《烟气脱硫技》课件.ppt

第二章 火电厂脱硫技术,第一节 火电厂脱硫技术概述 第二节 湿式石灰石-石膏法脱硫技术第三节 循环流化床脱硫技术 第四节 其他脱硫技术,第一节 火电厂脱硫技术概述,目前，三个备受关注的全球性大气环境问题:温室效应、酸雨和臭氧层破坏，其中酸雨问题最为严重。SO2是形成酸雨的最重要的物质。目前应用的脱硫技术按脱硫工艺所在煤炭燃烧过程中不同的位置分为三类，即燃烧前脱硫、燃烧中脱硫和燃烧后脱硫即烟气脱硫(FGD)。一、燃烧前脱硫 二、燃烧中脱硫 三、燃烧后脱硫,一、燃烧前脱硫燃烧前脱硫(煤炭脱硫)技术包括物理的、化学的、生物的方法，以及多种技术联合使用的综合工艺、煤炭转化脱硫等。目前我国广泛采用的煤炭脱硫方法是物理方法。煤的物理脱硫方法是利用煤中黄铁矿(工业上称硫铁矿，化学式FeS2)与有机质在密度、电性质、磁性质和表面性质等物理化学性质的差异，把黄铁矿从煤中分离出来的方法。它包括重力选煤、浮选、电选、磁选和油团聚分选等，其中重力选煤有跳汰选煤、重介质选煤、空气重介质流化床干法选煤、风力选煤、斜槽和摇床选煤等多种方法。几种选煤处理工艺所占比例依次为跳汰59、重介质23、浮选14、其他4。,1重力选煤(以水或水与矿物组成的悬浮液为介质，进行重力选煤的过程称为洗煤)(1)跳汰选煤：在垂直脉冲介质中颗粒群反复交替地膨胀收缩，按密度分选固体废物的一种方法。跳汰分选的一个脉冲循环中包括两个过程：床面先是浮起，然后被压紧。脉冲作用使物料分层，如图所示。,(a)分层前颗粒(b)上升水流将(c)颗粒在水中(d)下降水流，床层紧密 混杂堆积 床层抬起 沉降分层 重颗粒进入底层,(2)水介质旋流器分选。该设备以水作介质，利用离心力按密度进行分选。水介质旋流器与摇床联合使用，可取长补短。旋流器工作原理在湿式石灰石石膏法脱硫工艺系统中作详细介绍。(3)摇床选煤。摇床分选是使固体废物颗粒群在倾斜床面的不对称往复运动和薄层斜面水流的综合作用下按密度差异在床面上呈扇形分布而进行分选的一种方法。摇床分选设备常用平面摇床。,2浮选脱硫(煤的浮选同样只能脱除煤中的部分无机硫，对有机硫无能为力)浮选是依据硫铁矿与煤的表面润湿性的差异，发生在气液固三相界面的分选过程。亲水性矿物如煤中成灰物质表面与水分子的作用力强，生成的水化膜较厚，不易随气泡上浮，而疏水性矿物如煤中的有机质分子与水分子的亲和力较弱，不能形成稳定的水化膜，因而容易随气泡上浮。矿物表面的润湿性，可通过加入浮选药剂加以改变。浮选脱硫主要用于回收细粒级精煤，合理利用煤炭资源。但浮选难用于粗颗粒物料的分选，黄铁矿的脱除要比降灰更难实现。,实际上，选煤多采用两种以上的选煤设备组成联合流程。例如南川选煤厂采用跳汰摇床流程，南桐选煤厂采用跳汰、旋流器、播床、浮选组合脱硫工艺 3.其他脱硫方法煤炭转化是指用化学方法将煤炭转化为气体或液体燃料、化工原料或产品，其主要包括煤炭气化和煤炭液化。在煤炭转化过程中，煤中大部分硫以H2S、CS2和COS等形式进入煤气。为了满足日趋严格的环境标准，并保护燃用或使用煤炭转化产物的设备，需要进行煤气脱硫。与烟气脱硫相比，煤气脱硫对象是气量小、含硫化合物浓度高的煤气，因而达到同样处理效果时，煤气脱硫更加经济，易于回收有价值的硫分。,二、燃烧中脱硫,在煤燃烧过程中加入石灰石(CaCO3)或白云石(CaCO3MgCO3)粉作脱硫剂，CaCO3、MgCO3受热分解生成CaO、MgO，与烟气中SO2反应生成硫酸盐，随灰分排出，从而达到脱硫目的。在我国，燃烧中脱硫的方法主要有型煤固硫、循环流化床燃烧脱硫、水煤浆燃烧技术和炉内喷钙等。,1.型煤固硫将不同的粉煤经筛分后按一定的比例配煤、粉碎后同经过预处理的黏结剂和固硫剂混合，经机械设备挤压成型及干燥，即可得到具有一定强度和形状的成品工业固硫型煤。型煤用固硫剂按化学形态可分为钙系、钠系及其他三大类，用沥青、石灰、电石渣、无硫纸浆黑液等作为黏结剂。2.水煤浆燃烧技术水煤浆是20世纪70年代发展起来的一种新型煤基流体洁净燃料。它是将洗选后的精煤进一步加工研磨成微细煤粉，按煤与水约73的质量比和适量(约1.0%)的化学添加剂配制而成的一种煤水混合物。这种煤水混合物又称煤水浆或煤水燃料。水煤浆有着代油、节能、环保、综合利用等多重优点,三、燃烧后脱硫烟气脱硫,按照吸收剂、脱硫产物在脱硫过程中的干湿状态分为干法、湿法和半干法；按照生成物的处置方式分为回收法和抛弃法；按照脱硫剂是否循环使用分为再生法和非再当法。