濕法脫硫
濕法石灰石/石膏法煙氣脫硫裝置是常用的一種煙氣脫硫技術,它是利用石灰石漿液來除去煙氣中的SO2。浙江大學熱能工程研究所開發的濕法石灰石/石膏法煙氣脫硫裝置可用于130T/H以上鍋爐容量的煙氣脫硫,裝置脫硫效率可達90%以上。
1、石灰石加工工藝
我公司在濕法石灰石/石膏法煙氣脫硫方面主要采用了奧地利能源公司(AEE)產品。石灰石加工工藝根據生產要求的不同,可以分為兩類,即干式磨機和濕式磨機,下面將分別做以簡單的介紹:
1.1、干式磨機
干式磨機的應用領域包括了石灰石、煤、礦石、化肥、爐渣、石英沙和煅石灰。其優點是有較大的磨制能力(甚至適合難磨物料),也能夠磨制精細物料,相對較低的易耗件費用。
1.2、濕式磨機
如今越來越多的煙氣脫硫所用的精細磨制石灰石是由電廠所有的裝備——有球磨機的濕法磨制車間制備的。它的優勢在于能夠從獲得有利的石灰石的可能性和用于煙氣脫硫的濕法工藝等,具體優勢有:
· 所消耗的功率與干磨比可減少10-30%
· 磨制回路具有更好的分級能力,較少的循環,并需要很小的空間
· 由于很少的灰塵形成,只需要一個很小的除塵車間
2、濕法石灰石/石膏法煙氣脫硫的基本原理
石灰石/石膏煙氣脫硫技術是利用石灰石漿液洗滌脫除煙氣中SO2來達到煙氣脫硫的目的。脫硫工藝包括5個部分:(1)吸收劑制備;(2)吸收劑漿液噴淋;(3)塔內霧滴與煙氣接觸混合;(4)循環池漿液強制氧化;(5)石膏制備。
在吸收塔內石灰石漿液噴淋洗滌,并與煙氣中SO2充分接觸和混合,SO2被石灰石漿液所吸收,反應步驟及方程式如下:
(1) SO2被液滴吸收
SO2(氣)+H2O=H2SO3(液)
(2) 吸收的SO2同溶液的吸收劑反應生成亞硫酸鈣
CaCO3(液)+H2SO3(液)=CaSO3(液)+H2O+1/2CO2
(3) 漿液中CaSO3達到飽和后,即開始結晶析出
CaSO3(液)= CaSO3(固)
(4) 在循環池中溶液中的CaSO3與溶于液滴中的氧反應,氧化成硫酸鈣
CaSO3(液)+1/2O2(液)=CaSO4(液)
(5) CaSO4(液)溶解度低,從而結晶析出
CaSO4(液)+2H2O= CaSO4.2H2O(固)
3、工藝流程說明
石灰石/石膏濕法煙氣脫硫工藝流程如下圖所示。主要包括吸收劑制備和供應系統、煙氣系統、SO2吸收系統、脫硫石膏處理系統和電氣與控制系統五部分組成。
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1、吸收劑制備及供應系統
脫硫裝置以石灰石為吸收劑。直徑約50mm的塊狀石灰石由汽車運輸至吸收劑制備和供應系統的石灰石料倉,也可直接卸入石灰石破碎機料斗中。料斗中的石灰石經皮帶式給料機進入破碎機進行初破碎,破碎至6mm以下的石灰石經斗式提升機送入球磨機前的中間料斗,經球磨機磨細的石灰石粉由埋刮式輸送機提升至選粉機進行粗細粉分選。符合設計要求細度(100目通過95%)的石灰石粉則埋刮板輸送機送至石灰石粉倉儲存,分選出來的粗粉則卸料閥、埋刮板輸送機送回球磨機重新磨制。
石灰灰粉倉中的石灰石經卸料閥和自動計量給料器送入制漿池,與進入池內的工業補充水混合,由立式攪拌機攪拌機制成石灰石漿液(固體含約22%)備用。同時根據與排煙中的SO2反應所需消耗量由吸收劑供漿泵向吸收塔供漿,并與吸收塔吸收劑漿液PH值調整供給流量。
2、煙氣系統
鍋爐一部分的煙氣從吸風機出口煙道引入脫硫增壓風機入口的水平煙道,經擋板門進入一臺雙吸離心式脫硫風機。煙氣經脫硫風機升壓后,經過煙道進入脫硫吸收塔,洗滌脫硫后的低溫煙氣經兩級除霧器除去霧滴后進入主煙道,經過煙氣再熱后由煙囪排入大氣。當脫硫系統出現故障或檢修停運時,系統關閉進出口擋板門,煙氣經鍋爐原煙道旁路進入煙囪排放。
3、SO2吸收系統
