【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 HT ℃ 1480 1420 1320 灰熔化溫度 FT(T3) ℃ 1500 1450 1330 四、 石灰石 石膏濕法脫硫技術(shù) （一）石灰石 石膏濕法脫硫技術(shù)原理 簡(jiǎn)介 技術(shù)特點(diǎn) 1．高速氣流設(shè)計(jì)增強(qiáng)了物質(zhì)傳遞能力，降低了系統(tǒng)的成本，標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計(jì)煙氣流速達(dá)到。 2．技術(shù)成熟可靠，多用于 55,000MWe 的濕法脫硫安裝業(yè)績(jī)。 3．最優(yōu)的塔體尺寸，系統(tǒng)采用最優(yōu)尺寸，平衡了 SO2 去除與壓降的關(guān)系，使得資金投入和運(yùn)行成本最低。 4．吸收塔液體再分配裝置，有效避免煙氣爬壁現(xiàn)象的產(chǎn)生，提高經(jīng)濟(jì)性，降低能耗。從而達(dá)到： 95%以上，有利于地區(qū)和電廠實(shí)行總量控制； ，設(shè)備運(yùn)行可靠性高（系統(tǒng)可利用率達(dá) 98%以上）； 處理煙氣量大， SO2 脫除量大； ； （ 30%~100%BMCR）； ； ； 12 (石灰石 )資源豐富，價(jià)廉易得； （石膏）便于綜合利用，經(jīng)濟(jì)效益顯著。 工藝流程 石灰石（石灰） —— 石膏濕法脫硫工藝系統(tǒng)主要有：煙氣系統(tǒng)、吸收氧化系統(tǒng)、漿液制備系統(tǒng)、石膏脫水系統(tǒng)、排放系統(tǒng)組成。其基本工藝流程如下： 鍋爐煙氣經(jīng)電除塵器除塵后，通過增壓風(fēng)機(jī) 、 GGH(可選 )降溫后進(jìn)入吸收塔。在吸收塔內(nèi)煙氣向上流動(dòng)且被向下流動(dòng)的循環(huán)漿液以逆流方式洗滌。循環(huán)漿液則通過噴漿層內(nèi)設(shè)置的噴嘴噴射到吸收塔中，以便脫除 SO SO HCL和 HF，與此同時(shí)在“強(qiáng)制氧化工藝”的處理下反應(yīng)的副產(chǎn)物被導(dǎo)入的空氣氧化為石膏（ CaSO4?2H2O），并消耗作為吸收劑的石 13 灰石。循環(huán)漿液通過漿液循環(huán)泵向上輸送到噴淋層中，通過噴嘴進(jìn)行霧化，可使氣體和液體得以充分接觸。每個(gè)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(yīng)生成石膏，這部分石膏漿液通過石膏漿液 泵排出，進(jìn)入石膏脫水系統(tǒng)。脫水系統(tǒng)主要包括石膏水力旋流器（作為一級(jí)脫水設(shè)備）、漿液分配器和真空皮帶脫水機(jī)。 經(jīng)過凈化處理的煙氣流經(jīng)兩級(jí)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(shí)按特定程序不時(shí)地用工藝水對(duì)除霧器進(jìn)行沖洗。進(jìn)行除霧器沖洗有兩個(gè)目的，一是防止除霧器堵塞，二是沖洗水同時(shí)作為補(bǔ)充水，穩(wěn)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(kuò)散能力。 最后，潔凈的煙氣通過煙道進(jìn)入煙囪排向大氣。 