根据净化原理分为两大类：吸收吸附法，氧化还原法,另有专家根据净化原理分为以下四大类：吸附法，用多孔固体(吸附剂)将流体混合物中的一种或多种组分凝聚或凝缩在表面，达到分离目的的操作。吸收法，利用气体混合物中各组分在一定吸收剂中溶解度不同，或者是其中某一种或多种组分与吸收剂中活性组分发生化学反应，达到将有害气体从废气中分离出来的操作。催化转化法，利用催化剂的催化作用，将废气中有害的污染物转化成无害的物质，甚至是有用的副产品，或转化成更易从气流中分离出来而被去除的物质。非平衡等离子法，又称脉冲电晕法，是利用高能电子射线激活、电离、裂解工业废气中各组分，从而发生氧化等一系列复杂化学反应，将有害物转化为无害物或有用的副产物加以回收的方法。,火电厂烟气具有以下特点：排放量大，污染物浓度低；成分复杂，如燃煤烟气中含有SO2、NOx、CO、CO2、O2和粉尘等；温度高、压力低等。选择脱硫技术时，应考虑以下几点：(1)SO2排放浓度和排放量必须满足国家和当地环保要求。(2)脱硫工艺适用于已确定的煤种条件，并考虑到燃煤含硫量在一定范围内变动的可能性。(3)脱硫率高、技术成熟、运行可靠，并有较多的应用业绩。(4)尽可能节省建设投资。(5)布置合理，占地面积较少。(6)吸收剂、水和能源消耗少，运行费用较低。(7)吸收剂有可靠稳定的来源，质优价廉。(8)脱硫副产物、脱硫废水均能得到合理地利用或处置。,四、脱硫工艺比较,目前应用最多的是钙法中的湿式石灰石石膏法烟气脱硫，市场占有率为90%以上，在某些特殊条件下，才采用其余几种方法。,1、火力发电厂常用的烟气脱硫工艺主要有哪几种？答：主要有：（1）石灰石（石灰）-石膏湿法烟气脱硫；（2）烟气循环流化床脱硫；（3）喷雾干燥法脱硫；（4）炉内喷钙尾部烟气增湿活化脱硫（5）海水脱硫；（6）电子束脱硫等各种工艺都有各自的应用条件。,（）是目前应用最广、技术最成熟的脱硫工艺。（A）循环流化床法；（B）喷雾干燥法；（C）石灰（石灰石）湿法；（D）原煤脱硫。燃烧前脱硫主要方式是（）。（A）洗煤、煤的气化和液化以及水煤浆技术；（B）跳汰、重介质、浮选工艺；（C）流化床燃烧技术；（D）旋转喷雾干燥法。电子束脱硫工艺属于（）。（A）燃烧前脱硫；（B）燃烧中脱硫；（C）燃烧后脱硫；（D）都不是。,火电厂脱硫技术主要分为燃烧前脱硫和燃烧后脱硫两大类。（）湿法脱硫效率大于干法脱硫效率。（）根据吸收剂及脱硫产物在脱硫过程中的干湿状态将脱硫技术分为湿法、干法和半干（半湿）法。（）脱硫工艺按燃烧过程中所处位置可分为：燃烧前脱硫、燃烧中脱硫和燃烧后脱硫。（）,燃烧前脱硫就是在燃料燃烧前，用物理方法、化学方法或生物方法把燃料中所含有的硫部分去掉，将燃料净化。（）通过煤炭洗选工艺，可以把煤中的有机硫和无机硫去除80%以上。（）石灰石-石膏湿法脱硫是燃烧后脱硫的主要方式之一。（）,第二节 湿式石灰石-石膏法脱硫技术,一、湿式石灰石石膏法脱硫工艺特点二、湿式石灰石石膏法脱硫工艺原理 三、湿式石灰石石膏法脱硫工艺流程四、湿式石灰石石膏法脱硫工艺系统 五、影响脱硫率的主要因素六、脱硫装置运行维护概要 七、常见问题及解决方法,一、湿式石灰石石膏法脱硫工艺特点优点：书缺点：初期投资费用太高，运行费用也高；占地面积大；系统管理操作复杂，磨损、腐蚀现象较为严重；副产物石膏难处理(由于销路问题只能堆放)，废水较难处理等。,二、湿式石灰石石膏法脱硫工艺原理 1、吸收净化基本理论,(1)吸收机理双膜理论,pA是气相主体的分压pAi是界面上的分压CA是液相主体的浓度CAi是界面处的浓度,吸收过程简化为通过气液两相流膜的分子扩散，通过此两层膜的分子扩散阻力就是吸收过程的总阻力，SO2被水吸收液膜阻力远远大于气膜阻力,(2)气液平衡,1）气液相平衡,在一定温度和压力下，吸收过程的传质速率等于解吸过程的传质速率时，气液两相就达到动态平衡。溶解度：与溶剂性质有关，对于同一溶剂，降温或加压有利于吸收；反之，有利于解吸亨利定律：物理吸收时，在总压不髙和一定温度下，稀溶液中溶质的溶解度与气相中溶质的平衡分压成正比。传质吸收过程的判断：若气相中溶质的组分浓度高于气液相平衡时气相组分的平衡浓度，则传质过程为吸收过程；相反，为解吸过程。,化学吸收的优点：,被吸收组分的气液平衡关系应服从相平衡关系，又服从化学平衡关系，但亨利定律不适用,溶质进入溶剂后因化学反应而消耗掉，单位体积溶剂能够容纳的溶质量增多，使吸收推动力增加。