石灰石石膏湿法烟气脱硫工艺研究

石灰石石膏湿法烟气脱硫工艺研究摘要中国在经济飞速发展的同时，国家对环境保护也越来越重视，大气治理依然是国家生态环境建设中很重要的一部分。中国是世界上火电厂最多的国家，对于燃煤电厂废气处理的研究也就意义深远。本文以昌乐盛世热电项目作为工程实例，一方面，着重介绍石灰石石膏法脱硫技术工艺流程、系统分类、工艺计算、设备选型、故障分析以及处理办法，流程清晰，内容详细；另一方面，也指出了工程实践过程中存在的问题以及后续发展方向，便于相关从业技术人员学习和借鉴。得出结论：石灰石石膏法脱硫工艺，前期投入成本较高，技术成熟、系统稳定，满足我国当前环保政策要求。但同时，也暴露出了许多问题——设备可靠性不足（产品性能稂莠不齐），原材料抗磨损耐腐蚀性不够，施工难度大，脱硫废水难以处理等。技术的革新与发展是一个循序渐进的过程，基础科学显得尤为重要，工程材料的进步将会推动环保产业技术的优化。关键词：火电厂；烟气脱硫技术；石灰石-石膏湿法论文类型：应用基础目录TOC\o"1-3"\h\u摘要 3目录 41绪论 61.1论文选题的意义及背景 61.2湿法脱硫技术简介及升级改造方向 61.3本论文的研究问题和方向 61.4本论文的研究方法 62石灰石-石膏法脱硫工艺简介 72.1石灰石石膏湿法烟气脱硫技术特点 72.2系统基本工艺流程 72.3脱硫工艺基本原理 82.4主要系统分类及设备功能 82.4.1烟气系统 82.4.2吸收塔系统 82.4.3浆液制备系统 92.4.4石膏脱水系统 92.4.5排放系统 92.4.6热工自控系统 93石灰石-石膏湿法脱硫技术研究实例 103.1总则 103.2项目简介及设备运行条件 103.3性能保证及性能数据 113.3.1性能保证 113.3.2性能数据 113.3.3性能保证试验 133.4机械部分设计 143.4.1技术要求 143.4.2工艺系统设计 143.4.3FGD装置主要布置原则 143.4.4主要设备及系统 153.5电气部分 173.5.1电气系统简介 173.5.2电气设备配电要求 173.6控制系统 173.6.1DCS控制系统主要功能 183.6.2工艺参数的监测 183.6.3脱硫DCS系统的主要控制回路 183.7主要工艺参数计算 193.8脱硫系统主要设备选型 213.9防腐材料选型及施工 233.10调试及性能试验 263.10.1FGD初步试验和最终调整 263.10.2168试运行 264实际工程执行情况介绍及经验总结 274.1工程项目执行情况 274.2常见问题分析及故障处理 274.2.1脱硫率下降的原因分析 274.2.2吸收塔浆液浓度增大的原因 284.2.3FGD故障原因及处理方法 285结论与展望 325.1结论 325.2展望 32致谢 33参考文献 34绪论1.1论文选题的意义及背景随着脱硫技术的在国内电力的广泛应用，我国大气环境已得到显著改善，工艺原理也不再是约束脱硫技术的瓶颈。实际应用过程中脱硫技术的改造升级以及非电行业的转型，满足当前国家环保指标要求已是大势所趋。本论文以昌乐项目实际应用反应脱硫技术升级改造后的成果总结项目实际运行过程中存在的问题及解决办法。1.2湿法脱硫技术简介及升级改造方向目前，世界范围内脱硫技术多种多样，根据燃煤特性、机组大小、还原剂选取、场地施工、地域指标要求不同等条件，工艺选择不同。在火电厂应用的烟气湿法脱硫工艺主要有：海水脱硫、氨法脱硫、石灰石——石膏法脱硫、双碱法脱硫等[1]。但还是以石膏法脱硫最普遍。伴随着湿法脱硫技术的不断成熟——合金托盘增加、提效环板、气旋耦合分离器等塔内件开始不断革新，湿式电除尘——湿法脱硫一体塔、烟气消白等技术逐步应用于市场[2][3]。1.3本论文的研究问题和方向本论文通过火电厂石灰石石膏湿法烟气脱硫技术在工程实例上应用，来阐述脱硫工艺、介绍脱硫相关分系统。从设计初期的材料选择和设备选型、内衬防腐、以及整个系统工程安装，做到真正意义上的技术优化、节能降耗，降低运行成本，实现烟气SO2超低排放，为我国蓝天保卫战以及可持续性发展的生态环境改造升级燃煤电厂的烟气脱硫技术。1.4本论文的研究方法本论文从理论上分析和研究石灰石石膏湿法烟气脱硫技术的工艺原理，技术方案，工程施工、运行过程、故障分析。然后以昌乐热电新建240t/h循环流化床锅炉烟气脱硫工程为实例来研究该技术在电厂实际工程中的应用与研究。2石灰石-石膏法脱硫工艺简介德国鲁奇石灰石．石膏湿法烟气脱硫技术,2001年由龙净公司引进国内，在实际工程案例中不断技术升级、跟新换代，降低成本，广泛应用于国内市场。2.1石灰石石膏湿法烟气脱硫技术特点塔本体采用最优尺寸比，考虑整体钢构成本的同时降低系统阻力，匹配引风机压头选型。烟气流速高，增强相间传质能力，二氧化硫与还原剂充分接触，提高脱硫效率[4]。烟气处理量大，满足不同工况锅炉负荷的变化，适应性强。一二级屋脊式除雾器的选用，出去烟气中携带的液滴同时，具有一定程度的除尘效果（与浆液循环量、除雾器结构及层数有关）。整套设备布置紧凑，占地面积小，集中易维护[5]。