脱硫工艺系统及设备讲义

脱硫系统技术培训 工艺系统及设备 福建龙净 目 录 第一章 CFB-FGD 工艺原理简介 ......................................................................................... 1 1、 本工程项目脱硫工艺原理介绍 .................................................................................... 1 2、 主要化学反应 ................................................................................................................ 3 3、 CFB-FGD 工艺的主要特点 ......................................................................................... 3 第二章 CFB-FGD 工艺系统及设备介绍 ............................................................................. 5 1. 烟道系统 ........................................................................................................................ 5 2. 吸收塔系统 .................................................................................................................... 6 3. 脱硫布袋除尘器系统 .................................................................................................... 9 4. 脱硫灰循环系统 .......................................................................................................... 10 5. 脱硫灰输送系统 .......................................................................................................... 10 6. 灰库系统 ...................................................................................................................... 11 7. 吸收剂供应系统 .......................................................................................................... 11 8. 工艺水系统 .................................................................................................................. 12 9. 压缩空气系统 .............................................................................................................. 14 10. 蒸汽系统 ...................................................................................................................... 14 第三章 工艺 流程 快递问题件怎么处理流程河南自建厂房流程下载关于规范招聘需求审批流程制作流程表下载邮件下载流程设计 介绍 .......................................................................................................... 15 1. 脱硫除尘岛的主要设计工艺数据 .............................................................................. 15 2. 工艺流程及布置介绍 .................................................................................................. 16 脱硫系统技术培训 工艺系统及设备 福建龙净 1 第一章 CFB-FGD 工艺原理简介 1、本工程项目脱硫工艺原理介绍 福建龙净的循环流化床干法烟气脱硫技术（CFB-FGD）具有脱硫效率高、投资运行 费用低、可靠性高、占地面积小、无废水产生、副产物易处理等优点。现将这种工艺简 要介绍如下： 燃料中的硫在燃烧过程中与空气中的氧发生反应生成硫氧化物（SO2 和 SO3），本工 艺所要脱除的就是尾气中的有害气体 SO2 和 SO3。 一个典型的 CFB-FGD 工艺系统由吸收塔、脱硫除尘器、脱硫灰循环及排放、吸收剂 供应、工艺水以及电气仪控系统等组成，其工艺流程见下图 1-1。 图 1-1 CFB-FGD 工艺流程示意图 本工程采用旁路布置。锅炉引风机出来的原烟气温度一般为 120～150℃左右，从底 部进入吸收塔，在吸收塔的进口段，高温烟气与加入的吸收剂、循环脱硫灰充分预混合， 进行初步的脱硫反应，在这一区域主要完成吸收剂与 HCl、HF 的反应。 烟气通过吸收塔底部的文丘里管加速，进入循环流化床床体，物料在循环流化床里， 气固两相由于气流的作用，产生激烈的湍动与混合，充分接触，在上升的过程中，不断 形成絮状物向下返回，而絮状物在激烈湍动中又不断解体重新被气流提升，形成类似循 脱硫系统技术培训 工艺系统及设备 福建龙净 2 环流化床锅炉所特有的内循环颗粒流，使得气固间的滑落速度高达单颗粒滑落速度的数 十倍；吸收塔顶部结构的惯性分离进一步强化了絮状物的返回，进一步提高了塔内颗粒 的床层密度及 Ca/S。这样的一种气固两相流机制，通过气固间的混合，极大地强化了气 固间的传质与传热，为实现高脱硫率提供了根本的保证。 在文丘里的出口扩管段设一套喷水装置，喷入的雾化水一是增湿颗粒表面，二是使 烟温降至高于烟气露点 15℃左右，使得 SO2 与 Ca（OH）2 的反应转化为可以瞬间完成的 离子型反应。吸收剂、循环脱硫灰在文丘里段以上的塔内进行第二步的充分反应，生成 副产物 CaSO3·1/2H2O，还与 SO3 反应生成相应的副产物 CaSO4·1/2H2O 等。 无论烟气负荷如何变化，通过清洁烟气再循环烟道的调节作用，烟气在文丘里以上 的塔内流速均保持在 4～6m/s 之间，为满足脱硫反应的要求，烟气在该段的停留时间至 少为 3 秒以上，通常设计时间在 8 秒左右。烟气在上升过程中，颗粒一部分随烟气被带 出吸收塔，一部分因自重重新回流到流化床中，进一步增加了流化床的床层颗粒浓度和 延长吸收剂的反应时间。 从化学反应工程的角度看，SO2 与 Ca(OH)2 的颗粒在循环流化床中的反应过程是一个 外扩散控制的反应过程。SO2 与 Ca(OH)2 反应的速度主要取决于 SO2 在 Ca(OH)2 颗粒表面 的扩散阻力，或说是 Ca(OH)2 表面气膜厚度。当滑落速度增加时，由于摩擦程度的增加， Ca(OH)2 颗粒表面的气膜厚度减小，SO2 进入 Ca(OH)2 的传质阻力减小，传质速率加快， 从而加快 SO2 与 Ca(OH)2 颗粒的反应。 只有在循环流化床这种气固两相流动机制下，才具有最大的气固滑落速度。同时， 吸收塔内的气固最大滑落速度是否能在不同的烟气负荷下始终得以保持不变，是衡量一 个循环流化床干法脱硫工艺先进与否的一个重要指标，也是一个鉴别干法脱硫能否达到 较高脱硫率的一个重要指标。如果滑落速度很小，或只在吸收塔某个局部具有滑落速度， 要达到很高的脱硫率是不可能的。 喷入用于降低烟气温度的水，以激烈湍动的、拥有巨大的表面积的颗粒作为载体， 在塔内得到及时的、充分的蒸发，保证了进入后续除尘器中的灰具有良好的流动状态。 由于 SO3 全部得以去除，烟气露点将大幅度下降，一般从原烟气的 90℃左右下降到 50℃左右，而排烟温度始终控制在设定值以上，因此烟气不需要再加热，同时整个系统 也无须任何的防腐处理。 