石灰石膏法脱硫技术介绍34页PPT

布置作业
无
作业情况
典型的工程全景
该工艺采用石灰石作为脱硫吸收剂，石灰石经破碎磨细成粉状与水混合搅拌制成吸收浆液。在吸收塔内，吸收浆液与烟气接触混合，烟气中的二氧化硫与浆液中的碳酸钙以及鼓入的氧化空气进行化学反应吸收脱除二氧化硫，最终产物为石膏。脱硫后的洁净烟气通过除雾器除去雾滴经烟囱排放，脱硫渣石膏可以综合利用。
黑板、粉笔、多媒体
授课时间
16高热一：2.28 3.4节
§1-2石灰石石膏湿法烟气脱硫技术工艺原理及特点
教材分析
本课题主要是通过分析燃煤电厂过程的化学反应、吸收塔模块典型分布区，为电厂的安全运行提供基本的数据。
教后记
熟练讲解实际电厂中脱硫装置吸收塔模块典型分布区。
二、石灰石湿法烟气脱硫工艺过程的描述
三、脱除SO2的化学反应机理
1、过程阶段： （1）气态反应物从气相内部迁移到气-液界面。 （2）气态反应物穿过气-液界面进入液相，并发生化学反应。 （3）反应组分从液相界面迁移到液相内部。 （4）进入也想的反应组分与液相组分发生反应。 （5）已溶解的反应物的迁移和由反应引起的浓度梯度产生的反应物的迁移。
14、脱硫塔的类型及结构 为了保证较高的脱硫效率,同时防止结垢和堵塞,要求脱硫塔具有持液量大,气液间相对速度高,较大的气液接触面积,吸收区长,气液接触时间长,内部构件少,压降小等特点。
15、脱硫装置的可利用率
指脱硫装置每年正常运行时间与发电机组每年总运行时间的百分比。 A – B-C 可用率 = x100% A A：发电机组每年的总运行时间，h B:脱硫装置每年因脱硫系统故障导致的停运时间,h C:脱硫装置强迫降低出力等效停运时间
成份
符号
作 用
氧化钙
CaO

吸收区高度为5~15m, 如按塔内流速3m/s计算, 接触反应时间2~5s。区内设 3~6个喷淋层, 每个喷淋层都装有多个雾化喷嘴, 交叉布置, 覆盖率达 200%~300%。喷嘴人口压力不能太高, 在0.5×105~2×105Pa之间。喷嘴出口 流速约10m/s。雾滴直径约1320~2950μm，大水滴在塔内的滞留时间1~10s, 小 水滴在一定条件下呈悬浮状态。喷嘴用碳硅制造, 耐磨性好, 使用寿命10年以上。
石灰石系统中最关键的反应是Ca2+的形成，
因为SO2，正是通过Ca2+与HSO3-反应而得以从溶 液中出去的。
这一关键步骤也重要的区别：石灰石系统中， Ca2+
的产生与H+浓度和CaCO3的存在有关；而在石灰 系统中， Ca2+的产生仅与氧化钙的存在有关。因
此，为了保证液相有足够的Ca2+浓度，石灰石系
③除雾器堵塞：在吸收塔中，雾化喷嘴并不能产生尺 寸完全均一的雾滴，雾滴的大小存在尺寸分布。较小的雾 滴会被气流所夹带，如果不进行除雾，雾滴将进入烟道， 造成烟道腐蚀和堵塞。除雾器必须保持清洁，目前使用的 除雾器有多种形式（如折流板型等），通常用高速喷嘴每 小时数次喷清水进行冲洗。
④脱硫剂的利用率：脱硫产物亚硫酸盐和硫酸盐可沉 积在脱硫剂颗粒表面，从而堵塞了这些颗粒的溶解通道。 这会造成石灰石或石灰脱硫剂来不及溶解和反应就随产物 排除，增加了脱硫剂和脱硫产物的处理费用。因此脱硫液 再循环池中的停留时间一般要达到5~10min。实际的停留 时间设计与石灰石的反应性能有关，反应性能越差，为使 之完全溶解，要求它在池内的停留时间越长。
石灰石/石灰法 湿法烟气脱硫技术
石灰石/石灰法湿法烟气脱硫技术（CaCO3/CaO wet FGD），是目前世界上技术最成熟、实用业绩最多以及运行 状况最稳定的脱硫工艺是世界上最成熟,应用最广泛的烟气 脱硫技术。在基本原理上属于无机化学脱硫的范畴,是最基 本的酸碱中和法。采用石灰或石灰石乳浊液吸收烟气中SO2， 生成半水亚硫酸钙或石膏（CaSO4·2H2O） ,脱硫率在90 % 以上。

