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石灰石-石膏法脫硫工程
- 產品品牌億成
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石灰石-石膏法濕法煙氣脫硫工藝
我國是以煤炭為主要能源的國家，煤炭占一次能源消費總量的70%左右。煤炭造成的大氣污染有二氧化碳、二氧化硫、氮氧物和粉塵等。控制二氧化硫排放已成為社會和經濟可持續發展的迫切要求。目前，全世界煙氣脫硫工藝共有200多種，經過幾十年不斷的探索和實踐，在火電廠上應用的脫硫工藝僅在10種左右，主要包括有：石灰石-石膏濕法煙氣脫硫工藝；旋轉噴霧半干法煙氣脫硫工藝；爐內噴鈣加尾部煙道增濕活化脫硫工藝；循環流化床鍋爐脫硫工藝；海水脫硫煙氣工藝；電子束煙氣脫硫工藝以及荷電干式噴射法煙氣脫硫等工藝。
石灰石-石膏濕法煙氣脫硫工藝是目前應用最廣泛的一種脫硫技術，其基本工藝流程如下：
鍋爐煙氣經電除塵器除塵后，通過增壓風機、GGH(可選)降溫后進入吸收塔。在吸收塔內煙氣向上流動且被向下流動的循環漿液以逆流方式洗滌。循環漿液則通過噴漿層內設置的噴嘴噴射到吸收塔中，以便脫除SO2、SO3、HCL和HF，與此同時在“強制氧化工藝”的處理下反應的副產物被導入的空氣氧化為石膏（CaSO4•2H2O），并消耗作為吸收劑的石灰石。循環漿液通過漿液循環泵向上輸送到噴淋層中，通過噴嘴進行霧化，可使氣體和液體得以充分接觸。每個泵通常與其各自的噴淋層相連接，即通常采用單元制。
在吸收塔中，石灰石與二氧化硫反應生成石膏，這部分石膏漿液通過石膏漿液泵排出，進入石膏脫水系統。脫水系統主要包括石膏水力旋流器（作為一級脫水設備）、漿液分配器和真空皮帶脫水機。
經過凈化處理的煙氣流經兩級除霧器除霧，在此處將清潔煙氣中所攜帶的漿液霧滴去除。同時按特定程序不時地用工藝水對除霧器進行沖洗。進行除霧器沖洗有兩個目的，一是防止除霧器堵塞，二是沖洗水同時作為補充水，穩定吸收塔液位。
在吸收塔出口，煙氣一般被冷卻到46—55℃左右，且為水蒸氣所飽和。通過GGH將煙氣加熱到80℃以上，以提高煙氣的抬升高度和擴散能力。
最后，潔凈的煙氣通過煙道進入煙囪排向大氣。
石灰石-石膏濕法煙氣脫硫工藝的化學原理如下：①煙氣中的二氧化硫溶解水，生成亞硫酸并離解成氫離子和HSO-3離子；②煙氣中的氧和氧化風機送入的空氣中的氧將溶液中HSO-3氧化成SO2-4；③吸收劑中的碳酸鈣在一定條件下于溶液中離解出Ca2+；④在吸收塔內，溶液中的SO2-4、Ca2+及水反應生成石膏（CaSO4·2H2O）。化學反應式分別如下：
① SO2＋H2O→H2SO3→H+＋HSO-3
② H+＋HSO-3＋1/2O2→2H+＋SO2-4
③ CaCO3＋2H+＋H2O→Ca2+＋2H2O＋CO2↑
④ Ca2+＋SO2-4＋2H2O→CaSO4·2H2O
由于吸收劑循環量大和氧化空氣的送入，吸收塔下部漿池中的HSO-3或亞硫酸鹽幾乎全部被氧化為硫酸根或硫酸鹽，最后在CaSO4達到一定過飽和度后，結晶形成石膏-CaSO4·2H2O。石膏可根據需要進行綜合利用或作拋棄處理。
石灰石（石灰）—石膏濕法脫硫工藝系統主要有：煙氣系統、吸收氧化系統、漿液制備系統、石膏脫水系統、排放系統組成。
1）煙氣系統
煙氣系統包括煙道、煙氣擋板、密封風機和氣—氣加熱器（GGH）等關鍵設備。吸收塔入口煙道及出口至擋板的煙道，煙氣溫度較低，煙氣含濕量較大，容易對煙道產生腐蝕，需進行防腐處理。
