1.石灰石——石膏湿法脱硫工艺简介
所谓石灰石——石膏湿法脱硫,就是SO2 吸收剂采用石灰石浆液,脱硫副产品为石膏(即:CaSO4•2H2O),其特点是石灰石吸收剂价格便宜,容易获取, 副产品石膏成分稳定不造成二次污染,且综合利用市场广阔,可添加在水泥中作为缓凝剂,也可开发深加工做石膏建材等。
由于目前国内引进的脱硫技术流派较多,有德国斯坦米勒、比晓夫、奥地利AEE、美国巴威、杜康和日本三菱、川崎等,下面重点介绍德国斯坦米勒石灰石——石膏湿法脱硫技术。
石灰石——石膏湿法脱硫装置通常由下列系统和设备构成:
烟气系统:主要有增压风机、档板、GGH加热器、密封风机等设备。
吸收塔循环系统:主要有吸收塔循环泵、氧化风机、除雾器、搅拌器、石膏排出泵、吸收塔本体等设备。
石膏一、二级脱水系统:主要有石膏旋流器、石膏浆液箱、石膏浆液泵、真空皮带脱水机、真空泵、滤布冲洗水泵、滤饼冲洗水泵、滤液分离器、滤液水箱、滤液水泵、石膏输送皮带机、石膏仓等设备
石灰石卸料系统:主要有卸料斗、振动给料机、破碎机、螺旋(或刮板、皮带)输送机、斗式提升机、石灰石仓等设备。
吸收剂制备和输送系统:主要有称重皮带给料机、湿式球磨机(或干式磨机)、石灰石浆液箱、石灰石浆液泵等设备。
排放系统:主要有石灰石制浆区域集水坑、吸收塔区域集水坑、集水坑搅拌器、集水坑泵、事故浆液箱、事故浆液泵等设备。
以及工艺水及除雾器冲洗系统、压缩空气系统、废水处理系统等。
德国斯坦米勒石灰石——石膏湿法脱硫装置,吸收塔采用逆流空塔结构,脱硫效率一般可达到95%以上,吸收塔内布置有两级除雾器及浆液喷淋系统,每层喷淋系统对应1台再循环泵。
该装置配有轴流式动叶可调(或静叶可调)增压风机,来自锅炉的原烟气通过电除尘后,由增压风机送入吸收塔洗涤,烟气中的SO2、SO3等酸性物质被吸收脱除,净烟气通过GGH加热器加热后,送入烟囱排入大气。
该装置采用两级石膏脱水,吸收塔石膏排出泵排出的石膏浆液,通过第一级旋流浓缩离心分离,再由第二级真空皮带脱水机脱水,脱水后水分小于10%的成品石膏送入石膏仓。
该装置石灰石浆液的制备由湿式制浆系统(或干粉磨制系统)来完成,每套制浆系统配有一台湿式球磨机。制浆系统磨制的合格石灰石浆液送入石灰石浆液箱,由石灰石浆液泵送入吸收塔作为吸收剂。
为了使化学性质不稳定的CaSO3,充分氧化为稳定的CaSO4,该装置还设置有氧化风机,氧化空气由搅拌器处送入吸收塔。
为了不使吸收塔及各浆液箱内的固体物沉积,该装置在吸收塔安装了多台侧入式搅拌器。石膏浆液箱、石灰石浆液箱、事故浆池、球磨机再循环箱、石灰石浆液集水坑、吸收塔集水坑等各安装顶入式搅拌器。
为了解决设备停运后浆液的沉积,该装置设有齐全的冲洗水系统。
为了防止设备的腐蚀,该装置接触浆液的设备通常采用了衬胶或鳞片树脂,重要设备和部位采用了高品位的耐酸钢。
压缩空气系统为回转式GGH吹灰器和仪用设备提供压缩空气。
工艺水由工艺水系统提供。
2、石灰石——石膏湿法脱硫机理
2.1 SO2、SO3和HCl的吸收
烟气中的 SO2和SO3首先溶解于浆液微滴的水中,进行下列反应:
SO2+H2O←→HSO3-+H+
SO3+H2O←→H2SO4
为了维持SO2、SO3的吸收,生成的酸性物H2SO4、H2SO3应迅速被中和。
2.2 石灰石浆的反应
SO2、SO3和HCl及石灰石浆微滴继续下落至吸收塔氧化池中,进行下列反应。
CaCO3+2H++HSO3-←→Ca2++HSO3-+CO2↑+H2O
CaCO3 +H2SO4←→CaSO4+CO2↑+H2O
CaCO3+2HCl←→CaCl2+CO2↑+H2O
上述反应是在吸收塔氧化池中进行的离子反应。
2.3 CaSO3 的氧化
CaSO3的氧化需要向氧化池中注入氧化剂——空气,氧化过程为:
2Ca2++2H2SO3-+O2←→2CaSO4+4H+
而氧化是伴随石膏的结晶同时进行的,结晶过程为:
CaSO4+2H2O←→CaSO4•2H2O
上述反应过程均在吸收塔氧化池中完成。
为了使反应顺利完成,并生成合格的石膏,应保持氧化池内的PH值在5.7 左右,通过化学计算,反应中的Ca/S比应保持在1 .02——1.05之间较为合适。
从思想上重视烟气脱硫技术
对于火力发电厂来说,烟气脱硫装置是辅助系统和设备,有的电厂重视不够,用于烟气脱硫装置建设管理的人员相对不够,在可研、设计、施工、调试和运行维护过程中技术管理不到位,有生搬硬套、崇洋媚外或不管不问的现象。
