电厂脱硫培训教材.docx

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1、第一章概述3第二章工艺流程4第一节主要运行变量概念5第二节FGD系统中的化学反应原理6第三节FGD工艺工程主要参数13第四章石灰石/石膏湿法FGD主要设备18第一节吸收塔18第二节搅拌器25第三节烟气连续监测系统(CEMS)26第四节浆液循环泵28第五节氧化风机30第六节烟道挡板门及其密封系统34第五章脱硫公用系统34第一节工艺水系统34第二节压缩空气系统37第三节事故浆液和排空系统38第七章石青脱水系统40第一节概述40第二节石膏脱水系统工艺流程及主要设备41第三节石膏脱水系统常见故障及处理43第八章脱硫废水处理系统44第九章石灰石/石膏湿法FGD系统的运行方式45第一节FGD正常运行45第

2、二节FGD停运与检修45第三节脱硫系统常见故障及处理方法47第十章电气部分55附表脱硫系统主要设计参数56第一章概述燃煤产生的污染是我国大气污染的主要来源之一。在一次能源消费量中，煤所占的比例高达70%,而我国的耗煤大户主要是燃煤电厂，其SO2排放量占工业总排放量的55%左右，同时亦排放大量NOx,大气中的SO?和NOX与降水溶合形成酸雨(降水PH值小于5.6称酸雨，我国酸雨主要是SO?所致)严重破坏生态环境和危害人体健康，加大癌症发病率，甚至影响人类基因造成遗传疾病。削减二氧化硫的排放量，控制大气二氧化硫污染、保护大气环境质量，是目前及未来相当长时间内我国环境保护的重要课题之一。目前控制燃煤

3、二氧化硫污染技术可分为三类，既通过煤净化的燃烧前脱硫，锅炉燃烧加脱硫剂的燃烧中脱硫，燃烧后烟气脱硫。燃烧后烟气脱硫(FIUeGasDeSU1fUriZatiOn,缩写FGD)是目前世界上唯一大规模商业化应用的脱硫技术。世界各国研究开发的烟气脱硫技术达200多种，但商业应用的不超过20种。按脱硫过程是否加水和脱硫产物的干湿形态，烟气脱硫可分为湿法，半干法和干法三类。干法，半干法的脱硫产物为干粉状，处理容易，工艺较简单，投资一般低于湿法，但Ca/S比高，脱硫效率和脱硫剂的利用率低。湿法脱硫技术成熟，脱硫效率高，Ca/S比低，运行可靠，操作简单，但脱硫产物的处理比较麻烦，烟温降低增加腐蚀不利于扩散，

4、湿法的工艺较复杂，占地面积大和投资较大。湿法烟气脱硫(WFGD)技术特点是整个脱硫系统位于燃煤锅炉除尘系统之后，是独立的岛，不影响锅炉燃烧效率，对锅炉燃烧影响较小。脱硫过程在溶液中进行，脱硫剂和脱硫生成物均为湿态，脱硫过程的反应温度低于露点，其脱硫反应速度快，烟气处理量大，煤种适应性好，脱硫效率高，钙利用率高，在Ga/S比等于1时，可达到90%以上的脱硫效率，适合于大型燃煤电厂锅炉的烟气脱硫。目前已开发的湿法烟气脱硫技术，主要有石灰石/石膏洗涤法，双碱法，氨吸收法，海水脱硫等，其中以石灰石/石膏法应用最广，在世界脱硫市场上占有的份额超过80%。石灰石/石膏法工艺成熟，适合各类煤种脱硫效率高，系

5、统运行的可靠性高。从20世纪90年代以来，国际上各类先进的石灰石/石膏工艺陆续在我国新建火电厂上应用，目前工艺已基本成熟，关键设备的国产化率得到了较大的提高，是一次性投资费用大大降低，运行费用也有明显下降。第二章工艺流程湿法烟气脱硫的工艺过程多种多样，但也具有相似的共同点，含硫烟气的预处理（如降温、增湿、除尘），吸收，氧化，富液处理（灰水处理），除雾（气水分离），以及产品浓缩和分离等。湿法烟气脱硫通常存在富液难以处理、沉淀、结垢及堵塞、腐蚀及磨损等等棘手的问题。这些问题如解决的不好，便会造成二次污染、运转效率低下或不能运行等。湿法脱硫以石灰石/石膏湿法工艺最为成熟、运行最为可靠，因此本教材主要

