一工藝原理
石灰—石膏法脫硫技術(shù)是一種成熟度較高的脫硫工藝，目前在我國電廠、鋼鐵燒結(jié)等領(lǐng)域都已經(jīng)有大量的應(yīng)用業(yè)績。
石灰—石膏法脫硫裝置，是把含硫煙氣通入吸收塔，以吸收塔做洗滌器和氧化器，用石灰粉（熟石灰）制成漿液作為吸收劑，通過循環(huán)系統(tǒng)，在塔內(nèi)噴淋來吸收含硫煙氣中的二氧化硫等有害物質(zhì)，實(shí)現(xiàn)煙氣的潔凈排放。同時(shí)向漿液池鼓入空氣，對吸收洗滌液中的亞硫酸氫鈣進(jìn)行氧化，生成石膏，以達(dá)到脫除氣體中有害物質(zhì)的目的。
石灰—石膏法脫硫的總反應(yīng)式如下：
Ca（OH）2 + SO2 +5H2O→CaSO3?6H2O
CaSO3?6H2O + SO2 → Ca（HSO3）2? 5H2O
Ca（HSO3）2 + Ca（OH）2+10H2O → 2CaSO3? 6H2O
2CaSO3 + 1/2O2 → 2CaSO4
在上述反應(yīng)中，由于漿液的循環(huán)使用，漿液中除石灰外，還含有大量石膏。當(dāng)石膏達(dá)到一定的過飽和度時(shí)(約130％)，抽出一部分漿液送往脫水系統(tǒng)，進(jìn)行固液分離。同時(shí)向循環(huán)槽中加入新鮮漿液，以保持吸收劑漿液的pH值。被送入脫水系統(tǒng)的漿液，先后經(jīng)過一級脫水和二級脫水，使石膏的含水率達(dá)到10％以下。凈化煙氣經(jīng)過除霧器除去水霧后排入大氣。為防止反應(yīng)物在除霧器上結(jié)垢，除霧器配有定期沖洗系統(tǒng)，沖洗除霧器上的部分石膏結(jié)垢，沖洗水直接落入循環(huán)槽中，作為系統(tǒng)補(bǔ)水。
石灰—石膏法脫硫技術(shù)是一種工藝技術(shù)成熟，其原料來源廣泛，價(jià)格較低，能夠就近采購，可以降低運(yùn)輸費(fèi)用。
石灰—石膏濕法脫硫工藝技術(shù)過程主要由7個(gè)系統(tǒng)組成：(1)煙道系統(tǒng)；(2)吸收劑制備與補(bǔ)充系統(tǒng)；(3)吸收塔及噴淋系統(tǒng)； (4)石膏脫水處理；(5)工藝水系統(tǒng)；(6)集水坑；(7)儀器儀表檢測及電氣控制系統(tǒng)；
一工藝描述
石灰-石膏法脫硫工藝流程
鍋爐煙氣經(jīng)由除塵器除塵后，由引風(fēng)機(jī)送入吸收塔，在引風(fēng)機(jī)出口和吸收塔出口分別設(shè)有煙氣擋板門控制。在脫硫系統(tǒng)正常運(yùn)行時(shí)，煙氣由脫硫塔中下部的煙氣入口進(jìn)入，經(jīng)噴淋的吸收漿液洗滌后，經(jīng)過吸收塔上部的除霧器，截留煙氣中的微小液滴后經(jīng)煙囪排放。
一各系統(tǒng)描述
煙氣系統(tǒng)
煙氣系統(tǒng)由煙道、各煙氣擋板門所組成。
煙道留有取樣接口、試驗(yàn)接口和清掃孔。煙道采用Q235材質(zhì)，厚度不小于6mm,與低溫濕煙氣接觸的煙道采用酚醛基玻璃鱗片樹脂進(jìn)行防腐。
采用將鍋爐尾氣風(fēng)機(jī)布置在吸收塔上游煙氣側(cè)運(yùn)行的方案，以保證整個(gè)FGD系統(tǒng)均為正壓操作，同時(shí)避免尾氣風(fēng)機(jī)可能受到的低溫?zé)煔獾母g，從而保證了尾氣風(fēng)機(jī)及整個(gè)FGD系統(tǒng)長壽命運(yùn)行。
煙道包括必要的煙氣通道、沖洗和排放漏斗、膨脹節(jié)、法蘭、導(dǎo)流板、墊片/螺栓材料以及附件。
