1. 湿法烟气脱硫 石灰石(石灰)— 石膏烟气脱硫
是以石灰石或石灰浆液与烟气中的SO2反应,脱硫产物是含水15-20%的石膏。 氧化镁烟气脱硫
是以氧化镁浆液与烟气中的SO2反应,脱硫产物是含结晶水的亚硫酸镁和硫酸镁的固体吸收产物。 氨法烟气脱硫 用亚硫酸铵(NH4)2SO3吸收SO2生成亚硫酸氢铵NH4HSO3,循环槽中用补充的氨使NH4HSO3亚硫酸氢铵再生为(NH4)2SO3亚硫酸铵循环使用。 双碱法烟气脱硫 是利用氢氧化钠溶液作为启动脱硫剂,配制好的氢氧化钠溶液直接打入脱硫塔洗涤脱除烟气中SO2来达到烟气脱硫的目的,然后脱硫产物经脱硫剂再生池还原成氢氧化钠再打回脱硫塔内循环使用 海水法烟气脱硫 海水通常呈弱碱性具有天然的二氧化硫吸收能力,生成亚硫酸根离子和氢离子,洗涤后的海水呈酸性,经过处理合格后排入大海。
2.干法或半干法烟气脱硫 所谓干法烟气脱硫,是指脱硫的最终产物是干态的 喷雾法:利用高速旋转雾化器,将石灰浆液雾化成细小液滴与烟气进行传热和反应,吸收烟气中的SO2。 炉内喷钙尾部增湿活化法:将钙基吸收剂如石灰石、白云石等喷入到炉膛燃烧室上部温度低于1200℃的区域,石灰石煅烧成氧化钙,新生成的氧化钙CaO与SO2进行反应生成CaSO4硫酸钙,并随飞灰在除尘器中收集,并且在活化反应器内喷水增湿,促进脱硫反应。 循环流化床法:将干粉吸收剂粉喷入塔内,与烟气中的SO2反应,同时喷入一定量的雾化水,增湿颗粒表面,增进反应,控制塔出口烟气的温度,吸收剂和生成的产物一起经过除尘器的收集,再进行多次循环,延长吸收剂与烟气的接触时间,大大提高吸收剂的利用率和脱硫效率。 荷电干式喷射脱硫法:吸收剂干粉以高速通过高压静电电晕充电区,使干粉荷上相同的负电荷被喷射到烟气中荷电干粉同电荷相斥,在烟气中形成均匀的悬浊状态,离子表面充分暴露,增加了与SO2的反应机会。同时荷电粒子增强了活性,缩短了反应所需停留时间,提高了脱硫效率。
二、烧结机石灰—石膏湿法脱硫工艺概述
1、烧结机的烟气特点 烧结烟气是烧结混合料点火后,随台车运行,在高温烧结成型过程中产生的含尘废气,烧结烟气的主要特点是:
(1)烧结机年作业率较高,达90%以上, 烟气排放量大;
(2)烟气成分复杂,且根据配料的变化存在多改变性别;
(3)烟气温度波动幅度较大,波动规模在90~170 ℃;
(4)烟气湿度比较大一般在10%左右;
(5)由于烧结原料含硫率关系,引起排放烟气SO2浓度随配料比的变化而发生较大的变化;
(6)烧结烟气含氧 量高,约占10%~15%左右;
(7)含有腐蚀性气体。烧结机点火及混合料的烧结成型过程,均产生一定量的氯化氢(HCl)、硫氧化物(SOx)、氮氧化物(NOx)、氟化氢(HF)等。
2. 石灰-石膏湿法脱硫工艺原理 脱硫剂采用石灰粉(150目以上,含钙率≥80%,筛余量≤5%),脱硫浆液吸收烟气中的S02后,经氧化生成石膏,其反应方程式如下:
(1)烟气中SO2及SO3的溶解; 烟气中所含的SO2与吸收剂浆液发生充分的气/液接触,在气—液界面上发生传质过程,烟气中气态的SO2及SO3溶解转变为相应的酸性化合物: SO2+H2O ←→ H2SO3亚硫酸 SO3+H2O ←→ HSO4硫酸氢根 烟气中的一些其他酸性化合物(如:HF(氟化氢)、HCl(氯化氢)等),在烟气与喷淋下来的浆液接触时也溶于浆液中形成氢氟酸、盐酸等。
(2)酸的离解 SO2溶解后形成的亚硫酸迅速按下式进行离解: H2SO3 亚硫酸 ←→ H 氢离子 亚硫酸氢根HSO3 - (较低PH值) HSO3-亚硫酸氢根 ←→ H 氢离子 SO32亚硫酸根- (较高PH值)
