电厂脱硫培训-石灰石及石膏湿法FGD主要设备

电厂脱硫培训—石灰石/石膏湿法FGD主要设备第一节吸收塔吸收塔是FGD系统最主要的设备之一，吸收塔设计的最主要目标，就是以尽可能的低成本下，使吸收塔具有尽可能大的SO2的液体表面积，并且具有较高的可靠性和稳定性。按照烟气和循环浆液在吸收塔内的相对流向，可将吸收塔分为：逆流塔和顺流塔。理论上讲，逆流塔的吸收效率更高一些，在逆流塔中，当吸收塔体底部含so2浓度最高的烟气与将要离开他体的循环吸收浆液接触，可以浆液吸收的SO2浓度达到最大值。在塔顶，新鲜的吸收浆液与出塔的已脱除大量SO2的烟气接触，可使出塔烟气中的SO2浓度降至最低值。即逆流操作的好处是气液两相的吸收他平均推动力最大，而且稳定，但逆流压力损失较大。顺流塔气液两相得到吸收平均推动力相对要低些，但顺流塔允许较高的流速，气液相对流速越大，加剧了气液两相得扰动，使气液界面跟新更快，膜层厚度减小，从而能降低扩散阻力，提高吸收速度。因我厂选型气动脱硫塔，因此主要介绍此种类型的塔。北方魏家峁电厂一期工程采用航天环境工程有限公司自主研发、具有自主知识产权并已获得国家专利的气动脱硫技术（专利号：ZL200720173601.8），该技术是在传统湿式脱硫除尘技术的基础上发展起来的符合中国国情的实用新型技术。气动脱硫塔（以下简称“脱硫塔”）的工作原理，不同于喷淋塔、液柱塔、旋流板塔、填料塔等，它是空气动力学原理的充分利用：原烟气进入脱硫塔后，经旋流器作用而旋转上升，在脱硫单元内形成一层悬浮的脱硫液，吸收烟气中的二氧化硫，气液接触比表面积大，以很少的循环液量（液气比相当于国外同类湿法脱硫技术的1/3～1/2）达到较高的脱硫、除尘效率。脱硫工艺采用世界上普遍使用的湿法脱硫技术，技术成熟、可靠，系统运行费用低。脱硫塔总体简图脱硫塔本体结构图一、脱硫塔系统描述吸收塔尺寸为（Φ18.4m×48m），自下而上由浆池段、烟气稳定段、喷淋降温段、过滤段、缓冲段、除雾段、烟气排放段构成。浆池段：用于储存脱硫循环浆液氧化风机向浆池的浆液中喷入空气将亚硫酸钙氧化为硫酸钙并生成石膏晶体。吸收塔浆池中的PH值由投入的石灰石剂量控制约为5.5～6.0。烟气稳定段：入口烟道与吸收塔的连接处。进气口向下倾斜一定角度与吸收塔连接以保证烟气的停留时间和均匀分布。喷淋降温段：此处安装3层喷淋降温管路，采用单元制设计，通过3台循环泵从浆池抽取浆液，降温管路的出口处安装有大通径、防堵塞专用脱硫离心喷头，喷淋管路使浆液向上成锥形均匀喷出。在此段烟气与石灰石/石膏悬浮液滴接触掺混降低烟气温度，同时部分S02、SO3、烟尘等通过液滴的表面被吸收。一个吸收塔配有4层喷淋管路，采用单元制设计，其中喷淋降温层配有3层喷淋管路，循环供浆层配有1层喷淋管路；4层喷淋管路由分配管网和喷嘴组成。过滤段：过滤段是气动脱硫塔的核心部位，此处自上而下安装有1层循环供浆管路、多个脱硫单元并联组成的烟气吸收段。每个脱硫单元安装有使烟气旋转上升的旋流器，烟气通过各旋流器后与旋流器上方循环浆液管路喷出的浆液逆向接触，浆液在此处被气动力托住高速旋切、破碎，极大地增加了浆液停留时间和气液接触面积，降低了SO2穿过液膜的阻力，因此以较低的液气比可以达到很高的脱硫效率。补给的新鲜石灰石浆液接入循环供浆管路循环泵入口，直接进入循环供浆管路供入过滤段，而不是先供入浆池经稀释后再进入循环供浆管路，以提高吸收液活性取得高的脱硫效率。