华润电力(贺州)2×1000MW级超超临界脱硫系统培训(博奇培训).

华润电力（贺州）有限公司烟气脱硫工艺系统培训北京博奇电力科技有限公司2011年12月前言我国是一个以煤炭为主要能源的国家，煤在一次能源中占75％，其中84％以上是通过燃烧方法利用的。煤燃烧所释放出来的含二氧化硫（SO2）的废气，一直是大气污染最主要的根源，是地球上酸雨形成的罪魁祸首。根据测算，我国SO2的排放量在1995年就已接近或超过美国，成为世界SO2的第一排放大国。解决环境保护面临的巨大压力已是刻不容缓。随着国内社会经济的发展、科技的进步，人民们生活水平的日益改善，社会对环境的重视达到了空前的高度。在国家能源环保政策的鼓励下，我国电厂已逐渐摆脱了仅有汽机岛和锅炉岛，而无脱硫岛的历史。烟气脱硫岛成为了电厂建设的不可或缺的组成部分。这就对我国的电力事业的发展包括设计、运行和维护等提出了新的要求。本教材所描述的工艺流程及设备参数，主要针对华润贺州电厂2×1000MW机组烟气脱硫工程。本培训教材，用于对业主方有关技术人员进行培训，以便使电厂有关人员对电厂烟气脱硫有个比较全面的、系统的认识，保证烟气脱硫系统的安全、稳定而高效的运行，进而保证电厂整体系统的安全、高效的运行。工程概况华润电力(贺州)有限公司一期工程建设2×1000MW级超超临界燃煤机组，并留有扩建余地，本期工程同步建设烟气脱硫、脱硝装置，脱硫系统与机组同步投运。本工程采用的技术，是北京博奇从日本川崎公司引进的湿法脱硫技术，其特点是吸收塔采用单回路喷淋塔，有效的避免由于塔内件较多所产生的结垢堵塞问题，在世界上属先进和成熟的技术。本期工程脱硫效率要求不低于96.17%。本工程主要有以下几个系统组成：吸收剂制备系统、烟气系统、吸收塔系统、石膏脱水系统、事故排放系统、工艺水及设备冷却水系统、压缩空气系统、废水系统等。下面就将就上述系统一一进行讲解。吸收剂制备系统本工程采用直接来粉制浆系统。业主外购石灰石粉，在FGD区域内调湿制浆，供给吸收塔系统。石灰石粉通过气化罐车输送至电厂FGD区石灰石粉仓内，再通过星型给料阀将石灰石粉送至浆液箱搅拌制成石灰石浆液，石灰石浆液由石灰石浆液泵送至吸收塔。本期两台炉设2个石灰石粉仓和2个石灰石浆液箱，石灰石粉仓为钢仓，设计容量按1台炉（设计煤质）BMCR工况1.5天的石灰石耗量。为保证卸料流畅，防止石灰石粉结块，粉仓设有两台流化风机及空气加热器。石灰石粉仓下方设置两个出料口，每个出料口配一个星形给料阀，将石灰石粉定量加入石灰石浆液箱，与工艺水及滤液水系统提供的水混合，通过石灰石浆液箱搅拌器搅拌制浆。石灰石浆液箱有效容积按不小于单台锅炉BMCR工况下燃用设计煤种3小时的石灰石浆液量设计。浆液池内的石灰石浆液的浓度通过密度计控制在20～30%（Wt）之间。调制好的石灰石浆液通过石灰石浆液泵(每台机组配置2台，一用一备)送入吸收塔。每座吸收塔配有一条石灰石浆液输送回流管，再循环回到石灰石浆液箱，石灰石浆液输送至浆液循环泵入口进入吸收塔，保证新鲜的浆液第一时间与烟气接触反应，有利于SO2的吸收脱除。石灰石浆液罐内设一台搅拌器，其设计和布置应保证浆液浓度的均匀及防止浆液沉降结块。吸收剂制备系统吸收剂制备系统主要设备参数1石灰石粉仓：直筒尺寸:∅10mX12m;锥高8m：粉仓有效容积:1125m32粉仓流化风机：型号SR12.5A，流量:300Nm3/h，出口压力:0.069Mpa。3粉仓A流化风电加热器：型号GYY15-380/12，加热面积：0.58m2。4石灰石浆液箱：∅7mX7m，箱有效容积:745m3。5石灰石浆液泵：型号：LCF100/350I，流量：156m3/h，扬程：40m。6石灰石浆液箱A搅拌器：输出转速r/min:71，电机功率kw:Y4kw-4P，叶端线速度m/s:4.28石灰粉品质保证值：石灰石粉的品质为：CaO≥50%,MgO≤2%，90%通过250目。烟气系统从锅炉来的热烟气由引风机接出，进入吸收塔，向上流动穿过喷淋层，在此烟气被冷却到饱和温度，烟气中的SO2被石灰石浆液吸收。