净化后的含尘烟气从吸收塔顶部侧向排出，然后转向向下进入脱硫除尘器。经脱硫 除尘器捕集下来的固体颗粒，大部分通过脱硫灰循环系统，返回吸收塔继续参加反应， 脱硫系统技术培训 工艺系统及设备 福建龙净 3 如此循环可达数百次，多余的少量脱硫灰渣则通过气力输送系统输送至脱硫灰库，再通 过罐车或二级输送设备外排。脱硫灰大量循环，脱硫除尘器的入口烟气粉尘浓度为 500～ 1000g/Nm3，带有大量脱硫灰的烟气经脱硫除尘器进行除尘，净化后的清洁烟气经脱硫引 风机排入烟囱。 塔内生成的脱硫灰的主要成分为 CaSO3·1/2H2O、CaSO4·1/2H2O、CaCO3、CaF2、CaCl2 及未反应的 Ca(OH)2 和杂质等。这些脱硫灰目前的主要用于废矿井填埋、高速公路路基、 吸声材料制作、水泥掺合料等。 2、主要化学反应 在吸收塔中，消石灰 Ca（OH）2 与烟气中的 SO2 和几乎全部的 SO3，HCl，HF 等完 成化学反应，主要化学反应方程式如下： Ca(OH)2+ SO2=CaSO3·1/2 H2O +1/2 H2O 吸收过程 CaSO3·1/2 H2O+ 1/2O2=CaSO4·1/2 H2O 氧化过程 Ca(OH)2+ SO3=CaSO4·1/2 H2O +1/2 H2O 吸收过程 Ca(OH)2+ CO2=CaCO3 + H2O 吸收过程 2Ca(OH)2+ 2HCl=CaCl2·Ca(OH)2·2H2O(＞120℃) 吸收过程 Ca(OH)2+ 2HF=CaF2 + 2H2O 吸收过程 3、CFB-FGD 工艺的主要特点 a) 设备使用寿命长、维护量小。 b) 烟气与物料接触时间长、接触充分，脱硫效率高。 c) 采用高压回流式喷嘴直接向吸收塔内喷水，对负荷变化响应快，保证脱硫除尘器 可靠运行。 d) 工艺及控制简单、可靠。 e) 单塔处理能力大，已有大型化的应用业绩。 f) 采用流线型的底部进气结构，保证了吸收塔入口气流分布均匀。 g) 吸收塔内操作气速相对稳定，负荷适应性好，进一步保证气固两相流场的稳定。 h) 几乎 100％脱除 SO3 的酸性气体，脱硫下游装置烟气无酸露点，因此吸收塔及下 游装置无需采用特殊材料进行防腐。 i) 良好的入口烟气 SO2 浓度变化适应性，只要增加吸收剂加入量，即可满足更高的 排放要求。 j) 脱硫副产物流动性好，易于处理；脱硫剂利用率高、脱硫副产物排放少。 脱硫系统技术培训 工艺系统及设备 福建龙净 4 k) 运行维护费用低，占地面积小。 l) 无废水等二次污染物产生。 脱硫系统技术培训 工艺系统及设备 福建龙净 5 第二章 CFB-FGD 工艺系统及设备介绍 一个典型的 CFB-FGD 系统由烟道系统、吸收塔系统、脱硫除尘器系统、吸收剂供应 系统、脱硫灰再循环及排放系统、工艺水系统以及电气仪控系统等组成，现简介如下： 1. 烟道系统 脱硫除尘岛的烟道系统主要包括入口烟道、出口烟道、旁路烟道、清洁烟气再循环 烟道以及配套的关断、调节风挡设备等，如图 2.1-1。 图 2.1-1 烟气系统组成示意图 本工程的脱硫除尘装置为旁路布置，脱硫装置布置在烟囱之后的场地上，原烟道做 为旁路烟道。烟气由锅炉引风机排出后经脱硫除尘岛进口烟道汇合进入吸收塔，在吸收 塔内与加入的水、吸收剂及循环的脱硫灰充分混合发生脱硫反应，脱硫后的烟气进入脱 硫布袋除尘器进行除尘，除尘后的净烟气经脱硫引风机排至烟囱；收集下来的脱硫灰大 部分循环回至吸收塔内，与原烟气混合继续脱除 SO2，脱硫副产物经气力输送系统输送 至脱硫灰库。 脱硫除尘岛进出口均设置密闭挡板门，在不脱硫的情况下，开启旁路烟道上的旁路 挡板门，关闭脱硫系统的进出口密闭挡板门，将脱硫系统屏蔽，锅炉正常运行；在脱硫 运行的情况下，开启脱硫系统的进出口密闭挡板门，关闭旁路烟道上的旁路挡板门，烟 脱硫系统技术培训 工艺系统及设备 福建龙净 6 气通过脱硫系统进行脱硫。脱硫除尘系统与锅炉系统相互独立，其建设、运行及检修不 会影响锅炉系统的正常运行。 在 CFB-FGD 技术中，为了维持吸收塔内的气流相对稳定，本工艺利用吸收塔进口烟 道的静压低于脱硫引风机出口静压，不需要另外安装抽气风机，通过循环烟道将脱硫引 风机下游的部分净化烟气循环到吸收塔入口，根据脱硫引风机出口测量所得的烟气量， 调节循环风挡来调节循环清洁烟气的流量，使文丘里管的流速保持相对稳定。这一技术 已在 CFB-FGD 项目中得到广泛应用。