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详细内容

脱硫塔


    1.概述

目前,全世界投入实用且成熟的烟气脱硫(FGD)技术不下几十种,主要分为湿法、干法、半干法等几大类,其中湿式钙法(石灰石-石膏法)是当前世界上技术最成熟、实用业绩最多、运行状态最稳定的脱硫工艺,应用此类工艺的机组容量约占电站脱硫装机总容量的85%,应用的单机容量已超过1000MW。其脱硫副产物石膏的处理一般有抛弃和回收两种方法,主要取决于市场对脱硫石膏的需求、石膏质量以及是否有足够的堆放场地等因素。湿式工艺的缺点是需要充分考虑防腐问题,设备投资较大,运行费用较高,对占地和供水要求大,宜用于大中型机组或含硫量高的小型机组;干法、半干法的优点是投资和占地较省,但效率一般低于湿法,对小型机组或含硫量较低的中型机组较为适合。

拥有湿式钙法脱硫技术的公司较多,其反应原理基本类似,主要工艺区别集中在吸收塔结构的不同上,例如重庆珞璜电厂采用填料塔、广东瑞明电厂采用单回路喷淋空塔,有的电厂采用双回路喷淋塔、鼓泡塔等。填料塔由于结垢堵塞问题,已较少使用。各种类型的吸收塔各有特点,均有成功的业绩,其中喷淋空塔采用雾化喷嘴,烟气与吸收剂雾滴接触,既可保证充分吸收,又无塔内结垢堵塞之忧,故使用最为广泛。1532592042779674.jpg

2脱硫塔的构成

石灰石-石膏湿法脱硫系统(即脱硫塔或称FGD系统)是一个完整的工艺系统,一般分成以下几个分系统:烟气系统、吸收塔系统、石灰石浆液制备系统、石膏脱水系统、工艺水系统、排放系统、压缩空气系统等。

脱硫塔的主要设备一般有导入烟道、旁路烟道、升压(增压)风机、烟气换热器(GGH)、吸收塔及循环泵、氧化风机、除雾器、石灰石给料(粉仓)系统、旋流器、真空泵、石膏脱水机、石膏排出泵、工艺水泵、罐、槽等。脱硫塔同时配置有电气、热控设备及DCS、消防及火灾报警等辅助系统。

除以上系统之外,石灰石-石膏湿法脱硫系统也包括一些电厂常规的如照明、给排水等系统,对于这些电厂常规系统,不在本教材叙述范围之内。

3脱硫塔的原料和产品

电厂烟气脱硫是指:将电厂锅炉排出至烟囱前的含二氧化硫(SO2)的烟气,通过合理的工艺流程和可靠的设备,进行净化处理,除去其中绝大部分SO2,然后再排入大气环境中。

石灰石-石膏湿法烟气脱硫工艺(湿法工艺)是指:利用石灰石(CaCO3)细粉和水按比例制成的混合浆液作为湿式反应吸收剂,与烟气中的SO2反应,降低烟气中SO2的含量,以减少其污染性,同时产生可以综合利用的石膏(见参考流程图和平面布置图)。 

湿法工艺采用的石灰石脱硫吸收剂,价廉易得。先将石灰石破碎磨细成粉状,然后直接与水混合搅拌制成吸收浆液;部分湿法工艺采用石灰(CaO)作吸收剂,吸收能力和吸收速度更强。在吸收塔内,吸收浆液与烟气接触混合,烟气中的SO2溶于水,与浆液中的碳酸钙反应生成亚硫酸钙,然后在塔底与鼓入的氧化空气发生化学反应,最终反应产物为石膏。脱硫后的烟气经除雾器除去夹带的细小液滴,经烟气换热器加热升温后排入烟囱。

湿法工艺的唯一产品为石膏。系统中的石膏浆液经排出泵抽出打入石膏脱水系统,脱水后回收成品石膏,同时借此维持吸收塔内浆液密度。由于吸收浆的循环利用,脱硫吸收剂的利用率很高。该工艺适用于任何含硫量的煤种的烟气脱硫,脱硫效率较高。

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4脱硫反应原理

石灰石-石膏湿法脱硫工艺脱硫过程的主要化学反应为:1532592043453440.jpg(1)在脱硫吸收塔内,烟气中的S02首先被浆液中的水吸收,形成亚硫酸,并部分电离:

SO2 + H2O   →    H2SO3     →   H+ +HSO3-   →     2H+ +SO32-

(2)与吸收塔浆液中的CaCO3细颗粒反应生成CaSO3·1/2H2O细颗粒:

CaCO3 + 2H+      →     Ca2+ + H2O +CO2 ↑

Ca2+ + SO32-       →    CaSO3 ·1/2H2O↓+ H+

CaSO3 ·1/2H2O被鼓入的空气中的氧氧化,最终生成石膏CaSO4·2H2O

HSO3- + 1/2 O2    →    H+ +SO42-

Ca2+ + SO42- + 2H2O  →     CaSO4·2H2O ↓

上述反应中第一步是较关键的一步,即S02被浆液中的水吸收。根据S02的化学特性,S02在水中能发生电离反应,易于被水吸收,只要有足够的水,就能将烟气中绝大部分S02吸收下来。

但随着浆液中HSO3-和SO32-离子数量的增加,浆液的吸收能力不断下降,直至完全消失。因此要保证系统良好的吸收效率,不仅要有充分的浆液量和充分的气液接触面积,还要保证浆液的充分新鲜。上述反应中第二和三步其实是更深一步的反应过程,目的就是不断地去掉浆液中的HSO3-和SO32-离子,以保持浆液有充分的吸收能力,以推动第一步反应的持续进行。

 影响SO2脱除效率的参数和能耗


SO2 脱除率

能耗

吸收塔循环流量

-

-

-

PH

-

-

=

吸收塔中CaCO3

-

-

=

石灰石活性

-

-

=

烟气流量

-

ˉ

-

SOFGD 进口浓度

-

ˉ

=

烟气中Cl含量

-

ˉ

=

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