循环供浆管路出口处同样安装有大通径、防堵塞专用脱硫离心喷头浆液向下喷出。在此段石灰石/石膏悬浮液滴与烟气接触掺混吸收烟气中的S02、SO3、烟尘等。吸收了烟气中SO2等酸性物质的浆液落入吸收塔过滤段继续进行脱硫反应。除雾段：设四级除雾器以除去净烟气中夹带的液滴和雾滴并配套4层除雾器冲洗系统，除雾器出口烟气液滴含量不大于40mg/Nm3(干基)。（a）屋脊式除雾器屋脊式除雾器内部是由能改变气流方向的叶片和由叶片隔开的通道系统组成。烟气中夹带的液滴随气流运动，气流在叶片作用下转向，而液滴由于惯性作用与气流发生分离冲击到叶片表面被捕捉，被捕捉的液滴在叶片表面上形成液膜，在重力作用下向下流动返回脱硫塔。屋脊式除雾器叶片一般第一级为无倒钩形，第二级和第三级为倒钩形。有倒钩后理论上可以捕捉到极限粒径更小的23μm液滴，而且微小液滴顺着屋脊汇合成较大液滴落回塔里，避免了微小液滴被烟气二次夹带的可能性。如下图所示即为无倒钩叶片和有倒钩叶片的管式除雾器示意图。无倒钩叶片管式除雾器有倒钩叶片管式除雾器管式除雾器是由圆管或者仿水滴管组成，可以有效防止大液滴溢出，更重要的管式除雾器设置在屋脊式除雾器前，比第一层屋脊式除雾器更能有效地改善气动脱硫塔的烟气流场分布，使得屋脊式除雾器更加有效地去除粒径较小液滴，见下图。圆管除雾器仿水滴管（c）一级V型管式+二级屋脊式除雾器：其结构如下图RPT一级V型管式+二级屋脊式除雾器—烟气排放段：此处连接出口烟道其设计高度要保证除雾器的流场不被破坏从而保证除雾效率。一个吸收塔配有4层喷淋管路，采用单元制设计，其中喷淋降温层配有3层喷淋管路，循环供浆层配有1层喷淋管路；4层喷淋管路由分配管网和喷嘴组成。二、液气比的确定液气比指的是流经脱硫塔的单位体积烟气量（标湿，实际氧，单位是L）对应的浆液喷淋量（单位是m3）。它是影响脱硫效率的关键参数之一。脱硫入口烟气SO2含量按照校核煤种全硫含量1.13%，转化为烟气SO2含量3165.42mg/Nm3进行设计。我公司根据以往的工程运行数据和我公司的脱硫液气比计算模型，确定了该项目的循环浆液喷淋层共4层，其中最下层喷淋为备用层（设计煤种BMCR工况为3层，校核煤种BMCR工况为4层），总的液气比（气为脱硫塔出口标湿烟气量）为4.8×3+4.8×1=19.2，保证了脱硫塔出口烟气SO2含量在35mg/Nm3以内。三、喷嘴选型和布置现在脱硫工程中应用较多的喷嘴为螺旋锥喷嘴和离心喷嘴，见图2。螺旋锥喷嘴喷射出来浆液的范围是夹角为90度或者120度的实心锥，捕捉烟气中SO2的能力较大，但是流通通径相对较小，容易堵塞。为增强脱硫塔运行可靠性，魏家峁脱硫工程中脱硫塔内喷嘴布置选用不容易堵塞的离心喷嘴，离心喷嘴喷射出来浆液的范围是夹角为90°或者120°的空心锥。同样的浆液流量，离心锥喷嘴比螺旋锥喷嘴对塔壁的冲击力度较大，为防止塔壁的防腐鳞片被冲刷磨损掉，所以沿脱硫塔壁区域选用实心锥喷嘴。脱硫塔共四层喷淋，每层喷淋喷嘴布置见下图。喷嘴布置图按照脱硫塔喷淋层布置高度从下往上数，最下层为第1层，最上层为第4层。.第1、2、4层喷淋中心区为离心单向空心喷嘴，向下喷，每层喷淋共150个喷嘴，靠近塔壁区域一圈为离心单向大通径实心锥喷嘴向下喷40个；.第3层喷淋中心区为离心双向空心喷嘴150个，靠近塔壁区域一圈为离心单向大通径实心锥喷嘴，向上喷，共40个。第3层喷嘴之所以选择双向喷嘴设计，是因为不仅要满足气动脱硫单元需要更增加了浆液往下喷淋量，增加了气液接触面积，从而提高脱硫效果。