除去SOX及其它污染物的烟气经塔顶除雾器后除雾滴后,通过烟囱排放。在BMCR工况下，烟道内任意位置的烟气流速不大于15m/s。烟道留有适当的取样接口、试验接口和人孔。烟气系统烟气系统流程图：烟气系统烟气系统主要设备：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/螺栓材料以及附件。烟气系统检测仪表：烟气温度、烟气压力。烟气系统分析仪表：吸收塔入口，通常包括温度、压力、流量、SO2、O2、Dust等；烟囱入口，通常包括流量、温度、压力、SO2、NOX、O2、Dust等；吸收塔系统吸收塔采用川崎公司先进的逆流喷雾塔。烟气由进气口进入吸收塔的吸收区，在上升过程中与雾状浆液逆流接触，在塔内处理后的烟气经过布置在吸收塔顶部的除雾器除去水滴后出塔，进入烟道。吸收塔内烟气上升流速为3.8m/s。塔内配有5组喷淋层，每组喷淋层由带连接支管的母管制浆液分布管道和喷嘴组成。喷淋组件及喷嘴的布置设计成均匀覆盖吸收塔上流区的横截面。喷淋系统采用单元制设计，每个喷淋层配一台与之相连接的吸收塔浆液循环泵。每台吸收塔配5台浆液循环泵。运行的浆液循环泵数量根据锅炉负荷的变化和对吸收浆液流量的要求来确定，在达到要求的吸收效率的前提下，可选择最经济的泵运行模式以节省能耗。吸收了SO2的再循环浆液落入吸收塔反应池。吸收塔反应池装有5台搅拌器。氧化风机将氧化空气鼓入反应池。氧化空气分布系统采用管网式，均布于浆液中。一部分HSO3－在吸收塔喷淋区被烟气中的氧气氧化，其余部分的HSO3－在反应池中被氧化空气完全氧化。吸收剂（石灰石）浆液被引入吸收塔内中和氢离子，使吸收液保持一定的pH值。中和后的浆液在吸收塔内循环。吸收塔排放泵连续地把吸收浆液从吸收塔送到石膏脱水系统。通过排浆控制阀控制排出浆液流量，维持循环浆液浓度在大约20wt％。脱硫后的烟气通过除雾器来减少携带的水滴，除雾器出口的水滴携带量不大于75mg/Nm3。两级除雾器采用传统的顶置式布置在吸收塔顶部，除雾器由聚丙烯材料制作，两级除雾器均用工艺水冲洗。冲洗过程通过程序控制自动完成。吸收塔入口设置事故喷淋系统。在吸收塔入口设置事故喷淋喷嘴（C276材质），并设置紧急事故喷淋水箱，紧急事故喷淋水箱为高位布置，始终处于充满状态，当FGD入口烟温超过设定值（一般为180℃）时，相应的电动阀门打开，对进入吸收塔入口的烟气进行喷淋降温。吸收塔系统吸收塔系统流程图：对空排气口事故浆液箱去石膏脱水到吸收塔排水坑吸收塔搅拌器石膏旋流器石灰石浆液密度计pH计至吸收塔排水坑烟气烟气工艺水到吸收塔排水坑氧化风机工艺水工艺水流量计除雾器及冲洗水工艺水密度、pH测定去事故浆液箱浆液循环泵工艺水石膏排出泵吸收塔吸收塔系统吸收塔系统是整个FGD的核心部分，脱硫反应在该系统中进行。如何保证高效吸收、防腐、防垢和无故障稳定运行是设计、运行和维护必须重点考虑的问题。烟气通过引风机后进入吸收塔下部的烟气SO2吸收区，而洗涤浆液通过五个喷淋层的雾化喷嘴，向吸收塔下方成雾罩形状喷射，形成液雾高度叠加的喷淋区,浆液液滴快速下降;均匀上升的烟气与快速下降浆液形成逆向流，烟气中所含的污染气体由于易溶于水，绝大部分因此被清洗入浆液，与浆液中的悬浮石灰石微粒发生化学反应而被脱除。这样通过消耗石灰石作为吸收反应剂，烟气中的SO2，SO3，HCI和HF被洗涤吸收，而且烟气中包含的大部分的固体如灰和烟灰，也大部分被液雾包裹而从烟气中分离进入浆液，同时产生副产品石膏（CaSO42H2O）。吸收塔的下部（称作浆液池）中有洗涤液体，其中含有石灰石浆液。浆液通过吸收塔循环泵循环。另外，浆液还被从塔底部抽取出来排到脱水系统。在浆液池中布置有氧化空气分布系统，氧化空气由3台氧化风机（2用1备）提供，其主要作用是将亚硫酸钙就地氧化成石膏。5层喷淋层安装在吸收塔上部烟气区。5台吸收塔循环泵每个泵对应于各自的一层喷淋层，每个喷淋层包括一组共120个喷嘴。