还原剂碳酸钙资源丰富，原料成本相对较低，脱硫副产物石膏可回收利用（用于水泥制造），经济效果显著。2.2系统基本工艺流程石灰石石膏湿法脱硫工艺按系统分类，有烟气系统、吸收塔系统、制浆系统、供浆系统、脱水系统、工艺水系统等、回收系统。工艺流程：锅炉末端烟气经除尘器后进入FGD系统，烟气通过塔体内部均布板均布，与喷淋物化浆液对流传质，二氧化硫被吸收。循环浆液在塔底被鼓入的空气强制氧化，在塔底逐步氧化结晶形成石膏。吸收塔浆液密度升高（达到17%左右），经排出泵输送至脱水系统进行脱水。净化后的烟气均匀流经除雾器，除去烟气中携带的液滴。根据塔内液位对除雾器进行周期性冲洗，主要目的：防止除雾器堵塞，给脱硫系统补水。随着湿式电除尘的发展应用，烟气穿过除雾器后，经湿电进一步除尘达到超净排放。最终，洁净的烟气汇入烟囱排向大气。图2-1石灰石(石灰)，石膏湿法脱硫工艺流程图2.3脱硫工艺基本原理工艺基本原理：CaCO3+SO2+1/2H2O=CaSO3·1/2H2O+CO2(2-1)CaSO3·1/2H2O+SO2+1/2H2O=Ca(HSO3)2(2-2)2CaSO3·1/2H2O+O2+3H2O=2CaSO4·2H2O(2-3)Ca(HSO3)2+1/2O2+H2O=CaSO4·2H2O+SO2(2-4)2.4主要系统分类及设备功能2.4.1烟气系统烟气系统主要由烟道、挡板门、密封风系统、GGH（中小型锅炉脱硫装置一般取消）等组成。顾名思义，挡板门的作用主要是切换烟气流向，密封风系统主要应用于有并联对接的烟道，对挡板门进行密封，防止烟气倒串。露点以下烟气易冷凝结露，烟道、塔体及塔内件均要耐腐蚀。考虑到经济效益，烟道一般采用碳钢+玻璃鳞片防腐。脱硫出口烟气温度一般在50℃左右，饱和水汽大，残余硫酸盐及亚硫酸盐易结露。GGH通过原烟气对净烟气进行气气换热，将进入烟囱烟气加热至80℃左右，升温再排放，减少对烟道及烟囱的腐蚀，提高烟气扩散性。2.4.2吸收塔系统自下而上可分为分区为：氧化结晶区（位于塔底，促进CaCO3溶解、CaSO3氧化和石膏结晶；吸收区（雾化喷淋吸收烟气中的二氧化硫和粉尘）；除雾区（分离烟气中夹带雾滴）[6]。烟气经气流均布板均布后穿过雾化喷淋，二氧化硫被吸收，浆液循环至塔底部，亚硫酸钙被氧化风强制氧化，逐步结晶形成石膏。浆液由石膏排除泵输送至脱水系统，分离浓缩成含水率低于10%的石膏。净化后烟气经除雾器出去雾滴后汇入烟囱排入大气。2.4.3浆液制备系统制备系统：将纯度合格、径粒较小（为保证活性，325目通过率90%）的石灰石与水混合形成合格的石灰石浆液，为系统提供还原剂。小机组多采用干粉制浆，配套设备由粉仓、浆液箱、搅拌器、下料机、输送泵等。2.4.4石膏脱水系统脱水系统分为两部分，一级脱水利用离心沉淀的原理进行初级脱水，分离后浆液浓度50%左右，通过均布装置后，进入皮带脱水机进行二次脱水。真空皮脱水机通过真空泵产生负压实现水料分离，将石膏中含水率控制在10%以内。2.4.5排放系统排放系统主要地坑系统、事故浆液系统组成。2.4.6热工自控系统

为保证系统稳定可靠运行，系统装备了DCS集中控制系统，具备远程操作、连锁保护、自动调节及故障报警等功能，提高了自动化程度，实现经济运行。 3石灰石-石膏湿法脱硫技术研究实例本节以昌乐热电240t/h循环流化床锅炉脱硫工程为实例，详细介绍石灰石石膏湿法烟气脱硫技术在实际工程中的应用。3.1总则昌乐热电新建240t/h循环流化床锅炉烟气脱硫工程，采用高效脱除S02工艺的满负荷烟气处理的石灰石石膏湿法脱硫装置。一炉一塔配置，制浆、脱水、工艺水等公用系统配置齐全。DCS实现远程操控、连锁保护完善。设计煤种下，工况烟气量60万m3/h，脱硫效率不低于99.25％。本项目EPC，包含设计、采购、安装、调试、试运行、消缺、培训和最终交付投产等内容。3.2项目简介及设备运行条件本项目为新建一套石灰石石膏喷淋式湿法脱硫吸收塔一台，烟气处理量60万m3/h，与已建成的2台吸收塔共用公用系统，烟气系统一炉对应一塔，不设置烟气母管，采取完善的烟道阻力平衡设计，使两台锅炉引风机排风烟道至脱硫塔的阻力均衡，以防止运行时阻力分配不平衡。序号项目内容备注1锅炉型号2设计煤种烟煤3引风机型号4锅炉容量240t/h5电除尘器出口烟气温度130-150℃6锅炉工况烟气量60万m3/h/台7锅炉形式循环流化床8引风机风量300000m3/h/台（一炉两台）9引风机风压10锅炉燃煤量11燃煤硫基分：2.0%12脱硫剂石灰石（碳酸钙）含钙量90%，目数25013初始SO2浓度（折算后）4700mg/Nm3干基，标况，含氧量6%14脱硫后SO2浓度（折算后）＜35mg/Nm3干基，标况，含氧量6%15脱硫前烟尘浓度（折算后）≤25mg/Nm3干基，标况，含氧量6%16湿除后烟尘浓度（折算后）＜5mg/Nm3干基，标况，含氧量6%17SO2脱除率99.3%18系统阻力≦3200pa包含湿电、托盘阻力表3-1设计依据注：SO2折算浓度=SO2表计测量值*（21-6）/(21-O2表计测量值)烟尘折算浓度=烟尘表计测量值*（21-6）/(21-O2表计测量值)3.3性能保证及性能数据3.3.1性能保证锅炉额定负荷运行，FGD入口二氧化硫折算浓度4700mg/Nm3。