每层喷嘴的覆盖率设计为220%。四、脱硫塔直径的确定（未确定）塔的直径是由除雾器净面流速的要求决定的。考虑除雾器支撑梁、盲板等遮挡面积的影响，魏家峁脱硫塔径设计为18.4米，净面流速为4.21米/秒，达到了除雾器对烟气流速要求的最佳值，使得除雾器能工作在最佳状态（除雾器的专题论述见本章2.4），这样保证了脱硫塔出口烟气的液滴含量在设计值之内即40mg/Nm3（标干，6%O2）五、浆液循环时间每层液气比为4.8，即每层浆液喷淋量为12000m3/h，脱硫塔直径18.4米，液位高度8.5米（见脱硫塔简图），按照正常运行时3层喷淋量计算得出，浆液循环时间为4分钟，满足设计要求。六、增效环的设置研究表明，脱硫塔横截面中心的脱硫效率可达99%～100%，脱硫效率从塔中心至塔壁则逐渐减少，最终造成总的脱硫效率降低。因此在第2、3层喷淋层下方设置增效环，大大减弱了烟气的贴壁效应，使烟气向中心聚拢，提高了气流分布的均匀性，使烟气与浆液接触更加均匀，从而达到更好的脱硫效果。增效环简图如下图4和图5：图4增效环侧视简图图5增效环俯视简图第二节搅拌器吸收塔浆池处周向布置（4）台卧式搅拌器，共一层，搅拌器的轴线与水平面和吸收塔的径向线保证一定的夹角以达到均匀的搅拌效果。氧化空气喷枪安于距上层搅拌器前端的一定位置处与搅拌器配合液流搅动、破碎氧化空气使之均匀分散保证高的氧转移率。在搅拌器旁设置人工冲洗设施提供安装和检修所需要的吊耳、吊环及其他专用滑轮。吸收塔搅拌器的叶片和主轴的材质为不低于1.4529的合金。搅拌器参数：浆叶直径：1143mm（预估）；桨叶数：4片电机功率：45KW在脱硫塔浆液池的下部，沿塔径向布置侧进式搅拌器，脱硫塔搅拌器的作用是使浆液的固体维持在悬浮状态，防止固体沉降，同时分散氧化空气。搅拌器安装有轴承罩、主轴、搅拌叶片、机械密封。搅拌器叶片安装在脱硫塔降池内，与水平线约为10度倾角、与中心线约为—7度倾角。搅拌桨型式为三叶螺旋桨，轴的密封形式为机械密封。在脱硫塔旁有人工冲洗设施。采用低速搅拌器，有效防止浆液沉降。脱硫塔搅拌器的搅拌叶片和主轴的材质为合金钢。在运行时严禁触摸传动部件及拆下保护罩。向脱硫塔加注浆液时，搅拌器必须不停地运行。搅拌器轴为固定结构，转速适当控制，不超过搅拌机的临界转速。所有接触被搅拌流体的搅拌器部件，必须选用适应被搅拌流体的特性的材料，包括具有耐磨损和腐蚀的性能侧式搅拌器第三节烟气连续监测系统（CEMS）CEMS是根据实际应用为连续监测烟气排放污染物而设计的系列化在线监测系统，通过采样的方式、以实现对SO2、NOx、CO、O2、烟尘浓度、温度、压力、湿度、流量等参数的测量，并计算烟气中污染物的排放率、排放量。同时系统可以经过数据采集通讯装置，通过调制解调器（MODEM）将数据传送至环保部门，使用单位也可以进行远程的监测或接入DCS系统。烟气CEMS由颗粒物CEMS和气态污染物CEMS（含O2或CO2）、烟气参数测定子系统组成。气态污染物CEMS监测系统采用完全抽取法中的热管法对气态污染物进行监测。该系统采用高温取样，高温样气输送和快速制冷脱水的方法，保证测量结果的准确性。高温取样探头包括进入烟道中的取样管和在烟道外的加热过滤器及温度控制系统，对于特殊的应用电加热取样管可以被控制加热到最高300℃。温度控制系统除恒温控制整个取样探头外，探头掉电或温度过低时可以输出报警信号给系统。