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石灰石-石膏法脫硫工程
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石灰石-石膏法濕法煙氣脫硫工藝
我國是以煤炭為主要能源的國家，煤炭占一次能源消費總量的70%左右。煤炭造成的大氣污染有二氧化碳、二氧化硫、氮氧物和粉塵等。控制二氧化硫排放已成為社會和經(jīng)濟(jì)可持續(xù)發(fā)展的迫切要求。目前，全世界煙氣脫硫工藝共有200多種，經(jīng)過幾十年不斷的探索和實踐，在火電廠上應(yīng)用的脫硫工藝僅在10種左右，主要包括有：石灰石-石膏濕法煙氣脫硫工藝；旋轉(zhuǎn)噴霧半干法煙氣脫硫工藝；爐內(nèi)噴鈣加尾部煙道增濕活化脫硫工藝；循環(huán)流化床鍋爐脫硫工藝；海水脫硫煙氣工藝；電子束煙氣脫硫工藝以及荷電干式噴射法煙氣脫硫等工藝。
石灰石-石膏濕法煙氣脫硫工藝是目前應(yīng)用最廣泛的一種脫硫技術(shù)，其基本工藝流程如下：
鍋爐煙氣經(jīng)電除塵器除塵后，通過增壓風(fēng)機(jī)、GGH(可選)降溫后進(jìn)入吸收塔。在吸收塔內(nèi)煙氣向上流動且被向下流動的循環(huán)漿液以逆流方式洗滌。循環(huán)漿液則通過噴漿層內(nèi)設(shè)置的噴嘴噴射到吸收塔中，以便脫除SO2、SO3、HCL和HF，與此同時在“強(qiáng)制氧化工藝”的處理下反應(yīng)的副產(chǎn)物被導(dǎo)入的空氣氧化為石膏（CaSO4•2H2O），并消耗作為吸收劑的石灰石。循環(huán)漿液通過漿液循環(huán)泵向上輸送到噴淋層中，通過噴嘴進(jìn)行霧化，可使氣體和液體得以充分接觸。每個泵通常與其各自的噴淋層相連接，即通常采用單元制。
在吸收塔中，石灰石與二氧化硫反應(yīng)生成石膏，這部分石膏漿液通過石膏漿液泵排出，進(jìn)入石膏脫水系統(tǒng)。脫水系統(tǒng)主要包括石膏水力旋流器（作為一級脫水設(shè)備）、漿液分配器和真空皮帶脫水機(jī)。
經(jīng)過凈化處理的煙氣流經(jīng)兩級除霧器除霧，在此處將清潔煙氣中所攜帶的漿液霧滴去除。同時按特定程序不時地用工藝水對除霧器進(jìn)行沖洗。進(jìn)行除霧器沖洗有兩個目的，一是防止除霧器堵塞，二是沖洗水同時作為補(bǔ)充水，穩(wěn)定吸收塔液位。
在吸收塔出口，煙氣一般被冷卻到46—55℃左右，且為水蒸氣所飽和。通過GGH將煙氣加熱到80℃以上，以提高煙氣的抬升高度和擴(kuò)散能力。
最后，潔凈的煙氣通過煙道進(jìn)入煙囪排向大氣。
石灰石-石膏濕法煙氣脫硫工藝的化學(xué)原理如下：①煙氣中的二氧化硫溶解水，生成亞硫酸并離解成氫離子和HSO-3離子；②煙氣中的氧和氧化風(fēng)機(jī)送入的空氣中的氧將溶液中HSO-3氧化成SO2-4；③吸收劑中的碳酸鈣在一定條件下于溶液中離解出Ca2+；④在吸收塔內(nèi)，溶液中的SO2-4、Ca2+及水反應(yīng)生成石膏（CaSO4·2H2O）。化學(xué)反應(yīng)式分別如下：