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方法涉及主要测试项目
测试对象
测试项目
烟气（4项）
氟化氢、氯化氢、三氧化硫、雾滴含量
石灰石（8项）
石灰石块粒度、石灰石粉细度、可磨性指数、活性、 氧化钙、氧化镁、盐酸不溶物、二氧化硅
石灰石浆液（3项） 密度、固含量、细度
附着水、结晶水、酸不溶物、硫酸盐（以二水硫酸
石膏（7项）
钙计）、亚硫酸盐（以半水亚硫酸钙计、碳酸盐
脱硫石膏 带 下 料 口 或 脱 硫 口玻璃或塑料瓶。 尽快测定 装，密封保存。GB5484-
渣储放处
P,G/500ml
2012密闭，防蒸发
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样品采集和保存
• 5、石膏浆液 ➢ 采样地点位置可根据实际实验需要确定。 ➢ 用于测石膏浆液密度的样品，应单独用采样瓶采满后立即盖紧瓶塞。 ➢ 用于测水溶液离子的样品采后应尽快过滤，装瓶密封，尽快测试。
（以碳酸钙计）、水溶性氯离子（以氯离子计）
石膏浆液（7项）
pH值、密度、水溶性氯离子、水溶性硫酸盐、水溶 性钙、镁离子、总亚硫酸盐、固含量
石膏浆液滤液（3项）pH值、水溶性氯离子（以氯离子计）、固体悬浮物
脱硫废水（2项） pH值、固体悬浮物
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二、各测试项目使用的标准
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烟气试验方法
➢ 如样品需要备查，请将所采样品等分为两份，一份送往实验室测试，另一份按要求保存备查。 ➢ 送往实验室的样品一般会根据保存要求留样备查。
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样品采集和保存
• 1、烟气
样品名称 氟化氢吸收液
采样位置 脱硫烟道断面
氯化氢吸收液 脱硫烟道断面
三氧化硫冷凝液 脱硫烟道断面
采样方法 容器/大小 保存时间

石灰-石膏湿法烟气脱硫技术
主要内容
1 石灰-石膏法工艺原理 2 工艺系统及主要设备介绍 3 我公司脱硫工艺的技术特征 4 系统性能指标
1. 工艺原理
石灰—石膏湿法烟气脱硫工艺
该工艺采用石灰作为脱硫吸收剂，粉状的生石灰与水混 合搅拌制成吸收浆液，在吸收塔内，吸收浆液与烟气接 触混合，烟气中的二氧化硫与浆液中的碱性物质以及鼓 入的氧化空气进行化学反应吸收脱除二氧化硫，最终产 物为石膏。脱硫后的洁净烟气通过除雾器除去雾滴经烟 囱排放。
，该混合物以缓冲液的性质存在，使吸收的pH值保持相对平稳。 在浆液循环槽，充入空气进行强制氧化，其反应如下： HSO3－＋1/2O2→ SO42－+ H+ SO32－＋1/2O2→ SO42－
石灰石-石膏法流程示意图
石灰－石膏法技术特点
(1) 脱硫效率高达96%以上，对煤种适用性强，可用于高中低 含硫煤种。
增压风机
一般选用静叶可调轴流风机，适用于风机风量大，压升低。
轴流风机模型图
挡板门
2.3 SO2吸收系统
空塔喷淋：内部结构简 单，具有负荷大、不易 堵塞、操作弹性宽。
塔内主要构件包括：
入口喷淋层 雾化喷淋层 二级除雾器
吸收塔配套设备有：
循环泵 氧化风机 搅拌器
吸 收 塔 示 意 图
SO2吸收系统 石膏脱水系统 工艺水系统
2.1 吸收剂制备系统
石灰品质要求：
CaO含量≥85% 原料粒径≤6mm 石灰活性要求：(T60) ≤4 min（DL/T 943-2005）符合在4分钟内熟
化反应温度从20℃升高到60℃ 石灰品质达不到上述要求一般不影响脱硫设备的运行，但会影响
性能。
4 实时调节增压风机电机转速，大大节省系统运行电耗。