由于烟气脱硫装置投产后,增加的运行维护费用多的达到数千万元,因此,电厂投用FGD装置的积极性不高,有的甚至想能不投产就尽量不投。重庆某2*220MW机组FGD装置是原国家电力公司示范项目之一,为全进口德国技术和设备,初投资4.89亿元,投产后运行维护和还贷等费用高达3000多万元,重庆某1*200MW机组FGD装置,初投资1.8亿元,投产后的运行维护和还贷等费用高达1500万元左右,这么大的运行维护费用,是电厂的沉重负担。在这种思想的指导下,可以想象某些单位对FGD装置的重视程度了。有的电厂特别是边远电厂在进行脱硫装置的建设时,想方设法减少投资,这样造成的后果就是国家花上亿元资金建设的FGD装置处于闲置和摆设的状态,令人痛心。重庆某2*360MW机组,建设时设计采用处理80%烟气量,节约了初投资,事实证明,这种选择是不明智的。四川、重庆、贵州、山东等地FGD装置建设完成后,都有因为成本原因而不愿投用的。事实上,随着国家环境污染治理力度的加大,排污费用收取的提高,城市火电厂的生存已越来越艰难。重庆某城市电厂技改1*300MW机组,在电厂基础已基本完成的情况下,由于环保没有通过而停建,损失高达1000多万元,同样是该厂,由于燃烧煤质变化,原煤含硫量严重超标,导致脱硫装置超负荷,在重庆市缺电的情况下,机组不得不减负荷适应脱硫的运行也不得开起旁路运行。重庆某1*200MW机组FGD装置没有按期完成投产,而多次被重庆市人大督察处督办,去年贵阳某1*200MW机组FGD装置,由于与机组未“三同时”而被中央和地方媒体暴光,造成了很不好的政治和社会影响。
从长远来看,火电厂FGD装置是否正常投入运行,已关系到了火电厂的可持续发展,这一点如果不引起足够重视,在未来的3——5年内,火电厂将面临生存危机,城市火电厂的今天就是边远火电厂的明天,这决不是危言耸听!
因此,各级领导和技术人员都必须从思想上高度重视FGD装置和烟气脱硫技术,从各个角度把好质量关,使投运的FGD装置能够正常运行,在建的项目质量优良,为准备建的项目打好基础。
从技术上把好每一关
烟气脱硫装置的可研、招标、设计、施工、调试和运行维护,都是十分重要的环节,各个阶段有各个阶段的特点,需要采取不同的措施把好质量关。
在可研阶段,应对现场条件进行充分的调查了解,对FGD基础设计参数要掌握清楚。特别是对影响FGD装置性能的数据要认真测量或落实。如原煤的含硫量、锅炉排烟量、排烟粉尘含量和排烟温度、石灰石品质指标等。对于技改项目,原煤的含硫量建议以过去一年锅炉燃用煤质的平均值为基础,并考虑未来可能燃用的煤质加以修正。锅炉排烟量和粉尘含量、排烟温度等应以实际测量为准,不能用机组投产时的设计参数代替。石灰石品质指标注意取样和化验的方法,并考虑多个石灰石矿选择。有的项目由于取样或化验方法不正确,石灰石品质指标偏高,这势必影响下一步的设计。在贵州和四川某厂,由于对湿法脱硫技术理解和掌握不够,电厂提供的基础设计资料与实际偏差太大,因此使得投产的FGD装置不能全进烟运行,有电厂甚至只能处理设计烟气量的60%。
在招标阶段,注意实事求是,不要盲目崇洋媚外、照抄照搬。可以国产的设备,就坚决国产;可以不要的系统,坚决不要,在电源保安系统十分可靠的情况下,就不必坚持上柴油发电机。也不要盲目要求旁路档板的快速开启时间为25秒,有的甚至要求15秒。技术条件的提高势必造成造价的提高,事实上,通过对不少脱硫装置的调试证明,旁路挡板在60秒内正常开启,对锅炉的影响是很小的。
设计阶段,应认真核实设计基础参数,对业主提供的设计参数有疑问时,作为设计单位有义务向业主提出并修正。设计单位不能隐瞒业主的问题,从而用来掩盖自己将来可能的失误。初步设计审查时,需要多听取具有经验的用户和具有安装、调试经验的专家意见,避免原则错误,从而减少不必要的设计失误和浪费。贵州某2*300MW机组FGD装置,就出现了设计多余系统和设备的现象,造成了不必要的损失。
施工阶段,应按图施工,把握好施工质量,认真执行各项规章制度和质量标准,在发现设计问题时,应及时提出,不能施工完成后再提出,作为设计修改而获取利益,在施工中出现了问题,应及时整改,不能隐瞒。由于目前电力建设项目多,正规的电力施工队伍工作饱满,因此应认真选择具有经验的施工队伍,从目前很多的脱硫施工现场来看,分包和转包多,不便于管理和控制。非电力系统施工队伍由于不熟悉电力规范,出现的施工质量问题和工期不能按时完成的现象比较普遍。
在调试阶段,应严格执行各项验收标准,及时发现设计、施工和系统、设备问题。电厂运行、维护人员应积极参与和配合,掌握好各项操作和维护技能,不要因怕负责任而不愿意操作。调试人员要实事求是,不能隐瞒系统、设备等问题,认真为业主负责。在现有模式下,存在调试和总包单位共同隐瞒问题,把业主蒙在鼓里的现象。某些电厂运行和维护人员,由于怕承担责任而迟迟不上岗,调试时袖手旁观,调试完成不能胜任工作。造成调试工作量加大和调试工期的延长。
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