脱硫培训讲义,燃煤电厂脱硫讲义,一、脱硫的目的 1、目前我国电力生产主要是火力发电，在火力发电的生产过程中主要以煤炭为主要燃料，煤炭在燃烧发电过程中对环境造成的污染主要有以下几个方面： 1.排放粉尘造成污染； 2.排放硫氧化物、氮氧化物造成污染； 3.排放固体废弃物（粉煤灰、渣）而造成污染； 4.排放污水造成污染； 5.生产过程中产生的噪声污染； 6.火电厂车间、场所的电磁辐射污染； 7.排放热水造成的热污染。,2、二氧化硫对人体、生物和物品的危害 1.排入大气中的二氧化硫往往和飘尘粘合在一起，被吸入人体内部，引起各种呼吸道疾病； 2.在湿度较大的空气中，它可以由Mn或Fe2O3等催化而变成硫酸烟雾，随雨降到地面，湿式沉降就是通常说的酸雨，它对生态系统，建筑物和人类的健康有很大的危害。酸雨对水生生态系统的危害表现在酸化的水体导致鱼类减少和灭绝，另外土壤酸化后，有毒的重金属离子从土壤和底质中溶出，造成鱼类中毒死亡；酸雨对陆生生态系统的危害表现在使土壤酸化，危害农作物和森林生态系统；造成农作物减产，甚至植株完全枯死，颗粒无收；酸雨渗入地下水和进入江河湖泊中，会引起水质污染；另外，酸雨还会腐蚀建筑材料，使其风化过程加速；受酸雨污染的地下水、酸化土壤上生长的农作物还会对人体健康构成潜在的威胁。,反应原理,脱硫系统的反应原理大致可分为以下四个过程： 、吸收反应 ；、氧化反应 ；、中和反应 ；、其他副反应； 一、吸收反应 吸收液通过喷嘴雾化喷入吸收塔，分散成细小的液滴并覆盖吸收塔的整个断面。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、SO3及HCl 、HF被吸收。SO2吸收产物的氧化和中和反应 在吸收塔底部的氧化区完成并最终形成石膏。 为了维持吸收液恒定的pH值并减少石灰石耗量，石灰石被连续加入吸收塔，同时吸收塔内的吸收剂浆液被搅拌机、氧化空气和吸收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。,.化学过程强制氧化系统的化学过程描述如下：（1）吸收反应烟气与喷嘴喷出的循环浆液在吸收塔内有效接触,循环浆液吸收大部分SO2，反应如下：SO2H2OH2SO3（溶解）H2SO3HHSO3（电离）（）强化吸收反应的措施：a)提高SO2在气相中的分压力（浓度），提高气相传质 动力。b)采用逆流传质，增加吸收区平均传质动力。c)增加气相与液相的流速，高的Re数改变了气膜和液膜的界面，从而引起强烈的传质。d)强化氧化，加快已溶解SO2的电离和氧化，当亚硫酸被氧化以后,它的浓度就会降低,会促进了SO2的吸 收。,e)提高PH值，减少电离的逆向过程，增加液相吸收推动力。f)在总的吸收系数一定的情况下，增加气液接触面积，延长接触时间，如：增大液气比，减小液滴粒径，调整喷淋层间距等。g)保持均匀的流场分布和喷淋密度，提高气液接触的有效性。 二、氧化反应 HSO1/2O2HSO一部分HSO3在吸收塔喷淋区被烟气中的氧所氧化，其它的HSO3在反应池中被氧化空气完全氧化，反应如下：HSO4HSO42 氧化反应的机理：氧化反应的机理基本同吸收反应，不同的是氧化反应是相连续，气相离散。水吸收O2属于难溶解度的气体组份的吸收，根据双膜理论，传质速率受液膜传质阻力的控制。,强化氧化反应的措施： a)降低PH值，增加氧气的溶解度 b)增加氧化空气的过量系数，增加氧浓度 c)改善氧气的分布均匀性，减小气泡平均粒径，增加气液 接触面积。 中和反应的机理： 中和反应伴随着石灰石的溶解和中和反应及结晶，由于石 灰石较为难溶，因此本环节的关键是，如何增加石灰石的 溶解度，反应生成的石膏如何尽快结晶，以降低石膏过饱 和度。中和反应本身并不困难。 强化中和反应的措施： a)提高石灰石的活性，选用纯度高的石灰石，减少杂 质。 b)细化石灰石粒径，提高溶解速率。 c)降低PH值，增加石灰石溶解度，提高石灰石的利用率。,d)增加石灰石在浆池中的停留时间。 e)增加石膏浆液的固体浓度，增加结晶附着面，控制石膏的相对饱和度。 