(3)吸收剂溶解与中和反应 首先需将石灰消化,即将生石灰与水反应生成熟石灰Ca(OH)2(氢氧化钙)浆液: CaO氧化钙(固) H2O ←→ Ca(OH)2(氢氧化钙)(固)
Ca(OH)2(固) H2O ←→ Ca(OH)2(浆液) H2O Ca(OH)2可部分电离生成离子: Ca(OH)2(浆液)←→ Ca2 正2价的钙离子 2OH- (2个氢氧根) 吸收剂浆液在吸收塔喷淋区内与离解反应产生的H 强酸发生中和反应: OH-氢氧根离子 强酸H 亚硫酸氢根HSO3-→ 亚硫酸根SO32-+H2O Ca(OH)2 H 亚硫酸氢根HSO3- → Ca2 SO32-+H2O 在酸性条件下,反应中生成的亚硫酸根SO32-还可以按下式进行反应: SO32- H ←→ 亚硫酸氢根HSO3- (4)氧化反应及结晶 吸收了SO2的浆液,含有大量的亚硫酸根SO32-、亚硫酸氢根HSO3-,这些离子在吸收塔下部的浆池内,被罗茨风机鼓入的氧气所氧化: 2SO32-+O2 → 2SO42-
2HSO3-+O2 → 2H 2SO4- 亚硫酸根SO32-、亚硫酸氢根HSO3-不断的被氧化成硫酸根SO42-,并与2价钙离子Ca2 结合连续生成硫酸钙CaSO4,最终导致溶液的过饱和,进而产生了石膏晶体。 Ca2++SO42-+2H2O → CaSO4?2H2O(石膏)
吸收塔浆液池中的pH值通过加入石灰浆液来控制,在吸收塔浆液池中的反应需足够长的时间以使石膏能产生良好的石膏结晶(CaSO4?2H2O)熟石膏。
氧化风机用以向吸收塔浆池提供足够的氧气,以便于石膏的形成(即从亚硫酸钙进一步氧化成硫酸钙),因为烟气中所含的氧不能满足氧化需要。
3. 石灰-石膏法的特点
(1)脱硫效率高。石灰石(石灰)—石膏湿法脱硫工艺脱硫率高达95%以上,脱硫后的烟气不但二氧化硫浓度很低,而且烟气含尘量也大大减少。大机组采用湿法脱硫工艺,二氧化硫脱除量大,有利于地区和电厂实行总量控制。
(2)技术成熟,运行可靠性好。国外火电厂石灰石(石灰)一石膏湿法脱硫装置投运率一般可达98%以上,由于其发展历史长,技术成熟,运行经验多,因此不会因脱硫设备而影响锅炉的正常运行。特别是新建的大机组采用湿法脱硫工艺,使用寿命长,可取得良好的投资效益。
(3)对煤种变化的适应性强。该工艺适用于任何含 硫量的煤种的烟气脱硫,无论是含硫量大于3%的高硫煤,还是含硫量低于1%的低硫煤,石灰石(石灰)一石膏湿法脱硫工艺都能适应。
(4)占地面积大,一次性建设投资相对较大。石灰石(石灰) 一石膏湿法脱硫工艺比其它工艺的占地面积要大,所以现有电厂在没有预留脱硫场地的情况下采用该工艺有一定的难度,其一次性建设投资比其它工艺也要高一些。
(5)吸收剂资源丰富,价格便宜。作为石灰石(石灰) 一石膏湿法脱硫工艺吸收剂的石灰石,在我国分布很广,资源丰富,许多地区石灰石品位也很好,碳酸钙含量在90%以上,优者可达95%以上。在脱硫工艺的各种吸收剂中,石灰石价格最便宜,破碎磨细较简单,钙利用率较高。
(6)脱硫副产物便于综合利用。石灰石(石灰) 一石膏湿法脱硫工艺的脱硫副产物为二水石膏。在日本、德国脱硫石膏年产量分别为250万吨和350万吨左右,基本上都能综合利用,主要用途是用于生产建材产品和水泥缓凝剂。脱硫副产物综合利用,不仅可以增加电厂效益、降低运行费用,而且可以减少脱硫副产物处置费用,延长灰场使用年限。
(7)技术进步快。近年来国外对石灰石(石灰) 一石膏湿法工艺进行了深入的研究与不断的改进,如吸收装置由原来的冷却、吸收、氧化三塔合为一塔,塔内流速大幅度提高,喷嘴性能进一步改善等。通过技术进步和创新,可望使该工艺占地面积较大、造价较高的问题逐步得到妥善解决。