6、介绍此种工艺。FGD系统简要流程从锅炉排出的烟气经过引风机进入吸收塔反应区，从吸收塔内喷淋管组喷出的悬浮液滴向下降，烟气与石灰石/石膏液滴逆流接触，发生传质与吸收反应，以脱除烟气中的SO八SO3、HC1及HF。脱硫后的烟气经除雾器去除烟气中夹带的液滴后，从顶部离开吸收塔进入通风烟道，洁净烟气由烟囱排出。吸收塔浆液池中的石灰石/石膏浆液由循环泵送至浆液喷雾系统的喷嘴，产生细小的液滴沿吸收塔横截面均匀向下喷淋。烟气中SO2、SO,与浆液中石灰石反应，生成亚硫酸钙和硫酸钙。在吸收塔浆池中鼓入空气将生成的亚硫酸钙氧化成硫酸钙，硫酸钙结晶生成石W（CaS0,20）0经过滤机脱水得到副产品石膏。吸收塔浆池

7、中的PH值由加入的石灰石浆液量控制，PH值维持在大约5.45.8。FGD系统一般设置一台事故浆液箱，事故浆液箱用来储存吸收塔在停运检修或修理期间吸收塔浆液池中的浆液。第三章石灰石/石膏湿法FGD原理和主要参数对于一般的湿法脱硫技术喷淋塔而言，吸收液通过喷嘴雾化喷入脱硫塔，分散成细小的液滴并覆盖脱硫塔的整个断面。这些液滴与塔内烟气逆流接触，发生传质与吸收反应,烟气中的SO2、SO,及HC1、HF被吸收。S（吸收产物的氧化和中和反应在脱硫塔底部的氧化区完成并最终形成石膏。hcrtrw7F1ueGasIn1et-ueGas1Out1etAhsnfhineRsftctinnIOzjrwReacnonr

8、90Z*Hz02H-图4-1喷淋塔反应原理为了维持吸收液恒定的PH值并减少石灰石耗量，石灰石被连续加入脱硫塔，同时脱硫塔内的吸收剂浆液被搅拌机、氧化空气和脱硫塔循环泵不停地搅动，以加快石灰石在浆液中的均布和溶解第一节主要运行变量概念1、脱硫塔烟气流速脱硫塔烟气流速是脱硫塔内饱和烟气的平均流速，在标准状态下，它等于饱和烟气的体积流量除以垂直于烟气流向的脱硫塔断面面积。上述计算中，脱硫塔横断面积不扣除塔内支撑件、喷淋目管和其他内部构件所占有的面积，因此又称为空塔烟气平均流速。2、液气比液气比表示洗涤单位体积饱和烟气(m3)的浆液体积数(1),即1/G。3、脱硫塔PH值脱硫塔PH值表示脱硫塔中H的浓

9、度，是FGD工艺控制的一个重要参数，PH的高低直接影响系统的多项功能。4、脱硫塔浆液循环停留时间脱硫塔浆液循环停留时间(t)表示脱硫塔浆液全部循环一次的平均的时间，此时间等于脱硫塔中浆液体积(V)除以循环浆液流量(1),BPt(min)=60V1o5、浆液在脱硫塔中的停留时间浆液在脱硫塔中的停留时间（t）又称为固体物停留时间。它等于脱硫塔浆液体积（V）除以脱硫塔排出泵流量（B）,即t（h）=VBo固体停留时间也等于脱硫塔中存有固体物的质量（kg）除以固体副产物的产出率（kgh）o6、吸收剂利用率吸收剂利用率（n）等于单位时间内从烟气中吸收的SO?摩尔数除以同时间内加入系统的吸收剂中钙的总摩尔数

10、，即n（Io0%）二已脱除的S02的摩尔数/加入系统中的Ca的摩尔数X1oO%。吸收剂利用率也可以理解为在一定时间内参与脱硫反应的CaCO3的数量占加入系统中的CaCO3总量的百分比。7、氧化率氧化率（n）等于脱硫塔中氧化成硫酸盐的so?摩尔数除以己吸收的SO2总摩尔数，BPn=己氧化的so?摩尔数/己吸收的so,摩尔数。氧化率也可看作离开工艺过程的硫酸盐总摩尔数除以烟气中已吸收的so,总摩尔数，用固体副产物中硫酸盐和亚硫酸盐摩尔数来表示，即n二副产物中SOI摩尔数/副产物中SCVso,摩尔数。8、氧化空气利用率氧化空气利用率（n）是指氧化已吸收的SO2理论上所需要的氧化空气量与强制氧化实际鼓