任意5分钟平均值：脱硫效率≥99.25%出口SO2折算浓度＜35mg/Nm3排烟温度≥50℃烟气含湿量≤45mg/Nm3装置可利用率≥98％整套系统压降≤3200Pa。副产物经真空带式过滤机后含水量≤15%，石膏三氧化硫含量≥35%3.3.2性能数据序号项目名称单位数据1性能数据1.1－入口烟气参数－烟气量（工况，湿基，设计煤种）m3/h600000－烟气量（标况，干基，设计煤种）Nm3/h－FGD工艺设计烟温℃130-150－最低烟温℃－最高烟温℃160－故障烟温℃170FGD入口烟气压力Pa1.2FGD入口处烟气成份（6％O2）－N2vol-%，干－CO2vol-%，干－O2vol-%，干－H2Ovol-%，湿1.3FGD入口污染物浓度（设计煤种，标态,干基）－SO2mg/Nm34700－SO3mg/Nm3－HCl或Cl－mg/Nm3－HF或F－mg/Nm3－最大烟尘浓度mg/Nm3≤251.4一般数据－总压损（含尘运行）Pa3200－吸收塔（包括除雾器）Pa2100－全部烟道Pa200－托盘Pa600-湿式电除尘Pa300－钙硫摩尔比CaCO3/SO2moL/moL1.05－SO2脱除率%≥99.25－液气比L/Nm329.75(入口、标态、湿基)－排放口烟温℃≥50－烟道内衬长时间抗热温度/时间℃/min170/20－FGD装置可用率％≥98%1.5消耗品－石灰石（90%纯度）t/h3.4－工艺水（规定水质）m3/h35－电耗（所有连续运行设备轴功率）kW1536－压缩空气m3/h120－设备冷却水量m3/h10－冷却水入口温度℃15－蒸汽t/h/－其它－工业水耗量m3/h/1.6FGD出口污染物浓度（设计煤种，标态，干基）－SO2mg/Nm3＜35－SO3mg/Nm3－HCl以Cl表示mg/Nm3－HF以F表示mg/Nm3－烟尘mg/Nm3＜5－除雾器出口液滴含量mg/Nm3≤452吸收塔系统2.1吸收塔－吸收塔型式喷淋塔－流向（顺流/逆流）逆流烟气量（工况，湿基，设计煤种）m3/h600000烟气量（标况，干基，设计煤种）Nm3/h－设计压力Pa±6000－液/气比（L/G）l/m329.75（入口，标况湿基）－烟气流速m/s3.47－烟气在吸收塔内停留时间S6.5－化学计量比CaCO3/去除的SO2moL/moL1.05－浆池固体含量：最小/最大Wt%15/20－吸收塔吸收区直径m7.3－吸收塔吸收区高度m16.6－浆池区直径（或长×宽）m11－吸收塔总高度m32－直排烟囱高度m802.2－材质·吸收塔壳体/内衬Q235B/玻璃鳞片·入口烟道材质/内衬Q235B+1.4529·直排烟囱材质/内衬Q235B/玻璃鳞片·喷淋层/喷嘴FRP/碳化硅·搅拌器型号/·氧化空气喷嘴型号/·吸收塔塔体钢板厚度mm20~12－喷淋层数/层间距5/2－每层喷嘴数量48－喷嘴型式碳化硅，涡流式空心锥、实心锥－搅拌器或搅拌设备数量3－搅拌器或搅拌设备轴功率kW30－搅拌器比功率kW/m30.09－氧化空气喷嘴数量/－除雾器位置喷淋层上部－除雾器级数两级屋脊式+一级管式表3-2主要工艺参数3.3.3性能保证试验设备性能保证试验的目的是为了验证投标设备是否符合投标书和合同规定的性能保证值,按国家及行业标准进行试验。内容：在设计工况条件下，合理规范操作，稳定运行168小时，相关性能指标满足保证值。3.4机械部分设计3.4.1技术要求根据技术规范，提供完整的烟气脱硫装置工艺系统的详细设计，并保证脱硫装置的性能，FGD装置应能在锅炉最低稳燃负荷40%BMCR—BMCR工况之间的任何负荷范围内、规定的烟气温度和石灰石品质条件下连续、安全地提供质量符合上述规定的石膏产品。3.4.2工艺系统设计FGD工艺系统主要包含烟气系统、吸收塔系统、浆液制备系统、脱水系统、工艺水等系统。本次工程工艺系统设计要求：（1）新建单塔及配套附属设备，烟道独立，塔顶直排。无旁路，不设增压风机，脱硫效率在设计工况条件下大于99.25%。（2）石膏脱水系统一用一备，可互为切换，每台的处理能力为75%（2台吸收塔额定负荷运行1天所产生的石膏量），脱水系统的生产能力按照2台240t/h锅炉燃用设计煤种在BMCR工况下石膏产量的150%能力设计。（3）脱硫采用DCS控制系统。（4）脱硫系统工艺水源采用化水反渗透浓水，系统已完成工艺水箱（按照3台240t/h锅炉脱硫塔正常运行设计）、工艺水泵等系统设备安装，本次工程将新建脱硫塔及附属设备工艺水管道与建成系统的工艺水管道进行对接。3.4.3FGD装置主要布置原则3.4.3.1昌乐项目总平面布置图和单塔立面布置图图3-1昌乐项目平面布置图图3-2昌乐项目单塔立面布置图根据昌乐热电厂区总平面布置的规划以及业主提供的原始数据和场地条件，合理布置总平面图。3.4.3.2管线布置为便于工作对接，设计边界处的管线和沟道（包括预埋）需详细标明位置、标高、管径、坡度、引向等尺寸。过车的架空管道净空高度不低于4.5米，室内管架底部通道处净空高度不低于2.2米。