石灰石-石膏湿法脱硫系统.ppt
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石灰石-石膏湿法脱硫系统.ppt
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石灰石-石膏湿法脱硫系统原理及运行控制典型的石灰石石膏湿法脱硫系统包括以下几个子系统:
l烟气系统lSO2吸收系统l吸收剂制备系统l石膏脱水系统l工艺水系统l排空系统l脱硫废水处理系统烟气系统烟气系统概述:
从锅炉引风机后的总烟道上引出的烟气,通过增压风机升压后进入吸收塔,烟气向上流动经过浆液喷淋层,与呈雾态的石灰石浆液逆向接触,烟气收到石灰石浆液的洗涤,从而使SO2、SO3、HF、HCL等有害气体被石灰石浆液吸收,然后烟气经过两层除雾器将烟气中的浆液小颗粒出去,再接入主体发电工程的烟道经过烟囱排入大气。
在主体发电工程烟道上设置旁路挡板门,当锅炉启动和FGD装置故障停运时,烟气由旁路挡板经烟囱排放。
烟气系统烟气系统设备组成:
l增压风机l旁路烟气挡板l原烟气挡板l净烟气挡板l挡板门密封风机l密封空气电加热器烟气系统一、增压风机及其附属设备l增压风机位于原烟气管路上,用以提高烟气的压头,克服吸收塔及烟道的压力损失。
每套脱硫装置设一台动(静)叶可调轴流式增压风机,性能应能够适应锅炉在30%-100%BMCR负荷下正常运行,并留有一定裕度。
l风机配有润滑油站,两台扩散筒密封风机和两台进风箱密封风机。
烟气系统增压风机相关参数:
风机及电机轴承温度、电机线圈温度、增压风机入口压力、增压风机出口压力、增压风机电流、振动、导叶开度及附属润滑油站相关参数等。
l增压风机入口压力控制;l润滑油站温度。
烟气系统二、挡板门及其密封空气系统l在烟气脱硫装置的进、出口烟道上设置双百叶密封挡板用于锅炉运行期间脱硫装置的隔断和维护,在主机发电工程的烟道上设置旁路挡板,该挡板具有快速开启的功能,全关到全开的开启时间25s。
l为防止烟气泄漏,挡板门配有密封空气系统,包括密封风机(每炉两台,一运一备),密封空气电加热器。
密封空气通向两层挡板之间,压力至少比烟气压力高0.5kpa。
电加热器的目的是为了提升密封空气温度,防止在挡板上结露而造成腐蚀,同时为了减少两层挡板之间的温差变形,提高挡板门的密封性和使用寿命。
烟气系统烟气系统保护停止lFGD系统失电;lFGD入口烟气温度达到160;lFGD入口烟气压力超限;l锅炉MFT;l除尘器故障;l增压风机故障停运;l增压风机运行时,只有一台吸收塔浆液循环泵运行;l吸收塔排气门打开l锅炉投油烟气系统三、气-气换热器(GGH)从锅炉尾部除尘器出来的温度较高的烟气(称原烟气)进入GGH,将热量传递给转动的转子内的换热元件,装有换热元件的转子连续地转动,将热量传递给来自脱硫吸收塔的温度较低的烟气(净烟气),使净烟气温度升高。
湿法脱硫装置中,设有GGH的,一般吸收塔入口烟气温度90-100左右,吸收塔出口烟气温度50左右,经过GGH后的再热烟气温度80以上。
烟气系统在GGH中,原烟气与净烟气并不是完全隔离的,原烟气与净烟气的不完全隔离再加上他们之间存在着压差,会造成压力高的烟气向压力低的烟气直接泄漏,同时,由于转子的转动,转子仓格会携带一定量的原烟气到净烟气侧而产生携带泄漏。
采用低泄漏密封装置或密封措施后,漏风量可降至0.5-1%。
原烟气向净烟气泄漏会直接降低整个FGD系统的脱硫效果。
烟气系统为了减少原烟气向净烟气侧泄漏,在采用密封板(片)等常规的密封手段进行密封的同时,还采用了密封区增压和转子内部烟气清扫系统,即低泄漏密封系统。
低泄漏密封系统按作用不同可分为净化密封系统和增压密封系统。
