第二章　濕法脫硫系統及主要設備

第一節　濕法脫硫系統與工作流程

一、煙氣系統

（一）系統組成

脫硫煙氣系統為鍋爐風煙系統的延伸部分，設有人孔和卸灰門，該系統主要由煙氣進口擋板門（原煙氣擋板門）、出口擋板門（凈煙氣擋板門）、旁路擋板門、增壓風機、吸收塔、GGH（煙氣換熱器）、煙道及相應的輔助系統組成，所有的煙氣擋板門應易于操作， 在最大壓差的作用下具有100%的嚴密性。煙道上裝設用于運行監視和控制的壓力表、溫度計和SO₂分析儀等。

（二）系統原理

從鍋爐引風機后煙道引出的煙氣，通過增壓風機升壓、煙氣換熱器（GGH）降溫后，進入吸收塔，在吸收塔內與霧狀石灰石漿液逆流接觸，將煙氣脫硫凈化，經除霧器除去水霧后，又經GGH升溫至大于75℃，再進入凈煙道，經煙囪排放。

脫硫系統在引風機出口與煙囪之間的煙道上設置旁路擋板門，當煙氣脫硫（FGD）裝置運行時，煙道旁路擋板門關閉，FGD裝置進出口擋板門打開，煙氣通過增壓風機的吸力作用引入FGD系統。在FGD裝置故障和停運時，旁路擋板門打開，FGD裝置進出口擋板門關閉，煙氣由旁路擋板經煙道直接進入煙囪，排向大氣，從而保證鍋爐機組的安全穩定運行。

FGD裝置的原煙氣擋板、凈煙氣擋板及旁路擋板一般采用雙百葉擋板并設置密封空氣系統。旁路擋板具有快開功能，快開時間要小于10s，擋板的調整時間在正常情況下為75s，在事故情況下約為3～10s。

當FGD進口原煙氣溫度在大于或等于設計溫度時，GGH出口的凈煙氣溫度應不低于80℃。GGH為中心傳動回轉式煙氣再熱器，主軸垂直布置，加熱組件和密封件以及彈簧等易于拆卸。GGH的使用壽命不低于30年，且應配有低泄漏風機和密封風機，漏風率始終應保持小于1%，減小未處理煙氣對潔凈煙氣的污染。

GGH受熱面考慮磨損及腐蝕等因素，蓄熱元件采用涂有搪瓷的鋼板，搪瓷的單面厚度至少為0.2mm，并且具有容易清潔的表面。換熱元件的使用壽命不低于50000h。

清掃裝置應考慮防腐，為全伸縮式，并能保證換熱設備的壓降值在設計允許范圍內； GGH換熱組件用電廠提供的壓縮空氣清掃和工藝水沖洗。

所有與腐蝕介質接觸的設備、部件都需防腐。

（三）增壓風機的布置方式

每臺鍋爐應配置一臺100%BMCR容量的動葉可調軸流式風機，用于克服FGD裝置造成的煙氣壓降。增壓風機留有一定裕度：風量裕度為10%，溫度裕度為10℃，風壓裕度為20%。增壓風機設計在FGD裝置進口原煙氣側運行。

脫硫增壓風機的布置方式通常有四種，如圖2-1所示。

二、石灰石漿液制備及輸送系統

（一）石灰石破碎系統

1.系統組成

一般設兩套石灰石破碎系統，由卸料斗、振動給料機、除鐵器、破碎機、斗式提升機、輸送機和石灰石儲倉、布袋除塵器組成，石灰石破碎系統見圖2-2。

2.工藝流程

汽車將一定粒徑（粒度小于50mm）的石灰石運輸進廠，經電廠汽車衡計量后，卸入石灰石堆放場地，儲料一般可供FGD使用3～7天。根據FGD運行需求量，由斗車將石灰石運至破碎系統的地下受料斗，通過受料斗底部的振動給料機，經除鐵器除鐵后，將石料送入環錘式破碎機，經一級破碎后的石料（粒度小于10mm）由螺旋給料機送入斗式提升機，斗式提升機將石料送到石灰石儲倉，存料可供FGD使用2～3天。石灰石儲倉下口設2臺封閉式稱重給料機，將石料給入濕式球磨機（濕磨）入口。石灰石儲倉上設布袋除塵器，防止石料卸下時粉塵飛揚，除塵器排氣標準是粉塵含量小于50mg/m³（標準狀況）。由稱重給料機和皮帶輸送機送到濕式球磨機內磨制成漿液，石灰石漿液用泵輸送到水力旋流器經分離后，大尺寸物料再循環，溢流物料存儲于石灰石漿液池中，然后經石灰石漿液泵送至吸收塔。一般兩臺鍋爐的脫硫裝置公用一套石灰石漿液制備系統。