表1 烟气脱硫用洗涤塔性能比较
洗涤塔形式 持液量 逆流 抗堵塞性 低负荷比 压力降 除尘
填料塔 尚好 是
尚好
好
中等
差
转盘式洗涤 好
否
好
塔
湍流塔 上好 否
好
差
中等
好
差
中等
好
文丘里洗涤 差
否
好
塔喷淋塔差是来自好好高
好
好
低
差
道尔顿型塔 好
否
好
差
中等
好
喷射鼓泡塔 好
否
好
差
中等
好
4.湿法脱硫的影响因素
①设备腐蚀：化石燃料燃烧的排烟中含有多种微量的化 学成分，如氯化物。在酸性环境中，它们对金属（包 括不锈钢）的腐蚀性相当强。目前广泛应用的吸收塔 材料是合金C-276，其价格是常规不锈钢的15倍，为 延长设备的使用寿命，溶液中氯离子的浓度不能太高。 为保证氯离子不发生浓缩，有效地方法是在脱硫系统 中根据物料平衡排出适量的废水，以清水补充。
装置。在世界各国现有的烟气脱硫技术中，湿法烟气脱硫 技术占85%左右，其中，石灰石一石膏法36.7%，其它湿 法占48.3%;喷雾干燥脱硫约占8.4%:吸收剂再生脱硫约占 3.4%;炉内喷射吸收剂脱硫约占1.9%。吸收剂再生脱硫主 要有氧化镁法、双碱法、WellmenLord法。以湿法脱硫为 主的国家有日本(98%)、美国(92%)和德国(90%)等。
石灰石系统中最关键的反应是Ca2+的形成，因为 SO2，正是通过Ca2+与HSO3-反应而得以从溶液中出 去的。这一关键步骤也突出了石灰石系统和石灰 系统的一个极为重要的区别：石灰石系统中Ca2+ 的产生与H+浓度和CaCO3 的存在有关；而在石灰 系统中， Ca2+的产生仅与氧化钙的存在有关。因 此，为了保证液相有足够的Ca2+浓度，石灰石系 统在运行时，其pH较石灰系统的低，石灰石系统 的最佳操作pH为5.8~6.2,石灰系统约为8。

淋量； V —烟气流速（m / s），烟气在吸收塔内的流速； C t—吸收剂浓度（k g / m3 ）； α、β、γ—常数，1>α> β> γ> 0； y1、y 2—吸收塔入口、出口处SO2浓度（mg/L）； y θ—吸收塔内SO2平衡浓度（m g / L）； η—吸收塔脱硫效率（% ）。
影响传质单元数的主要因素为：液气比、烟气流速、钙硫比 （吸收剂浓度）、吸收塔的结构等。
吸收区高度为5~15m, 如按塔内流速3m/s计算, 接触反应时间2~5s。区内设 3~6个喷淋层, 每个喷淋层都装有多个雾化喷嘴, 交叉布置, 覆盖率达 200%~300%。喷嘴人口压力不能太高, 在0.5×105~2×105Pa之间。喷嘴出口 流速约10m/s。雾滴直径约1320~2950μm，大水滴在塔内的滞留时间1~10s, 小 水滴在一定条件下呈悬浮状态。喷嘴用碳硅制造, 耐磨性好, 使用寿命10年以上。
① 液气比的影响
液气比决定酸性气体吸收所需要的吸收表面。在其它参数 恒定的情况下，提高液气比相当于增大了吸收塔内的喷淋密度使 液气间的接触面积增大，传质单元数将随之增大，脱硫效率也将 增大。在实际工程中，提高液气比将使浆液循环泵的流量增大， 从而增加设备的投资和能耗。同时，高液气比还会使吸收塔内压 力损失增大，增加风机能耗。
吸收塔试验器脱硫系统的核心装置，要求有持液量大、气液相间的相对速 度高、气液接触面积大、内部构件少、压力降小等特点。目前较常用的吸收塔 主要有喷淋塔、调料塔、配设鼓泡塔、道尔顿型塔4类。其中喷淋塔是湿法脱 硫工艺的主流塔形。一般SO2去除率高的洗涤塔，往往是操度：在吸收塔浆液供给量一定的情况下，由于吸收剂 （的C提a高CO，3会）引的起溶吸解收度剂较的低过，饱其和供凝给聚量，的最增终加使将反导应致的浆表液面浓积度减 少，影响脱硫效率。实践也证明了这点。一般认为吸收塔的浆 液浓度选择在20%～30% 为宜。