4.石灰-石膏法的工艺描述 在烧结机的引风机与原烟囱之间的原水平烟道上增加烟道,烟道接引至增压风机。并且在水平烟道接口与烟囱之间的水平烟道上加装电动双百叶旁路挡板门。烟气由增压风机增压后送至反应塔,在塔内折流向上,与喷淋而下的雾化浆液碰撞反应,烟气中的SO2、尘、部分重金属、氧化物被脱除或洗涤,净化后的湿烟气,经过二级除雾器脱水除雾后,
通过塔顶直排烟囱排放,吸收SO2的浆液在吸收塔浆液池中生成亚硫酸钙 CaSO3,在塔内被氧化风机鼓入的空气强制氧化,生成熟石膏CaSO4?2H2O,不断聚集,达到沉淀密度,经过石膏排放阀,排入石膏事故浆液池,达到一定的容积后,再由石膏泵送入自动隔膜压滤机,进行脱水处理。含水率≤20%的石膏被脱出外运,产生的废水自流进入废水储存池,再进入废水处理系统,通过治理后回用。
5.石灰-石膏法的工艺流程图
三. 石灰—石膏法脱硫工艺系统组成
1. 烟气系统
1.1. 烟气系的作用 烟气系统采用将增压风机布置在吸收塔上游烟气侧运行的方案,以保证整个FGD系统均为正压操作,并同时避免增压风机可能受到的低温烟气的腐蚀,从而保证了增压风机及整个FGD系统安全长寿命运行。
从烧结机来的原烟气,由烟道通过原烟气挡板门,由增压风机引至脱硫塔系统。原烟气在吸收塔进行脱硫反应。在吸收塔内原烟气与石灰浆液充分接触,反应脱除其中的SO2、SO3等气体,通过脱硫塔后烟气温度进降低至50℃左右。脱硫后的净烟气经除雾器,经过净烟气烟道、烟囱,排放到大气中。
为了将FGD系统与烧结机分离开来,在整个烟气系统中共设置带气动(电动)执行机构的、保证零泄露的烟气挡板门,包括旁路挡板门、原烟道进口挡板门。当脱硫系统正常运行时,旁路挡板关闭,原烟气通过原烟气挡板后进入FGD装置进行脱硫反应。在要求关闭FGD系统的紧急状态下,旁路挡板自动快速开启,原烟气挡板自动关闭。为防止烟气在挡板门中的泄露,烟气挡板门设置有密封空气系统。
烟道采用普通钢制烟道。收塔本体主要采用碳钢加玻璃鳞片树脂涂层。
1.2.烟气系统设备组成 烟气系统主要机械设备包括:增压风机及其附属设备(叶片调节机构、冷却风机、润滑油站、液压油站)、旁路烟气挡板门、入口烟气挡板门、挡板门密封风机、膨胀节等。风机系统热工仪表:主要包括风机测振装置、失速探针报警装置、电机轴承和定子线圈测温装置、风机轴承测温装置、电机电流变送器信号、叶片电动执行机构调节开度装置、润滑油站测点等;电气驱动装置,包括驱动��动机以及相应的电气控制设备等;相应的DCS控制系统。 2.吸收塔系统
1.1 吸收塔系统的作用 吸收塔是SO2吸收反应的主要场所,是烟气脱硫系统的核心。在吸收塔内,烟气中的SO2被吸收浆液洗涤并与浆液中的Ca(OH)2发生反应,反应生成的亚硫酸钙在吸收塔底部的循环浆池内被氧化风机鼓入的空气强制氧化,最终生成石膏,石膏由石膏排出阀排出,送入石膏处理系统压滤脱水。烟气经过塔顶的除雾器,以除去脱硫后烟气夹带的细小液滴,使烟气含雾量在要求的范围内。
脱硫装置吸收塔为逆流式喷淋吸收塔,吸收塔为圆柱体,底部为循环浆池,上部主要部分为喷淋洗涤区,通常布置了三层喷嘴。烟气在喷淋区自下而上流过,经洗涤脱硫后经吸收塔顶部排出吸收塔。
1.2 吸收塔系统的设备组成 主要包括吸收塔、除雾器、浆液循环泵、氧化风机、吸收塔搅拌器、石膏浆液排放阀等设备。热工仪表主要有:密度计、PH计、吸收塔液位计、除雾器压差计,出口烟囱烟气分析仪等。 吸收塔塔体为钢结构,采用玻璃鳞片树脂内衬。