① SO2＋H2O→H2SO3→H+＋HSO-3
② H+＋HSO-3＋1/2O2→2H+＋SO2-4
③ CaCO3＋2H+＋H2O→Ca2+＋2H2O＋CO2↑
④ Ca2+＋SO2-4＋2H2O→CaSO4·2H2O
由于吸收劑循環(huán)量大和氧化空氣的送入，吸收塔下部漿池中的HSO-3或亞硫酸鹽幾乎全部被氧化為硫酸根或硫酸鹽，最后在CaSO4達(dá)到一定過飽和度后，結(jié)晶形成石膏-CaSO4·2H2O。石膏可根據(jù)需要進(jìn)行綜合利用或作拋棄處理。
石灰石（石灰）—石膏濕法脫硫工藝系統(tǒng)主要有：煙氣系統(tǒng)、吸收氧化系統(tǒng)、漿液制備系統(tǒng)、石膏脫水系統(tǒng)、排放系統(tǒng)組成。
1）煙氣系統(tǒng)
煙氣系統(tǒng)包括煙道、煙氣擋板、密封風(fēng)機(jī)和氣—氣加熱器（GGH）等關(guān)鍵設(shè)備。吸收塔入口煙道及出口至擋板的煙道，煙氣溫度較低，煙氣含濕量較大，容易對煙道產(chǎn)生腐蝕，需進(jìn)行防腐處理。
煙氣擋板是脫硫裝置進(jìn)入和退出運行的重要設(shè)備，分為FGD主煙道煙氣擋板和旁路煙氣擋板。前者安裝在FGD系統(tǒng)的進(jìn)出口，它是由雙層煙氣擋板組成，當(dāng)關(guān)閉主煙道時，雙層煙氣擋板之間連接密封空氣，以保證FGD系統(tǒng)內(nèi)的防腐襯膠等不受破壞。旁路擋板安裝在原鍋爐煙道的進(jìn)出口。當(dāng)FGD系統(tǒng)運行時，旁路煙道關(guān)閉，這時煙道內(nèi)連接密封空氣。旁路煙氣擋板設(shè)有快開機(jī)構(gòu)，保證在FGD系統(tǒng)故障時迅速打開旁路煙道，以確保鍋爐的正常運行。
2）吸收系統(tǒng)
吸收系統(tǒng)的主要設(shè)備是吸收塔，它是FGD設(shè)備的核心裝置，系統(tǒng)在塔中完成對SO2、SO3等有害氣體的吸收。濕法脫硫吸收塔有許多種結(jié)構(gòu)，如填料塔、湍球塔、噴射鼓泡塔、噴淋塔等等，其中噴淋塔因為具有脫硫效率高、阻力小、適應(yīng)性、可用率高等優(yōu)點而得到較廣泛的應(yīng)用，因而目前噴淋塔是石灰石/石膏濕法煙氣脫硫工藝中的主導(dǎo)塔型。
噴淋層設(shè)在吸收塔的中上部，吸收塔漿液循環(huán)泵對應(yīng)各自的噴淋層。每個噴淋層都是由一系列噴嘴組成，其作用是將循環(huán)漿液進(jìn)行細(xì)化噴霧。一個噴淋層包括母管和支管，母管的側(cè)向支管成對排列，噴嘴就布置在其中。噴嘴的這種布置安排可使吸收塔斷面上實現(xiàn)均勻的噴淋效果。
吸收塔循環(huán)泵將塔內(nèi)的漿液循環(huán)打入噴淋層，為防止塔內(nèi)沉淀物吸入泵體造成泵的堵塞或損壞及噴嘴的堵塞，循環(huán)泵前都裝有網(wǎng)格狀不銹鋼濾網(wǎng)（塔內(nèi)）。單臺循環(huán)泵故障時，FGD系統(tǒng)可正常進(jìn)行，若全部循環(huán)泵均停運，FGD系統(tǒng)將保護(hù)停運，煙氣走旁路。
