火电机组用湿式石灰石-石膏脱硫系统(wfgd)原理和运行分析

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1、火电机组用湿式石灰石-石膏脱硫系统(WFGD)原理和运行分析转自：时间：2006年11月23日12:30 摘要：本文分析了某火力发电厂采用的石灰石/石膏湿法烟气脱硫系统的脱硫原理、设计参数、主要特点和工艺流程，着重分析了目前影响湿法脱硫系统性能的的关键因素并提出相关的措施。以期对我国脱硫技术与设备的国产化事业做出一点贡献。关键词：石灰石-石膏湿法脱硫、脱硫性能、脱硫技术与设备由于火电厂排放的二氧化硫、氮氧化物等有害气体严重地污染人类生存的环境，危害着生态及人体健康，同时也制约着国民经济的高速健康地可持续发展。因此，为促

2、进火电厂烟气脱硫技术进步与脱硫技术国产化事业的发展、构建环境与经济和谐发展的社会，研究和分析适合火电厂的某湿式石灰石/石膏法脱硫技术尤为必要。湿法烟气脱硫技术普遍具有脱硫反应速度快、脱硫效率高、脱硫剂利用率高等优点。在钙硫比等于1.02左右时，目前世界上最成熟的湿式石灰石/石膏法脱硫技术的脱硫效率可达到95％以上。因此，湿法石灰石/石膏烟气脱硫是火电厂采用最广泛的一种脱硫方法[1]。本文针对某火力发电厂采用的石灰石/石膏湿法烟气脱硫系统（如图1所示）。阐述其脱硫吸收操作机理、工艺流程。重点对影响该系统脱硫性能的关键问题

3、展开分析和探讨。以期对火电机组脱硫技术与设备的国产化进程起到一定的促进作用。1脱硫系统某火电机组湿法脱硫工艺系统采用的是德国比晓夫公司的技术，脱硫吸收塔属于圆柱形空塔、吸收剂与烟气在塔内逆向流动、吸收和氧化在同一个塔内进行、氧化方式采用强制氧化。主要分系统包括：烟气系统、吸收氧化系统、浆液制备输运系统、石膏脱水系统、冲洗排放（工艺水、压缩空气）系统组成。1.1工艺流程烟气途经电除尘器除尘后，通过增压风机、GGH降温后被引入吸收塔。在吸收塔内烟气向上流动且被向下流动的循环浆液以逆流方式洗涤。循环浆液则通过喷淋层内设置的喷

4、嘴喷射到吸收塔中，通过喷嘴进行雾化，可使气体和液体得以充分接触，可脱除SO2、SO3、HCL和HF，每个泵通常与其各自的喷淋层采用单元制连接。与此同时在“强制氧化工艺”的处理下反应的副产物被导入的空气氧化为石膏（CaSO4·2H2O），并消耗吸收剂石灰石。在吸收塔中，石灰石与二氧化硫反应生成石膏，这部分石膏浆液通过石膏浆液泵排出，进入石膏脱水系统。脱水系统主要包括石膏水力旋流器（作为一级脱水设备）、浆液分配器和真空皮带脱水机。经过净化处理的烟气流经两级除雾器除雾，在此处将清洁烟气中所携带的浆液雾滴去除。同时按特定程序不

5、时地用工艺水对除雾器进行冲洗。进行除雾器冲洗有两个目的，一是防止除雾器堵塞，二是冲洗水同时作为补充水，稳定吸收塔液位。在吸收塔出口，烟气一般被冷却到46℃～55℃，此时所含水蒸气呈饱和状态。要通过GGH再换热设备将烟气加热到80℃以上后排放到烟囱，以提高烟气的抬升高度和扩散能力。.2工艺参数工艺参数如表1所示表1 2×300MW机组脱硫的主要工艺参数（数据所对应为100％负荷，设计煤种时烟气量）1.3工艺特点1）采用三区（吸收、氧化、结晶）合一的喷淋空塔，简化了系统流程，减少了占地面积，增强了对锅炉负荷变化的适应性，提

6、高经济性，降低总的能耗；2） 应用脉冲悬浮系统（见图2），避免安装机械搅拌器；3）采用池分离器技术（见图3），可以分别为氧化和结晶提供最佳反应条件；4）吸收剂(石灰石)资源丰富、价廉易得以及脱硫副产物（石膏）便于综合利； 5）采用CFX模拟软件优化塔体尺寸，平衡了SO2去除与压降的关系，使得资金投入和运行成本最低；脱硫效率高达95%以上，技术成熟，设备运行可靠性高（系统可利用率达98%以上）。2脱硫原理2.1操作过程原理湿式石灰石/石膏烟气脱硫过程属于化工通用的单元操作过程，包括流体输运、热量传递和质量传递。其中质量传

7、递主要有SO2气体扩散、吸收、吸附和亚硫酸根离子被催化氧化为硫酸根离子等过程。因此，各操作过程原理对脱硫性能都会产生显著的影响。湿式脱硫过程中的SO2气体扩散包括分子扩散和湍流扩散，浆液中的吸收等过程。2.2反应机理   湿式石灰石/石膏烟气脱硫工艺使用氧化钙（CaO）或碳酸钙（CaCO3）作吸收剂与水配制成浆液，在吸收塔中洗涤烟气并吸收SO2。该过程属于气液吸收反应的过程，主要包括二氧化硫的吸收、中和、氧化结晶等反应[3]：SO2+H2O→H2SO3                                  

8、                 （2）CaCO3+H2SO3→CaSO3+CO2+H2O                                   （3）CaSO3+H2SO3→Ca(HSO3)2                                            （4） CaSO3+1/2H2O→C