喷嘴采用耐磨性能极隹的SiC材料的螺旋锥雾化喷嘴,选用进口产品。吸收塔循环泵将浆液输送到喷嘴，通过喷嘴将浆液细密地喷淋到烟气区。吸收塔系统吸收塔三维模拟图吸收塔系统吸收塔最高层是两级的折板式屋脊除雾器，采用进口产品，见下图：吸收塔系统除雾器将烟气中夹带的大部分浆液液滴分离出来。烟气出口含雾滴＜75mg/Nm3。除雾器由一个冲洗程序控制，冲洗方式为脉冲式。当吸收塔浆液池液位较高时，冲洗的脉冲间隔时间就长一些。但为了防止除雾器因烟气带出的浆液液滴产生结垢，最长的间隔时间依据要求的最短冲洗时间来定,而最短的间隔时间依据吸收塔的水位而定，即当水位降到要求的水位时，冲洗间隔时间就缩短，以增加补水量，反之依然，保持塔浆池液位稳定。除雾器的冲洗使用的是工艺水，冲洗有两个目的，一方面是防止除雾器结垢，另一方面是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。吸收塔系统在吸收塔内下部浆液池中5个搅拌器水平径向布置，其作用是将浆液保持在流动状态，从而使其中的脱硫有效物质(CaCO3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。吸收塔系统氧化风机用以向吸收塔浆池提供足够的氧气和/或空气，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极其不足。如果输入的氧化空气不足会导致脱硫效率的降低，并在吸收塔中产生结垢。然而，最佳的空气输入值可节约能量。氧化空气通过喷管（喷管上规则间隔分布有出气孔）分布到吸收塔浆液池中。当处于隔离状态时，可通过开启手动截止阀对喷管进行冲洗。当吸收塔排放时以及当吸收塔停运后重启时都特别要求清洗喷管。氧化风机采用的离心风机，2用1备。新鲜的氧化空气通过消音器和空气过滤器进入风机加压，然后再通过压力侧的消音器经过管道输送到吸收塔。为了降低氧化空气的温度（离开空压机的温度高达100℃），需将水喷入到氧化空气管中，水蒸发，使氧化空气降温至70～80℃后进入吸收塔。吸收塔系统吸收塔中的SO2的脱除原理如下：烟气中的SO2与浆液中碳酸钙发生反应，生成亚硫酸钙：CaCO3+SO2+½H2O---CaSO3½H2O+CO2（1）通过烟气中的氧和亚硫酸氢根的中间过渡反应，部分的亚硫酸钙转化成石膏，化学上称作二水硫酸钙：CaSO3½H2O+SO2+H2O---Ca(HSO3)2+½H2O(2)Ca(HSO3)2+½O2+2H2O---CaSO42H2O+SO2+H2O（3）吸收塔浆液池中剩余的亚硫酸钙通过由氧化风机鼓入的空气发生氧化反应，生成硫酸钙。在该反应过程中直接的氧化是次要的，而主要是通过亚硫酸氢根与氧气的反应完成：CaSO3½H2O+½O2+2H2O--CaSO42H2O+½H2O（4）当然，也有其他的反应，如：三氧化硫，氯化氢和氢氟酸与碳酸钙的反应，反应生成石膏和氯化钙和/或氟化钙化合物：CaCO3+SO3+2H2O---CaSO42H2O+CO2(5)CaCO3+2HCl---CaCl2+H2O+CO2(6)CaCO3+2HF---CaF2+H2O+CO2(7)吸收塔系统影响SO2脱除效率的参数和能耗值SO2脱除率备注吸收塔循环流量pH值吸收塔中CaCO3石灰石活性烟气流量FGD进口SO2浓度烟气中Cl含量吸收塔系统吸收塔系统主要设备参数：1吸收塔：φ19500×47428(H)2喷淋管组：FRP3喷嘴：螺旋型碳化硅喷嘴，雾化压力P=0.4kg/cm2，Q=105.92m3/h4除雾器：二级屋脊式5氧化空气管网：FRP6吸收塔搅拌器：侧进式，N=55Kw,155r/min7浆液循环泵A：Q=12710m3/h，H=17.7mH，N=1000kW，转速:410.24r/min浆液循环泵B：Q=12710m3/h，H=19.7mH，N=1120Kw，转速:419.1r/min浆液循环泵C：Q=12710m3/h，H=21.7mH，N=1120