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烟气脱硫技术讲义


烟气脱硫技术讲义

第一章 二氧化硫的危害
某些物质进入大气或水中,对人类和生态平衡产生

不良影响,这些物质被认为是污染物,根据有关资料统计,
人类每年向大气中排放的SO2达18亿吨。 SO2给人类带来 最严重的问题是酸雨,它对人类生存的生态环境造成严重

影响,酸雨在国外被称为“空中死神”。

r />酸雨是降雨时水滴吸收了一次污染物(如: SO2、 NOX和HCl等)以及二次污染物(如: SO42- 、 NO3- 、 Cl以及阳离子H+ 、 N H
+ 4

、 Na

+

、 Ca

2+

)而形成的,

它们的比例都比较高。由酸雨的主要物质组成,也可看出 其形成的原因。因此,对烟气进行净化,保护环境,这是 一件功在当代,利在千秋的大事。

第一章 二氧化硫的危害
而有毒气体的排放量,以SO2为最多。 其污染源分为 两大类:天然污染物和人为污染物。天然污染物由于量

少、面广、易稀释和净化,对环境的危害不大;而人为
污染源由于量大、集中、浓度高,对环境造成严重的危 害。人为污染源中化石燃料燃烧所产生的污染物占3/4以 上,早在60、70年度,发达国家,如:日本、美国就已 开始研究利用烟气脱硫技术,目前,电厂烟气脱硫技术 已相当成熟。

第二章 烟气脱硫的分类
烟气脱硫按吸收剂和产物可分为干法、湿法和半干 法脱硫三大类,而湿法脱硫应用得最广泛,约占全部脱

硫容量的90%左右。
1.干法烟气脱硫工艺均在干态下完成,无污水排放, 烟气无明显温降,设备腐蚀较轻,但存在脱硫效率较低、 反应速度慢、石灰石利用率较低等问题。 2.半干法脱硫具有在湿态下进行脱硫反应,在干态 下处理脱硫产物的特点。 3.湿法烟气脱硫技术是用含有吸收剂的浆液在湿态 下脱硫和处理脱硫产物,该法具有脱硫反应速度快、脱

硫效率高、吸收剂利用率高、技术成熟可靠等优点。

第三章 石灰石—石膏湿法脱硫原理
一、SO2、 SO3和HCl的吸收 烟气中的SO2和SO3首先溶解于浆液微滴的水中,进行 下列反应: SO2+H2O←→H SO3-+H+ SO3+H2O←→H2 SO4 为了维持SO2、 SO3的吸收,生成的酸性物H2 SO4 、 H2 SO3应迅速被中和。 二、石灰石浆的反应 SO2、 SO3和HCl及石灰石浆微滴继续下落至吸收塔氧 化池中,进行下列反应。 CaCO3+2H + ←→ Ca 2+ +CO2 + H2 O CaCO3+ H2 SO4 ←→ CaSO4 +CO2 + H2 O CaCO3+2HCl ←→ CaCl2 +CO2 + H2 O 上述反应是在吸收塔氧化池中进行的离子反应。

第三章 石灰石—石膏湿法脱硫原理
三、 CaSO3的氧化 CaSO3的氧化需要向氧化池中注入氧化剂—空气,氧 化过程为: 2+ 2Ca +2 H SO O2 ←→ 2CaSO4 3 + + +2H 而氧化是伴随石膏的结晶同时进行的,结晶过程为: CaSO4 +2 H2 O ←→ CaSO4 · 2 H2 O 上述反应过程均在吸收塔氧化池中完成。 为了使反应顺利完成,并生成合格的石膏,应保持氧 化池内的PH值在4.8—5.9左右,通过化学计算,反应中 的Ca/S比应保持在1.02—1.05之间较为合适。

第四章 FGD装置概述
本装置由湖南永清环保股份有限公司设计制造,本装置 为石灰石—石膏 100%湿法脱硫设备。设计处理烟气量约为 3 128万Nm /h,脱硫率为95%。 本装置吸收塔采用逆流空塔结构,吸收塔内布置有两级 除雾器及浆液喷淋系统,该喷淋系统设置了3台再循环泵, 净烟气通过烟囱排入大气。 本装置采用两级石膏脱水,第一级为旋流离心式分离, 第二级由真空皮带脱水机脱水,脱水后水分小于10%的成品 石膏送入石膏仓。 本装置石灰石浆液的制备由两套湿式制浆系统来完成, 每套制浆系统配有一台2765溢流型湿式球磨机,在石灰石粒 度≤20mm的情况下,其出力为16t/h。 为了使化学性质不稳定的CaSO3,充分氧化为稳定的 CaSO4,本装置还设置了三台氧化风机,氧化空气由搅拌器 上部处送入。 为了不使吸收塔及各浆液箱内的固体物沉积,本装置在 吸收塔安装了4台侧入式搅拌器。各个箱罐均安装了一台顶 入式搅拌器。