管线位置、标高需双方协定。3.4.4主要设备及系统3.4.4.1吸收塔及浆液循环系统吸收塔设计为空塔喷淋，塔内过渡圆滑，支撑梁布置均匀，防止死角造成沉淀，减少烟气阻力。配套5台浆液循环泵，位于循环泵房内，位置集中，管道均布。泵体内部构件合金材料，每台循环泵公称压力逐级升高，流量富裕10%，保证喷淋效果良好。托盘与环板、托盘与梁固定安装时，螺栓采用弹簧垫圈进行压紧、固定，并将螺栓与螺母进行焊接固定，杜绝托盘与环板、托盘与支撑梁发生相对移。为保证足够浆液循环量，喷淋层5层（4用1备）。喷嘴SiC材质，耐腐蚀，管网均布，喷淋覆盖率120%以上。塔底设有搅拌器，防止浆液沉淀。吸收塔另设密度测量筒（PH计2支，密度计1支），实时测量塔内浆液密度和PH值，为运行提供重要参数。吸收塔人孔门配置合理，便于检修维护。3.4.4.2内衬与防腐材料吸收塔采用碳钢预制焊接加内衬玻璃鳞片防腐的工艺，分段防腐厚度达必须到规范要求，特别容易磨损的位置需增加厚度以满足现场实际需求。所有钢构件喷砂除锈后必须达到Sa2.5级，环氧富锌底漆二道，氟碳树脂面漆一道。3.4.4.3浆液喷淋系统及搅拌器系统喷淋层由管网和喷嘴组成，底部设有托盘形成积液层，提高传质效果，内壁衬有环板，防止烟气从塔壁逃逸，促进石灰石浆液与烟气充分接触，SO2被被充分吸收。塔内分配管采用FRP，喷嘴为SiC，耐磨损和腐蚀。塔底配套3台侧式搅拌器，均匀分布，浆液搅拌均匀。3.4.4.4除雾器采用两级屋脊式除雾器加一层管束除雾器组合配置，并配套冲洗水。整套配件波形叶片、卡条、管件、喷嘴等均为进口设备。高效除雾器的应保证具有高的可利用性和优异的去除液滴效果，要求除雾器出口烟气雾滴浓度不大于45mg/Nm3(干基)[7]。冲洗水程控自动冲洗，冲洗水压及流量足够，保证除雾器冲洗干净。3.4.4.5氧化风系统配置2台满负荷罗茨鼓风机风机（一用一备），提供洁净氧化空气，风压及风量足够，保证氧化效果。辅助设备包括润滑及冷却降温系统、消声器、隔音罩、均布官网以及配套管道、法兰、阀门等配件。3.4.4.6烟气系统烟气系统将未脱硫的烟气引入脱硫装置，将脱硫后的洁净烟气送入烟囱。从引风机后引接的烟气进入吸收塔，原烟气在经过吸收塔脱硫后的烟气引入湿式电除尘器进一步除尘后由烟囱排放。本工程吸收塔入口设有预喷淋装置，喷淋管道材质为1.4529。一方面，可作为预喷淋，相当于一层喷淋层，循环浆液与烟气在吸收塔入口接触并反应。另一方面，可作为事故喷淋，避免入口烟温过高对吸收塔内部防腐及塔内件造成损伤，提高系统安全性。吸收塔入口及出口均应设置带密封风的双叶片百叶窗式挡板门，引风机出口烟道要求设置带密封风的电动挡板门并配套密封风系统所需要的密封风机、加热器、管道、电控箱等设备[8]。3.4.4.7工艺水系统本系统设置工艺水箱，供系统内部用水：冷却水、冲洗水及减温水等。3.4.4.8脱水系统该脱硫系统安装真空皮带机和旋流器及相关连接管道、阀门、仪表等。旋流器溢流浆液既可以回收至滤液回收水箱，也可通过自流回引至吸收塔，安装阀门进行切换控制。3.4.4.9石灰石制浆系统该脱硫系统已安装制浆系统，本次工程不需安装相关设备，需将供浆泵出口管道按照要求引接至工程新建吸收塔处，并完善相关管道、阀门、测量仪表等。3.4.4.10事故及集水系统该脱硫岛内设置一个事故浆液池、一个吸收塔区集水池、制浆区集水池和一个脱水区滤液水箱，吸收塔事故管道与现有事故管道对接，并将现有系统集水坑泵管道引接至新建脱硫塔内，新建吸收塔系统设备及管道排水引入已建吸收塔集水坑内。3.5电气部分3.5.1电气系统简介本工程脱硫电气系统包括：供配电系统、电气控制保护单元、照明及检修、防雷接地等及。高压设备循环泵和氧化风机电机采用10kV供电，其他设备均采用0.4kV低压供电。高低压配电：高压配电柜安装于10kV脱硫配电室预留处，与已安装开关柜并柜安装；低压设备在脱离低压配电室已预留配电接口。接地：脱硫岛接地网与业主厂区接地网不得少于两处连接，该连接的分界点为业主方厂区接地网，设计在脱硫塔基础内的接地装置由土建施工。3.5.2电气设备配电要求高压配电柜为KYN-28A系列铠装交流封闭柜体[9]。所有电机（包括加热器）均采用远程DCS集中控制，电动机启停控制回路设计为DCS常开接点控制，且重要常用设备设置就地控制箱。高压断路器采用VS1系列产品，电流表、电压表、多功能表采用数显仪表，并根据DCS监控要求选配4-20mA电流输出功能。相关设备添加至DCS监控后台的电气设备监控画面，通过485通讯模式（ModbusRTU）对现场微机保护、多功能表、电动机马达保护器、电流电压表采集数据。本岛接地装置采用水平接地体和垂直接地体组成的复合人工接地网，脱硫岛区域内为独立的闭合接地网,接地电阻小于4欧姆，并与电厂的主接地网有二处相连,水平接地线采用60X6热镀锌扁钢。3.6控制系统脱硫控制系统中：电气系统、塔吸收塔系统、工艺水系统、制浆系统、供浆系统、脱水系统等均纳入DCS系统进行集中控制[10]。当FGD需要投运时，现场岗位工配合远程操作人员分步骤按照运行规程逐步启动相关系统，远程参数实施全部监控。