一个独立的自动反吹系统直接与取样探头连接。可以根据现场情况在PLC上设定自动反吹的间隔时间。为了防止仪表风失效而对分析系统产生的损失，仪表风流路设计了压力报警功能，常温下的反吹仪表风经加热后进入在取样探头内部的被加热到180℃的10um过滤器内，这样可以很好的防止因仪表风对样气的冷却而产生的H2SO3、HCl、HF等酸性溶液对取样系统的腐蚀；从取样探头抽出的样气通过电伴热取样管线进入样品预处理系统。取样管线是自加热式的，利用加热材料的居里点进行控温，当温度低于居里点时，材料是导体并通过电流加热；当温度超过居里点时，材料转为绝缘体不加热。居里点就是其恒定温度。用该方法控温的最大优点是维护简单，可靠性高。我们选择的加热温度是140℃；快速流路设计确保了分析系统的快速响应；非分光红外线分析仪和其内部的电化学氧传感器来定量检测烟气中需测量的组分重量（CO、NO、SO2为mg/Nm3）和体积（O2为V％）基本的测量原理是利用红外线吸收确定CO、NO和SO2的含量，同时通过氧的电化学反应确定O2的含量。分析仪独特的光路设计使交叉干扰和误差被降至最低。NO2/NO转换器用于将样气中的氮氧化物转化成易于测量的NO。颗粒物CEMS采用D－R216D双光程浊度法。仪器的光源发射端和接受端在烟道或烟囱的同一侧，另一侧安装反射单元。光源发射的光通过烟气，由安装在烟道对面的反射单元射再经过烟气回到接收单元，检测光强并变为电信号输出。仪器的光源采用长寿命的石英卤素灯。对穿式安装，可连续进行测量，直接输出粉尘浓度mg/m3。对流速测量，采用454FT系列热值流量计热传导原理，传感元件包括两个带热套管保护的电阻式温度传感器（RTD），流体测量时一个RTD被加热，一个RTD测量过程温度。利用惠斯通电桥控制加热传感器的功率来保持加热传感器和参比温度传感器之间的恒定温差。通过检测加热传感器RTD（RP）和测量流体介质的参比温度的传感器RTD之间的热量差来测量流体的质量流量。4114型湿度分析仪是基于电容法在线连续测量过程中的水分。传感器是高性能的薄膜湿度和温度传感元件。电容式湿度传感器由多层热固聚合物构成。根据水分在空气中分压均衡的原理，当环境中水分多时，水分会扩散到传感器中，而当环境中水分少时，传感器中的水分会扩散到环境中。传感器中水分的多少的变化会改变介电聚合物的电容，从而改变电容式湿度传感器的测量电容值，测量到的电容值再经过微处理器处理后输出对应湿度的电流值。CEMS系统测得的全部参数能通过其数据输出系统进入DCS中进行监视、计算及控制，并且数据能以通讯方式传输至电厂环境检测站；该系统中分析仪器具有自我诊断功能。这些诊断功能包括检测源和探头失效、超出量程情况和没有足够的采样流量的能力，并具有主要仪器部件故障警报功能；该系统中分析仪表的状态包括测量、故障、报警、校准、反吹等并能通过其数据输出系统进入DCS中进行监视；该系统还配备温度报警，压力报警和湿度报警，对高温取样的状态，取样过滤器的堵塞和冷凝情况进行监控，与取样泵联锁，从而保证系统取样的准确和仪器工作的可靠性；该系统能满足连续90天运行不需要日常维修的要求；CEMS系统的数据采集和处理系统（DAS）具有数据存储、处理、识别无效数据等功能。能够控制CEMS的日常运行，包括自动校正循环，自动反吹采样系统的过滤器和探头，提供认证测试和检查所需资料，全部打印出测量的排放物成分及浓度数据。CEMS系统可与脱硫除尘岛DCS系统连接并在控制室中进行监控。