脫硫 過程主反應(yīng) 1． SO2 + H2O → H2SO3 吸收 2． CaCO3 + H2SO3 → CaSO3 + CO2 + H2O 中和 3． CaSO3 + 1/2 O2 → CaSO4 氧化 4． CaSO3 + 1/2 H2O → CaSO3?1/2H2O 結(jié)晶 5． CaSO4 + 2H2O → CaSO4?2H2O 結(jié)晶 6． CaSO3 + H2SO3 → Ca(HSO3)2 pH 控制 同時(shí)煙氣中的 HCL、 HF 與 CaCO3 的反應(yīng)，生成 CaCl2 或 CaF2。吸收塔中的 pH 值通過注入石灰石漿 液進(jìn)行調(diào)節(jié)與控制，一般 pH值在 ~ 之間。 （二）主要工藝系統(tǒng)設(shè)備及功能 1．煙氣系統(tǒng) 煙氣系統(tǒng)包括煙道、煙氣擋板、密封風(fēng)機(jī)和氣 —— 氣加熱器（ GGH）等關(guān)鍵設(shè)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(duì)煙道產(chǎn)生腐蝕，需進(jìn)行防腐處理。 煙氣擋板是脫硫裝置進(jìn)入和退出運(yùn)行的重要設(shè)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(tǒng)的進(jìn)出口，它是由雙層煙氣擋板組成，當(dāng)關(guān)閉主煙道時(shí)，雙層煙氣擋板之間連接密封空氣，以保證 FGD系統(tǒng)內(nèi)的防腐襯膠等不受破壞。旁 路擋板安裝在原鍋爐煙道的進(jìn)出口。當(dāng) FGD 系統(tǒng)運(yùn)行時(shí)，旁路煙道關(guān)閉，這時(shí)煙道內(nèi)連接密封空氣。旁路煙氣擋板設(shè)有快開機(jī)構(gòu)，保證在 FGD 系統(tǒng)故障時(shí)迅速打開旁路煙道，以確保鍋爐的正常運(yùn)行。 14 經(jīng)濕法脫硫后的煙氣從吸收塔出來一般在 46~55℃左右，含有飽和水汽、殘余的 SOSO HCl、 HF、 NOx，其攜帶的 SO42/sup、 SO32鹽等會(huì)結(jié)露，如不經(jīng)過處理直接排放，易形成酸霧，且將影響煙氣的抬升高度和擴(kuò)散。為此濕法 FGD 系統(tǒng)通常配有一套氣 —— 氣換熱器（ GGH）煙氣再熱裝置。氣 —— 氣換熱器是蓄熱加熱工藝的一種 ，即常說的 GGH。它用未脫硫的熱煙氣（一般 130~150℃）去加熱已脫硫的煙氣，一般加熱到 80℃左右，然后排放，以避免低溫濕煙氣腐蝕煙道、煙囪內(nèi)壁，并可提高煙氣抬升高度。煙氣再熱器是濕法脫硫工藝的一項(xiàng)重要設(shè)備，由于熱端煙氣含硫最高、溫度高，而冷端煙氣溫度低、含水率大，故氣 —— 氣換熱器的煙氣進(jìn)出口均需用耐腐蝕材料，如搪玻璃、柯登鋼等，傳熱區(qū)一般用搪瓷鋼。 另外，從電除塵器出來的煙氣溫度高達(dá) 130~150℃，因此進(jìn)入 FGD 前要經(jīng)過 GGH 降溫器降溫，避免煙氣溫度過高，損壞吸收塔的防腐材料和除霧器。 2．吸收系 統(tǒng) 吸收系統(tǒng)的主要設(shè)備是吸收塔，它是 FGD 設(shè)備的核心裝置，系統(tǒng)在塔中完成對(duì) SOSO3 等有害氣體的吸收。濕法脫硫吸收塔有許多種結(jié)構(gòu)，如填料塔、湍球塔、噴射鼓泡塔、噴淋塔等等，其中噴淋塔因?yàn)榫哂忻摿蛐矢?