吸收液制備系統(tǒng)
氧化鈣粉末由業(yè)主采購，通過汽車將氧化鈣運(yùn)到廠區(qū)之后，通過隨輸送槽車攜帶氣力裝置將氧化鈣輸送進(jìn)入石灰粉倉；吸收劑制備存儲系統(tǒng)配備石灰粉倉（包含粉倉配套系統(tǒng)）、吸收劑化灰制備系統(tǒng)、吸收劑存儲系統(tǒng)及泵組等配套系統(tǒng)。通過吸收劑系統(tǒng)配置一定濃度要求的氫氧化鈣漿液用氫氧化鈣供給泵送往吸收塔。
立式漿液攪拌器進(jìn)行漿液的混合溶解和避免漿液沉積，混配完成后即可按需要定量的輸送到吸收塔內(nèi)，對煙氣進(jìn)行吸附凈化。
石灰漿液給料量根據(jù)系統(tǒng)負(fù)荷、脫硫裝置進(jìn)口/出口SO2濃度及吸收塔漿池內(nèi)的漿液值進(jìn)行控制。
漿液管線設(shè)有清洗系統(tǒng)和閥門低位排水系統(tǒng)。
吸收塔系統(tǒng)
吸收塔
吸收塔系統(tǒng)是脫硫裝置的核心設(shè)備。設(shè)備的制造和設(shè)計(jì)必須符合可靠、連續(xù)有效運(yùn)行的要求。吸收塔系統(tǒng)由塔本體、塔內(nèi)件、噴淋層、除霧器及相應(yīng)配套設(shè)施及外部鋼結(jié)構(gòu)所組成。
1）吸收塔的主體結(jié)構(gòu)采用碳鋼+有機(jī)硅玻璃鱗片防腐。塔內(nèi)件全部采用碳鋼結(jié)構(gòu)做防腐、耐磨處理。
2）在吸收塔體四周設(shè)置四根支柱桁架用于對塔外爬梯的支撐。
3）吸收塔的煙氣均布系統(tǒng)：設(shè)置了文丘里棒柵結(jié)構(gòu)煙氣均布裝置。文丘里棒柵具有強(qiáng)化漿液傳熱和傳質(zhì)的功能，且不會出現(xiàn)磨損和結(jié)垢現(xiàn)象。煙氣從吸收塔的入口進(jìn)入以后，首先經(jīng)過文丘里棒柵，煙氣流速加大，強(qiáng)化了氣液傳質(zhì)效果，可以不斷的更新傳質(zhì)界面，提高了脫硫效率，相當(dāng)于降低了漿液循環(huán)量，也減少約循環(huán)泵的功率消耗。
4）噴淋洗滌系統(tǒng)設(shè)置三或四層噴淋層 ，并預(yù)留1層噴淋層位置作為日后超低改造使用。
噴嘴采用碳化硅材質(zhì)的空心大流量噴嘴，有利于煙氣均勻降溫和提高洗滌效果。系統(tǒng)中同時(shí)配有停機(jī)漿液排出設(shè)施和沖洗裝置。
5）塔體的組裝、塔內(nèi)防腐及外部鋼結(jié)構(gòu)的施工在現(xiàn)場完成。
6）吸收塔殼體設(shè)計(jì)能承受各種荷載，包括吸收塔及作用在吸收塔上的設(shè)備和管道的自重、介質(zhì)重以及風(fēng)雪荷載、地震荷載等的支撐和加強(qiáng)，能充分保證塔體的穩(wěn)定。
7）為避免塔內(nèi)漿液池中漿液沉積和提高氧化反應(yīng)，吸收塔內(nèi)漿液池的內(nèi)循環(huán)擬采用新推廣應(yīng)用的優(yōu)質(zhì)品牌的吸收塔側(cè)進(jìn)式攪拌器，有著省電、死角小、不泄露、可以在線維護(hù)、故障率低等諸多優(yōu)點(diǎn)。
8）吸收塔底面設(shè)有能完全排空漿液的排空閥。
9）在石灰漿液出口管道上設(shè)有控制閥，控制漿液進(jìn)入吸收塔的流量。
10）吸收塔的整體設(shè)計(jì)能方便塔內(nèi)部件的檢修和維護(hù)，有防護(hù)設(shè)施，吸收塔入口煙道設(shè)置噴淋降溫系統(tǒng)，便于降低煙氣進(jìn)塔溫度，保護(hù)塔內(nèi)玻璃鱗片的安全。