溶质在液膜中的扩散阻力大为降低，使总吸收系数增大，吸收速率提高。c.对物理吸收不是有效的湿表面，对化学吸收仍然可能是有效的,2）化学吸收的气液平衡,2、脱硫工艺原理,用石灰/石灰石浆液洗涤含SO2的烟气是一个化学吸收过程。化学吸收速率较快，它与扩散速率有关，又与化学反应速度有关。在吸收过程中，被吸收组分的气液平衡关系，既服从于相平衡，又服从于化学平衡。,根据双膜理论，整个过程可分下列步骤进行：,SO2在气流中扩散；SO2扩散通过气膜；SO2被吸收，由气态转入溶液生成水合物：SO2(g)SO2(l)SO2+H2OH+HSO3-2H+SO32-SO2的水合物和离子在液膜中扩散；石灰石颗粒表面溶解，由固相转入液相：CaCO3(s)CaCO3(l)H+CaCO3Ca2+HCO3-中和：H+HCO3-CO2(g)+H2OSO32-和HSO3-被氧化：HSO3-+1/2 O2H+SO42-；SO32-+1/2O2SO42-结晶分离：Ca2+SO42-+2H2OCaSO42H2O(s)Ca2+SO32-+1/2H2OCaSO31/2H2O(s),(1)SO2的吸收。吸收液成分与pH值有关。如在18时，K1=1.510-2；K2=1.010-7，关系曲线如图,吸收液的pH值56，所以主要以？形式存在。,为确保最有效地吸收SO2一方面？；另一方面加入吸收剂CaCO3，以消耗？因而SO2的吸收速率随pH值的降低而下降，当pH值降到4时，几乎不能吸收,(2)硫酸盐的生成1）石灰石的溶解 由化学过程和物理过程（迁移扩散）两个因素决定。化学过程与pH 值有关，随pH值的降低？增大浆液浓度和颗粒比表面积迁移扩散速率增大2）HSO3-的氧化(通常用氧化风机鼓入空气强制氧化)与pH关系？锰、铁、镁具有催化作用的金属离子有关,3）石膏的结晶溶液的相对过饱和度？（或过饱和度）？是析出结晶的推动力，是决定结晶成核及成长速率的关键因素。晶体粗颗粒易分离，层状、针状晶体难分离、易结垢。一般控制相对过饱和度0.10.3(即过饱和度C/C*为110130)，过饱和度最大不超过140%控制过饱和度（pH 值的变化来改变氧化速率直接影响相对过饱和度）。,晶种生成速率和晶体增长速率与的关系,SO2的吸收；石灰石的溶解；HSO3的氧化；石膏的结晶。,湿式石灰石烟气脱硫反应速率取决于四个速度控制步骤：,三、湿式石灰石石膏法脱硫工艺流程,四、湿式石灰石石膏法脱硫工艺系统,脱硫系统主要组成部分是：1、石灰石浆液制备系统2、吸收塔3、烟气系统4、石膏脱水及储存系统5、废水处理系统6、公用系统（工艺水、压缩空气、热工及电气等）,1、石灰石浆液制备系统,石灰石浆液制备系统通常有三种方案：直接外购合格石灰石粉，在电厂制成浆液；干磨方案；湿磨方案。湿式制浆系统投资省，占地小，可靠性高，调节方便、污染小，更有竞争力。湿磨系统的工艺流程是：石灰石（粒径20mm）经振动给料机、斗式提升机进入石灰石仓，再经称重皮带给料机送至湿式球磨机先与水混合，石灰石经球磨机磨制成浆液后流到浆液循环箱，由浆液循环泵送入石灰石浆液旋流器进行分离，分离后的合格溢流浆液进入石灰石浆液箱(罐)，底流则返回湿式球磨机进行循环。进入石灰石浆液箱的成品浆液浓度一般要求30（密度约12001230kg/m3）。,旋流器工作原理,旋流器的工作原理：待分离的混合液以一定压力从旋流器周边切向进入旋流器内后，利用离心力使其作圆周运动。较粗的颗粒落在旋流器的圆周，较细的颗粒则落在旋流器的中心。再通过潜水式(涡旋式)管道，使被过滤的液体从上层中分离出来；被浓缩的浆液则从底部流出。,随着料浆从旋流器的柱体部分流向锥体部分，流动断面越来越小。在外层料浆收缩压迫之下，内层料浆不得不改变方向，转而向上流动。于是在旋流器内形成了两组旋转流;外层向下的旋转流和内层向上的旋转流。当然它们的切线流向仍保持一致，只在轴向发生了变化。在流向的转变点，速度为零。将零速的各点连结起来。在空间可形成一个敞口杯形的曲面，称为轴向零速包络面。在包络面内的细小颗粒将被带入溢流，在包络面外的较粗颗粒则进入沉砂，故包络面的空间位置即决定了分离粒度的大小。,料浆因回转产生的层间压力在溢流管下方的垂线上为最小。料浆离心扩张的结果，使中心轴线上不可能再有液体存在，而出现一低压空气柱，平均直径约为溢流管内径的0.5 0.6倍，由于柱中压力低于大气压，而不断从底流口吸入空气。过去认为空气柱周边的液体自由面，有助于减少粗细颗粒的混杂，但近年的研究发现，空气柱的剧烈晃动却消耗着大量能量，并同时使分级粒度变得不稳定，为此已经提出了多种消除空气柱的措施。