11、入的氧化空气之比，也可指理论上需要的气量与实际鼓入量之比。氧硫比是氧化空气利用率的另一种表示方法，指氧化Inio1SOz实际鼓入的的摩尔数。理论上0.5mo102可氧化ImO1SCU如果强制氧化ImoISo2实际鼓入的空气中的摩尔数为15,那么氧硫比=1.5,氧化空气或的利用率n=0.5/1.5,因此n（100%）=0.5/氧硫比X1o0%.第二节FGD系统中的化学反应原理一、气体吸收过程的机理吸收过程中进行的方向与极限取决于溶质（气体）在气液两相中的平衡关系，当气相中溶质的实际分压高于与液相成平衡的溶质分压时，溶质便由气相向液相转移，即发生吸收过程。实际分压与平衡分压相差越大，吸收的速率也越

12、大，或称吸收的推动力也越大。反之，如果气相中溶质的分压低于与液相成平衡的溶质分压时，溶质便由液相向气相转移，即吸收的逆过程，这种过程称为解吸（或脱吸）。不论是吸收还是解吸，均与气液平衡有关。气体吸收的平衡关系是指气体在液相中的溶解度。平衡状态下气相中的溶质分压称为平衡分压或饱和分压，液相中溶质浓度称为平衡浓度或饱和浓度。它们的大小随温度和压力而改变的，所谓气体在液相的溶解度，就是一定条件下气体在液体中饱和浓度。气体在液体中溶解度表明一定条件下，吸收过程可能达到的极限程度。要确定吸收设备内任何位置气、液实际浓度与其平衡浓度的差距，需明了系统的平衡关系。在一定温度下，溶液的平衡浓度（即溶解度）随溶

13、解的气体的压力增大而增大。在一定温度下，表示溶液中气体溶质的组成与气体平衡压力关系的曲线称为气体的溶解度曲线或平衡曲线，各种系统的曲线一般都是根据实验结果做出。互成平衡的气、液两相彼此依存，而且任何平衡状态都是有条件的。1）亨利定律对于单组分的物理吸收有P*=f（t,X,P）的关系，当总压不很高时（如小于5atm）,上式又可简化为P*=f（t,X）；若确定在一定温度下，则P*只是的X函数，即P*=f（X）,即被吸收气体的平衡分压只与其在液相中的浓度有关，对于稀溶液，上列平衡关系式可以是一条通过原点的直线，即气液两相的浓度成正比，此即著名的亨利定律，它表示总压不很高时，一定温度下，当溶液达到平衡

14、时，稀溶液上方溶质A的平衡分压与其在溶液中浓度成正比。P*=EX式中：X一被吸收组分在液相中摩尔分率（无因次）E亨利系数，单位与P*相同，Pa在恒定温度下，对指定的物系进行实验，测得一系列平衡状态下的X与P*,将其在普通的直角坐标系中进行表示，求出浓度趋近于O时的P*X值，便是系统在该温度下的亨利系数。对于一定的体系，E是温度的函数，一般来说，温度上升则E增大，表明温度升高不利于气体的吸收，在同一溶剂中，难溶气体E值很大，反之则小。2）传质机理与吸收速率吸收操作是溶质从气相转移到液相的过程，其中包括溶质由气相主体向气液界面的传递，及由界面向液相主体的传递，因此，要研究传质机理，首先就要搞清楚物

15、质在单一相（气相或液相）中的传递规律。物质在单一相的传递是靠扩散作用。发生在流体中的扩散有分子扩散与涡流扩散两种。前者发生在静止或滞流流体中，凭借流体分子的热运动传递物质，后者发生在湍流流体中，凭借流体质点的湍动和旋涡传递物质。在静止或滞流流体中，分子运动是漫无边际的，若一处某种分子的浓度较邻近的另一处为高，则这种离子离开的便比进入的多，其结果自然是物质从浓度较高的区域扩散到浓度较低的区域，两处的浓度差，便成了扩散的推动力。用来描述分子扩散速率的定律是著名的菲克定律，或称菲克第一定律，即气相中稳定分子扩散；等分子反向扩散发生在静止的或在垂直于浓度方向上作滞流运动的流体中，是一种最单纯的分子扩散过程。一组分通过另一停滞组分的扩散，这种情况出现于气体的吸收过程，例如氨和空气的混合物沿盘内的水面成滞流缓慢流过，空气不溶于水，在水面上方积累起来一薄层，氨通过这一停滞的空气薄层扩散到水面并溶解下来，这一部分氨的溶解是通过分子扩散实现的。另外，随着氨分子的溶解，将会在界面附近出现空缺，于是将有混合气体的沿着扩散方向流动过来，以补充空缺。这种现象成为包括氨和空气在内的总体流动。由于总体流动的发生，加大了氨的传递速率。在总体流动中，氨和空气所占的份额与其摩尔分率相同。显然，在氨溶解过程中，氨的传递总量应等于氨的分子扩散通量和总体流动中氨的传递通量之和。