西柏坡石膏脱水及废水处理培训教材

西柏坡电厂4×300MW亚临界机组+4×600MW超临界机组烟气脱硫石膏脱水及废水处理工程石膏脱水培训教材北京龙源环保工程有限公司成都锐思环保技术有限责任公司二零零六年十月111石膏脱水处理系统说明1.1系统概述为满足环保排放要求，西柏坡电厂#5、#6机组（三期）同步建设了烟气脱硫（FGD）装置，采用石灰石—石膏湿法脱硫工艺对两台炉全部烟气进行脱硫处理，石灰石由制粉车间制备采用干粉制浆通过石灰石浆液泵输送至吸收塔区域脱硫使用。整套FGD装置的脱硫效率为不低于95%。脱硫副产品石膏浆液由二台石膏排出泵（一运一备）从吸收塔内排出，经石膏旋流站和真空皮带脱水机一、二级脱水后可得到含水率小于13％的石膏，最后堆积在石膏堆料间内，由装载车外运。石灰石/石膏湿法脱硫是目前世界上广泛采用的烟气脱硫技术。石灰/石灰石湿法脱硫技术最早由英国皇家化学工业公司提出，经过几十年的运行实践，这一工艺得到了显著的发展和改进。在现代的石灰石湿法烟气脱硫工艺中，烟气由含亚硫酸钙和硫酸钙的石灰石浆液洗涤，SO2与浆液中的碱性物质发生化学反应生成亚硫酸盐和硫酸盐。浆液中的固体（包括燃煤飞灰）连续地从浆液中分离出来并排出，新鲜石灰石加入后同原有浆液一起循环回到吸收塔。该工艺装置一般设在锅炉烟气排放通道中除尘设备的下游，主要组成部分为：吸收设备（吸收塔）、氧化设备、除雾设备、吸收剂制备、副产品处理、烟气风机和烟气的再加热系统、废水处理系统等。含硫燃料燃烧所产生的烟气中的二氧化硫是对环境及人类有害的物质，因此在烟气排放之前必须采取措施使其中二氧化硫含量降低至允许排放浓度以下。在现有的脱硫方法中，石灰石/石膏湿法脱硫工艺则通过烟气大面积地与含石灰石的吸收液接触，使烟气中的二氧化硫溶解于水并与吸收剂及氧气反应生成石膏，从而降低二氧化硫的浓度。该工艺过程布置简单，主要如下：（1）混合和加入新鲜的吸收液；（2）吸收烟气中的二氧化硫并反应生成亚硫酸钙；（3）氧化亚硫酸钙生成石膏；（4）从吸收液中分离石膏。其中典型工艺流程图见图1—1。新鲜的吸收剂是由石灰石（CaCO3）加适量的水溶解制备而成，根据pH值和SO2负荷配定的吸收剂直接加入吸收塔。该工艺过程中的核心工艺单元装置为吸收塔，在吸收塔的喷淋区，含石灰石的吸收液自上而下喷洒，而含有二氧化硫的烟气则逆流而上，气液接触过程中，发生如下反应：CaCO3+2SO2+H2OCa(HSO3)2+CO2在吸收塔的浆池区，通过鼓入空气，使亚硫酸氢钙在吸收塔氧化生成石膏，反应如下：Ca(HSO3)2+O2+CaCO3+3H2O2CaSO4.2H2O+CO2因此，在吸收塔浆池的浆液中，既含有石灰石，又含有大量的石膏。一定量的石膏晶体被连续地从浆池中抽出，剩余浆液继续送入喷淋层，通过循环吸收使加入的吸收剂被充分利用，同时也确保石膏晶体的增长。石膏晶体增长良好是保证产品石膏处理简单的先决条件。从吸收塔浆池中抽出的浆液送到石膏旋流器处理。该浆液的的组分和吸收塔浆池中悬浮液相同，但是为了使其与悬浮液区别开，称为石膏浆液。石膏浆液先通过一级脱水单元处理，处理后的稀浆液一部分作为废水排放，一部分进入溢流浆液箱经溢流浆液泵返回吸收塔，浓缩浆液则送入二级脱水单元进一步处理，产生的成品石膏作为副产品最终排出。除SO2外，HCl以很高的效率从烟气中去除。除氯化物外，一系列的不溶性组分，例如22氧化铁，氧化铝和硅酸盐等随废水排放，以防止那些不需要的杂质在吸收塔中的浓度过高。吸收塔浆池中浆液的停留时间应能保证可形成优良的石膏晶体，从吸收塔中抽出的浆液将被送至石膏旋流器。吸收塔排出浆液由石膏(CaSO4·2H2O)，盐类混合物（MgSO4，CaCl2）,石灰石(CaCO3)，氟化钙(CaF2)和灰粒组成。排出浆液通过石膏浆排出泵送入石膏浆液旋流器，石膏浆液旋流器保证#5、#6FGD石膏浆液旋流器独立工作。通过旋流器溢流分离出浆液中较细的固体颗粒（细石膏颗粒，未溶解的石灰石和飞灰等），这些细小的固体颗粒进入石膏浆液溢流箱。