11）沖洗系統(tǒng)運(yùn)行時(shí)根據(jù)給定或可變化的程序，既可進(jìn)行自動沖洗，也可進(jìn)行人工沖洗。
12）除霧器沖洗用水為脫硫工藝水，由單獨(dú)設(shè)置的除霧器沖洗水泵提供。
13）吸收塔煙氣入口，采用傾斜向下垂進(jìn)氣口導(dǎo)入煙氣，入口原煙道的設(shè)計(jì)，盡量減少干濕界面的結(jié)垢可能。
14）在吸收塔內(nèi)還設(shè)置有防煙氣爬升裝置，可以有效的提高脫硫效率。
漿液循環(huán)泵
1）漿液循環(huán)泵優(yōu)選采用信譽(yù)度高的廠家產(chǎn)品，具備良好的防腐、耐磨性能。
2）漿液循環(huán)泵采用設(shè)置3~4臺，每臺循環(huán)泵單獨(dú)控制一層噴淋層單元。具體根據(jù)項(xiàng)目實(shí)際靈活選擇。
氧化風(fēng)機(jī)
氧化風(fēng)機(jī)設(shè)置，采用羅茨風(fēng)機(jī)；風(fēng)量裕量為20%，壓頭裕量為20%。氧化風(fēng)機(jī)能力滿足氧化需要。吸收塔內(nèi)部風(fēng)管考慮防腐，氧化風(fēng)管設(shè)置將溫水冷卻，避免噴管結(jié)垢。氧化風(fēng)機(jī)設(shè)帶消音器。
排空系統(tǒng)及事故漿液池
1)吸收塔漿池檢修需要排空時(shí)，吸收塔的石膏漿液輸送至事故漿液池內(nèi)，并作為吸收塔重新啟動時(shí)的石膏晶種。事故漿液池其有效容積可容納吸收塔漿池內(nèi)部全部漿液量，池底面的設(shè)計(jì)能完全排空液體。
2)脫硫裝置的漿液管道和漿液泵等，在停運(yùn)時(shí)需要進(jìn)行沖洗，其沖洗水就近收集在吸收塔區(qū)集水坑，然后用泵送至石灰消化池回用。
3)集水坑考慮防腐，合理選擇排空系統(tǒng)、各種泵的材質(zhì)和參數(shù)，滿足運(yùn)行條件和輸送介質(zhì)的要求。
石膏脫水系統(tǒng)
旋流器將脫硫副產(chǎn)物石膏漿液進(jìn)行一級脫水。石膏經(jīng)過旋流器其底流濃度達(dá)到45%～50%，底流漿液自流到真空皮帶機(jī)，進(jìn)行二級脫水。經(jīng)脫水處理后的石膏外水含水率不大于10％，落入石膏槽，由叉車裝入卡車外運(yùn)。濾液及沖洗液經(jīng)收集后匯至集水池，經(jīng)水泵返回系統(tǒng)回用。
脫水機(jī)控制方式：現(xiàn)場：自動/手動；中央：調(diào)控啟動方式，并啟、停系統(tǒng)。
脫水機(jī)驅(qū)動電機(jī)為變頻調(diào)速電機(jī)，滿足20%～100%范圍內(nèi)的來料負(fù)荷變化。
所有接觸石膏漿液和濾液的設(shè)備部件及配備管道材料達(dá)到物料防腐要求，其中與腐蝕漿液接觸的過流部件采取防腐措施。
脫硫廢水
按甲方要求，考慮到脫硫系統(tǒng)廢水產(chǎn)生量較少，通過循環(huán)回流利用，部分少量廢水外排進(jìn)入場內(nèi)綜合廢水處理系統(tǒng)，不單獨(dú)設(shè)廢水處理站。
工藝水系統(tǒng)
FGD裝置配備1套工藝水供應(yīng)系統(tǒng)。設(shè)置1座工藝水箱，2臺工藝水泵、2臺除霧器沖洗水泵。工藝水用做石灰溶解、除霧器沖洗、吸收塔煙道入口及氧化空氣減溫水、泵冷卻水等。具體根據(jù)項(xiàng)目實(shí)際設(shè)計(jì)選型。