,影响旋流器工作的参数可分为设备结构参数和操作参数两大类。关于结构参数旋流器直径、给料口直径、溢流管直径、沉砂口直径、溢流管插入深度、圆柱体高度及锥角的大小。可以调整的参数则只有溢流管直径和沉砂口直径。增大溢流管直径处理量将成正比增加，反之亦然；沉砂口直径的改变对旋流器处理能力的影响很小，但随着沉砂口增大，轴向零速包络面内移，沉砂量增大，含细颗粒量亦增多。同时调整溢流口和沉砂口可以改变溢流和沉砂的相对产率。,关于操作参数主要是指给料浓度和给料压力。降低给料浓度可以提高分级效率并降低分离粒度；增大给料压力，处理量将随压力的平方根增加，但对分离粒度的影响不大。压力增大,分离粒度大约随压力的4 次方根减小。,外购成品粉方式，其工艺流程为：密封罐车来粉输送管道石灰石粉仓变频旋转给料机石灰石浆液池石灰石浆液供给泵吸收塔,（1）石灰石粉仓及附属设备石灰石粉仓为钢结构，支架为钢筋混凝土结构。石灰石粉仓顶部设置布袋除尘器，它的作用是为粉仓通风除尘。流化风作用是为防止粉料堆积或堵塞在石灰石粉仓的底部，并保证粉料畅通地输送到石灰石浆液池中。流化风机出口温度较低，有可能导致细小的石灰石粉结块，因此在流化风机出口管道上设备一台电加热器,复习与思考四、湿式石灰石石膏法脱硫工艺系统1、用化学方程式说明在吸收塔中脱除SO2的过程？2、SO2的吸收、HSO3-的氧化及石灰石的溶解与pH有怎样的关系？3、脱硫系统主要组成部分有哪些？4、石灰石湿法烟气脱硫反应速率取决于什么？二氧化硫的吸收速率随pH值的降低而下降，当pH值降到（）时，几乎不能吸收二氧化硫了。（A）3；（B）4；（C）5；（D）6。吸收塔内石膏结晶的速度主要依赖于浆液池中（）（A）石膏的过饱和度；（B）浆液的酸碱度；（C）浆液的密度；（D）吸收塔内温度。,石灰石的（）会影响它的溶解，进而影响脱硫效率。（A）纯度；（B）细度；（C）硬度；（D）CaO质量分数。水力旋流站的运行压力越高，则（）（A）旋流效果越好；（B）旋流子磨损越大；（C）底流的石膏浆液越稀；（D）石膏晶体生长的越快。如果化验表明脱硫石膏产品中亚硫酸盐的含量过高，应检查系统中（）的运行情况。（A）石灰石浆液泵；（B）循环泵；（C）氧化风机；（D）水力旋流器。,进入水力旋流器的石膏悬浮切向流产生（），重的固体微粒抛向旋流器壁，并向下流动。（A）离心运动；（B）直线运动；（C）切向流动；（D）抛物线运行循环浆液的pH高于5.8后，系统脱硫效率反而下降，是因为（）（A）H+浓度降低不利于碳酸钙的溶解；（B）钙硫比降低；（C）循环浆液中钙离子浓度增加；（D）硫酸钙过于饱和。水力旋流器运行中主要故障有管道堵塞和内部磨损。（）,2、吸收塔,吸收塔类型主要有：(1)喷淋塔(2)填料塔(3)双回路塔(4)喷射鼓泡塔,喷 淋 塔,(1),吸收塔的工作原理是：当新浆液通过浆液泵送入吸收塔浆液池内，石灰石部分溶解并与原浆液混合，由循环泵将浆液向上输送到喷淋层，再从高效螺旋型雾化喷嘴喷出浆液，在喷淋作用下形成很细的雾状液滴，在塔内产生高效充分的气-液接触。同时在吸收塔浆液池中部区域，氧化风机供给的空气通过布置在浆液池内的曝气管道与洗涤产物在搅拌器的协助下进一步反应生成石膏。在塔内设置托盘，可以增加液气接触面积。优点：吸收塔采用喷淋空塔，其系统阻力小，塔内气液接触区无任何填料部件，采用这样方式可以有效杜绝塔内堵塞结垢现象,吸收塔自上而下可分为吸收区(喷淋)和氧化结晶区两部分。上部吸收区pH值较高，有利于？吸收；下部氧化区域在低pH值下运行，有利于？吸收塔系统主要设备：吸收塔本体、浆液循环泵、除雾器、搅拌器、氧化风机、吸收塔排水坑、事故浆液池等。,1）浆液循环泵：是吸收塔重要的设备，其入口应装设滤网等防止固体物吸入的措施。吸收塔浆液循环泵宜按单元制设置，每台循环泵对应一喷淋层。喷淋层是由许多喷嘴组成的，喷淋层布置：？循环泵的作用：连续不断地把吸收塔收集池内的混合浆液向上输送到喷淋层，并为雾化喷嘴提供工作压力，使浆液通过喷嘴后尽可能的雾化，以便使小液滴和上行的烟气充分接触 循环泵前置滤网主要作用：防止塔内沉淀物质吸入泵体造成泵以及吸收塔喷嘴的堵塞或损坏,循环泵实物,2）除雾器。湿法吸收塔在运行过程中，易产生粒径为1060“雾”。“雾”不仅含有水份，它还溶有SO2等酸性物质，如不妥善解决，任何进入烟囱的“雾”，实际上就是把SO2排放到大气中，同时也会引起引风机和出口烟道的严重腐蚀，因此，在工艺上对吸收设备提出了除雾的要求。