源设脱硫高压变压器从发电机出口引接，或从高压厂用工作变压器下的母线引接。三、常见设备故障及故障处理3.1事故处理的一般原则3.2增压风机故障3.3吸收塔浆液循环泵全停3.4石灰石粉下粉困难3.5真空皮带机系统故障3.6工艺水中断3.7GGH堵塞、差压高3.8吸收塔内产生大量泡沫，泡沫倒流GGH堵塞3.9吹灰器的喷嘴问题3.1、事故处理的一般原则1、发生事故时，运行人员应根据综合参数的变化及设备异常现象，正确判断和处理处理事故，防止事故扩大，限制事故范围或消除事故的根本原因；在保证设备安全的前提下迅速恢复脱硫装置组成运行，满足机组脱硫的需要。在机组确已不具备运行条件或继续运行对人身、设备有直接危害时，应停运脱硫装置。2、运行人员应视恢复所需时间的长短使FGD装置进入短时停运、短期停运或长期停运状态。在处理过程中应首先考虑重新浆液在管道内堵塞以及在吸收塔、箱、罐、池及泵体内沉积的可能性，尽快排放这些管道和容器中的浆液，并用工艺水冲洗干净。3、在电源故障情况下，应尽快恢复电源，启动各搅拌器和冲洗水泵、工艺水泵、增压风机电机的润滑油泵和液压油泵、增压风机及密封风机。如果8小时内不能恢复供电，泵、管道、容器内的浆液必须排出，并用工艺水冲洗干净。4、事故处理结束后运行人员应实事求是地记录事故发生的时间、现象、及所采取的措施等，对事故现象的特征、经过及采取的措施认真分析、总结经验教训。5、发生下列情况之一时，运行人员要紧急停运脱硫装置：1.增压风机故障；2.GGH停止转动；3.吸收塔循环泵全停；4.烟气温度超出允许范围；5.原烟气挡板未开；6.净烟气挡板未开；7.6kv电源中断；8.锅炉发出灭火信号；9.锅炉投油或电除尘故障。3.2、增压风机故障现象：1)DCS画面显示增压风机已停止，“增压风机跳闸”报警信号发出；2)增压风机电流急剧下降至零，停止转动；3)脱硫旁路挡板自动开启，原烟气，净烟气挡板自动关闭；4)若给浆系统投自动时，联锁停止给浆。原因：1）事故按钮按下；2）增压风机失电；3）吸收塔再循环泵停两台以上；4）脱硫设备压损过大或进出口烟气挡板开不到位；5）增压风机轴承温度过高；6）电机轴承温度过高；7）电机线圈温度过高；8）风机轴承振动过大、失速；9）电气故障（过负荷、过流保护、差动保护动作）；处理：1）立即确认脱硫设备对应旁路挡板自动开启，原烟气挡板自动关闭，吸收塔排空气门联锁打开，若联锁不开应手动打开；2）立即通知值长，注意该炉炉膛负压变化；3）检查增压风机跳闸原因，若属联锁动作造成，应待系统恢复正常后，方可重新启动；4）若短时间内不能恢复运行，按短时停机的规定处理：浆液系统保持循环运行；5)若确定设备长时间内不能恢复运行，按长时停机的规定处理：所有辅机设备停运，有关的管道、泵、箱罐进行冲洗操作；6)确认紧急停运的原因消除后，FGD装置可按照正常操作重新启动并准备通烟。操作FGD装置准备通烟时，注意保持与主机的紧密联系。3.3、吸收塔浆液循环泵全停现象：1）DCS画面显示浆液循环泵已全停，所有“浆液循环泵跳闸”报警信号发出；2）循环泵电流急剧下降至零，停止转动；3）联锁开启旁路挡板、吸收塔排空气门，停运增压风机，关闭原烟气、净烟气挡板门；原因：1）6KV电源中断；2）吸收塔液位过低；（≦3.5M）3）吸收塔液位测量回路或控制系统故障。处理：1）确认联锁动作正常。确认脱硫旁路、排烟挡板自动开启，对应增压风机跳闸；原、净烟气挡板自动关闭，若增压风机未跳闸、挡板动作不良，应手动处理；2）检查其他系统的联锁动作情况，若联锁不成功，应手动处理；

3）若短时间内不能恢复运行，先按短时停机的有关规定处理；4）检查除雾器冲洗水系统的工作情况，注意监视吸收塔内烟气的温度变化。3.4、石灰石粉下粉困难现象：1）石灰石浆液箱浆液密度低报警发；2）石灰石粉仓料位不下降；

3）就地打开石灰石螺旋给料机观察孔，观察下料口无石灰石粉落下；处理：1）立即派专人进行敲打下料管；2）在敲打下料管后，仍不下料时，联系检修班组进行处理；3）在处理正常后，应继续观察下料口下料连续、均匀；4）处理工作结束后应做好记录；3.5、真空皮带机系统故障现象：1、进浆料不足2、真空密封水流量不足3、皮带轨迹偏移4、真空泵故障5、真空管线系统泄漏6、粉尘浓度偏高7、抗磨损带有破损8、皮带机带速异常处理：1、检查阀门开度，加强进料2、检查滤布冲洗水泵3、检查皮带跑偏控制模块4、检查真空泵5、查看真空管线，是否有异声6、检查滤饼厚度控制模块7、检查滤布张紧情况8、检查、皮带机运行情况3.6、工艺水中断现象:1、工艺水压力低报警信号发出。2、生产现场各处用水中断。3、相关浆液箱液位下降。4、真空皮带脱水机及真空泵跳闸。原因:1、运行工艺水泵故障，备用水泵联动不成功。2、工艺水泵出口门关闭。3、工艺水箱液位太低，工艺水泵跳闸。4、工艺水管破裂。处理:1、确认真空皮带脱水机及真空泵联动正常2、停止石膏排出泵运行。3、立即停止给料，并停止滤液水泵运行。4、查明工艺水中断原因，及时汇报值长及分场，尽快恢复供水。5、根据冲洗水箱、滤饼冲洗水箱液位情况，停止相应泵运行。6、在处理过程中，密切监视吸收塔温度、液位及石灰石浆液箱液位变化情况，必要时按短时停机规定处理。3.7、GGH堵塞、差压高现象:1、原、净烟气的差压增大。2、增压风机产生喘振，严重时旁路挡板门无法关闭。