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石灰石/石膏湿法脱硫工艺过程简介

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石灰石/石膏湿法脱硫工艺过程简介

石灰石/石膏湿法脱硫工艺是以石灰石溶解后制成的碱性溶液作为吸收剂对烟气中含有的酸性气体污染物(主要是二氧化硫)进行吸收处理的一种工艺。湿法脱硫工艺的主要过程可分为以下几个部分: 

(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。

吸收塔系统在湿法脱硫工艺中的重要地位 

吸收塔系统是石灰石/石膏湿法脱硫工艺的核心部分,在湿法脱硫工艺的四个部分中,

(1)~(3)三个部分是在吸收塔系统中实现的,即在吸收塔系统中完成了对烟气中二氧化硫进行吸收、氧化和结晶的整个反应过程。

吸收塔系统的构成 

吸收塔系统主要由如下几个子系统构成:吸收塔本体系统、石灰石浆液供应系统、氧化空气供应系统、石膏浆液排出系统。此外,石膏一级脱水系统及排空系统等也与吸收塔系统的运行密切相关。

吸收塔系统的工作原理

吸收塔本体吸收系统

在吸收塔的喷淋区,石灰石、副产物和水等混合物形成的吸收液经循环浆液泵打至喷淋层,在喷嘴处雾化成细小的液滴,自上而下地落下,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+2 SO2+H2O  <=>  Ca(HSO3)2+CO2 

除SO2外,烟气中三氧化硫、氯化氢和氟化氢等酸性组分也以很高的效率从烟气中去除。

浆液中的水将烟气冷却至绝热饱和温度,消耗的水量由工艺水补偿。为优化吸收塔的水利用,这部分补充水被用来清洗吸收塔顶部的除雾器。 

氧化空气供应系统 

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+3 H2O 2CaSO4.2H2O+CO2 

浆池中过饱和的石膏以结晶的形式析出,含有石膏的浆液通过循环泵继续送入喷淋层与烟气反应,使加入的吸收剂被充分利用,同时使吸收塔浆池中浆液有足够的停留时间形成优良的石膏晶体,石膏晶体增长良好是保证产品石膏质量的前提。

石膏排出及一级脱水系统 

从吸收塔中抽出的浆液将被送至石膏旋流器。一定量的石膏浆液则被连续地从浆池中抽出,并送入石膏旋流器进行一级脱水处理,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),含有这些细小固体颗粒的浆液大部分返回吸收塔继续进行吸收、氧化和结晶反应,少部分则作为脱硫废水排放,以防止那些不需要的杂质,如氯化物和一些不溶性组分如氧化铁、氧化铝和硅酸盐等在吸收塔中的积累浓度过高;浓缩的石膏浆液(浓度为50%)主要含有粗石膏颗粒,从石膏旋流器的底流口排出,送入真空皮带机二级脱水单元进一步处理,产生含水率小于10%(重量比)的成品石膏作为副产品最终排出。 2.2.4 石灰石浆液供应子系统:新鲜的吸收剂是由磨细的石灰石(CaCO3)加适量的水溶解配制成石灰石浆液,再根据pH值和SO2负荷加入吸收塔。 3、 吸收塔系统的启停程序 

启动:晶种准备 吸收塔搅拌器 循环泵依次启动  除雾器冲洗 石膏排出泵 石灰石供浆 氧化风机 自动调节系统投入

关闭:自动调节系统退出  氧化风机关闭  石灰石供浆停止  除雾器冲洗停止 石膏排出泵停止循环泵依次停止 

吸收塔系统主要运行参数的控制 

要实现吸收塔系统的稳定运行,需要对吸收塔系统的主要运行参数进行有效地监测和控制。吸收塔系统的运行控制主要是调节水、物料和化学反应等的平衡,在实际运行中方是通过吸收塔液位控制、石灰石供浆流量控制、石膏排出量控制等调节系统来实现的。

吸收塔液位控制 

FGD系统的水平衡的调节是FGD系统稳定运行的一个重要方面,吸收塔处于水平衡调节的核心,在流入和流出吸收塔的水量之间需要保持一个平衡,即吸收塔的液位需要维持稳定,这主要是通过调节除雾器冲洗水来实现的。

另一方面,除雾器冲洗水同时还承担着冲洗除雾器的任务,因此必须保证有足够的冲洗水量,这就要求尽量减少流入吸收塔的水量或增加流出吸收塔的水量。

流出吸收塔的水量在设计条件一定的情况下,基本是不能改变的;流入吸收塔的水量,在运行中可控制的成分相对多一些,如控制各类泵的轴封水水量、最大限度地利用石膏过滤水进行石灰石浆液制备、防止系统外水如雨水、清洁用水的流入等。

石灰石供浆流量控制 

石灰石浆液流量的调节是FGD系统最重要的一个物料平衡调节,它是根据化学反应的摩尔比例关系进行计算的,考虑的主要变量有:(1)二氧化硫负荷 (2)pH值 (3)石灰石浆液浓度 (4)钙硫比等 

通过对上述变量的计算,得出需要投加的石灰石浆液量,采取在线实时控制的方式,保证系统的化学反应平衡。 

在上述参数中,关键的控制参数是pH值,pH值调节的好坏直接决定着FGD装置的运行是否正常,吸收塔中浆液的pH值运行范围在5.0~5.8之间。在石灰石品质一定的情况,随pH值的增加,脱硫效率将有所增加;反之,随pH值的降低,脱硫效率将有所降低。同时,为防止设备暴露于严重腐蚀条件下,禁止系统在过低pH值下运行。 

钙硫比(摩尔比)也是影响脱硫效率的一个重要因素,正常情况下,钙硫比是一个大于1的数值。在石灰石品质一定的情况下,钙硫比越高,脱硫效率也越高;反之,钙硫比越低,脱硫效率也越低。在实际运行中,考虑到运行成本,通常选择一个比较经济可行的钙硫比。

石膏排出量控制 

石膏排出量在一定程度上决定着石膏的品质。石膏晶体只有在长到合适的大小后,才能排出并进一步分离和脱水,从而达到小于10%的含水率(质量百分比)。

在实际生产运行中,石膏的排出通常选择间歇性排出方式,即当吸收塔浆液密度增大到一定值时,启动脱水设备并排出石膏;

当吸收塔中浆液密度下降到一定值时,停止排出石膏和脱水,等待密度逐渐增大,如此反复操作,实现系统的连续稳定运行。

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