在本项目中，当烟气负荷较低时，为了保证脱硫除 尘系统的最佳运行状态，必须开启清洁烟气再循环系统。 在设计运行中，一般吸收塔的运行烟气量为 75％～110％的设计流量。从而保证吸收 塔在低负荷运行时最佳的传热、传质状态。因此，一旦吸收塔入口流量低于 75%负荷， 开始打开循环风挡补充所需的清洁烟气量，使烟气量达到设计流量的 75%以上。 图 2.1-2 循环风挡示意图 2. 吸收塔系统 吸收塔是整个脱硫反应的核心。CFB－FGD 吸收塔为文丘里空塔结构，整个塔体由 普通碳钢制成。为建立良好的流化床，预防堵灰，吸收塔内部气流上升处均不设内撑， 故称为空塔。本项目吸收塔采用七孔文丘里喷嘴形式。吸收塔的典型外形图如下图 2.2-1： 脱硫系统技术培训 工艺系统及设备 福建龙净 7 图 2.2-1 CFB 吸收塔典型示意图 由于脱硫系统始终在烟气露点温度 15℃以上运行，加上吸收塔内部强烈的碰撞与湍 动，SO3 基本全部除去。因此，吸收塔内部不需要防腐内衬。 为了建立稳定良好的流化床，需要脱硫灰不断的循环，吸收塔出口粉尘浓度可达 500～1000g/m3。 出口烟道 膨胀节 流化床段 环梁基座 锥形段 文丘里段 进口烟道 吸收剂及循环物料加入段 脱硫系统技术培训 工艺系统及设备 福建龙净 8 吸收塔出口段设有温度、压力检测。用温度控制吸收塔的加水量，用吸收塔的进出 口压力降计算所得的床层压降来控制脱硫灰循环量。当压力降增大时可以降低 Ca/S，提 高脱硫效率。 烟气从吸收塔底部进入吸收塔，烟气方向向上。为了防止吸收塔进口烟气中烟尘沉 降造成进口烟道积灰，吸收塔底部及转弯处均设有气流分布装置及压缩空气吹扫系统。 由于文丘里段的流速最高达 50m/s 以上，经文丘里段加速，流化床内的物料被完全托起， 只有非常少量的大颗粒沉降回吸收塔进口烟道，通过进口烟道输灰机排放。 图 2.2-2 七嘴文丘里照片（仰、俯视） 图 2.2-3 塔底吹灰装置照片 脱硫系统技术培训 工艺系统及设备 福建龙净 9 3. 脱硫布袋除尘器系统 布袋除尘器系统采用脱硫专用低压回转脉冲布袋除尘器，保证脱硫除尘器出口粉尘 浓度≤50mg/Nm3。脱硫布袋除尘器分为 2 个室，6 个单元。主要由灰斗、烟气室、净气 室、进口烟箱、出口烟箱、低压脉冲清灰装置、电控装置、阀门及其它等部分组成。脱 硫布袋除尘器系统配有两台布袋清灰风机。 从吸收塔出来的烟气采用上进风方式进入布袋除尘器，其中粗颗粒粉尘利用重力原 理直接进入灰斗。整套布袋除尘器系统采用不间断脉冲清灰方式，利用不停回转的清灰 臂对滤袋进行脉冲喷吹。 图 2.3-1 典型旋转喷吹低压脉冲布袋除尘器示意图 简单地说，这种布袋除尘器的主要特点是： 1) 采用上进风方式，降低入口粉尘浓度。由于进口烟道烟气流速较低，含尘烟气 中的粗颗粒自然沉降分离，并利用布袋除尘器的自平衡性，使进入各个室的气流分布均 匀。这一结构既可减小烟气的运行阻力，又可以充分利用重力，使 CFB-FGD 脱硫产生的 凝聚“链团结构”颗粒直接进入灰斗，减少滤袋的负荷和磨损，提高滤袋的使用寿命。 2) 采用经特殊表面处理的聚苯硫醚（PPS）改性滤料。采用经特殊表面处理的进 口 PPS 改性滤料，可很好地适应长期使用要求，持续运行温度为 70℃～150℃。 3) 采用不间断回转的脉冲清灰方式，利用不停旋转的清灰臂输送反吹脉冲空气， 对准整个室的每一条滤袋口，进行周期性的脉冲喷吹，使所有滤袋的压差基本相等，大 进口烟道 1 出口风门 2 出风烟道 3 进风烟道 4 进口风门 5 花板 6 布袋 7 检修平台 8 灰斗 9 脉冲阀 10 旋转喷吹机构 脱硫系统技术培训 工艺系统及设备 福建龙净 10 大减少了脉冲阀数量，降低了维护工作量。 4) 脉冲喷吹清灰压力为 0.085MPa 左右，一方面可降低能耗，另一方面，喷吹压 力低，滤袋内外压差小，可有效保护滤袋表面的一次尘的“滤床”，同时也可减少对滤 袋表面的冲刷磨损，延长其使用寿命。 5) 采用椭圆形滤袋、沿同心圆分圈辐射形布置，最大限度地利用了袋室的空间， 减少了占地。在同等的过滤面积情况下，比常规的逐行脉冲喷吹清灰方式减少 30%左右。 6) 采用特制的多节自锁式袋笼，更换滤袋时不用揭顶，方便了滤袋的更换。 7) 采用独特的预涂灰工艺和喷水降温手段，有效保护滤袋。 8) 脱硫布袋除尘器的每个灰斗设有灰斗蒸汽加热，加热后的壁板温度保持在 80～ 120℃，保证灰斗内物料的流动性。 4. 