通过石膏浆液溢流泵送回吸收塔。浓缩的大石膏颗粒石膏浆液从旋流器的底流口排出。在FGD正常工况下，这些大颗粒的石膏浆液自流至真空脱水皮带机脱水。在吸收塔浆液含固量低于设定值时，这些大颗粒的石膏浆液流到石膏浆液溢流箱，通过石膏浆液溢流泵送至吸收塔浆池。为了脱硫废水的处理，设置一套废水旋流站进一步分离来自石膏旋流站的液体。经过废水旋流器分离出的FGD废水输送至废水处理系统处理。本脱硫改造工程的石膏脱水系统为公用系统，最终全厂设置三台真空皮带脱水机，浓度为50%的石膏浆液被输送至真空皮带脱水机脱水，脱水后含水量为10%的石膏，经皮带输送机送至石膏储仓。装置正常运行时的浆液管和浆泵，在停运时要冲洗，冲洗废水收集在滤液水地坑中，同时其他滤液也可汇集到地坑中。本工程在0m区域设置地坑，地坑的收集水用排水泵送至废水处理系统中和箱进行再处理。图1-1主要设备列表：虚线框内为石膏脱水及废水处理系统1.气气加热器2.增压风机3.氧化风机4.吸收塔5.石膏抽出泵6.石膏浆罐7.旋流器8.工艺水箱9.废水旋流器10.石灰石破碎机11.提升机12.石灰石仓13.旋转给料阀14.球磨机15.选粉机16.真空皮带机17.真空泵18.滤液箱19.石膏仓20.石灰石浆罐21.石灰石粉仓石膏图1-1石灰石-石膏湿法脱硫系统工艺流程废水石灰石工艺水净烟气原烟气氧化空气41.2工艺水、工业水系统工艺水采用#6机循环水排污水。#6机循环水排污水的水质为平山污水处理厂出水经深度处理后浓缩5-6倍、取自脱硫岛工艺水泵出口管；工业水采用黄壁庄水库水，取自电厂主体工程的工业水管道；工业水系统设置2台工业管道水泵（一运一备），提高供水压力。工艺水系统包括石灰制浆及加药系统配药用水；喷淋用水；清洗pH电极稀释酸用水；石灰制浆系统容器、泵、管道停运时的冲洗水；石膏脱水机清洗用水；污泥泵、管道停运时的冲洗水等管道、阀门等。负责提供足够的水量来保证系统各工艺部分的正常功能。工业水系统主要用于真空皮带脱水机滤饼清洗用水、滤布清洗冲洗用水、真空泵用水及系统辅助机械冷却用水。在装置关闭和停运期间，对管道系统的各个设施必须进行排放和冲洗，由PLC完成其控制。1.3滤液水收集系统滤液水地坑滤液水地坑用于收集、输送或贮存石膏脱水和废水处理装置在运行、运行扰动、检修、冲洗和清洁过程中产生或泄漏的液体。地坑中液体可通过排污泵输送至废水系统的中和箱或直接排放至二期冲灰装置中。1.4石膏浆液脱水系统1.4.1石膏一级脱水系统石膏一级脱水系统包括一期石膏浆液中继箱，一期石膏浆液旋流泵（一运一备），一期石膏浆液溢流箱，一期石膏浆液溢流泵（一运一备），三期石膏浆液溢流箱，三期石膏浆液溢流泵（一运一备）。废水收集箱，废水旋流泵（一运一备）。来自#1、#2吸收塔内含固态石膏成分的石膏浆液可以经一期石膏浆液管道进入一期石膏浆液中继箱，经一期石膏旋流器进行石膏一级脱水，来自#5、#6吸收塔内含固态石膏成分的石膏浆液进入三期石膏旋流器进行一级脱水。正常工况下一期#1、#2炉脱硫石膏浆排出量40m3/h。石膏浆经一期石膏浆液中继箱（φ6.0x6.8m）进入一期石膏旋流器。旋流入口含固量为10.315%。一期石膏浆液溢流箱（φ6.0x6.8m）的容积是180m3，三期#5、#6炉脱硫石膏浆排出量55m3/h。石膏浆经旋流入含固量为20%。三期石膏浆液溢流箱（φ5.0x6.0m）的容积是100m3，废水旋流器入口含固量2%，废水收集箱（φ3.6×4.0m）的容积为40m3。1.4.2石膏二级脱水系统本脱硫改造工程的石膏脱水系统为公用系统，本期工程建设二台真空皮带脱水机，最终全厂设置三台真空皮带脱水机，浓度为50%的石膏浆液被输送至真空皮带脱水机脱水，脱水后含水量为10%的石膏，落入经皮带输送机送至底料仓。运行人员根据吸收塔内石膏浆液的密度选择启动石膏脱水系统的时机。真空皮带机顺序组控制的启动和停机程序可由真空皮带机功能组完成。