谢谢！Leabharlann 4226、要使整个人生都过得舒适、愉快，这是不可能的，因为人类必须具备一种能应付逆境的态度。——卢梭
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27、只有把抱怨环境的心情，化为上进的力量，才是成功的保证。——罗曼·罗兰
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28、知之者不如好之者，好之者不如乐之者。——孔子
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29、勇猛、大胆和坚定的决心能够抵得上武器的精良。——达·芬奇
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30、意志是一个强壮的盲人，倚靠在明眼的跛子肩上。——叔本华
石灰石石膏湿法脱硫工艺流程参考文档
56、死去何所道，托体同山阿。 57、春秋多佳日，登高赋新诗。 58、种豆南山下，草盛豆苗稀。晨兴 理荒秽 ，带月 荷锄归 。道狭 草木长 ，夕露 沾我衣 。衣沾 不足惜 ，但使 愿无违 。 59、相见无杂言，但道桑麻长。 60、迢迢新秋夕，亭亭月将圆。
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脱硫石膏物理化学性质与天然石膏具有共同的特征, 但作 为一种工业副产品, 它具有再生石膏的一些特点, 和天然石膏 相比又有一定的差异, 其中二水石膏的含量较天然石膏还要高 许多。
22
该石膏一般作为制造墙板或水泥而出售。由于其稳定 性好，对环境无害，从而也可以用于土地回填。WFGD中， 石膏脱水系统如图所示。石膏脱水系统的主要设备是水力 旋流器和真空皮带过滤机。
折流板除雾器结构与除雾原理
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旋流板的结构如图所 示，气流在穿过板片间 隙时变成旋转气流，其 中的液滴在惯性作用下 以一定的仰角射出作螺 旋运动而被甩向外侧， 汇集留到溢流槽内，达 到除雾目的，除雾效率 可达到90％～99％。
旋流板除雾器示意图
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• 吸收塔内的除雾器 • 通常为二级除雾器、安装在塔的顶部。 • 处理后的烟气残余水分不能超过75mg/m3，最好是不超过
自然氧化因锅炉和脱硫系统运行参数不同而氧化程度各异， 当氧化率在15~95%，钙的利用率低于80%范围内亚硫酸钙易 结垢，因为氧化率较高时（＞15%），生成的硫酸钙不能与亚 硫酸钙一起沉淀析出；氧化率达不到一定程度（＜95%），就 不能产生足够的石膏晶种而使石膏晶体迅速增长，导致石膏在 脱硫塔内结垢。
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脱硫废水处理
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脱硫废水处理包括以下4个步骤： A、废水中和 反应池由3个隔槽组成，每个隔槽充满后自流进入下个隔槽。在脱硫废水 进入第1隔槽的同时加入一定量的10%左右的石灰浆液，通过不断搅拌，其 pH值可从5.5左右升至9.0以上。 B、重金属沉淀 Ca(OH) 2的加入不但升高了废水的pH值，而且使Fe3+、Zn2+、Cu2+、Ni2+、 Cr3+等重金属离子生成氢氧化物沉淀。一般情况下3价重金属离子比2价更容 易沉淀，当pH值达到9.0～9.5时，大多数重金属离子均形成了难溶氢氧化物。 同时，石灰浆液中的Ca2+还能与废水中的部分F-反应，生成难溶的CaF2；与 As3+ 络合生成Ca3 (AsO3)2等难溶物质。此时Pb2+ 、Hg2+仍以离子形态留在 废水中，所以在第2隔槽中加入有机硫化物药剂TMT-15，使其Pb2+、Hg2+反 应形成难溶的硫化物沉积下来。 TMT-15是一种三嗪类组分(C3N3S3Na3,三聚硫嗪酸三钠盐)，能在常温下 与废水中的各种重金属离子（汞、铅、铜、镉、镍、锰、锌、铬等）迅速反 应，生成不溶于水，且具有良好的化学稳定性的螯合物，从而达到捕捉去除 重金属的目的，也可以除去已经转变成络合物的重金属。TMT-15是15% （wt%）的C3N3S3Na3溶液，即使用量很少，也表现出极高的重金属排除效 率。

➢ 送往实验室的样品一般会根据保存要求留样备查。
样品采集和保存
1、烟气
样品名称
采样位置
氟化氢吸收液 脱硫烟道断面
氯化氢吸收液 脱硫烟道断面
三氧化硫冷凝液 脱硫烟道断面
采样方法 容器/大小 保存时间
保存条件
A.1.4 P/250mL
14d 0℃~4℃，避光
A.2.4
P，G/250mL
30d
0℃~4℃，避光
石膏浆液滤液试验方法
序 号
试验项目
方法名称
试验方法
1 pH值
pH计法
附录D.1
2
水溶性氯离 子（以氯离 子计）
硝酸银滴定法 GB/T 11896-89
电位滴定法
附 录 D.24-2012 《 石膏化学分析方法 》30
附录D.3
3 固体悬浮物 重量法
附录E
脱硫废水试验方法
序号 1 2
试验项目 pH值 固体悬浮物
方法名称 pH计法 重量法
试验方法 附录D.1 附录E
三、样品采集和保存（标准第4页）
样品采集和保存
一般要求
➢ 所有样品应进行标识，标识内容宜包括样品编号、采 样量、采样时间、采样人员、采样位置及检测项目等 样品信息。
➢ 如样品需要备查，请将所采样品等分为两份，一份送 往实验室测试，另一份按要求保存备查。
以碳酸钙计）、水溶性氯离子（以氯离子计）
石膏浆液（7项）
pH值、密度、水溶性氯离子、水溶性硫酸盐、水溶 性钙、镁离子、总亚硫酸盐、固含量
石膏浆液滤液（3项 ）
pH值、水溶性氯离子（以氯离子计）、固体悬浮物
脱硫废水（2项） pH值、固体悬浮物
二、各测试项目使用的标准