净化密封系统喷出具有一定压头的净烟气,置换掉转子仓格内的大部分原烟气,使转子携带泄漏量降至最少。
烟气系统增压密封系统是在转子周围原烟气与净烟气分界处及扇形板内部送入压头高于原烟气和净烟气的气体,将原烟气和净烟气充分隔离开,从而隔断了原烟气向净烟气的直接泄漏。
另外,为了防止GGH内部烟气漏出腐蚀外部重要设备,系统还布置了空气密封系统,抽取外界空气增压后送到传动装置、导向轴承等处,作气封使用。
烟气系统GGH的清洗系统,从脱硫塔中或原烟气中带来的石膏浆液或烟尘,遇到潮湿的转子,会在传热元件表面大量沉积,导致换热性能下降和烟气阻力的升高,从而降低换热效率,增加增压风机的功率损耗。
为此,在GGH的上下部位配备两台伸缩式吹灰器,平时用压缩空气或蒸汽吹扫,严重堵塞时用高压水清洗,停机时用大流量低压水进行彻底清洗。
GGH的吹扫,在线压缩空气吹扫压力在0.5MPa左右,蒸汽压力一般在1MPa以上,在线高压水冲洗压力在9-11MPa左右,应定期按时冲洗。
烟气系统GGH堵塞的危害1.脱硫后净烟气不能达到设计排放温度,易加剧烟道和烟囱的腐蚀;2.脱硫系统电耗增加;3.脱硫系统耗水量增加;4.影响主机安全生产;5.增加检修、维护费用;6.降低脱硫装置投运率。
烟气系统GGH堵塞的主要原因有:
吸收塔出口烟气携带石膏浆液、除雾器效果不佳、GGH吹灰效果差、烟气中粉尘的黏附等。
日常GGH空气、蒸汽吹扫和高压水冲洗只能吹扫(冲洗)掉换热元件表面的浮沉和软垢,能够缓解GGH压差上涨的速度,而硬垢不容易除掉,只能进行离线冲洗,现阶段电厂常用的离线冲洗方式主要有高压水冲洗、化学药品浸泡加高压水冲洗等。
烟气系统GGH结垢的主要成分是石膏和原烟气中的粉尘,也就是CaSO42H2O和部分Si、Fe、Al的化合物。
如何减轻GGH的堵塞:
l保证除雾器除雾效果,尽量使进入除雾器的烟气流速负荷设计要求;l保证除雾器吹扫、冲洗周期、压力;l保证除尘器的正常工作,减少进入脱硫系统粉尘浓度。
SO2吸收系统SO2吸收系统概述:
主要以喷淋空塔为例,吸收塔分为除雾区、吸收区、浆池区三部分。
含有污染物的原烟气进入吸收塔内的吸收区,烟气向上流动,加入吸收塔的吸收剂石灰石浆液通过浆液循环泵由吸收塔的下部抽出送入吸收塔喷淋层,喷淋层喷嘴喷出的雾状浆液向下流动以逆流方式洗涤烟气。
烟气中的污染物SO2、SO3、HCL、HF与浆液中的石灰石反应,烟气中的粉尘随洗涤浆液进入吸收塔内。
净化处理后的烟气流经两级除雾器,将净烟气所携带的液滴去除。
SO2吸收系统SO2吸收系统设备组成:
l浆液循环泵及喷淋层l除雾器l氧化空气系统l吸收塔搅拌器SO2吸收系统一、浆液循环泵及喷淋层喷淋层位于吸收塔内的吸收区。
喷淋层由喷淋主管、喷淋支管、喷嘴和支撑件组成。
喷淋支管和雾化喷嘴合理分布使喷嘴喷出的雾状浆液能覆盖吸收塔断面而不漏空隙。
各层喷淋管交错布置在不同层上将浆液喷入吸收区,喷淋浆液在吸收区均匀分布,使进入吸收塔内的全部烟气均能与浆液充分接触,避免了因浆液分布不均而使部分烟气未与浆液接触、反应而逃逸出吸收区。
喷淋管交错布置增大了烟气与浆液液滴接触的传质面积,并且对向上流动的烟气产生扰流作用,延长了烟气在吸收区得停留时间,使反应更充分。
SO2吸收系统每层喷淋层对应一台浆液循环泵,保证了FGD装置有良好的负荷适应性和对SO2浓度变化的适应性。
烟气量较少或烟气中SO2浓度较低工况下,通过停运部分喷淋层和对应的浆液循环泵可以有效地降低厂用电耗,提高运行的经济性。
SO2吸收系统二、除雾器除雾器是脱硫系统中的关键设备,其性能直接影响到湿法脱硫系统能否连续可靠运行。