脱硫岛控制和烟气排放监测将测量以下烟气成分：FGD进口：烟气流量、SO2、烟尘。烟囱进口：烟气流量、NOX、SO2、O2、烟尘、温度、烟压，并配供数据采集系统。第四节浆液循环泵吸收塔再循环泵安装在吸收塔旁，用于吸收塔内石膏浆液的再循环。采用单流和单级卧式离心泵，包括泵壳、叶轮、泵轴、导轴承、出口弯头、底板、进口、密封盒、轴封、基础框架、地脚螺栓、机械密封和所有的管道、阀门及就地仪表和电机。工作原理是叶轮高速旋转时产生的离心力使流体获得能量，即流体通过叶轮后，压能和动能都能得到提高，从而能够被输送到高处或远处。同时在泵的入口形成负压，使流体能够被不断吸入。1叶轮2入口3前护板4蜗壳5后护板6机械密封7托架8轴浆液循环泵结构简图泵壳由内外两层蜗壳组成，内部蜗壳与浆液直接接触，选用耐磨蚀的金属或非金属材料，外层蜗壳通常剖分为两半，将内蜗壳夹持在中间，依靠螺栓夹紧。外层蜗壳通常也称护套，不与浆液接触，材料为普通碳钢。蜗壳密封用的法兰面及泵体的支承结构均设在护套上，从而大大节约了贵重材料。泵轴组件包括主轴，叶轮，机械密封，轴承箱和联轴器等。叶轮以梯形螺纹固定在轴端，螺纹方向与泵轴旋转方向相反，运转是螺纹会自动锁紧。机械密封采用不需冲洗的集装式结构（集装式是指购进机封时，动静环已经封装在一起，且压紧力已经调整好，装配时不用打开机械密封，也不用作任何调整，直接将整体机封装到泵上即可），装卸非常方便。轴承箱位于泵壳外，通常选用前后两组轴承。轴承要承受很大的轴向力和径向力，一般为滚子轴承，而不选用球轴承。运转时，由于叶轮的重量主要由前轴承承担，所以前轴承发热较严重，温度可高达50度以上，对润滑油的性能有一定的负面影响，后轴承温度明显低于前轴承。由于浆液循环泵的功率大，起停时，在联轴器上会有很大的冲击，故要求选用挠性联轴器。浆液循环泵采用膜片联轴器，它的优点是机械强度高，承载能力大，重量轻，结构尺寸小，传动效率和传动精度高，可靠性好，装拆方便，且具有无相对滑动，不需润滑，无噪声等特点。普遍用于中，高速，大转矩轴系的传动。膜片联轴器是由一定数量的薄金属弹性膜片经高压叠合而成，金属膜片为环形，多边，束腰等形状，通过柱销式高强度精密螺栓和自锁螺母进行定位连接。它能够补偿原动机与从动机之间由于制造误差，安装误差和承载后的变形以及温度变化的影响所引起的轴向，径向和角度偏移。并能消振，隔振。选用材料能完全适于输送的介质—适应高达40000ppm的Cl-浓度，外壳材质为铸钢，内层蜗壳衬胶，叶轮、颈套采用A51铬合金钢，衬里材料为橡胶，轴承套采用C26合金，磨损保护材料为衬橡胶，密封材料为SiC。浆液再循环系统采用单元制，每个喷淋层配一台浆液循环泵，每台吸收塔配四台浆液循环泵。下面两层的浆液循环泵入口均接入新鲜石灰石浆液，这样可提高石灰石的利用率。运行的浆液循环泵数量根据锅炉负荷的变化和对吸收塔浆液流量的要求来确定，以达到要求的吸收效率。由于能根据锅炉负荷选择最经济的泵运行模式，该再循环系统在低锅炉负荷下能节省能耗。启动浆液循环泵时，一般要先确认泵体内无堵塞现象，打开入口门（此时，吸收塔内浆液对叶轮有一定的冲击力，泵轴此时有小幅度转动，此可判断泵体内基本无堵塞，反之，则须通知检修盘车判断），静待约2分钟左右，再启动浆液循环泵。