除雾器的基本工作原理：当带有液滴的烟气进入除雾器烟道时，由于流线方向的偏折，在惯性力的作用下实现气液分离，部分液滴撞击在除雾器叶片上被捕集下来。型式（折流板、旋流板、过滤纤维除雾器）设置冲洗水作用：防止除雾器的堵塞，保持吸收塔内的液位。,除雾器的主要性能参数：除雾效率：指除雾器在单位时间内捕集到的液滴质量与进入除雾器液滴质量的比值。除雾效率是考核除雾器性能的关键指标。系统压力降：指烟气通过除雾器通道进所产生的压力损失，系统压力降越大，能耗就越高。烟气流速：烟气流速过高或过低都不利于除雾器的正常运行。烟气流速过高易造成烟气二次带水、能耗高等现象；流速过低，不利于气液分离，同样不利于提高除雾效率。除雾器叶片间距：叶片间距大，除雾效率低，烟气带水严重；叶片间距小，会加大能耗。冲洗效果下降，叶片上易结垢、堵塞。,除雾器冲洗水压：冲洗水压低，冲洗效果差；冲洗水压高，则易加大烟气带水量。除雾器冲洗水量：冲洗水量由系统具体工况决定。冲洗覆盖率：指冲洗水对除雾器断面的覆盖程度，一般选择100%300%之间。除雾器冲洗周期：指除雾器每次冲洗的时间间隔。冲洗过于频繁会加大烟气带水量，冲洗间隔过长，会造成除雾器结垢。除雾器的冲洗时间主要依据除雾器两侧的压差和吸收塔水位来确定,3）氧化系统抑制氧化和强制氧化，控制氧化率低于15%或高于95%，否则易结垢。氧化空气分布管布置在吸收塔浆液池中部，其上部浆液因为刚吸收了大量SO2，pH值略低，为石灰石溶解、亚硫酸钙氧化和石膏结晶过程提供最佳反应条件。其下部由于有新加入的石灰石浆液，pH值略高，浆液循环泵入口位于该区域，有利于提高SO2的吸收能力。,为了冷却氧化空气并使其达到饱和状态，防止热的氧化空气进入吸收塔内使浆液中的水份蒸发以及防腐材料遭到破坏，氧化空气在进入吸收塔之前的管道中需加入工业水减温。氧化空气分布管开孔向下，FGD 停运时，浆液中的固体不会进入管内造成堵塞。氧化空气分配管布置在分区管之间，相应减少了吸收塔自由横截面，增加了浆液进入结晶区的流速，阻止了浆液从结晶区向氧化区的回流混合而增加氧化区的pH 值。,4）搅拌器：吸收塔浆液池内搅拌系统的主要作用如下：使浆液中的固体颗粒保持在悬浮状态，防止CaCO3、CaSO3、CaSO42H2O等固体颗粒沉淀结垢；破碎细化氧化空气气泡、均匀分配氧化空气，提高氧的利用率，使氧化更为充分；促进新加入的石灰石浆液与吸收氧化槽内已酸化浆液的混合，加速石灰石的溶解；使浆液中各组分的浓度和温度均匀一致，有利于浆液池内各化学反应进程，防止局部区域石膏的过饱和度过大；可使颗粒较小的石膏晶体悬浮在浆液中，为石膏晶体的均匀成长创造良好的条件。,机械搅拌器主要由搅拌机构、搅拌轴和带电机的驱动系统组成，它以大约10的水平倾角和大约7的中心倾角伸入吸收塔池。搅拌机构一般是一个3叶螺旋桨，它将浆液进行搅拌。脉冲悬浮系统是利用吸收塔外部的脉冲悬浮泵提供浆液脉冲能量塔内不安装搅拌器，而是采用几根带有朝向吸收塔底的喷嘴的管子。在运行或停机后重新投运时，通过脉冲悬浮泵将液体从吸收塔反应池上部抽出，经管路重新输送回反应池底部。当液体从喷嘴中冲出时就产生了脉冲，该脉冲可以搅拌起塔底固体物，防止产生沉淀。脉冲悬浮搅拌是LLAG的专利技术。,采用脉冲悬浮系统，避免在吸收塔内安装易磨损腐蚀、搅拌不够均匀的机械搅拌部件。该系统具有节省能量、搅拌均匀、在长时间停运后重新投运时可使吸收塔浆液快速悬浮、停车时无需运行脉冲悬浮泵等优点。,（2）填料塔填料塔主要有两种类型：格栅填料塔和湍球塔。图1-1所示的是采用塑料格栅做填料的格栅填料塔。在塔内放置格栅填料，浆液循环泵将石灰石浆液送到溢流型喷嘴，浆液溢流到格栅上，烟气顺流进入吸收塔，在格栅上气流和浆液充分接触传质，完成二氧化硫的吸收过程，从而达到脱硫的目的。特点：,湍球塔是以气相为连续相的逆向三相流化床，在湍球塔的两层栅栏之间装有许多填料球（通常为聚乙烯或聚丙烯注塑而成的空心球），如图1-2所示。烟气由烟道进入塔的下部，填料球处于均匀流化状态，吸收剂自上而下均匀喷淋，润湿小球表面，进行吸收。由于气、液、固三相接触，小球表面的液膜不断更新，增强了气、液两相的接触和传质，达到高效脱硫和除尘的目的。,格栅填料塔的优点是采用溢流型喷嘴；循环泵能耗较低，喷嘴的磨损情况大为缓解；其缺点是格栅容易为CaSO42H2O及CaSO3所堵塞，需定时清洗，维护费用较高。