吸收劑制備和供應系統的石灰石漿液中的石灰石由供漿泵經管道送入吸收塔氧化反應罐。該脫硫裝置采用液柱沖擊式吸收塔,吸收塔由下部水平布置的液柱沖擊式噴嘴形成的吸收段和氧化反應罐,集冷卻、除塵、吸收與氧化反應諸項功能于一體。其脫硫機理如下:
鍋爐煙氣在吸收塔下部入口處以5-8m/s的上升流速通過吸收反應段。在吸收反應段,氧化反應罐內的吸收劑漿液由漿液循環泵送入吸收塔兩側漿液母管、噴淋聯箱分配管,進入下部沖擊液柱式噴嘴,對流經的煙氣進行洗滌凈化,并使煙氣降至飽和溫度。經氣液接觸煙氣中的SO2溶解于漿液中與CaCO3反應。洗滌液流入吸收底部的氧化反應罐內,補充進入的新鮮石灰石在酸性漿液中被離解,使吸收劑漿液的酸性得到中和。
為使吸收劑中不穩定的CaCO3氧化形成穩成的CaCO4,在吸收塔下部通過羅茨氧化風機鼓入空氣,并經氧化攪拌機漿葉使之微細化。空氣中的氧氣分散溶解于吸收劑漿液中,氧化被吸收的SO2使之形成石膏。
其主要的化學反應為:
吸收:2SO2+H2O+CaCO3→ Ca(HSO3)2+CO2
氧化:Ca(HSO3)2+O2→ CaSO4+H2SO4
中和:CaCO3+H2SO4→CaSO4+CO2+H2O
在吸收塔出裝有兩級除霧器,用來除去煙氣在洗滌過程中帶出的水霧。在此過程中,煙氣攜帶的煙塵和其它固體顆粒也被除霧器捕獲,兩級除霧器都設有水沖洗噴嘴,定時對其進行沖洗,避免除霧堵塞。沖洗水經下部匯水管排入吸收塔氧化反應罐,由于在煙氣洗滌過程中有一定量的水被煙氣帶走而損失掉,系統中連續向吸收塔氧化反應罐中補充工業補充水。為防治因進入吸收塔的煙氣溫度過高而導致對塔內防腐內襯的破壞,在吸收塔入口設有緊冷卻水噴嘴,以便在煙氣溫度過高時噴水降溫。
4、脫硫石膏處理系統
脫硫系統中石膏漿(固體含量約20%)從吸收塔氧化反應罐底部排漿管排出,由排漿泵送入水力旋流器。在水力旋流器內,石膏漿被濃縮(固體含量約40%)之后排入石膏漿池,溢流液回流入吸收塔反應罐。石膏漿池內的石膏漿由石膏漿泵經管道送至真空皮帶脫水機脫水,含水約15%的脫水石膏落入石膏儲倉中。為保證石膏質量,降低Cl-等有害成分含量,在脫水皮帶中部設有兩排石膏清洗噴嘴,連續向脫水過程中的石膏進行噴水沖洗。脫水廢液和皮帶沖洗廢水經泵及管道排入脫水廢液池,部分脫水廢液由泵送回吸收塔反應罐,其余由泵排入電廠沖灰水系統或廢水處理裝置。
5、電氣與控制系統
脫硫裝置動力電源自電廠配電盤引出,經高壓動力電纜接入脫硫電氣控制室配電盤。在脫硫電氣控制室,電源分為兩路,一回經由配電盤、控制開關柜直接與高壓電機(脫硫風機、漿液循環泵、球蘑機等電機)相連接;另一回接脫硫變壓器,其輸出端經配電盤、控制開關柜與低壓電器相連接,低壓配電采用動力中心――電動機控制中心供電方式。
系統配備有低壓直流電源為電動控制部分提供電源。
脫硫系統的石灰石粉碎設備和脫水機實行現場控制,其它實行控制室內脫硫控制盤集中控制,亦可實現就地手動操作,對需要作運行記錄的,用記錄儀及CRT監視盤記錄。
正常運行時,由立式控制盤自動控制各個調節閥,對于脫硫裝置的處理煙氣量和石灰石供應量,要鍋爐負荷變動時能自動以應調節。
煙氣量的控制是根據鍋爐排煙量,由脫硫風機入口擋板通過鍋爐負荷信號轉換為煙氣量與實際引入脫硫裝置的煙氣量反饋信號控制;吸收劑漿液流量的控制是通過進入脫硫裝置的SO2量以及循環漿池中漿液的PH值來控制的;副產品漿液供給量通過吸收劑漿液的流量來控制;除霧裝置清洗水的流量、吸收室入口沖洗水的壓力以及脫水機排出液流量單獨控制;脫硫劑循環灌的液位亦屬于單獨控制,即通過補給水量來控制。吸收劑漿池濃度的控制由補給水量調節給料器的轉速以控制石灰石加入量,繼而達到控制濃度的目的。吸收室出口除霧器的清洗是按一定的時間間隔開關噴水閥用補充給水進行沖洗。

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