第五章 FGD工艺
一、FGD工艺主要由以下系统组成: 烟气系统、吸收塔系统、石膏旋流浓缩系统、真空皮带 脱水系统、卸料系统、制浆系统、工艺水系统、压缩空气系 统。 二、烟气系统工艺流程 烟气从现2×310MW机组电除尘后100%的抽出,经一台轴 流式液压动叶可调增压风机送入吸收塔,经过喷淋系统洗涤 后,进入两级除雾器,再进入净烟道,送入240m烟囱排入大 气。 空气通过氧化风机前空气滤网过滤后,由氧化风机送至 吸收塔搅拌器处,由该处氧化风机配给管送入吸收塔氧化池。

第五章 FGD工艺
三、吸收塔再循环及石膏排出系统: 吸收塔氧化池中的石膏、石灰石混合浆液通过3台吸收 塔再循环泵打至吸收塔上部喷淋系统,浆液通过喷淋系统喷 出后顺流而下,与上行的烟气接触,吸收烟气中的SO2、 SO3、 HCl等酸性物质后,回到吸收塔氧化池,氧化池内的石膏通 过石膏排出泵抽出后,一路可排至灰渣池,另一路进入旋流 浓缩站脱水处理。在该系统上,设置有密度计。为保证PH计 的可靠稳定运行,设置了专门的测量管路。石膏排出泵和PH 计均设置有冲洗水。 在再循环泵的入口设置有浆液滤网,并在其出口设置 了泵的冲洗水,吸收塔再循环泵因故停运后,应对其进行冲 洗,为防止烟气进入停运后的再循环泵,冲洗完后,泵的出 口管还应封一段水。

第五章 FGD工艺
四、石膏脱水系统: 石膏排出泵来的石膏浆液一路可回到吸收塔,另一路可 送至旋流浓缩站,再通过7个离心式旋流器进行浓缩后,含 固量为3%的稀浆部分被排至滤液箱,含固量为50%—60%的浓 浆进入石膏底流箱。 石膏底流箱来的石膏浆液送至真空皮带脱水机,通过脱 水成水分小于10%的石膏后至石膏皮带输送机,再送至石膏 仓。 皮带脱水机真空盒的真空是由一台水环式真空泵提供的, 真空泵的冷却水来自工艺水,冷却水通过真空泵后进入滤布 冲洗水箱,由冲洗水泵送至真空皮带脱水机,作为皮带滤布 冲洗水、真空盒密封水及滑轨冷却水。 皮带脱水机脱除的滤液进入滤液水箱,由滤液水泵送至 球磨机、球磨机再循环箱或吸收塔。皮带脱水机各处用水汇 集至滤饼冲洗水箱,再由滤饼冲洗水泵送至皮带脱水机作为 滤饼冲洗水,冲洗皮带上的石膏。

第五章 FGD工艺
五、卸料系统: 卡车运来的≤20mm原料石灰石经过80mm×80mm的格珊进 入卸料斗,后经振动给料器送至斗式提升机,石灰石由-7m 提升至35m后由挡边皮带输送机经金属分离器除去石灰石中 的铁进入石灰石储仓,储仓设两个卸料口,每个出口提供石 灰石块至对应的制浆系统。

第五章 FGD工艺
六、制浆系统: 石灰石仓内的石灰石,通过振动给料机送至称重皮带给 料机后,石灰石与滤液水泵来的滤液一起送入球磨机,进行 碾磨后,从球磨机出来的石灰石浆液进入石灰石再循环箱, 通过再循环泵送至石灰石旋流站进行分离,浓浆返回球磨机 再次碾磨,含固量30%的稀浆送至石灰石浆液箱,再由石灰 石浆液泵送至吸收塔。