填料塔已呈逐渐被弃用的趋势。而湍球塔具有处理烟气量大、稳定性好、吸收率高、占地面积小、造价低廉、操作容易、维护简单方便等特点，可用于各种条件下的烟气脱硫。但其阻力较大，需要定期更换填料球。,循环泵：前期脱硫；防止原烟气温度高损坏防腐材料,（3）双回路塔（书91页）和喷射鼓泡塔,喷射管向液体内喷射气体的原理,脱硫影响因素及工艺特点,喷射管淹没深度、浆液的pH值、喷射管出口风速、喷射管内径、进口烟气SO2浓度是影响系统脱硫性能的主要因素。石灰石浆液等pH值、喷射管等径同风速下，鼓泡池脱硫效率随喷射管被淹没深度的增大而增大，当喷射管的淹没深度大于150mm时，系统的脱硫效率达到90%以上。与其它吸收塔不同之处在于，在鼓泡塔中，脱硫剂成为连续相，烟气成为分散相，从而大大降低了传质阻力，加快了反应速率，增大了装置处理能力。喷射鼓泡塔不仅能满足气液固三相反应的要求，且具有不易结垢，不易堵塞，不易磨损，造价低，适应性强，除尘效率高的优点；喷射鼓泡塔同时存在吸收过程动力消耗过大、烟气温度降低太多、设备需作防腐处理的缺点。,液柱塔在塔中，洗涤液垂直向上喷射与烟气形成顺流吸收，达到最高点后散落，落下的液体与向上喷出的液体相互撞击形成大量的液滴，其与烟气形成逆流运动，这使得整个反应区域布满了滴状或膜状的循环洗涤液，大大提高了气液的接触面积。同时，由于液滴间的相互作用，在整个气液流场中，液滴的破碎和凝聚一直在发生，使气液接触表面不断更新，增强了气液间的传质效率。,液柱塔喷出模式,3、烟气系统,烟气系统涉及的主要设备包括：增压风机、烟气换热器、烟气进、出口和旁路挡板门、密封风机、防腐烟道、CEMS连续监测设备等。烟气系统涉及的控制值：烟气速度、烟气温度、烟气压力、烟气浓度水平（湿度、O2浓度、CO2浓度、NOx浓度、SO2浓度、灰尘浓度）、脱硫效率、锅炉炉膛负压、增压风机（开度、电流、轴承温度、油站监测数据）、挡板开度等。,烟气换热器,型式：（书97）设置GGH的作用：（1）提高排烟温度和抬升高度；（2）降低污染物的落地浓度。由于SO2和粉尘的源强度在脱硫和除尘之后大大降低，是否安装GGH对其影响小，由于WFGD不能有效脱除NOx，NOx的源强度并没有降低，是否安装GGH有较大影响，但是降低NOx的根本措施还是安装脱硝装置，通过扩散来降低落地浓度只是一种权宜之计；（3）减轻WFGD后烟囱冒白烟问题。设置GGH带来的问题：（1）投资增加；（2）脱硫系统运行故障增加；（3）增加相应的能耗、水耗；（4）降低脱硫效率；（5）不能避免尾部烟道和烟囱被腐蚀。,不装设烟气换热器的项目，也就是将吸收塔处理后的烟气不经过再热，直接排放至大气，如福建漳州后石电厂。从2002年开始，德国采用欧盟的标准，取消了对烟气排放温度的限制，原东德地区近期建设的脱硫工程已有部分系统不再安装烟气换热器了，德国脱硫公司认为，不安装烟气换热器是今后脱硫发展的趋势。美国的法规从来没有对排烟温度有限制，因此，美国的脱硫系统只有少部分安装了烟气换热器，一些美国电厂考虑到由于不安装烟气换热器，烟温过低时对周围环境可能产生不利影响，采用了在烟囱底部安装燃烧洁净燃料的燃烧器，在气象条件不利于扩散时，对脱硫后的烟气进行临时加热。这种方法的投资很低，运行费用也很低，同时，也保护了环境质量，是一种结合实际的解决方案，可以借鉴。,增压风机,脱硫系统一般采用带旁路的烟气脱硫方案。当烟气通过旁路烟道时，就会加大阻力损失，这些阻力损失包括以下三个方面：烟道压损、换热器压损和吸收塔压损。一般对300MW机组的烟气量而言，这三者总的阻力损失在400mmH2O，这些阻力损失对于原有机组的引风机来说是不能承担的。因此，要求增设增压风机。,增压风机位置,(1)风机布置在A位的优点是烟气温度高，不易产生酸腐蚀。缺点是原烟气中含有一定量的尘，对风机叶片有磨损;增压风机的工作流量以及风机的动力能耗也最大。(2)风机布置在B位的优点是原烟气向净烟气侧的泄漏少或几乎不泄漏，存在明显的酸腐蚀现象，需选用防腐蚀风机。(3)风机布置在C位的优点是由于吸收塔系统为负压操作，不存在系统泄漏问题，风机的动力能耗也最小(这是因为吸收塔出口烟气温度较低，即风机中气流体积减小所致)，C位布置的缺点是烟气大量带水而存在严重的酸腐蚀，该位置布置的风机使用寿命短，维护工作量大。(4)D位布置的风机能耗较低，其缺点是存在酸结露腐蚀问题，有防泄漏要求。目前国内脱硫工程中增压风机的布置是以安全可靠为原则，因而几乎全部采用A位布置。