煙氣擋板是脫硫裝置進入和退出運行的重要設備，分為FGD主煙道煙氣擋板和旁路煙氣擋板。前者安裝在FGD系統的進出口，它是由雙層煙氣擋板組成，當關閉主煙道時，雙層煙氣擋板之間連接密封空氣，以保證FGD系統內的防腐襯膠等不受破壞。旁路擋板安裝在原鍋爐煙道的進出口。當FGD系統運行時，旁路煙道關閉，這時煙道內連接密封空氣。旁路煙氣擋板設有快開機構，保證在FGD系統故障時迅速打開旁路煙道，以確保鍋爐的正常運行。
2）吸收系統
吸收系統的主要設備是吸收塔，它是FGD設備的核心裝置，系統在塔中完成對SO2、SO3等有害氣體的吸收。濕法脫硫吸收塔有許多種結構，如填料塔、湍球塔、噴射鼓泡塔、噴淋塔等等，其中噴淋塔因為具有脫硫效率高、阻力小、適應性、可用率高等優點而得到較廣泛的應用，因而目前噴淋塔是石灰石/石膏濕法煙氣脫硫工藝中的主導塔型。
噴淋層設在吸收塔的中上部，吸收塔漿液循環泵對應各自的噴淋層。每個噴淋層都是由一系列噴嘴組成，其作用是將循環漿液進行細化噴霧。一個噴淋層包括母管和支管，母管的側向支管成對排列，噴嘴就布置在其中。噴嘴的這種布置安排可使吸收塔斷面上實現均勻的噴淋效果。
吸收塔循環泵將塔內的漿液循環打入噴淋層，為防止塔內沉淀物吸入泵體造成泵的堵塞或損壞及噴嘴的堵塞，循環泵前都裝有網格狀不銹鋼濾網（塔內）。單臺循環泵故障時，FGD系統可正常進行，若全部循環泵均停運，FGD系統將保護停運，煙氣走旁路。
氧化空氣系統是吸收系統內的一個重要部分，氧化空氣的功能是保證吸收塔反應池內生成石膏。氧化空氣注入不充分將會引起石膏結晶的不完善，還可能導致吸收塔內壁的結垢，因此，對該部分的優化設置對提高系統的脫硫效率和石膏的品質顯得尤為重要。
吸收系統還包括除霧器及其沖洗設備，吸收塔內最上面的噴淋層上部設有二級除霧器，它主要用于分離由煙氣攜帶的液滴，采用阻燃聚丙烯材料制成。
3）漿液制備系統
漿液制備通常分濕磨制漿與干粉制漿兩種方式
不同的制漿方式所對應的設備也各不相同。至少包括以下主要設備：磨機（濕磨時用）、粉倉（干粉制漿時用）、漿液箱、攪拌器、漿液輸送泵。
漿液制備系統的任務是向吸收系統提供合格的石灰石漿液。通常要求粒度為90％小于325目。
4）石膏脫水系統
石膏脫水系統包括水力旋流器和真空皮帶脫水機等關鍵設備。
水力旋流器作為石膏漿液的一級脫水設備，其利用了離心力加速沉淀分離的原理，漿液流切進入水力旋流器的入口，使其產生環形運動。粗大顆粒富集在水力旋流器的周邊，而細小顆粒則富集在中心。已澄清的液體從上部區域溢出(溢流)；而增稠漿液則在底部流出(底流)。
真空皮脫水機將已經水力旋流器一級脫水后的石膏漿液進一步脫水至含固率達到90%以上。
5）排放系統。排放系統主要由事故漿池、區域漿池及排放管路組成。
石灰石—石膏濕法煙氣脫硫技術特點：
a.石灰（石灰石）-石膏法脫硫工藝為濕式脫硫工藝。工藝流程簡單、技術先進又可靠，是目前國內外煙氣脫硫應用最廣泛的脫硫工藝。
b.本工藝處理煙氣范圍廣，從200MW～600MW機組的煙氣均能有效處理。
c.吸收氧化池與底池分開。
d.吸收塔下部設有角鋼篩孔板裝置，使進入吸收塔內的煙氣分布均勻，強化了煙氣與洗滌液的湍流程度，提高了脫硫效率。
e.根據煙氣流，噴淋裝置可以設計成霧化噴淋或液柱噴淋方式。本工藝流程吸收塔內布置的霧化噴淋霧化噴嘴、液柱噴嘴、水幕噴嘴，均為不易堵塞結構。
f. 脫硫液制備攪拌罐中加入了酸化劑（乙二酸或甲酸），強化了石灰（石灰石）在水溶液中的溶解度，提高脫硫劑的利用率。
g.本工藝經濟技術指標先進。采用石灰石作脫硫劑時液氣比為10～12L/m3，采用石灰作脫硫劑時液氣比為1～1.5L/m3。脫硫系統能耗較低。
h.塔底池脫硫液投加裝置多點均布懸浮噴口，大直徑吸收塔底池不會產生沉淀現象。
i.吸收塔內部防腐材料耐腐、耐磨、經久耐用。
j.煙氣脫硫系統全部實現自動化控制。