并将数据上传至锅炉房内主控制室进行显示。DCS具备数据采集及监控、连锁保护、故障报警等功能。运行人员在控制室通过上位机对数据进行分析和调整，并完善运行日志相关参数的记录。3.6.1DCS控制系统主要功能设备状态检测及运行数据实时采集：（1）脱硫DCS系统采用两路市电电源自动切换，切换时间不影响DCS系统连续运行。脱硫岛内电动阀门采用380/220VAC三相四线电源回路供电方式。（2）各设备参数状态及模拟量信号采集，曲线趋势、报警及运行报表生成。（3）手/自动设备启停控制、连锁保护功能。（4）PID参数整定及自动控制。3.6.2工艺参数的监测（1）电气设备就地智能显示，电流、电压、变压器温度、断路器及软起动合闸分闸状态等信号；（2）电气设备及阀门启停、开关指令及反馈状态；（3）模拟量信号温度、压力、流量4-20mA信号或者电阻信号。DCS对上述各级控制单元实时监控，从操作员站上发出指令，接受反馈，自动、连续地监测并记录各系统运行状态，显示出烟气净化处理过程中参数变化。开关量控制--系统异常工作报警控制，当异常时，给出位置异常信号，传输给计算机监控系统，给予声光报警，以提示需人工采取预定的控制措施。当工艺设定的温度、差压、压力异常时，即工艺参数的实测值超过设定的上下限范围时，给出工艺异常信号，传输给计算机监控系统，给予声光报警，以提示需人工采取紧急措施或预定的控制措施。任何报警信息都可进行报警和消警处理，并对每一个报警参数进行记录，形成故障报表，以便于管理和查询。系统还预留LAN或者485通讯接口，实现各级之间数据传输和监控。主要由以下四部分组成：DCS系统具有完成整个净化系统处理过程各自独立的控制回路，实时采集各工艺段工艺状况、生产数据及设备实时运行工况等功能。根据开关柜中各电器元件（断路器、马达保护区等）DI点反馈，判断设备的运行状态。根据工艺设计保护定值以及现场实际运行参数反馈，DCS逻辑组态自动对系统进行连锁操作，确保系统安全运行。3.6.3脱硫DCS系统的主要控制回路3.6.3.1灰浆液流量控制根据脱硫系统进出口实测烟气流量及二氧化硫浓度，通过理论公式计算出所需供实际供浆量，并进行修正，通过供浆变频或者调节阀调整供给流量，控制出口参数，并保证PH值在合理范围内，超出可调范围后自动切除到手动[11]。3.6.3.2塔内浆液浓度控制通过密度测量筒实时监测吸收塔浆液密度，控制在1080-1140kg/m3之间，密度过高开始脱水。根据实际负荷及塔液位等情况调整脱水频率。3.6.3.3吸收塔液位控制吸收塔液位通过对系统内部供水的消耗、供浆密度调整、除雾器及管道的冲洗、石膏脱水等方式进行综合调控，尽可能保持低液位运行。3.6.3.4脱硫系统紧急停运当脱硫系统失电、吸收塔入口烟温过高（大于180℃）或者出口烟温过高（大于75摄氏度）、循环泵均无法运行时，脱硫系统需做好应急措施，紧急退出，故障排除后，重新恢复运行。3.6.3.5仪控重要参数检测。烟气系统：进口压力、温度等；吸收塔入口:烟气温度，烟气压力，烟气流量；吸收塔出口:净烟气温度和压力、SO2浓度、烟尘浓度；吸收塔：塔体液位、浆液密度、PH值、浆液密度，循环泵出口压力；箱罐：液位，石灰石浆液密度；设备：电机电流、泵出口压力。3.7主要工艺参数计算图3-3塔体尺寸及地坑容量计算图3-4浆液循环量及供浆量计算图3-5石膏产量计算3.8脱硫系统主要设备选型序号设备及部件名称型号规格及主要技术参数单位数量1烟气系统1.1新建烟气管道出口至吸收塔入口段烟道及相关平台、扶梯制安材质：Q235，厚度6㎜，烟道外部做间隔排列加强筋板套11.2新建烟气孤岛出口至吸收塔入口段烟道支架型钢套11.3吸收塔入口烟气膨胀节丁晴橡胶补偿器，5m×2.67m×6mm（宽×高×厚）个11.4事故预喷淋系统管道及喷嘴材质为1.4529不锈钢套12吸收塔系统2.1吸收塔及塔内支撑、塔外平台扶梯制安材质:Q235，内部支撑梁采用方管；外部平台：型钢支架，格栅板；斜梯上下。座12.2吸收塔内防腐（含塔内支撑）内衬玻璃鳞片，局部FRP加强座12.3吸收塔入口段防腐内衬2mm材质1.4529双相不锈钢座12.4顶部直排烟囱及附件制安碳钢制作，壁厚≥mm。座12.5直排烟囱内、外防腐内衬玻璃鳞片，外部FRP防腐，航标漆两遍座12.6直排机械式“湿烟气脱水器”耐磨耐蚀，消除烟雨，连接螺栓为2205合金材质台12.7吸收塔循环泵A卧式离心泵，Q=3000m³/h，H=18.7m，密封形式为机械密封,全金属泵，过流部件Cr30。台1吸收塔循环泵B卧式离心泵，Q=3000m³/h，H=20.7m，密封形式为机械密封,全金属泵，过流部件Cr30。台1吸收塔循环泵C卧式离心泵，Q=3000m³/h，H=22.7m，密封形式为机械密封,全金属泵，过流部件Cr30。台1吸收塔循环泵D卧式离心泵，Q=3000m³/h，H=24.7m，密封形式为机械密封,全金属泵，过流部件Cr30。台1吸收塔循环泵E卧式离心泵，Q=3000m³/h，H=26.7m，密封形式为机械密封,全金属泵，过流部件Cr30。