,增 压 风 机 实 物,4、石膏脱水系统,（1）石膏脱水系统主要设备:水力旋流器、真空皮带脱水机。（2）工作过程：吸收塔内石膏浆液达到一定浓度后，由石膏排出泵排出至石膏浆液旋流站，在旋流站内实现浆液的浓缩分离，旋流站底流自流到真空皮带脱水机，溢流进入滤液水箱。含水的石膏浆液均匀分布到真空皮带机的滤布上，依靠真空泵的吸力和重力在运转的滤布上形成石膏饼，石膏中的水分沿程被逐渐抽出，脱水石膏由运转的滤布输送到皮带脱水机尾部，在皮带通过卸料滚子时，滤布与石膏滤饼分离，石膏在重力作用下落入石膏仓中，石膏中脱除的水分则进入滤液水箱。在皮带机尾部，输送完石膏饼的滤布由冲洗水进行清洗，并转回到皮带脱水机入口，开始新的脱水循环工作。为除去石膏中的可溶性成份(特别是氯离子)，在脱水机的中前部设有滤饼冲洗水，不断冲洗石膏饼，使石膏品质满足要求。,（3）影响石膏脱水效果的因素主要有以下几个方面：石膏中的杂质。石膏中的杂质主要来自于燃煤与吸收剂。燃煤后会产生残余物飞灰，而石灰石则会带入一些不参与吸收反应的杂质。当石膏中的杂质含量增加时，石膏的脱水率会出现明显下降。石膏粒度。石膏形成粒度越大，石膏脱水性能就越好。石膏粒度主要受工艺条件的影响，如吸收塔浆液的停留时间、吸收塔搅拌强度、氧化空气量不足，吸收塔内的pH值过高，将会导致吸收塔浆液中含有大量亚硫酸钙，易形成CaSO31/2H2O晶体，颗粒小，粘性大，难以脱水。,吸收塔浆液氯离子含量。脱硫系统中氯离子的来源主要有两方面，一是来自于烟气，二是来自于工艺水。脱硫系统氯离子达到一定含量水平时，石膏的脱水性能会急剧下降。国内大多数脱硫设计说明吸收塔浆液氯离子含量不能超过20000mg/L，实际上氯离子含量达到14000mg/L左右时，石膏脱水率就很难达到13以下；氯离子含量达到10000mg/L左右时，石膏脱水率就很难达到10以下。对于吸收塔浆液氯离子含量，一般控制原则是5000mg/l以下，8000mg/L报警，如果超过10000mg/L含量水平了就必须要得到及时处理。石膏浆液旋流器的运行状况影响。石膏浆液旋流器入口压力的影响。入口压力过高，会造成旋流器溢流及底流颗粒过小，入口压力过低，会造成旋流器溢流及底流颗粒过大。沉砂嘴尺寸太大或溢流嘴尺寸太小均会造成旋流器底流颗粒过小，影响真空皮带脱水机性能，使石膏含水率增大。,滤饼厚度。要获得良好的石膏脱水效果，滤饼厚度要被控制在一定的范围内。滤饼厚度过低并不一定就能使石膏脱水率增高（性能曲线上含水率是一个先降低然后增高的过程）。真空皮带脱水机的真空损失。由于设备原因造成真空皮带脱水机的真空受到损失，对石膏脱水有最直接的影响。其故障原因常常表现为：真空箱密封水失控；滤布破损；真空泵运行故障；皮带机运行轨迹不平；真空系统出现泄漏；真空箱与皮带之间有间隙；摩擦带有破损等。滤布的选择。滤布的材料、结构、孔径的大小等对石膏脱水都有一定的影响。从实际运行情况来看，对石膏脱水率影响最大的是石膏品质和皮带脱水机的运行状况,5、废水处理系统,1脱硫废水的产生为了维持脱硫装置浆液循环系统的物质平衡，需要定时从吸收塔排出废水。在脱硫系统中，石灰石浆液、除雾器冲洗水、脱硫岛地坑集水等进入吸收塔，浆液洗涤烟气，烟气湿饱和后带走部分水汽，吸收塔内的浆液经过浆液排出泵送入水力旋流器，旋流器的溢流收集于旋流器溢流箱，大部分通过旋流器溢流返回泵送回吸收塔，另一部分通过废水旋流泵送到废水旋流器进行浓缩分离。废水旋流器底流返回旋流器溢流箱，废水旋流器溢流液作为废水排放。通过控制废水的排放量达到控制排出细小的杂质颗粒从而保证石膏的品质，同时达到控制烟气脱硫系统中氯离子、氟离子的浓度水平以保证烟气脱硫装置安全、稳定运行的目的。,2、脱硫废水水质脱硫废水的杂质主要来自烟气和脱硫剂。通常，脱硫废水偏酸性，pH值为46.5，；氯离子含量很高，为0.5%2.0%；悬浮物（SS）含量一般为110g/L，主要是石膏颗粒、SiO2、Al和Fe的氢氧化物；化学耗氧量(CODCr)通常为数十至数百mg/L，主要由连二硫酸根(S2O62)、工艺水浓缩的有机物、亚硫酸根等组成；另外含有较高的氟化物，还有汞、砷等重金属离子，以及国家严格控制的第一类重金属(镉、铬、铅、镍等)。,3、脱硫废水的处理国内外常见的脱硫废水处理方式主要有：水力除灰、蒸发、单独设置化学水处理系统。（1）水力除灰（2）单独设置化学水处理系统（图书180）（3）零排放的处理方式。