f)提高氧气在浆液中的溶解度，排挤溶解在液相中的CO2，强化中和反应。 （4）其他副反应烟气中的其他污染物如SO3、Cl、F和尘都被循环浆液吸收和捕集。SO3、HCl和HF与悬浮液中的石灰石按以下反应式发生反应：SO3H2O2HSO42CaCO3 +2 HClCaCl2 +CO2 +H2OCaCO3 +2 HF CaF2 +CO2 +H2O副反应对脱硫反应的影响及注意事项：脱硫反应是一个比较复杂的反应过程，其中一些副反应，有些有利于反应的进程，有些会阻碍反应的发生，下列反应应当在设计中予以重视：,a)Mg的反应 浆池中的Mg元素，主要来自于石灰石中的杂质，当石灰 石中可溶性Mg含量较高时（以MgCO3形式存在），由 于MgCO3活性高于CaCO3会优先参与反应，对反应的 进行是有利的， 但过多时，会导致浆液中生成大量的可溶性的MgSO3， 它过多的存在，使的溶液里SO32-浓度增加,导致SO2吸 收化学反应推动力的减小，而导致SO2吸收的恶化。 另一方面，吸收塔浆液中Mg浓度增加，会导致浆液中 的MgSO4(L)的含量增加，既浆液中的SO42-增加，会 对导致吸收塔中的悬浮液的氧化困难，从而需要大幅度增 加氧化空气量，氧化反应原理如下：HSO31/2O2HSO4 （1）HSO4HSO42 （2） 因为（2）式的反应为可逆反应，从化学反应动力学的角度来看，如 果SO42-的浓度太高的话，不利于反应向右进行。,因此喷淋塔会控制Mg离子浓度，当高于5000ppm时，需 要通过排出更多的废水，此时控制准则不再是CL小于20000ppm； b)、AL的反应 AL主要来源于烟气中的飞灰，可溶解的AL在F离子浓度达到 一定条件下，会形成氟化铝络合物（胶状絮凝物），包裹在石 灰石颗粒表面，形成石灰石溶解闭塞，严重时会导致反应严重 恶化的重大事故。 c)、Cl的反应 在一个封闭系统或接近封闭系统的状态下，FGD工艺的运行会 把吸收液从烟气中吸收溶解的氯化物增加到非常高的浓度。这 些溶解的氯化物会产生高浓度的溶解钙,主要是氯化钙,如果高 浓度的溶解的钙离子存在FGD系统中,就会使溶解的石灰石减 少,这是由于”共同离子作 用”而造成的,在”共同离子作用”下,来自氯化钙的溶解钙就会妨 碍石灰石中碳酸钙的溶解。控制CL离子的浓度在12000 20000ppm是保证反应正常进行的重要因素。,技术术语解释,何谓溶液的pH值： 溶液中氢离子的量浓度的负常用对数即为该溶液的pH 值：即pHlgH+ pH值越小，说明溶液中H+的摩尔浓度越大，酸度也越 大，反之亦然。同样，溶液中氢阳离子根的摩尔数浓度用 负常用对数值表示时，即为该溶液的pOH值。由于水的 离子积为一常数： H+OH1014mol/L 所以pHpOH14，就是说，任何水溶液中的pH值与 pOH值之和在常温下为14。 什么是烟气的标准状态： 标准状态指烟气在温度为273K，压力为101325Pa时 的状态。 什么是脱硫率：,什么是脱硫率： 脱硫率是用烟气中的SO2被脱硫剂吸收的百分比。 计算公式为：（C SO2CSO2）/C SO2100 式中：C SO2加脱硫剂前的浓度SO2，ppm CSO2加脱硫剂后的浓度SO2，ppm 吸收塔进口烟气量、吸收塔出口烟气量、浆液循环时间、 液气比、Ca/S(mol)、吸收塔直径、高度和容积。 什么是液气比: 液气比是指与流经吸收塔单位体积烟气量相对应的浆液喷 淋量 什么是钙硫比: 钙硫比（Ca/S）是指注入吸收剂量与吸收二氧化硫量的 摩尔比, 钙硫比通常在1.021.05之间。,系 统 描 述,湿法脱硫系统主要包括那些分系统 石灰石-石膏脱硫系统中主要包含以下各分系统 1.烟气系统（烟道挡板、烟气再热器、增压风机等）； 2.工艺水及辅助系统（工艺水、压缩空气等系统） 3.吸收剂制备系统（石灰石粉仓、磨石机、石灰石浆罐、浆液泵等） 4.吸收系统（吸收塔、循环泵、氧化风机、除雾器 等）； 5.石膏脱水及储存系统（石膏浆液泵、水力旋流器、真空脱水机等） 6.