当带有液滴的烟气进入除雾器通道时,由于流线的偏折,在惯性的作用下实现气液分离,部分液滴撞击在除雾器叶片上被补集下来。
除雾器的补集效率随气流速度的增加而增加,这是由于流速高,作用于液滴上的惯性力大,有利于气液的分离。
但是,流速的增加将造成系统阻力增大,使得能耗增加。
同时流速的增加有一定的限度,流速过高会造成二次带水,从而降低除雾效率。
SO2吸收系统除雾器通常由两部分组成,即除雾器本体和冲洗系统。
除雾器本体由除雾器叶片、卡具、夹具、支架等按一定的结构组装而成。
布置形式通常有:
水平型、人字型、V字型、组合型等,大型脱硫吸收塔中多采用人字型、V字型或组合型(菱形、X型)布置。
吸收塔出口水平段上采用水平型布置。
SO2吸收系统除雾器冲洗系统主要由冲洗水泵、冲洗喷嘴、管路、阀门、仪表及电气控制部分组成。
其作用是定期冲洗由除雾器叶片补集下来的液滴、粉尘,保持叶片表面清洁,防止叶片结垢和堵塞。
除雾器喷嘴是除雾器冲洗系统中最重要的执行部件,主要指标是喷嘴的扩散角和喷射断面上水量分布的均匀程度。
主要取决于喷嘴的结构,与喷射压力也有一定关系。
SO2吸收系统除雾器的主要性能参数:
l除雾效率;l系统压力降;l烟气流速;3.5-5.5m/sl除雾器叶片间距;30-50mml除雾器冲洗水压;正面冲洗压力在250kpa以内,背面冲洗压力大于100kpal除雾器冲洗水量;l冲洗覆盖率;100-300%l除雾器冲洗周期。
SO2吸收系统三、氧化空气系统湿法烟气脱硫装置为了使亚硫酸钙浆液充分氧化成硫酸钙,设置了氧化风机将空气导入吸收塔,由于压力较高的要求,氧化风机一般为罗茨风机。
氧化空气系统还包括减温水,目的是为了降低氧化空气温度,防止温度过高造成在氧化空气管干湿交界处产生结垢。
四、吸收塔搅拌器吸收塔搅拌器一般分为上下两部分,下部搅拌器防止浆液沉淀,上部搅拌器位于氧化空气管出口后,将氧化空气管吹出的空气泡打成更加细小的气泡,增大空气与浆液接触面积,增强氧化效果。
SO2吸收系统SO2吸收系统需要控制的参数:
l吸收塔内烟气流速。
吸收塔设计烟气流速一般为3.5-4.1m/s,可通过烟气量进行计算,烟气流速过高会缩短烟气在吸收塔内的停留时间,降低脱硫效率。
l吸收塔PH值。
比较理想的控制范围为5.2-5.8,PH值过大,会造成没来得及反应的石灰石随石膏浆液排出吸收塔,造成浪费。
应保证吸收塔PH计的正常运行,偏差较大时及时校准。
SO2吸收系统l吸收塔浆液密度。
吸收塔浆液密度一般控制在1080-1150kg/m3,过高或过低的密度都会影响CaCO3的反应,随着密度增大,半水亚硫酸钙的含量也会增高。
另外,密度控制的过高会对吸收塔、浆液管道、泵体造成严重磨损,会增大脱硫系统电耗。
l吸收塔液位。
随着吸收塔液位的上升,浆液在吸收塔内的停留时间也不断增加,浆液中的石灰石与酸性物质的反应时间也增加,HSO3-的氧化反应时间也不断延长,改善了石膏品质,提高了石灰石的利用率。
因此在运行中应根据吸收塔的实际情况,尽量提高液位。
SO2吸收系统l浆液循环泵电流与出口压力。
应了解正常运行时循环泵电流与出口压力的对应关系,出现异常时能及时准确的判断异常原因。
l氧化风机出口压力。
氧化风机出口压力受吸收塔液位、吸收塔浆液密度、氧化空气管浸没深度的影响,应避免在高液位与高密度同时出现的情况下运行,防止超出氧化风机额定压力运行。
l氧化空气温度。
氧化空气温度用减温水来控制,应避免氧化空气温度过高,以免产生结垢。
SO2吸收系统吸收塔溢流吸收塔浆液因起泡而导致溢流是石灰石-石膏法脱硫运行中的常见问题之一。
吸收塔浆液溢流主要是表现在浆液的液位指示正确以及保持液位在正常运行值的前提下,由于浆液内部出现泡沫,造成虚假液位,导致浆液从吸收塔溢流管道大量流进吸收塔地坑或从吸收塔入口烟道溢流进入GGH或增压风机出口烟道。