第五章 FGD工艺
七、工艺水系统: 主机来的循环水,通过工艺水管道泵进入净水器,经净 化后进入工艺水箱,再由工艺水泵送各处,净水器设置自动 反冲洗,定期对净水器的加药箱填充聚合氯化铝药物。

第五章 FGD工艺
八、压缩空气系统: 本装置配备有三台空气压缩机,通过二级过滤 装置将合格的压缩空气送入压缩空气罐、仪用压缩空 气罐。

第七章 FGD运行维护
一、 脱硫装置的停运及启动
1. 脱硫装置的停运
短时停运(一天以内) 短期停运(一周以内) 长期停运(一周以上)

按工艺要求、进行顺序停运:
BUF 风机 吸收塔浆 液循环泵 氧化 风机 石灰石 浆液泵 脱水 系统

第七章 FGD运行维护
2.脱硫装置的启动
启动顺序:

氧化 风机

石灰石 浆液泵

吸收塔浆 液循环泵

BUF 风机

脱水机

废水泵

第七章 FGD运行维护
二、脱硫装置的运行调节
1.烟气系统BUF风机开度调节 2.吸收塔系统液位和PH值调节 3.石灰石浆液箱浓度和液位调节 4.石膏脱水系统滤饼厚度和石膏质量调节

第七章 FGD运行维护
三、脱硫装置运行中的记录
1.锅炉主要负荷和烟温参数; 2.FGD进出口SO2浓度、粉尘和O2含量; 3.氧化空气流量(风机电流); 4.BUF风机和循环泵电流; 5.吸收塔内浆液pH值和密度; 6.石灰石浆液供给流量和密度; 这些记录有助于了解装置运行的实际情况

第八章 FGD常见故障
一、腐蚀和磨损对FGD装置的影响
1.腐蚀和磨损产生的部位 容易发生腐蚀的部位: 吸收塔、净烟道和吸收塔入口烟道 容易发生磨损的部位: 吸收塔、浆液管道、泵壳和叶轮 2.腐蚀和磨损产生的原因 腐蚀原因:氯离子、硫酸根(亚)离子的存在,从防腐 层薄弱点开始,慢慢腐蚀;低温腐蚀和电化学腐蚀 。 磨损原因:粉尘和SiO2含量超标 当然,腐蚀和磨损是相互的,腐蚀之后有磨损;磨损之 后有腐蚀。

第八章 FGD常见故障
3.防腐蚀采取的 措施: 1)玻璃树脂鳞 片进行防腐 2)橡胶内衬进 行防腐 3)耐腐蚀的合 金材料(C276或 1.4529) 4)非金属FRP 材料进行防腐
吸收塔壁被腐蚀穿

第八章 FGD常见故障
4.各种防腐材料的优缺点 大多数吸收塔采用玻璃树脂鳞片进行防腐,也有采 用橡胶材料进行防腐。 玻璃树脂鳞片:抗渗透能力强,易修复,附着力强, 机械强度大,表面硬度高,施工速度快,但耐磨性稍差。 橡胶内衬:耐磨性好,有良好的弹性和松弛应力, 但易老化、施工速度慢、粘接强度大。 合金材料(C276和1.4529):抗腐蚀性超强,但价 格昂贵,一般在吸收塔入口干湿界面贴衬使用比较多。 FRP材料:耐腐蚀,但不抗高温。

第八章 FGD常见故障
鳞片防腐施工质 量控制要点: 材料选择 喷砂除锈极 为重要 材料比例严 格控制 喷涂的全面 性和厚薄均匀性 喷涂过程中 的温度和湿度控 制

烟道防腐层脱落

第八章 FGD常见故障
二、粉尘和SiO2含量超标的磨损影响
粉尘和SiO2含 量超标是造成 磨损的主要原 因。 粉尘主要来自 烟气。 SiO2主要来自: 烟气 石灰石
管道被磨穿

第八章 FGD常见故障
三、主要设备故障及原因分析
1. 增压风机 故障原因之一:因系统联锁原因跳闸 故障原因之二:因风机本体组成部件原因跳闸 (轴承温度高、润滑油压低、振动故障、揣振、

失速和冷却风机故障等)

第八章 FGD常见故障

增压风机叶片变形

第八章 FGD常见故障
2.循环泵

故障原因之一:系统联锁原因故障 吸收塔液位、滤网堵塞等 故障原因之二:本体故障原因造成(轴承、叶 轮、温度、冷却水等)