,（2）单独设置化学水处理系统脱硫废水从废水缓冲箱用泵送入中和、沉降、絮凝三联箱。中和：在中和箱中加入石灰乳将废水pH值调至9左右，使废水中的大部分重金属生成氢氧化物而沉淀，并使石灰乳中的钙离子与废水中的氟离子反应生成溶解度较小的氟化钙沉淀，与As3+络合生成Ca3(AsO3)2等难溶物质。沉降：在沉降箱中加入有机硫(TMT-15)，使其与水中剩余的Pb2+，Hg2+反应生成溶解度更小的金属硫化物而沉积下来。絮凝：在絮凝箱内加入聚合氯化硫酸铁(硫酸氯化铁)FeClSO4，使水中的悬浮固体或胶体杂质凝聚成稍大的絮凝体，在絮凝箱出口处加入阴离子高分子聚合物(PAM-聚丙烯酰胺)作为助凝剂来降低颗粒的表面张力，强化颗粒的长大过程，进一步促进氢氧化物和硫化物的沉淀，使微细絮体慢慢变成更大、更易沉淀的絮状物，同时，也使脱硫废水中的悬浮物沉降下来。,澄清：废水自流进入澄清池，絮凝体在澄清池中与水分离。絮体因密度较大而沉积在底部，然后通过重力浓缩成污泥。大部分污泥经污泥输送泵输送到污泥脱水系统，小部分污泥作为接触污泥返回到中和箱，提供沉淀所需的晶核。澄清池上部则为净水，净水通过澄清浓缩池周边的溢流口自流到出水箱，加盐酸将其pH值调整到6.09.0后排放。污泥处理：澄清池底部的大部分浓缩污泥经污泥输送泵送到污泥脱水机。澄清池底部的泥渣中固体物质的质量分数为10%左右，经压滤机脱水后，滤饼含固率为45%左右，最后将滤饼运送到渣场贮存。污泥脱水的滤液进入污水回收池内，由污水回收泵送往中和箱内与新来的脱硫废水一道进入下一个处理循环。,（3）零排放的处理方式。废水浓缩、蒸发和“烟道”处理可以达到零排放。,将脱硫废水用泵送到除尘器前烟道，经压缩空气将脱硫废水在除尘器前烟道内雾化。某电厂烟气脱硫工程单台300MW机组脱硫废水排放量仅为4.2m/h，水温为52，除尘器前烟道中烟气温度为142，因此，喷入烟道的雾化脱硫废水迅速在烟道中蒸发，脱硫废水中的固体物（重金属杂质以及各种金属盐等)和灰一起悬浮在烟气中并随烟气进入电除尘器，在电除尘器中被电极捕捉，随灰一起外排，因脱硫废水中固体量和各种金属盐含量仅为395kg/h，对灰的物性及综合利用不会产生影响。经过计算，脱硫废水喷入烟气后，烟气湿度由7.14%增加至7.56%，烟气温度由142降至136，烟气处于不饱和状态，高于酸露点温度，不会对烟道和电除尘器产生腐蚀，因此，不需要对脱硫废水喷入点后烟道及除尘器进行改造处理。同时，烟气湿度的增加和烟气温度的降低，也降低了电除尘器中灰的比电阻，有利于提高除尘效率。另外，因烟气温度的降低及烟气含湿量的增加，减少了FGD系统的水耗量。,五、影响脱硫率的主要因素,(一)影响脱硫率的主要因素1浆液pH值一般控制为4.85.6。如果pH设定值太高，石灰石耗量大，循环浆液中过剩CaCO3偏高，池中产生的CaSO31/2H2O增多，石膏品质下降，石灰石不再溶解并且尽管pH值很高，二氧化硫吸收很难进行；而pH设定值过低可降低堵塞和结垢的风险，但是长时间在低pH值运行系统腐蚀会加剧，维护费用较大。,2钙硫比3吸收剂70%用石灰石作吸收剂，16%用石灰，12%用其他吸收剂。石灰石比石灰便宜34倍。在吸收剂中加入镁能提高脱硫率，降低能耗,(1)石灰石运行中应尽量采用纯度高的石灰石，易于控制灰浆的pH值，保证系统的脱硫效率.石灰石的颗粒度大小会影响其溶解，进而影响脱硫率。(2)添加剂湿法脱硫中使用了多种化学添加剂，主要分为有机缓冲剂和氧化抑制剂。有机缓冲剂用来提高脱硫性能和运行灵活性，氧化抑制剂用来抑制自然氧化，使得石膏不结垢。此外，添加有机缓冲剂的WFGD系统可以比没有添加缓冲剂的系统在更低的pH值下运行。由于pH值较低，主要的反应产物不是亚硫酸钙而是亚硫酸氢钙。由于亚硫酸钙较难溶于水，而亚硫酸氢钙的溶解度高得多，因此运行在低pH值下结垢的可能性比pH值较高时小得多。,4液气比5进塔烟温 进塔烟温越低越有利于SO2的吸收。6烟尘浓度浆液中的粉尘、重金属杂质过多，则会影响石灰石的溶解，导致浆液pH值降低，脱硫率将下降。7烟气流速高吸收塔内烟气流速可以提高气液两相的湍动，减小烟气与液滴间的隔膜厚度，提高传质效果，同时喷淋液滴的下降速度相对减小，增大传质面积。但是气流增速会减小气液接触时间，导致脱硫率下降。,六、脱硫装置运行维护概要,1吸收塔系统(1)吸收塔浆液池液位控制。吸收塔浆液池的液位调节主要是通过投用除雾器补水来实现的。有的脱硫装置在吸收塔底部及顶部均安装液位计，.如果顶部和