、阻力小、適應(yīng)性、可用率高等優(yōu)點(diǎn)而得到較廣泛的應(yīng)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(dǎo)塔型。 噴淋層設(shè)在吸收塔的中上部，吸收塔漿液循環(huán)泵對(duì)應(yīng)各自的噴淋層。每個(gè)噴淋層都是由一系列噴嘴組成，其作用是將循環(huán)漿液進(jìn)行細(xì)化噴霧。一個(gè)噴淋層包括母管和支管，母管的側(cè)向支管成對(duì)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(shí)現(xiàn)均勻的噴淋效果。 吸收塔循環(huán)泵將塔內(nèi)的漿液循環(huán)打入噴淋層，為防止塔內(nèi)沉淀物吸入泵體造成泵的堵塞或損壞及噴嘴的堵塞，循環(huán)泵前都裝有網(wǎng)格狀不銹鋼濾網(wǎng)（塔內(nèi)）。單臺(tái)循環(huán)泵故障時(shí)，F(xiàn)GD 系統(tǒng)可正常進(jìn)行，若全部循環(huán)泵均停運(yùn)， FGD 系統(tǒng)將保護(hù)停運(yùn)，煙氣走旁路。 氧化空氣系統(tǒng)是吸收系統(tǒng)內(nèi)的一個(gè)重要部分，氧化空氣的功能是保證吸收塔反應(yīng)池內(nèi)生成石膏。氧化空氣注入不充分將會(huì)引起石膏結(jié)晶的不完善，還可能導(dǎo)致吸收塔內(nèi)壁的結(jié)垢，因此，對(duì)該部分的優(yōu)化設(shè)置對(duì)提高系統(tǒng)的脫硫效率和石膏的品質(zhì)顯得尤 為重要。 吸收系統(tǒng)還包括除霧器及其沖洗設(shè)備，吸收塔內(nèi)最上面的噴淋層上部設(shè)有二級(jí)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(tǒng) 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(duì)應(yīng)的設(shè)備也各不相同。至少包括以下主要設(shè)備：磨機(jī)（濕磨時(shí)用）、 15 粉倉(cāng)（干粉制漿時(shí)用）、漿液箱、攪拌器、漿液輸送泵。 漿液制備系統(tǒng)的任務(wù)是向吸收系統(tǒng)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(tǒng) 石膏脫水系統(tǒng)包括水力旋流器和真空皮帶脫水機(jī)等關(guān)鍵設(shè)備。 水力旋流器作為石膏漿液的一級(jí)脫水設(shè)備，其利用了離心力加速沉淀分離的原理，漿液流切向進(jìn)入水力旋流器的入口，使其產(chǎn)生環(huán)形運(yùn)動(dòng)。粗大顆粒富集在水力旋流器的周邊，而細(xì)小顆粒則富集在中心。已澄清的液體從上部區(qū)域溢出 (溢流 )；而增稠漿液則在底部流出 (底流 )。 真空皮脫水機(jī)將已經(jīng)經(jīng)過水力旋流器一級(jí)脫水后的石膏漿液進(jìn)一步脫水至含固率達(dá)到 90%以上。 5．排放系統(tǒng) 排放系統(tǒng)主要由事故漿池、區(qū)域漿池及排放管路組成。 6．熱工自控系統(tǒng) 為了保證煙氣脫硫效果和煙氣脫硫設(shè)備的安全經(jīng)濟(jì)運(yùn)行，系統(tǒng)裝備了完整的熱工測(cè)量、自動(dòng)調(diào) 節(jié)、控制、保護(hù)及熱工信號(hào)報(bào)警裝置。