鋼結(jié)構(gòu)，平臺和扶梯
鋼結(jié)構(gòu)、平臺和扶梯以塔體及支撐的鋼結(jié)構(gòu)桁架主體為基礎(chǔ)，充分考慮平臺、支撐與設(shè)備間的熱膨脹，以及平臺、扶梯和欄桿的協(xié)調(diào)性。
所有設(shè)備檢修和維護(hù)平臺、扶梯采用鋼結(jié)構(gòu)。
同一平臺不同荷重的特定區(qū)域作標(biāo)記。
電氣系統(tǒng)
本系統(tǒng)設(shè)備均為低壓設(shè)備，電氣系統(tǒng)包括：供電系統(tǒng)、電氣控制與保護(hù)、防雷接地系統(tǒng)、電纜和電纜構(gòu)筑物、電氣設(shè)備布置。
0.4kV供電配電系統(tǒng)
（1）0.4kV系統(tǒng)為中性點(diǎn)直接接地系統(tǒng)。
（2）380/220V系統(tǒng)采用PC與MCC相結(jié)合的供電方式。380/220V系統(tǒng)為中性點(diǎn)直接接地系統(tǒng)。低壓系統(tǒng)有不少于20%的備用配電回路。
控制與保護(hù)
控制電壓采用220VAC或者24VAC。
脫硫島控制室設(shè)常規(guī)控制屏，控制與保護(hù)系統(tǒng)中的開關(guān)狀態(tài)信號、電氣事故信號均送入脫硫DCS系統(tǒng)。脫硫島控制室設(shè)有常規(guī)測量表計(jì)。測量點(diǎn)按《電測量及電能計(jì)量裝置設(shè)計(jì)技術(shù)規(guī)程》配置。
380V廠用電系統(tǒng)及電動機(jī)由斷路器的脫扣器及熔斷器實(shí)現(xiàn)保護(hù)。繼電保護(hù)配置按《火力發(fā)電廠廠用電設(shè)計(jì)技術(shù)規(guī)定》、《低壓電氣設(shè)計(jì)規(guī)范》、《通用用電設(shè)備配電設(shè)計(jì)規(guī)范》配置，基本配置如下：
防雷接地系統(tǒng)
（1）接地系統(tǒng)
接地系統(tǒng)符合GB、DL及IEC標(biāo)準(zhǔn)的相關(guān)要求，完整的接地系統(tǒng)包括：
本工程為中性點(diǎn)不接地形式；AC380/220V系統(tǒng)接地為TN-S型，接地連接主網(wǎng)采用-60×6鍍鋅扁鋼、支網(wǎng)采用-40×4鍍鋅扁鋼連接，接地極為L50×5角鋼，接地電阻不大于4歐姆；計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)設(shè)獨(dú)立的接地系統(tǒng)，保證接地電阻不大于1歐姆。
（2）防雷
根據(jù)本工程建筑特點(diǎn)，依據(jù)國家標(biāo)準(zhǔn)，按三類建筑物進(jìn)行防雷設(shè)計(jì)，脫硫塔頂部接閃器采用避雷針結(jié)合避雷帶，并分別用引下線接至角鋼接地極,防雷接地沖擊電阻不大于4歐姆。連接的裸露部分采用螺栓連接或焊接，焊接處作防護(hù)處理。
儀表控制系統(tǒng)
就地遠(yuǎn)傳儀表
就地遠(yuǎn)傳儀表包括壓力表、溫度變送器、差壓變送器、液位計(jì)、料位開關(guān)等。
漿液管道采用隔膜壓力表，清水管道采用普通壓力表。
吸收塔溫度變送器采用一體式或者與其他儀表就地集中顯示，雙支熱電阻，Pt100。
吸收塔差壓變送器采用一體式或與其他儀表就地集中顯示。
三個(gè)槽池和吸收塔液位計(jì)采用可遠(yuǎn)傳的壓力轉(zhuǎn)換液位計(jì)，石灰粉倉采用阻旋料位計(jì)。