卸料斗及石灰石儲倉的設計設置有除塵通風系統，石灰石儲倉的容量按兩臺鍋爐在100%BMCR（鍋爐最大連續蒸發量）工況運行3天（每天按24h計）的吸收劑耗量設計，在適當位置設置金屬分離器。磨機入口的給料機具有稱重功能。

系統通常設置一臺鍋爐燃用校核煤種100%BMCR工況的濕式石灰石磨機及其相應的水力旋流分離器等。

（二）石灰石漿液制備系統

石灰石漿液制備系統有濕式制漿系統和干式制漿系統，二者的區別在于石灰石粉的磨制方式。前者采用濕磨機，后者采用干磨機。

1.濕式石灰石漿液制備系統

（1）系統組成

一般設置兩套石灰石漿液制備系統，主要設備包括稱重給料機，濕式球磨機，一、二級再循環箱，攪拌器，一、二級再循環泵，一、二級石灰石漿液旋流器，調節閥及相應的輔助設備，濕式石灰石漿液制備系統如圖2-3所示。

（2）工藝流程

來自石灰石預破碎系統的石灰石（顆粒尺度不大于10mm）通過稱重給料機，給入濕式球磨機，并根據給料量的大小加入合適比例真空皮帶過濾水。

在球磨機鋼球的作用下，石灰石和水被磨制成固含量為50%石灰石漿液，進入一級再循環箱，經一級再循環泵送至一級旋流器進行分離，底流濃縮部分石灰石粒徑較大，固含量為61%，再返回球磨機，同新加入的石灰石一起重新磨制，溢流部分固含量35.6%，一路進入二級再循環箱，另一路通過調節閥返回一級再循環箱，用以調節二級再循環箱液位。

二級再循環箱的石灰石漿液通過二級再循環泵送至二級旋流器進行分離，底流部分固含量為55%，返回球磨機重新磨制；溢流部分固含量為26%的合格石灰石漿液，進入石灰石漿液箱，并通過再循環調節閥控制進入石灰石漿液箱的流量。

漿液系統必須設有水沖洗系統，在漿液系統設備停運時，為不使存留漿液沉淀板結，必須用水沖洗干凈。

FGD裝置宜采用濕式石灰石漿液制備系統。

2.干式石灰石漿液制備系統

（1）系統組成

干式石灰石漿液制備系統的石灰石粉制備一般與FGD不在同一個區域，通過外購或異地加工獲取。該系統一般包括石灰石粉罐裝車卸料管、粉倉、除塵器、給料機、粉倉振打裝置、石灰石漿液箱、鼎進式攪拌器、石灰石漿液泵、密度計、調節門等設備。該系統完成石灰石粉的儲備、合格石灰石漿液調配功能。圖2-4所示為干式石灰石漿液制備系統。

（2）工藝流程

裝載石灰石粉的罐裝車加壓后，石灰石粉由壓縮空氣吹送，經卸料管從粉倉頂部進入，揚起的粉塵經除塵器過濾達標后排向大氣。粉倉振打裝置用以定期振打粉倉底部錐形下料部位，防止粉板結。振打裝置可以自配空壓機，也可以從系統中引接一路壓縮空氣。

給料機根據石灰石漿液密度計的在線測量信號自動調節給料量，石灰石漿液罐的液位通過調整過濾水調節閥的開度來控制。頂進式攪拌器為連續運行方式，不斷地攪拌石灰石漿液罐的漿液，防止沉淀。