电气及控制系统 各分系统的主要设备、作用及流程： 一、烟气系统,烟气系统主要由：增压风机、密封风机、烟气再热器（GGH）、烟道、膨胀节、烟气挡板、及相应的管道和阀门等设备组成。 1.主要设备的作用 (1).增压风机的作用：当烟气通过烟道时，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，要增设增压风机。增压风机的作用是减小烟气在烟道、换热器、吸收塔内的阻力。 (2).密封风机的作用：当脱硫系统检修或停运，烟气挡板关闭时，防止烟气通过挡板泄漏进吸收塔及出入口烟道，对人员及设备造成伤害。,2. 系统流程： 脱硫运行时：电除尘器引风机原烟气烟道（进口挡板）增压风机吸收塔（入口预喷淋文丘里层喷淋层除雾器）净烟气烟道（出口挡板）烟囱； 脱硫停运时：电除尘器引风机旁路挡板烟囱； 为什么要对烟气进行预冷却 大多数含硫烟气的温度为120185度或更高，而吸收操作则要求在较低的温度下（60度左右）进行。因为低温有利于吸收，而高温有利于解析；另外，高温烟气会损坏吸收塔防腐层或其它设备。因此，必须对烟气进行预冷却。此外，还有的脱硫装置采用GGH装置，其原理是从锅炉来的热烟气经增压风机增压后进入烟气换热器(GGH)降温侧，经GGH冷却后，烟气进入吸收塔，向上流动穿过喷淋层，换热后的热能用于加热从吸收塔排出的烟气，加热至80以上，通过烟囱排放。,3、烟道上设有挡板系统，以便于FGD系统正常运行和事 故时旁路运行。每套FGD装置的挡板系统包括一台FGD进口原烟气挡板，出口净烟气挡板和一台旁路烟 气挡板，挡板为双百叶式。在正常运行时，FGD进出 口挡板开启，旁路挡板关闭。在故障情况下，开启烟气旁路挡板门，关闭FGD进出口挡板，烟气通过旁路烟道绕过FGD系统直接排到烟囱。所有挡板都配有密封系统，以保证“零”泄露。密封空气设两台100%容 量的密封空气风机（一台备用）和二级电加热器，加 热温度不低于70；烟道包括必要的烟气通道、冲洗和排放漏斗、膨胀节、法兰、导流板垫片/螺栓材料等4、对于每台锅炉的FGD系统，配置1台100BMCR烟 气量的增压风机（BUF），布置于吸收塔上游的干烟区。增压风机为动叶可调轴流风机。包括电动机、密封空气系统等。,气气换热器（GGH）,GGH是利用热烟气所带的热量加热吸收塔出来的冷的净烟气。在设计条件下且没有补充热源时，GGH可将净烟气的温度提高到80以上。 烟气通过GGH的压损由一在线清洗系统维持。正常运行时清洗系统每天需使用蒸汽吹灰3次。此外，系统还配有一套在线高压水洗装置(约1月用1次)。在热烟气的进口与GGH相连的烟道出口安置一套可伸缩的清洗设备，用来进行常规吹灰和在线水冲洗。清洗装置都有单独的、可伸缩的矛状管和带有单独的辅助蒸汽和水喷嘴的驱动机械。GGH配一台在线的冲洗水泵 ，该泵为在线清洗提供高压冲洗水。自动吹灰系统可保证GGH的受热面不受堵塞，保持承诺的净烟气出口温度。吹灰器自动控制。 当GGH停机后，换热元件可用一低压水清洗装置进行清洗。此低压水清洗装置每年使用两次。每台GGH上的两,个固定的水冲洗装置用来进行离线冲洗。每一个固定的水清洗装置配有带喷嘴的直管，从有一定间隔的喷嘴中均匀地向换热面喷冲洗水。 设置一套密封系统保证GGH漏风率小于1%。,二、吸收系统（以唐电脱硫为例） 吸收系统包括：吸收塔、氧化风机、除雾器、浆液循环泵、搅拌器、石膏排出泵等设备。工艺流程：循环泵喷淋层文丘里层氧化浆液池石膏排出泵 吸收塔为文丘里式，主体材料为碳钢，是脱硫装置的核心设备，为防止浆液中的Cl腐蚀对碳钢表面采用橡胶内衬防腐。由于高温烟气在接触橡胶内衬时会损坏橡胶，所以当吸收塔进口烟气温度高于（#1、#2炉）160度情况下，FGD装置切入旁路运行，以保护吸收塔等设备。 文丘里吸收塔与常规吸收塔不同的就是其在吸收塔烟气进口上方增加了一个文丘里层以增强气液接触效果。吸收塔内部设置3层喷淋层，每层布置108只喷嘴，确保吸收塔内部各个区域均有足够的浆液喷淋密度。 来自锅炉的烟气，在塔内与吸收剂逆流接触并进行吸收反应，反应物在吸收塔浆池进行强制氧化，进而得到脱硫副产品二水石膏(CaS04.2H20)。,