采用3台离心式浆液循环泵,将浆液从吸收塔底部打至塔内喷层,浆液经过喷嘴雾化,与烟气接触,达到吸收SO2的目的; 通常每塔设置1台罗茨型强制氧化风机,为塔内浆液提供充足的氧化空气。吸收塔循环浆池中无需加入硫酸或其他化合物就能用就地增强浆液氧化的方法完成亚硫酸钙的氧化。 吸收塔顶布置除雾器,可以分离烟气中绝大部分浆液雾滴,经收集后烟气夹带出的雾滴均返回吸收塔浆池中。每套除雾器都安装了喷淋水管,通过控制程序进行脉冲冲洗,用以去除除雾器表面上的结垢和补充因烟气饱和而带走的水份,以维持吸收塔内要求的液位。
在吸收塔内下部浆液池中3-4个搅拌器水平径向布置,作用是使浆液保持流动状态,从而使其中的脱硫有效物质氢氧化钙Ca(OH)2固体微粒也保持在浆液中的均匀悬浮状态,保证浆液对SO2的吸收和反应能力。
3. 石灰浆液制备系统 脱硫剂采用石灰粉,由业主用罐车运至现场粉仓。 脱硫剂采用石灰粉(粒径≤25mm;碳酸钙含量≥85%、碳酸镁含量≤5%、其它杂质≤5%;反应速率≤50min),由业主用罐车运至现场粉仓。 石灰粉经罐车运输到现场,经气力输送到储料仓。料仓上部安装有布袋除尘器,在上料时,将布袋风机开启,将料仓的气体排出,保证上料顺畅。石灰粉在经过仓底卸料阀,经过螺旋给料机和称重机,送入熟化机,按照一定的比例加入水,经过过滤筛过滤,配成合格浓度的浆液进入配浆池,配浆池装有浆液密度计,在线检测浆液的密度。为了保证粉仓下料顺畅,防止堵塞,采用压缩空气为石灰粉仓提供流化风。浆液池中安装有搅拌器,对浆液进行搅拌,以便石灰粉与水充分混合,防止沉淀。 本系统设备主要包括:石灰粉仓、粉仓布袋除尘器、仓下卸料阀、粉仓流化风管道及阀门、熟化机、配浆池、浆池搅拌器、配浆工艺水管道和阀门、供浆泵等设备。 本系统热工仪表主要包括:石灰粉仓料位开关(高料位和低料位)、配浆池密度计、配浆池液位计、供浆泵出口压力表等。 这样制成的石灰浆液用石灰浆液泵输送到吸收塔,根据烟气负荷、脱硫塔烟气入口的SO2浓度和pH值来控制喷入吸收塔的浆液量。
4、石膏脱水系统 吸收塔内的浆液达到一定的密度后,通过石膏排出阀门输送到石膏浆液池,再经给料泵输送给板框式压滤机,浆液通过输料泵在一定的压力下,从后顶板的进料孔进入到各个滤室,通过滤布,固体物被截留在滤室中,并逐步形成滤饼,滤液则通过板框上的出水孔排出机外。滤液收集在滤液箱内供钢厂利用。浆液经板框式压滤机进行脱水至含水20%左右的石膏滤饼,用铲车外运。 本系统设备主要包括:石膏排出阀门2台,石膏浆液池1个、石膏浆液池搅拌器1台、压滤机给料泵2台、板框式压滤机2台及其附属设备等。 本系统热控仪表主要包括:石膏浆液池液位计、压滤机给料泵出口压表、板框式压滤机附属仪表等。 浆液过滤步序 接通外接电源,按油泵起动按钮等电机起动,将手动阀扳到退程档,使中顶板退到适当位置,再手动阀控制在中间位置。 打开滤液出口阀门,启动进料泵并渐渐开启进料阀门调节回料阀门,视过滤速度压力逐渐加大,一般不得大于0.6MPa,刚开始时,滤液往往浑浊,然后转清。如滤板间有较大渗漏,可适当加大中顶板顶紧力、旋紧锁紧螺母,但因滤布有毛细现象,仍有少量滤液渗出,属正常现象可由托盆接贮。监视滤出液,当料液滤完或框中滤渣已满不能再继续过滤,即为一次过滤结束。 输料泵停止工作,关闭进料阀门。 出渣时按油泵起动按钮,松开锁紧螺母,将手动阀扳至倒程挡,使中顶板及锁紧螺母收回致接套处。将手动阀板至中间档,再按停泵按钮。 卸滤渣并将滤布、滤板、滤框冲洗干净。
5、工艺水系统 在FGD装置内水的损耗主要用于石膏附带水分和结晶水,以及烟气带走的蒸发水。这些损耗的水分通过输入新鲜的工艺水来补足。 脱硫系统设有一个工艺水箱,配二台工艺水泵,配二台冲洗水泵。水箱上配有超声波液位计,来检测水箱的液位。配有水箱进水管道,官道上装有电动调节阀门,用来控制水箱的液位。 工艺水泵主要用于供给制浆系统来配制浆液,同时也用作清洗所有输送浆液管道和浆液泵的冲洗水。 冲洗水用来冲洗吸收塔内的除雾器,防止除雾器堵塞,同时给吸收塔补充水分,调整吸收塔的正常液位。