氧化空氣系統(tǒng)是吸收系統(tǒng)內(nèi)的一個重要部分，氧化空氣的功能是保證吸收塔反應(yīng)池內(nèi)生成石膏。氧化空氣注入不充分將會引起石膏結(jié)晶的不完善，還可能導(dǎo)致吸收塔內(nèi)壁的結(jié)垢，因此，對該部分的優(yōu)化設(shè)置對提高系統(tǒng)的脫硫效率和石膏的品質(zhì)顯得尤為重要。
吸收系統(tǒng)還包括除霧器及其沖洗設(shè)備，吸收塔內(nèi)最上面的噴淋層上部設(shè)有二級除霧器，它主要用于分離由煙氣攜帶的液滴，采用阻燃聚丙烯材料制成。
3）漿液制備系統(tǒng)
漿液制備通常分濕磨制漿與干粉制漿兩種方式
不同的制漿方式所對應(yīng)的設(shè)備也各不相同。至少包括以下主要設(shè)備：磨機(jī)（濕磨時用）、粉倉（干粉制漿時用）、漿液箱、攪拌器、漿液輸送泵。
漿液制備系統(tǒng)的任務(wù)是向吸收系統(tǒng)提供合格的石灰石漿液。通常要求粒度為90％小于325目。
4）石膏脫水系統(tǒng)
石膏脫水系統(tǒng)包括水力旋流器和真空皮帶脫水機(jī)等關(guān)鍵設(shè)備。
水力旋流器作為石膏漿液的一級脫水設(shè)備，其利用了離心力加速沉淀分離的原理，漿液流切進(jìn)入水力旋流器的入口，使其產(chǎn)生環(huán)形運動。粗大顆粒富集在水力旋流器的周邊，而細(xì)小顆粒則富集在中心。已澄清的液體從上部區(qū)域溢出(溢流)；而增稠漿液則在底部流出(底流)。
真空皮脫水機(jī)將已經(jīng)水力旋流器一級脫水后的石膏漿液進(jìn)一步脫水至含固率達(dá)到90%以上。
5）排放系統(tǒng)。排放系統(tǒng)主要由事故漿池、區(qū)域漿池及排放管路組成。
石灰石—石膏濕法煙氣脫硫技術(shù)特點：
a.石灰（石灰石）-石膏法脫硫工藝為濕式脫硫工藝。工藝流程簡單、技術(shù)先進(jìn)又可靠，是目前國內(nèi)外煙氣脫硫應(yīng)用最廣泛的脫硫工藝。
b.本工藝處理煙氣范圍廣，從200MW～600MW機(jī)組的煙氣均能有效處理。
c.吸收氧化池與底池分開。
d.吸收塔下部設(shè)有角鋼篩孔板裝置，使進(jìn)入吸收塔內(nèi)的煙氣分布均勻，強(qiáng)化了煙氣與洗滌液的湍流程度，提高了脫硫效率。
e.根據(jù)煙氣流，噴淋裝置可以設(shè)計成霧化噴淋或液柱噴淋方式。本工藝流程吸收塔內(nèi)布置的霧化噴淋霧化噴嘴、液柱噴嘴、水幕噴嘴，均為不易堵塞結(jié)構(gòu)。
f. 脫硫液制備攪拌罐中加入了酸化劑（乙二酸或甲酸），強(qiáng)化了石灰（石灰石）在水溶液中的溶解度，提高脫硫劑的利用率。
g.本工藝經(jīng)濟(jì)技術(shù)指標(biāo)先進(jìn)。采用石灰石作脫硫劑時液氣比為10～12L/m3，采用石灰作脫硫劑時液氣比為1～1.5L/m3。脫硫系統(tǒng)能耗較低。
h.塔底池脫硫液投加裝置多點均布懸浮噴口，大直徑吸收塔底池不會產(chǎn)生沉淀現(xiàn)象。
i.吸收塔內(nèi)部防腐材料耐腐、耐磨、經(jīng)久耐用。
j.煙氣脫硫系統(tǒng)全部實現(xiàn)自動化控制。