台12.8吸收塔喷淋层母管/支管材质：FRP；喷淋层数/层间距：2m；树枝状层52.9悬挂电动葫芦最大实物重量5t，起吊高度8米台12.1浆液喷嘴材质：SiC个2402.11罗茨氧化风机（含隔音罩）氧化风机流量：Q=80Nm3/min，风机全压升：98KPa；电机功率220kw台12.12脱硫塔内除雾器（含冲洗喷嘴）两级高效屋脊式+一级管式,直径7.3m，材质：FRP/PP，冲洗水系统：层电动阀+层手动阀，套12.13吸收塔主塔搅拌器轴及叶片采用2507合金材质，侧进式，电机功率30KW台2.14氧化空气曝气管材质：FRP套12.15排浆泵密封形式为机械密封,全金属泵，过流部件Gr30。台22.16托盘材质：2205双相不锈钢，厚度：4mm，螺栓材质为1.4529，垫片材质1.4529，托盘梁采用碳钢（Q235B）方管外壁防腐套12.17塔内合金螺栓材质1.4529批13石膏脱水系统3.1石膏浆液旋流器台14电仪控制系统4.1高压配电柜面4.2现场操作箱个4.3检修电源箱个4.4动力电缆阻燃宗14.5电缆附件（高低压电缆终端）宗14.6铜鼻子品牌：凤凰宗14.7控制电缆宗14.8电缆桥架镀锌套14.9电缆支吊架、接地装置镀锌角钢、扁钢等型材项14.1接地电缆国标，≥25平方4.11控制系统DCS，编程（含机柜），含上位机。套14.12CEMS出口烟气监测，进口烟气监测不设。温度、压力、流量、O2、SO2、NOx、烟尘。套25系统阀门、管道及其它5.1阀门宗15.2系统管道5.1.1浆液管道材质：FRP5.1.2碳钢管道及制作安装DN300-DN25吨5.3吸收塔照明套16土建6.1吸收塔及设备设备、支架及其它基础钢筋混凝土项16.2各种沟槽现场配做，砖混项17保温除塔体、循环泵管道及粉仓之外的浆液、水、密封风系统等所有管道及阀门、压力表保温（岩棉容重80；外包皮铝皮，管道直径大于等于200mm，厚度0.75mm；管道直径小于200mm，厚度0.5mm）；烟道保温：岩棉+彩钢瓦,彩钢瓦厚度0.5mm套1表3-3设备选型3.9防腐材料选型及施工序号项目防腐基体材料内衬材料厚度（mm）构造1.1塔体底板碳钢中温耐磨玻璃鳞片4±0.2mm1.喷砂除锈至Sa2.5,底涂一道；2.衬1mm乙烯基树脂玻璃鳞片胶泥两道；3.SiC粉+耐磨浆刷涂耐磨面涂二道。1.2塔体液体段碳钢中温耐磨玻璃鳞片4±0.2mm1、喷砂除锈至Sa2.5,底涂一道；2、衬1mm乙烯基树脂玻璃鳞片胶泥两道；3、细纹玻璃丝布+乙烯基树脂FRP加强一道；4、SiC粉+耐磨浆刷涂耐磨面涂二道。1.3塔体高温段碳钢高温玻璃鳞片复合玻璃钢3±0.2mm1、喷砂除锈至Sa2.5,底涂一道；2、衬1mm耐高温型乙烯基树脂玻璃鳞片胶泥两道；3、细纹玻璃丝布+乙烯基树脂FRP加强一道；4、SiC粉+乙烯基树脂刮涂耐磨层一道；5、SiC粉+耐磨浆刷涂耐磨面涂一道。1.4塔体喷淋段碳钢中温耐磨玻璃鳞片4±0.2mm1、喷砂除锈至Sa2.5,底涂一道；2、衬1mm乙烯基树脂玻璃鳞片胶泥两道；3、细纹玻璃丝布+乙烯基树脂FRP加强二道；4、SiC粉+耐磨浆刷涂耐磨面涂二道。1.5塔体除雾段碳钢中温玻璃鳞片复合玻璃钢2±0.2mm1、喷砂除锈至Sa2.5，底涂一道；2、衬2mm厚玻璃鳞片一道；3、刷涂面涂一道。1.6湿式除尘段碳钢中温玻璃鳞片复合玻璃钢2±0.2mm1、喷砂除锈至Sa2.5，底涂一道；2、衬2mm厚玻璃鳞片一道；3、刷涂面涂一道。1.7顶锥及烟囱碳钢中温玻璃鳞片复合玻璃钢2±0.2mm1、喷砂除锈至Sa2.5，底涂一道；2、衬2mm厚玻璃鳞片一道；3、刷涂面涂一道。1.8烟囱导流板捕滴器段中温耐磨玻璃鳞片2±0.2mm1、喷砂除锈至Sa2.5，底涂一道；2、衬2mm厚玻璃鳞片一道；3、刷涂面涂一道。1.9塔体检修梁碳钢中温玻璃鳞片复合玻璃钢2±0.2mm1、喷砂除锈至Sa2.5,底涂一道；2、衬1mm乙烯基树脂玻璃鳞片胶泥两道；3、刷涂耐磨面涂一道1.10喷淋管支撑梁碳钢中温耐磨玻璃鳞片4±0.2mm1、喷砂除锈至Sa2.5,底涂一道；2、衬1mm乙烯基树脂玻璃鳞片胶泥两道；3、细纹玻璃丝布+乙烯基树脂FRP加强二道；4、SiC粉+耐磨浆刷涂耐磨面涂二道1.11除雾器支撑梁碳钢中温耐耐磨玻璃鳞片2±0.2mm1、喷砂除锈至Sa2.5,底涂一道；2、衬1mm乙烯基树脂玻璃鳞片胶泥两道；3、刷涂耐磨面涂一道1.12封板架碳钢高温耐磨玻璃鳞片41、喷砂除锈至Sa2.5,底涂一道；2、衬1mm乙烯基树脂玻璃鳞片胶泥两道；3、细纹玻璃丝布+乙烯基树脂FRP加强二道；4、SiC粉+耐磨浆刷涂耐磨面涂二道1.13塔体套管及人孔门碳钢中温玻璃鳞片复合玻璃钢2±0.2mm1、喷砂除锈至Sa2.5,底涂一道；2、衬1mm乙烯基树脂玻璃鳞片胶泥两道；3、刷涂耐磨面涂一道1.14地沟玻璃钢防腐3±0.2mm1、底涂一道；2、3mmFRP一道；3、涂耐磨面涂一道。