促进技术创新
石灰石石膏脱硫技术的应用可以促进相关技术的 创新和发展，推动产业升级。
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THANKS
04 石灰石石膏脱硫运行管理
运行参数监测与控制
石灰石浆液流量
实时监测石灰石浆液流量，确 保流量稳定，满足脱硫需求。
吸收塔浆液pH值
控制吸收塔浆液的pH值在合理 范围内，以保证脱硫效率和石 膏品质。
烟气温度和湿度
监测烟气温度和湿度，确保烟 气进入吸收塔前的状态符合工 艺要求。
石膏含水率
控制石膏含水率在合理范围内 ，保证石膏品质和脱水效果。
循环泵的维护和保养对于保证脱硫系统 的稳定运行至关重要，应定期检查泵的 磨损情况、润滑状态等，及时进行维修
和更换。
烟气换热器
烟气换热器是石灰石石膏脱硫系统中的重要设备之一，主要作用是通过 换热器将烟气的温度降低到适宜的范围内，以利于二氧化硫的吸收和反 应。
换热器的设计应考虑传热效率、耐腐蚀性、耐磨性等因素，以保证长期 稳定运行。
吸收塔的设计应考虑浆液的停留时间、液气比等因素，以保证二氧化硫的脱除效率。
浆液循环泵
浆液循环泵是石灰石石膏脱硫系统中的 重要设备之一，主要作用是提供足够的 循环浆液，使烟气与石灰石浆液充分接
触，提高二氧化硫的脱除效率。
循环泵的选型和配置应根据吸收塔的尺 寸、处理烟气量等因素进行选择，以保
证足够的循环流量和压力。
环境影响评价
减少SO2排放
降低烟气温度
石灰石石膏脱硫技术能够有效地降低燃煤 烟气中的SO2含量，减少对大气的污染， 降低酸雨形成的风险。
脱硫后的烟气温度降低，有利于烟气中的 水蒸气凝结，减轻对烟囱的腐蚀。
减少烟尘排放
改善周围环境质量

大了SO2溶解的推动力，从而使SO2不断地由气相转移到液相，最后生成有
用的石膏。
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亚硫酸盐的氧化除受pH值的影响外，还受到诸如锰、 铁、镁这些具有催化作用的金属离子的影响，这些离子的 存在，加速了HSO3-的氧化速率。这些微量浓度的金属离 子主要是通过吸收剂引入的，烟气也会将这些离子带入到 洗涤悬浮液中。
1. 烟气脱硫现状简述
烟气脱硫（FGD，Flue Gas Desulfurization），即通过 对烟气进行处理，如吸收、洗涤等方法降低烟气中的二氧化 硫排放浓度的技术。
湿法FGD工艺有几十年的发展历史，技术上日趋成熟完 善。其中石灰石/石灰-石膏法脱硫工艺由于具有吸收剂来源丰 富、成本低廉、脱硫效率较高等优点，成为应用最多的一种 烟气脱硫工艺。
为干法、半干法、湿
副产物 干
干
湿
法烟气脱硫。
干法
半干法 湿法
图 1-3 烟气脱硫技术分类
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石灰石—石膏 湿法烟
气脱硫工艺
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石灰石－石膏法技术特点
(1) 脱硫效率高达95%以上，适用性强。 (2) 脱硫剂来源广泛，价格低廉。 (3) 脱硫剂利用率高，钙硫比Ca/S一般为1.03左右。 (4) 脱硫产物为石膏(二水硫酸钙)，可作建材使用，也易
形成硫酸盐之后，俘获SO2的反应进入最终阶段，即 生成固态盐类结晶，并从溶液中析出。在本工艺生成的是 硫酸钙，从溶液中析出成为石膏CaSO4·2H2O。
Ca2++ SO42－+2H2O
CaSO4·2H2O↓
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影响亚硫酸盐氧化的因素
• 1. pH值的影响