SO2吸收系统主要原因:
l吸收塔浆液中有机物或重金属含量增加。
锅炉燃烧不充分或在运行过程中投油,飞灰中部分未燃尽物质随烟气进入吸收塔,使吸收塔浆液中的有机物含量和重金属离子增加,发生皂化反应,在浆液表面形成油膜,引起浆液表面张力增加,从而使浆液表面起泡。
l石灰石成分因素。
石灰石中含有MgO,如果MgO含量超标会与SO42-反应产生大量泡沫。
l工艺水、浆液及废水的因素。
吸收塔补水水质达不到设计要求,COD、BOD等含量超标。
FGD脱硫系统或废水处理系统未能正常投入,致使吸收塔浆液品质逐渐恶化。
SO2吸收系统解决办法:
l规范运行管理,在主机投油或除尘装置出现故障时,及时通知脱硫运行人员。
如果投油时间较短或除尘装置能较快修复,可采用暂时打开旁路挡板,调小增压风机开度的运行方式,减少进入到脱硫系统的未燃尽成分和飞灰。
如果投油时间长或除尘装置处理时间较长,应停运FGD系统。
l将石灰石组分(如MgO、SiO2)控制在要求范围内,加大石膏浆液排出量,保证新鲜浆液的补充。
同时定期排放废水,以降低吸收塔浆液中重金属离子、Cl-、有机物及各种杂质的含量。
SO2吸收系统l控制吸收塔补水,严格控制吸收塔补充水水质,降低其COD、BOD含量,使补充水的参数指标在设计范围内。
l优化FGD运行方式,在保证氧化效果的前提下,适当降低吸收塔工作液位,减小浆液溢流量。
吸收剂制备系统吸收剂制备系统主要以典型的湿式球磨机为讲解对象。
由称重皮带给料机输送来的石灰石汇同由滤液水泵输送来的滤液水(或工艺水)及石灰石旋流站的底流粗料浓浆一起由球磨机的入口进入球磨机筒体,在球磨机筒体内石灰石受到钢球的撞击、挤压和碾磨并且和滤液水(或工艺水)形成浆液。
然后进入磨机排浆罐,由浆液泵送入旋流器进行粗细分离,浆液中的大颗粒被旋到旋流器的底部形成底流浓浆,返回到磨机入口被再次碾磨,而浆液中的小颗粒则从顶部旋处溢流进入石灰石浆液箱备用。
然后经石灰石浆液泵送至吸收塔。
吸收剂制备系统吸收剂制备系统设备组成:
l湿式球磨机;l润滑油系统;l磨机排浆罐及排浆泵;l石灰石浆液旋流站。
吸收剂制备系统一、湿式球磨机磨机筒体由钢板卷制成筒体和两个带有人孔框的人孔组成。
内部为橡胶衬板,衬板由带橡胶密封的螺栓、埋头垫片和螺母固定。
内部加装不同尺寸的钢球用以碾磨石灰石。
制浆时,粒径小于20mm石灰石从石灰石仓经秤重皮带给料机进入湿式球磨机进行研磨制浆,物料在球磨机筒体内被粉碎;浆液通过磨球出口止回螺旋及滚动筛时拦截下大块的石灰石,浆液通过装在球磨机出口的浆液卸料筛进入湿磨排浆罐,根据系统浆液浓度按一定比例加入稀释水后,由湿磨浆液泵将石灰石浆液输送至旋流器。
吸收剂制备系统二、润滑油系统湿式球磨机的润滑油系统一般是由齿轮润滑油系统和轴承润滑油系统两部分组成。
齿轮润滑系统采用自动喷射润滑,油泵通过管道将油箱内的润滑油脂定时喷到齿圈和小齿轮表面,保持齿轮表面的良好润滑。
轴承润滑油系统为磨机主轴承提供润滑,油泵通过管道将油箱内的润滑油脂由喷嘴喷到轴承内,保持轴承的良好润滑。
吸收剂制备系统三、磨机排浆罐及排浆泵磨机排浆罐位于球磨机出口,排浆罐中浆液密度较大,需加入工艺水或滤液水将密度调整至1400-1500kg/m3,加入工艺水或滤液水也是为了保证排浆罐液位的平衡,使排浆罐液位不会因剧烈波动而造成排浆泵停运。
排浆泵一般在排浆罐旁,每个排浆罐配置两台排浆泵,一运一备,负责将排浆罐中的高密度石灰石浆液输送至旋流站进行粗细分离。
两台排浆泵出口母管处应配置一个石灰石浆液密度计。