1.15烟囱外壁富锌两遍＋环氧云铁一遍＋环氧面漆两遍＋环氧树脂密闭两遍＋航标漆两遍1、烟囱外壁烟囱出口向下1米范围内：1.1、喷砂除锈至Sa2.5，底涂一道；1.2、烟囱出口向下1米采用玻璃丝布+乙烯基树脂（§=1.0mm）FRP防腐；2、 直排烟囱外壁2.1喷砂除锈至Sa2.5，底涂2道2.1两道面漆，面漆为航标漆刷涂红白色环，相互间隔直至顶端。表3-4防腐材料选型3.10调试及性能试验在机械安装、保温及现场检验和试验工作都完成并通过竣工检验之后，可进行整套FGD装置的启动和调试。调试在仅只需少量校正和优化工作时才能开始。设备、分系统单独试运转试验应在调试工作开始之前进行，并应消除所发现的缺陷。调试阶段只进行必须和全套装置一起运行的设备和分系统。进行通烟前，吸收剂的预备和贮存、吸收工段和脱水工段之间的再循环启动需全面检查，所有仪表和控制系统相关参数需校正，提前往吸收塔内输送一定量石灰石浆液。在整套启动前的准备工作完成后，烟气应在设计烟气量为100%、75%、50%负荷下进行烟气采集测量，主要包括FGD装置进出口烟气组分及温度、压力、流速等参数。3.10.1FGD初步试验和最终调整通过仪器测量或采样分析，FGD装置的性能应在各种负荷下进行检验。在实验初期，应调整各主要设备稳定运行，并找到最经济运行点[12]。在FGD装置检查完成并进行了必要的调整后，应进行效率试验和试运行的准备。效率试验应能在设计烟气量分别为50％、75%和100%的情况下证明FGD装置的性能良好。3.10.2168试运行本系统进行168h试运行，业主配合并无偿提供试运行至交付期间的水、电、气、汽等能源介质，双方共同在此期间对工程进行验收，环保验收/监测/试验（若需）由业主组织，业主在施工方提出168h试运行验收申请后，在达到试运条件下5日内即安排各部门配合试运行。从装置启动开始，经历一段时间的调试和连续运行，然后才开始验收试验。性能验收按照技术协议和行业规范保证值进行考核，在168试运行结束后一个月内完成[13]。4实际工程执行情况介绍及经验总结4.1工程项目执行情况该工程于2018年4月20日正式破土动工，2018年12月10日开始通烟热调，12月16日顺利通过168小时试运行，脱硫效率高达99.4％，其它各项指标也都达到设计要求。2019年5月整个系统通过了国家环境总局的环保验收。4.2常见问题分析及故障处理昌乐脱硫系统项目整体图片图4-1昌乐脱硫塔整体照片4.2.1脱硫率下降的原因分析影响因素原因处理方法SO2测量1、测量不准1、校准SO2的测量PH值测量1、测量不准1、校准PH值测量烟气量1、烟气流量大1、增加一层喷淋层2、烟气中的SO2浓度2、增加一层喷淋层吸收塔浆液PH值1、PH值太低（小于4.5）1、增加石灰石的投入2、检查石灰石的反应性能[14]液气比1、减少了循环浆液的流量1、检查泵的运行台数2、检查泵的出力表4-1脱硫效率降低原因分析4.2.2吸收塔浆液浓度增大的原因影响因素原因处理方法测量不准1、石膏浆液浓度太低检查浓度表计是否准确2、烟气流量太高联系锅炉运行调整3、SO2进口浓度太高联系锅炉运行调整吸收塔浆液泵1、管道堵塞检查出口压力和流量石膏水力旋流器1、运行的数目太少增多旋流器运行2、进口压力太低检查泵的压力并提高他3、旋流器积灰冲洗水冲洗石膏浆液1、浓度太低检查表计是否准确；检查旋流器后的浆液2、管道堵塞检查泵的出口压力和流量表4-2吸收塔浆液浓度增大原因4.2.3FGD故障原因及处理方法故障种类故障现象及原因处理方法1制浆系统：石灰石浆浓度异常1、石灰石给粉机堵2、粉仓内石灰石粉搭桥3、阀门控制失灵4、石灰石浆罐进水过量1、清理给粉机2、启动硫化风机3、对阀门检查和维修4、检查相关的管道石灰石浆流量降低1、管道堵2、相关阀门失灵3、流量计失灵4、石灰石浆泵故障5、相关阀门开闭不到位1、清理管道2、对相关阀门检查，清洗和维修3、检查或更换流量计4、切换备用泵运行5、检查并校正阀门状态石灰石粉给料机异常内容杂音：1、转子与侧板之间滞留粉体物2、机壳与转子接触3、机壳内表面有粉体物附着。粉体物溶化，恻板与转子之间间隙消失转子卡涩：1、配管不当，使机壳变形2、间隙温度上升，达到间隙设计温度以上杂音：1、从侧面丝堵部位进行气体清洗2、扩大间隙，使之达到恰当的间隙3、缩小转子端面面积转子卡涩：1、在给料机的正上方或正下方使用软管。扩大间隙使之成恰当间隙注意：机壳与转子接触，会造成给料机烧坏，回转阻力增大。在大多数情况下，会造成电机跳闸2吸收塔系统：吸收塔循环浆液流量下降1、吸收塔循环浆液管道堵2、吸收塔循环泵运行台数不足3、喷嘴堵4、相关阀门开闭不到位1、清理管道2、启动备用泵3、清理喷嘴4、检查并校正阀门状态吸收塔循环浆泵跳闸1、现象是DCS上电流为零，电机运行指示由“红”变“绿”，吸收塔液位忽然上升，脱硫效率下降1、立即冲洗2、检查是否是泵轴承温度高，如果是，汇报值长通知检修；如果时间长，则汇报值长并请示领导是否需要停止FGD系统运行3、检查是否是电机轴承温度或绕组温度高，如果是，汇报值长通知检修；如果时间长，则汇报值长并请示领导是否需要停止FGD系统运行吸收塔循环浆泵全停处理1、电源中断2、吸收塔液位过低或液位计故障引起浆液循环泵保护关闭3、吸收塔液位控制回路故