其自動(dòng)化水平將使運(yùn)行人員無需現(xiàn)場(chǎng)人員配合，在控制室內(nèi)即可實(shí)現(xiàn)對(duì)煙氣脫硫設(shè)備及其附屬系統(tǒng)的啟、停及正常運(yùn)行工況的監(jiān)視、控制和調(diào)節(jié)，系統(tǒng)同時(shí)具備異常與事故工況時(shí)的報(bào)警、連鎖和保護(hù)功能。 五、 循環(huán)流化床鍋爐煙氣濕式氨法脫硫 循環(huán)流化床鍋爐煙氣濕式氨法脫硫工藝的應(yīng)用 靈石中煤化工有限責(zé)任公司新建 3 臺(tái) 75 t/h 中溫中壓 (蒸汽溫度 450 ℃、壓力 3. 82MPa)循環(huán)流化床鍋爐 , 2 開 1 備 ,考慮到公司的長(zhǎng)遠(yuǎn)發(fā)展和環(huán)保達(dá)標(biāo) ,經(jīng)多方考察論證 ,決定對(duì)該 3 臺(tái)鍋爐增加爐外濕式 氨法脫硫裝置 ,使煙氣中二氧化硫達(dá)標(biāo)排放 ,降低鍋爐運(yùn)行時(shí)煙氣對(duì)環(huán)境的影響。筆者以下簡(jiǎn)述濕式氨法脫硫的工藝原理、特點(diǎn)及運(yùn)行效益。 （一）工藝過程 濕式氨法脫硫工藝流程見圖 1。 16 1— 漿液泵 。 2— 漿液罐 。 3— 攪拌器 。 4— 增濕塔 。 5— 氨水罐 。 6— 氨水泵 。 7— 脫硫塔 。 8— 亞銨泵 。 9— 循環(huán)泵 。 10— 過濾機(jī) 。 11— 濾液罐 。 12— 濾液泵 。 13— 氧化泵 。 14— 氧化罐 。 15— 母液罐 。 16— 母液泵 （二）脫硫 (1) 鍋爐煙氣除塵后經(jīng)引風(fēng)機(jī)加壓 0. 14 MPa 后 ,首先進(jìn)入增濕塔內(nèi) ,煙氣被降溫 增濕后的溫度為 70～ 80 ℃ ,進(jìn)入脫硫吸收系統(tǒng)的一級(jí)文丘里預(yù)脫硫段 ,煙氣中的二氧化硫與噴入濃度為 4%的氨水進(jìn)行反應(yīng) ,生成亞硫酸銨 ,此級(jí)脫硫效率達(dá) 80%。 (2) 噴入的多余氨水與生成的亞硫酸銨溶液一起隨煙氣進(jìn)入脫硫塔底部的集液池內(nèi) ,氨水與集液池內(nèi)的亞硫酸氫銨進(jìn)行中和反應(yīng)生成亞硫酸銨 , 亞硫酸銨溶液在脫硫塔外部循環(huán)泵的作用下 ,打到塔上部的 3 層噴淋層 ,經(jīng)高效噴嘴霧化后形成高度疊加的噴淋區(qū)與煙氣中殘留的 SO2 等酸性氣體再次進(jìn)行吸收反應(yīng) ,生成亞硫酸氫銨落入脫硫塔底部的集液池內(nèi)。同時(shí)亞硫酸銨溶液中的大量的水分對(duì)煙氣 中可能帶入的微量氨進(jìn)行洗滌吸收 ,也進(jìn)入到脫硫塔底部的集液池內(nèi) ,本級(jí) SO2 吸收效率為 90% 以上 , 2 級(jí)綜合脫硫效率達(dá)到 95%以上。 如此循環(huán)往復(fù) , SO2 氣體被大量吸收 ,煙氣得到凈化。同時(shí) ,煙氣中含有的大部分的固體塵粒也被洗滌分離 ,此時(shí)脫硫過程完成。 (三 )回收 (1) 凈化后的煙氣經(jīng)過脫硫塔頂部除霧器將煙氣中含有的大顆粒霧滴除去后 ,再經(jīng) 1 層除沫器將煙氣中的液滴阻擋以免被煙氣帶出塔體。此時(shí)煙氣中的水霧及液滴均被阻擋沿 17 塔壁流入塔底 ,煙氣經(jīng)塔頂擋液環(huán)板再次阻止煙氣帶走水霧的機(jī)率 , 直接經(jīng)煙囪排放大氣 ,此時(shí)除霧 過程完成。在煙氣與脫硫漿液接觸、洗滌過程中 , SO2 被漿液吸收。 (2) 脫硫塔底生成的一定濃度的亞硫酸銨溶液 ,經(jīng)過亞銨液泵打入到氧化塔內(nèi) ,與鼓入的空氣中的氧 2級(jí)射流強(qiáng)制氧化 ,亞硫酸銨溶液經(jīng)過 2級(jí)射流強(qiáng)制氧化生成硫酸銨溶液。 (3) 硫酸銨溶液經(jīng)母液泵打入到增濕塔內(nèi) ,與原煙氣進(jìn)行熱交換后濃縮至過飽和狀態(tài)并含有約 5%～ 10%的結(jié)晶體。濃縮后過飽和的硫酸銨溶液通過漿液泵打入到粉塵過濾裝置 ,母液經(jīng)過增濕提濃區(qū)熱交換后會(huì)洗掉煙氣中的部分粉塵 ,在此將濃縮后的硫酸銨溶液中的粉塵過濾 ,然后送入稠厚器 (利用自身重力沉淀 ) ,經(jīng)離心機(jī)離心選出的硫酸銨結(jié)晶體被干燥器干燥 (含水分 1% )后 ,經(jīng)包裝機(jī)包裝入庫。離心后的母液溢流到母液罐 ,繼續(xù)循環(huán)利用 ,至此回收過程完成。 主要設(shè)備 濕式氨法脫硫裝置主要設(shè)備見表 1。 （四）工藝特點(diǎn) 本脫硫工藝系統(tǒng)采用“欠氨法”控制理念 ,脫硫塔采用 2級(jí)脫硫工藝 ,一級(jí)預(yù)脫硫段噴入一定量氨水 ,二級(jí)脫硫段采用 3 層噴淋設(shè)計(jì) , 3 層噴嘴采用交叉錯(cuò)位設(shè)計(jì) ,保證煙氣無死角地在脫硫塔內(nèi)通過 , 使煙氣在脫硫塔內(nèi)完全和循環(huán)液 (亞硫酸銨 )接觸反應(yīng) ,其工藝特點(diǎn)如下。 (1) 脫硫效率高。由于本工藝采用 2 級(jí)脫硫工 藝 ,確保了總脫硫效率可以達(dá)到 95%以上 ,最高可以達(dá)到 99%。 (2) 脫硫劑氨水全部來源于該公司焦化廠蒸氨塔產(chǎn)生成的廢氨水 ,可達(dá)到以廢治廢的目的。 (3) 低液氣比。脫硫塔內(nèi)噴淋的氨水與鍋爐煙氣之比≤ 1. 2 ,一方面可以節(jié)省脫硫循環(huán)泵的功率 ,同時(shí)可以在一定程度上減少煙氣溫度的損失。 18 (4) 高氧化率。本工藝技術(shù)采取脫硫塔外射流循環(huán)二級(jí)氧化 ,亞硫酸銨氧化成硫酸銨的氧化率幾乎達(dá)到 100% ,遠(yuǎn)遠(yuǎn)優(yōu)于塔內(nèi)的空氣曝氣氧化 ,可以達(dá)到后級(jí)回收的硫酸銨產(chǎn)品中幾乎不含亞硫酸銨成分 ,使得回收的硫酸銨產(chǎn)品回收率高且品質(zhì)純正。 (5) 節(jié)能性好。煙氣脫硫系統(tǒng)主要?jiǎng)恿ο臑槊摿蜓h(huán)泵。本工藝在脫硫塔內(nèi)為堿性非飽和條件下 (pH 7)吸收 ,避免了硫酸銨晶體的產(chǎn)生 ,脫硫循環(huán)泵的動(dòng)力消耗可以節(jié)約40%左右。 (6) 防堵塞性。本工藝在脫硫塔和塔外亞硫酸銨液池內(nèi)采用的是獨(dú)有的弱堿性環(huán)境控制 ,避免了硫酸銨晶體的產(chǎn)生 ,因而也避免了設(shè)備堵塞。 (7) 脫硫劑利用率高。本工藝選擇了合適的液氣比 ,控制合適的煙氣溫度 ,降低氨的揮發(fā) ,合理控制脫硫塔內(nèi)循環(huán)液的密度 /濃度 ,除霧 /除沫器和塔頂除霧板阻擋氨的逃逸 ,保證了凈化后煙氣中氨含量≤ 10 10 6 (干態(tài) ) ,提高了脫硫劑的利用率。 (8) 排煙溫度以及氣溶膠問題。脫硫塔內(nèi)的氣溶膠主要由于脫硫后的 (NH4 ) 2 SO3和 (NH4 ) 2 SO4 夾帶在煙氣中所引起的 ,解決的辦法是加大脫硫液循環(huán)