5在FGD真空皮带的启动和停机过程中将所有相关电动阀门置于正确的位置。根据石灰浆液电动分配阀的位置，来自石膏浆液旋流器底流的石膏浆液直接引入到对应的真空皮带机进行二级脱水，生成含水量小于10%的石膏。石膏通过多刮点布料输送机送到石膏堆料间存放、运输。三期2×600MW超临界机组脱水和废水处理装置吸收塔排出石膏浆液参数石膏浆液成分参数表（单台炉）项目单位数值备注质量流量Kg/h63158浆液密度g/l1140固体浓度（重量）Wt%20PH值5．62Cl-PPm≤20000悬浮物含量(以无游离水分的石膏作为基准重量%)CaSO4•2H2OWt%91.7CaSO3•1/2H2OWt%0.2CaCO3Wt%2.5MgCO3Wt%0.7惰性物Wt%2.8Cl-PPm100石膏平均粒度μm25-40废水排放量m3/h7.401三期2×600MW超临界机组FGD装置吸收塔滤液返回参数石膏滤液成分参数表（两台炉）项目单位数值备注体积流量m3/h98~105浆液密度g/l1030~1040固体浓度（重量）Wt%4.4~4.5PH值5．62Cl-PPm≤20000一期2×300MW亚临界机组脱水和废水处理装置吸收塔排出石膏浆液参数石膏浆液成分参数表（单台炉）项目单位数值备注质量流量Kg/h142339.18流量m3/h125浆液密度g/l1139固体浓度（重量）Wt%10.315PH值5-5.5Cl-PPm20000最高40000悬浮物含量(以无游离水分的石膏作为基准重量%)CaSO4•2H2OWt%966CaSO3•1/2H2OWt%0.5CaCO3Wt%1.6MgCO3Wt%0.07惰性物Wt%0.39灰Wt%1．41Cl-PPm100石膏平均粒度μm2585%以上废水量m3/h12.24一期2×300MW超临界机组FGD装置吸收塔滤液返回参数石膏滤液成分参数表（两台炉）项目单位数值备注体积流量m3/h110~116浆液密度g/l1087固体浓度（重量）Wt%2.4~2.5PH值5．62Cl-PPm≤200001.5石灰浆液供应系统该系统设置2台石灰浆循环泵（一运一备），2台石灰浆计量泵（一运一备），2个石灰浆制备箱和2个石灰浆计量箱。石灰浆制备箱接受来自粉仓的螺旋给料机来的成品石灰粉，同时接收系统内的工艺水，在箱内搅拌混制成石灰浆液，并在箱内储存，由石灰浆液循环泵送至石灰浆计量箱罐后，再由石灰浆计量泵送至废水处理系统的中和箱，作为废水处理的中和剂/沉淀剂。石灰浆的加入量应根据所设定的PH值及石灰浆浓度确定。石灰浆的加入量可通过变频器控制石灰计量泵自动进行调整。旋转给料机向石灰浆制备箱供粉随石灰浆制备箱液位而变。如果液位高于预定液位，则旋转给料停止。1.6电气系统1.6.1系统简介1.6.1.1电气主接线脱硫公用石膏脱水和废水处理系统内设6KV开关设备，为单母线分段接线方式，由主厂房二期6KV工作03A段和二期6KV工作03B段引接，中性点低阻接地。两台6／0.4kV的公用低压工作变，一备一用，接于6kV脱硫母线，两路进线开关设置备自投装置，中性点直接接地。两台6／0.4kV的制粉低压工作变，一备一用，接于6kV脱硫母线。脱硫380/220V厂用电系统采用单母线接线方式，低压系统为动力、照明混合供电系统。低压公用系统内部单独设置保安段，由电厂引接一路保安电源给公用系统事故照明负荷供电。脱水楼内设置一面直流分电屏，由电厂直流系统提供两路直流电源（一用一备），再分配到各开关柜。7脱水楼内设置一面UPS分电屏，由电厂提供一路UPS电源，为脱水PLC系统、消防报警控制器提供可靠电源。二次线及继电保护本工程脱硫岛电气系统纳入公用系统PLC控制，电气系统与公用系统PLC采用硬接线方式连接。电气设备的控制可在开关柜、PLC系统实现并在重要电机旁设有急停按钮。制粉变压器、球磨机6KV开关信号上传制粉系统PLC，公用系统只对其提供电源。6KV设备选用微机型综合保护装置，0.4KV框架式断路器采用断路器自带的保护装置。55KW及以下电动机采用断路