第八章 FGD常见故障
循 环 泵 入 口 滤 网 堵 塞

第八章 FGD常见故障

循环泵叶轮磨损严重

第八章 FGD常见故障

3.氧化风机
主要是设备本体故 障居多: 温度、轴承、 润滑油、冷却水和 电气故障 氧化风机噪音 是脱硫装置中最大 的噪音污染源:转 速过高等造成。

氧 化 风 机 叶 轮 轴 损 坏

第八章 FGD常见故障
4.搅拌器
最多的故障是叶片在设计制造过程中没有很好消除应 力、对叶片工作环境的低频处理。

第八章 FGD常见故障
四、吸收塔内部件故障及原因分析
1.喷淋层、喷嘴故障及判断方法
故障现象 a)喷淋层喷嘴堵塞

b)喷淋层喷嘴脱落或损坏
c)喷淋层冲刷 故障判断依据 : a)循环泵出口压力及电流 b)吸收塔pH值及浆液密度 c)脱硫装置出口SO2浓度及脱硫效率 d)喷淋层管道外壁冲刷

第八章 FGD常见故障

喷嘴堵塞照片

第八章 FGD常见故障

喷嘴堵塞照片

第八章 FGD常见故障
故障处理方法 a)喷淋层喷嘴堵塞:清理 b)喷淋层喷嘴损坏或脱落 :更换
喷淋层 对大梁 和塔壁 的冲刷: 喷嘴覆 盖角度 原因造 成。

喷淋层大梁被冲刷

第八章 FGD常见故障
被动处理措施: 对梁进行 包裹 主动处理措施: 优化设计, 提高喷淋管自 身的强度以减 少支撑梁的截 面甚至取消支 撑梁。

喷淋层增设PP板

第八章 FGD常见故障

2.除雾器堵塞故障
除雾器堵塞原因 a)除雾器冲洗时间间隔太长

b)除雾器冲洗水量不够
c)除雾器冲洗水压低,造成冲洗效果差

第八章 FGD常见故障

除雾器堵塞

第八章 FGD常见故障

除雾器坍塌

第八章 影响FGD的正常运行的因素
一、主机对FGD的影响
脱硫系统作为火电厂重要的组成部分,无论在哪种 情况下,脱硫装置的运行都不能对主机运行产生任何影 响,烟道压力、挡板状态是主机和脱硫运行监控的重点, 当主机与脱硫发生冲突后,脱硫装置服从主机需要。

第八章 影响FGD的正常运行的因素
二、其它原因对FGD的影响
1.建设工期对FGD质量的影响
脱硫EPC工程的建设,工期从过去22~24个月被严重压 缩到12~16个月。

原因:
电厂对配套脱硫装置不重视;迫于环保压力而仓促上 脱硫装置,合理工期得不到保证,进度严重压缩。

影响:
设计质量得不到保证 设备质量得不到保证 施工质量得不到保证 最后运行得不到保证

第八章 影响FGD的正常运行的因素

某电厂烟道严重腐蚀,工期过短,防腐质量得不到保证

第八章 影响FGD的正常运行的因素
三、煤质变化的影响 煤质变化(热值、灰分和硫分)所引起SO2和粉尘 浓度对FGD运行有着重大影响。 SO2浓度超过设计极限值后,脱硫装置无法全烟气 脱硫; 一般通过SO2设计排放总量反算需要脱出的烟气 量来考核装置是否达到设计要求。 粉尘超标后,加剧对系统的磨损;对吸收的化学反 应造成影响,造成石膏品质下降。

第八章 影响FGD的正常运行的因素
某电厂2002年第一次招标时燃煤参数;2005年第二次招标 时燃煤参数 煤质分析 设计煤种 校核煤种 设计及校核煤种 Car成分 59.95 65.71 50.72 Aar 27.0±3 20.0 32.85 Qnet kJ/kg 21465±1256 24668 20940/16748 Sar 2.29 2.29 4.5 上述数据对比可知:硫分差别巨大:第一次含硫量为2.29; 第二次含硫量为4.5。 煤质的热值差别大:第一次24668 KJ/kg;第二次最高 20940 KJ/kg;最低只有16748 KJ/kg。 灰分差别大:第一次20%;第二次32.85%。 含硫量发生巨大变化后,原有的脱硫装置无法正常运行, 只能进行改造,推倒重建。

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