6.电气主要系统组成
1.1供配电系统: 脱硫系统运行用电源由业主提供至系统配电柜接线端子处。 高压配电系统参照厂内原有系统配置。高压配电系统目前按10KV供电方式考虑,主要供应对象有:增压风机(高压直启或软起)、循环泵(高压直启或软启动)、变压器。低压供电系统由系统自带的变压器配合低压供电屏供电方式,为中性点直接接地系统。现场配置的除增压风机和循环泵以外的各种转动设备,如:电动机、电动执行器、泵、输送机等均采用380V供电方式。一套UPS电源 (含电池)为DCS、烟气挡板、应急照明等重要设备供电。 动力电缆:电力电缆选用聚氯乙稀绝缘铜芯电缆。 控制电缆:控制电缆为阻燃型护套屏蔽电缆。 电缆敷设,电缆设施符合相关的标准和规范。 电缆根据工程实际情况恰当地采用电缆沟道﹑电缆桥架﹑地下埋管以及电缆直埋的敷设方式。直埋电缆每隔15m左右在地面设置永久性标志。
1.2 电气控制与保护 电动机回路采用断路器、继电保护相组合,将保证在发生短路故障时,各级保护有选择性的正确动作。电气设备防护等级符合国家规范;对于有防晒、防雨、防尘、防沙、防酸等要求的电气设备,其外壳的防护等级根据实际情况确定。
1.3 防雷接地系统 防雷接地系统,接地系统包括接地极、接地体、连接和固定材料。在适当的位置埋设接地极,其位置不妨碍带检修孔的接地井,每个接地极与主接地网导体相连,主接地网导体尽可能靠近设备设置。防雷保护系统的布置、尺寸和结构要求符合相关的GB、DL标准。脱硫岛区域内的防雷保护根据需要设计和安装。避雷针和避雷带(网)的引下线在距地面2000mm及以内装有牢固的PVC保护管。防雷装置的引下线不少于2条,引下线采用镀锌圆钢。总承包区域内的防雷保护根据需要设计和安装。避雷针集中接地装置接地电阻不大于4Ω。 接地极导体采用下列方式连接:
a、地下部分采用焊接,焊接处应做防护处理;
b、裸露部分采用螺栓连接或焊接,焊接处应做防护处理。
c、脱硫岛区域内为独立的闭合接地网,其接地电阻值≤4Ω。该闭合接地网至少有四处与钢厂的主接地网电气连接。
7. DCS系统
1.1 DCS,全称:Distributed Control System,定义:DCS是分散控制系统的简称,国内一般习惯称为集散控制系统。它是一个由过程控制级和过程监控级组成的以通信网络为纽带的多级计算机系统,综合了计算机(Computer)、通讯(Communication)、显示(CRT)和控制(Control)等4C技术,其基本思想是分散控制、集中操作、分级管理、配置灵活、组态方便。
1.2 DCS系统功能:
DCS控制系统对整个生产过程的进行检测显示、操作控制、安全报警等,提供历史数据查询、趋势曲线、生产表等。支持工程师维护功能、系统组态功能。
操作人员可在显示器上形象地看到:整体观察画面;控制分组画面;调整画面;回路参数修改画面;趋势画面;报警一览画面;流程画面等。
各种由常规仪表、控制按钮进行的操作,均可通过键盘、鼠标完成。 整个脱硫岛的运行管理集中在脱硫控制室进行,所有电气电机信号全部进入DCS,系统流量、压力、物位、温度、浓度、UPS等信号全部进入DCS系统。
公司名称:河北中河环保设备有限公司
联系人:李经理
手 机:13513486444
电 话:0317-8338838
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