成组启动浆液循环泵时，按照由底层往上层的启动顺序，如果先启动上层浆液循环泵，再启动下层浆液循环泵，就有可能导致下层浆液循环泵喷淋管网的堵塞，锅炉负荷降低，含硫总量降低到一定程度，可停止一至两台浆液循环泵运行，也是尽量停止上层浆液循环泵运行，如果停止下层浆液循环泵运行，就很容易导致下层浆液循环泵喷淋管网和喷嘴堵塞。当成组浆液循环泵启动后，由于喷淋管网及管道有一定的容积，会造成吸收塔液位小幅度下降。停止浆液循环泵时，先停浆液循环泵，静待约5分钟后再关入口门，主要是让管网内一部分浆液重流回吸收塔。浆液循环泵停止后要及时对泵体进行冲洗和注水保养，细心查看浆液循环泵入口门是否有泄露，如有泄露联系检修处理。浆液循环泵入口门泄露，容易造成泵体内大量石膏沉淀，导致浆液循环泵下次启动过载，严重时导致泵叶轮损坏，联轴器损坏，电机烧损等事故。浆液循环泵停止后，管网内的浆液流回吸收塔，吸收塔液位有小幅度上涨，此时要防止吸收塔溢流发生。序号吸收塔循环泵1电机吸收塔循环泵2电机吸收塔循环泵3电机流量Q=7200m3/hQ=7200m3/h台Q=7200m3/h扬程H=18.8mH=20.4m台H=25.98m功率630kw710kw900kw数量2台2台4台4台2台2台第五节氧化风机氧化风机设在氧化风机房内，其作用是为吸收塔浆池中的浆液提供充足的氧化空气。通过矛状空气喷管手动切换阀进行隔断。隔断时喷管可以通过开启冲洗水管的手动切换阀进行冲洗。本期工程氧化风机采用的是离心风机，下面就离心风机作重点介绍。一、离心风机工作原理离心风机是根据动能转换为势能的原理，利用高速旋转的叶轮将气体加速，然后减速、改变流向，使动能转换成势能（压力）。在单级离心风机中，气体从轴向进入叶轮，气体流经叶轮时改变成径向，然后进入扩压器。在扩压器中，气体改变了流动方向造成减速，这种减速作用将动能转换成压力能。压力增高主要发生在叶轮中，其次发生在扩压过程。在多级离心风机中，用回流器使气流进入下一叶轮，产生更高压力。二、离心风机的结构离心式风机由机壳、主轴、叶轮、轴承传动机构及电机等组成。1、机壳：由钢板制成坚固可靠，可为分整体式和半开式，半开式便于检修。2、叶轮：由叶片、曲线型前盘和平板后盘组成。3、转子：应做过静平衡和动平衡，保证转动平稳，性能良好。4、传动部分：有主轴、轴承箱、滚动轴承及皮带轮（或联轴器）组成。5、离心风机可制成右旋和左旋两种型式。从电动机一侧正视：叶轮顺时针旋转，称为右旋转风机；叶轮逆时针旋转，称为左旋转风机。离心风机结构形式如下图所示。1、吸气口2、叶轮前盘3、叶片4、叶轮后盘5、机壳6、排气口7、截流板8、支架离心风机结构三、离心风机运行

1.风机启动前，应做下列准备工作：

1)关闭调节门。2)检查风机各部的间隙尺寸，转动部分与固定部分有无刮蹭现象。

3)检查轴承箱的油位是否在最高与最低油位之间。

4)点动检查叶轮旋向与标牌是否一致，有无异味、易响、易震、松动等现象，如有应排除它。

2.风机启动后，逐渐开大调节门，直到正常工况。

轴承温升不得超过周围环境40℃。

3、风机停运1）紧急停运：在机组试运行过程中，遇有下列情况之一时，应立即紧急停机。紧急停机的操作就是按动主电机停车按钮，然后再进行停机后的善后处理工作。a、离心风机突然发生强烈振动，并已超过跳闸值。b、机体内部有碰刮或者不正常摩擦声音。c、任一轴承或密封处出现冒烟的现象，或者某一轴承温度急剧上升到报警值。d、油压低于报警值并无法恢复正常时。e、油箱液位低，已有吸空现象。f、轴位移值出现明显的持续增长，达到报警值时。2