障1、确认FGD紧急停机联锁动作2、如果电源故障引起跳闸按相关章节处理3、检查吸收塔液位计工作是否正常，低液位报警和跳闸值设定是否正常，视情况对液位计进行冲洗或检验4、检查吸收塔底部排污阀有无异常PH计指示不准1、PH计电极污染、损坏或老化2、PH计供浆量不足3、PH计供浆种混入工艺水4、PH变送器零点偏移1、清洗检查PH计电极并调校表计2、检查是否连接管线堵塞3、检查并校正阀门状态4、检查PH计冲洗阀是否泄漏吸收塔液位异常1、液位计失灵2、各冲洗阀内漏3、吸收塔泄漏4、浆液循环管泄漏5、两个表计间误差1、检查并校验液位计2、检查管道及阀门3、检查吸收塔及排浆阀4、检查液位计除雾器压差高1、元件阻塞2、表计不准1、检查压力表2、对除雾器进行冲洗氧化空气压力异常1、管道堵2、氧化风机故障或管道泄漏1、检查氧化风机进口过滤器，冲洗至吸收塔的空气管道2、检查氧化风机或管道吸收塔PH值偏高1、石灰石浆液浓度过高2、排出石膏浓度偏低3、PH计信号不准4、PH计结垢1、关闭给料机2、减少石膏排出量使吸收塔中石膏浆液充分反应3、汇报值长通知检修，如果时间长，汇报值长并请示领导进行每小时一次的人工分析4、及时冲洗吸收塔液位突然上升1、循环浆泵突然跳闸2、除雾器连续冲洗1、按照“脱硫循环浆泵跳闸”步骤处理2、手动关闭程序，延长冲洗间隔时间[15]吸收塔循环浆泵电动机轴承发热及响声不正常1、润滑脂、油不足或过多2、润滑脂、油变质或含异物3、轴承、轴瓦磨损烧坏4、负载过大、转轴弯斜1、补充润滑脂、油或清除过多的润滑脂、油2、联系检修清洗轴承或轴瓦、轴颈，更换润滑脂、油3、联系检修更换轴承或轴瓦4、联系检修，检查轴线对准情况，是否存在轴向推力负荷，校正转轴、降低载荷吸收塔循环浆泵电动机轴承漏油1、密封件之间间隙过大或变质、损坏2、润滑脂变质、稀化。3、润滑、油过多4、压力润滑油压或油量过大5、轴承发热1、联系检修，加厚密封件或更换密封件2、清洗轴承，更换润滑脂3、清除过多的润滑脂或油4、调整油压或油量5、联系检修，排除轴承发热故障3石膏脱水系统：石膏浆液密度突然下降石膏排出管道堵塞，通过密度计的浆液量不足1、严密监视吸收塔液位，短暂停止石膏排出泵运行，关闭相应管道的阀门，立即冲洗2、如果冲洗无效，汇报值长和领导停止FGD系统运行，并通知检修滤饼不良排放1、石膏浆液进料量不足2、真空密封水流量不足3、皮带和/或滤布轨迹偏移4、真空泵故障5、真空管线系统泄漏6、滤饼所含粉尘浓度过高7、耐磨带有破损；皮带机带速异常8、滤饼冲洗异常1、检查阀门情况，加强浆料供给2、调节真空密封水控制阀门3、检查皮带和/或滤布纠偏装置工作情况4、检查真空泵运行及管线情况5、检查真空盒、密封水及管线有无泄漏6、查看系统进口烟气含尘量，联系专业检查电除尘器工作情况7、查皮带机运行及滤布的张紧情况8、检查滤饼冲洗泵及管路真空皮带机启动不起来1、滤布水箱补水阀堵塞，补水不畅2、电源没有送上1、清洗补水阀2、送上电源4公用系统：工艺水中断1、工艺水泵停用2、工艺水出口阀关闭3、工艺水管道破裂4、工艺水箱液位测点故障1、在操作员站上查看工艺水泵运行是否正常水泵出口压力、出口阀门开度是否正常；工艺水箱液位是否正常2、现场检查水泵运行状况，包括出口压力、出口阀门开度以及水箱液位3、检查工艺水管道有无异常4、如果工艺水泵在短时间内不能恢复则报告有关领导，按照上级指示进行处理5、联系热工专业对测点进行检查工艺水泵跳闸1、现象是DCS上信号由“红”变“绿”1、汇报值长，查明原因，联系检修2、如果长时间内无法供水，则要求联系值长停止FGD系统，待一切恢复正常后启动泵对浆液管道和浆液泵进行冲洗400V母线电源中断1、电源故障1、检查故障原因并汇报有关领导2、如果电源在短时间内不能恢复，应将所有泵、管道及浆池、罐内的浆液排尽注意：电气保护动作引起的电源中断严禁盲目强行送电！表4-3FGD故障原因及处理办法5结论与展望5.1结论通过石灰石石膏湿法烟气脱硫技术在昌乐脱硫工程上的实际应用，可以看出，石灰石-石膏湿法烟气脱硫工艺自国外引进，经国内各环保公司不断创新改良，优化设备选型，节能降耗，适应当下国家环保生态环境要求。同时，工程施工到最后运行过程中，也暴露出设备可靠性不足（产品性能稂莠不齐）、原材料抗磨损耐腐蚀性不够、施工难度大、脱硫废水难以处理等问题，也是石灰石石膏湿法脱硫日后需要克服和突破的难点。5.2展望任何技术的革新和发展都是一个循序渐进的过程，随着我国科研经费地不断投入，科研环境的改善，工程材料科学必会取得长足的进步，更多新型材料和创新技术会应用于工业废气治理领域。广大莘莘学子仍需踏实勤勉，从基础科学抓起，理论结合实际，大胆创新，厚积薄发，推动环保产业技术的优化升级，为祖国可持续发展战略贡献更多力量。 致谢本论文的工作是在王丽老师和各位龙净公司技术部和工程部同仁的细心指导下完成的。本文从选题至最后成稿，无不凝结着老师和各位同仁的心血和汗水，在此谨向老师和各位同仁们致以深深的敬意和衷心的感谢!老师和各位同仁们渊博知识和敬业精神永远是我学习的榜样，通过这次论文的撰写，我又学到了许多书本上没有的知