脱硫灰循环系统 脱硫除尘器灰斗内的灰大部分通过空气斜槽输送回吸收塔，进行循环利用；一部分 物料通过气力输送系统外排至脱硫灰库。脱硫灰循环系统设两条空气斜槽，将脱硫布袋 除尘器各灰斗的脱硫灰分别输送回吸收塔，根据吸收塔压降信号调节循环流量控制阀开 度，从而控制循环灰量。脱硫布袋除尘器灰斗及空气斜槽皆专设风机进行流化，保证脱 硫灰良好的流动性。 物料循环系统主要包括灰斗流化风机、空气斜槽流化风机、流化风机加热器、气动 流量控制阀门等组成。 图 2.4-1 脱硫灰循环空气斜槽回吸收塔 5. 脱硫灰输送系统 脱硫除尘器设有脱硫灰输送系统，采用正压浓相气力输灰系统，脱硫时根据灰斗的 脱硫系统技术培训 工艺系统及设备 福建龙净 11 料位信号进行外排。外排的脱硫灰通过气力输送系统进入脱硫灰库，再通过干灰散装机 外运处理。 仓泵的控制直接进入脱硫 DCS 系统，并设有就地控制箱。 6. 灰库系统 脱硫灰库采用钢灰库，直径为 6.5m，总高约 25m，灰库有效容积为贮存三台炉 3 天 的脱硫灰量。 脱硫灰库下方安装两台干灰散装机。干灰散装机的出力为 100t/h。干灰散装机设有 收尘风机。 脱硫灰库库顶设置库顶布袋除尘器，用于过滤收尘风机、流化风机等带出的含尘空 气和气力输送输送气。 脱硫灰库的底部及侧部均设有气化板。脱硫灰库设有一台流化风机，流化风机对脱 硫灰库的侧部及底部进行流化。 7. 吸收剂供应系统 图 2.7-1 吸收剂供应系统图 西热电直接采用南热电运输过来的消石灰，故其只有消石灰仓、流化风机、消石灰 定量给料装置及输送设备等。 脱硫系统技术培训 工艺系统及设备 福建龙净 12 由密封罐车运来的消石灰粉通过罐车自带的空压机打压输送到消石灰仓内，经定量 给料装置后由进料空气斜槽送入吸收塔。 消石灰仓的有效储灰量满足锅炉最大连续出力时 2 天的消耗量。消石灰仓底部设置 流化系统，防止板结、保证下灰顺畅。 8. 工艺水系统 图 2.8-1 工艺系统图 8.1 烟气降温用水 本系统的用水取自电厂的工业用水。在 CFB 脱硫工艺中，工艺水主要用于吸收塔烟 气冷却。烟气降温用水通过高压水泵以一定压力通过回流式喷嘴注入吸收塔，根据吸收 塔出口温度控制回流水调节阀的开度控制喷水量。 8.2 冷却用水 在 CFB 脱硫工艺中，冷却用水主要用于脱硫布袋除尘器清灰风机和脱硫引风机润滑 油的冷却。冷却用水在冷却完设备后，回收至工艺水箱，用作工艺水。 该部分的设备主要有：工艺水箱、高压水泵、回流式喷嘴、气动调节阀等，如图 2.8-1 所示。 脱硫系统技术培训 工艺系统及设备 福建龙净 13 图 2.8-2 回流式喷嘴试验的典型照片 图 2.8-3 典型的工艺水系统照片 脱硫系统技术培训 工艺系统及设备 福建龙净 14 9. 压缩空气系统 图 2.8-1 压缩空气系统图 脱硫除尘岛内的压缩空气主要用于： 1) 消石灰仓顶布袋除尘器、脱硫灰库顶布袋除尘器清灰； 2) 脱硫布袋除尘器灰斗气动锤振打； 3) CFB－FGD 吸收塔进口烟道底部吹扫； 4) 其它仪用空气用户（如气动执行结构、CEM 探头吹扫等）； 5) 脱硫灰气力输送及杂用。 压缩空气系统的主要设备有空气压缩机、空气净化装置、杂用储气罐、仪用储气罐、 管道及阀门等。 10. 蒸汽系统 脱硫系统内的蒸汽系统用于脱硫除尘器灰斗壁板的加热及流化风的加热。蒸汽在加 热后生成冷凝水集中收集到工艺水箱，用于工艺水。 脱硫系统技术培训 工艺系统及设备 福建龙净 15 第三章 工艺流程介绍 1. 脱硫除尘岛的主要设计工艺数据 年平均气压 968.3hPa 年平均气温 7.0℃ 极端最高气温 42.2℃ 极端最低气温 -39.8℃ 平均最高气温 13.6℃ 平均最低气温 0.7℃ 最热月平均气温 25.1℃ 最冷月平均气温 －16.1℃ 年平均相对湿度 65% 年平均降水量 210.1mm 最大一日降水量 39.2mm 年平均蒸发量 1446.2mm 平均风速 1.5m/s 最大风速 20m/s 年平均雷暴日数 15.2d 最大积雪深度 40cm 最大冻土深度 140cm 最大冻融循环次数 24 次/a 脱硫岛进口烟气量(干标) 645200Nm3/h 脱硫岛进口烟气温度 140℃(正常)，150℃(最高) 脱硫系统技术培训 工艺系统及设备 福建龙净 16 脱硫岛进口烟气 SO2 浓度(干标) 2390mg/Nm3 脱硫效率 ≥90% 净烟气 SO2 浓度(干标) ≤400mg/Nm3 出口粉尘浓度(干标) ≤50mg/Nm3 2. 工艺流程及布置介绍 参见附图工艺流程图及布置图。