吸收剂制备系统四、石灰石浆液旋流站从排浆泵输送来的高密度石灰石浆液在旋流站进行粗细分离,大颗粒石灰石将从旋流站每个旋流子底流重新回到球磨机进行碾磨,小颗粒石灰石将从旋流站溢流通过浆液分配箱流至石灰石浆液箱或球磨机排浆罐。
吸收剂制备系统吸收剂制备系统需控制的参数:
l排浆罐浆液密度。
通过向排浆罐中补充工艺水或滤液水来调节排浆罐浆液密度,一般控制在1400-1500kg/m3之间较好。
l旋流站压力。
根据不同的再循环泵和旋流站,旋流站的压力也不同,应尽量在设计压力下工作。
一般控制在100-150kpa。
l旋流站溢流密度、细度:
旋流站溢流密度应在1200-1300kg/m3左右,颗粒细度应为90-95%以上小于44微米(通过325目筛)。
当发现细度达不到要求时可通过调整旋流站压力进行微调,在微调不能满足要求时就应该向磨机内加入钢球,同时控制磨机入口石灰石原料的尺寸。
吸收剂制备系统l球磨机电流。
电流变小时应及时向磨机内部补充钢球,保证磨机的出力能够满足脱硫系统的要求。
l石灰石浆液密度。
一般控制在1200-1300kg/m3之间,将密度控制的过高则会对输送系统的磨损加剧,并且要求通过调节门来控制吸收塔的加浆量,不能通过普通阀门调整加浆量。
脱水系统脱水系统主要是将石膏和浆液中不需要的物质分离出来,石膏排出泵将浆液由吸收塔送至石膏旋流器,石膏旋流器溢流大部分返回至吸收塔,为了降低杂质和氯化物的浓度,小部分浆液将以废水的形式排放。
石膏旋流器至真空皮带脱水机脱水至含水量低于10%的石膏。
脱水系统的设备组成:
l一级脱水系统,主要包括石膏旋流器、石膏浆液箱、石膏浆液泵。
l二级脱水系统,主要包括真空皮带机、气水分离器、真空泵、皮带机冲洗设备、滤液水泵、石膏卸料设备。
脱水系统一、一级脱水系统吸收塔排出的石膏浆液首先进行水力旋流分离,低密度的溢流大部分返回吸收塔,小部分进入废水处理系统;高密度的底流进入真空皮带脱水系统。
二、二级脱水系统石膏旋流器底流进入真空皮带机,脱水冲洗后得到合格的二水石膏。
真空泵抽出的空气在气水分离器中进行气水分离,分离出的水合皮带机滤处液一起收集到滤液水收集系统,并通过滤液水泵送至吸收塔或制浆系统。
脱水系统脱水系统需控制的参数:
l石膏旋流站压力。
应在设计压力下工作,也可比设计压力稍高,这样可以达到更好的分离效果,使大颗粒石膏更好的分离下来,只有在吸收塔密度长时间居高不下时可适当降低旋流站压力提高处理量。
l气液分离器压力。
一般气液分离器工作压力在-30-80kPa左右,可通过调整真空泵密封水流量、真空盒密封水流量及滤饼厚度调节。
l滤饼厚度。
正常运行一般控制滤饼厚度在20mm左右。
工艺水系统工艺水系统用于FGD系统的补水、冲洗、冷却等,主要用户为:
吸收塔除雾器冲洗水、氧化空气冷却水、吸收塔补水、真空皮带脱水机用水、石灰石浆液制备用水、管道冲洗水、部分设备冷却用水等。
工艺水水质需满足设计要求,水温不超过40。
工艺水系统主要由工艺水箱、工艺水泵、除雾器水泵组成。
排空系统排空系统用于收集、回收FGD系统各处的冲洗水、冷却水、轴封水以及排出的石膏浆液或石灰石浆液,将收集的水由泵输送回FGD系统,重复利用。
排空系统主要包括:
事故浆液箱、吸收塔区排水坑、制浆区排水坑、脱水区排水坑、输送泵及排水坑泵、搅拌器。
脱硫废水处理系统脱硫废水主要来自于吸收塔排出的浆液、经过石膏旋流站,一部分溢流输送至废水处理系统,经过中和、沉降、絮凝、澄清等步骤,将废水中的悬浮物、亚硫酸盐、硫酸盐以及重金属离子去除。
通过废水的排放可控制吸收塔浆液中氯离子、重金属离子以及杂质的含量,改善吸收塔浆液品质。
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