（三）石灰石供漿系統

1.系統組成

石灰石供漿系統向吸收塔提供適量的石灰石漿液，漿液量由煙氣中SO₂總量決定。該系統由石灰石漿液泵、石灰石漿液箱、中繼箱、密度計、調節門等設備組成，如圖2-5所示。

2.工藝流程

把石灰石制成濃度為27%的石灰石漿液作為吸收劑，送入石灰石漿液箱，再經石灰石漿液泵送入吸收塔。每臺FGD一般裝備兩臺獨立的石灰石漿液泵，隨對應FGD的啟停而啟停。在吸收塔距離石灰石漿液箱較遠時，在吸收塔附近可設石灰石漿液中繼箱，再通過二級供漿泵向吸收塔供漿，這樣可保證供漿的可靠性。在供漿管道上裝有密度計，用以檢測石灰石漿液密度，作為球磨機一級再循環箱過濾水調節閥的主調量信號，來調節石灰石漿液的濃度。石灰石漿液箱設有一臺頂進式攪拌器，保證漿液的濃度均勻。

三、石膏脫水系統

從吸收塔排除的石膏漿液要經過去除水分才能達到商業利用價值，所以，必須設置石膏脫水系統。石膏脫水系統由初級旋流器濃縮脫水（一級脫水）和真空皮帶脫水（二級脫水）兩級組成。

石膏漿液通過吸收塔石膏漿液排出泵送至石膏一級脫水系統，經過石膏水力旋流器進行濃縮和石膏晶體分級。石膏水力旋流器的底流（主要為較粗晶粒）依重力流至石膏漿液分配箱，再流入真空皮帶脫水機進行脫水，皮帶上的石膏層厚度通過調節皮帶速度來實現，以達到最佳的脫水效果。石膏水力旋流器的溢流收集于旋流器溢流箱，大部分通過旋流器溢流返回泵送回吸收塔，另一部分通過廢水旋流泵送到廢水旋流器進行濃縮分離。廢水旋流器底流返回旋流器溢流箱，廢水旋流器溢流液作為廢水排放。

在二級脫水系統，濃縮后的石膏漿液經過真空皮帶脫水機進行真空脫水。石膏在該部分經脫水后含水量降至10%以下。經過兩級脫水濃縮的石膏產品是含水量小于10%的優質脫硫石膏，通過石膏皮帶輸送機送至石膏儲倉。石膏儲倉底部設有汽車裝運石膏的卸料裝置。真空皮帶脫水系統如圖2-6所示。

四、廢水處理系統

（一）脫硫廢水的處理

目前國內針對石灰石-石膏濕法煙氣脫硫產生的廢水，采用以下兩種處置方式。

方法一：排入灰水系統。

由于電廠除灰系統為水力除灰，灰漿液堿度偏高，脫硫廢水偏酸性，對灰水有中和作用，其流量相對灰漿量而言極少，因而可將脫硫廢水（固含量約為0.6%～1%）直接送到灰場（或電廠水力除灰系統）。

方法二：設置一套廢水處理裝置，處理后的廢水達標排放。

廢水處理工藝分為廢水處理和污泥濃縮兩大部分，其中廢水處理又分為中和、凝聚、絮凝、澄清、濃縮、pH值調節幾個工序；廢水處理系統主要有廢水緩沖、中和、沉淀、絮凝、澄清以及化學加藥等工序。FGD廢水處理系統流程如圖2-7所示。

脫硫裝置漿液內的水在不斷循環的過程中，會富集重金屬元素和Cl^-等，同時累積煙氣含塵及石灰石的惰性成分；一方面加速脫硫設備的腐蝕磨損，另一方面影響石膏的品質。因此，脫硫裝置要排放一定量的廢水，經FGD廢水處理系統處理后排放至電廠工業廢水下水道，部分廢水可返回系統循環利用，以節約用水。

脫硫廢水來自回收水箱，然后用泵送到廢水旋流器進行旋流分離，溢流液流入廢水中和箱。廢水處理系統按125%容量設計，為使系統有高的可利用性，所有泵按100%安裝備用。污泥脫水系統的污泥運至干灰場儲存，處理后廢水排放至廠排放系統。脫硫廢水處理如圖2-8所示。

（二）漿液排放系統

漿液排放系統包括事故漿液儲罐系統和地坑系統。當FGD裝置大修或發生故障需要排空FGD裝置內漿液時，塔內漿液由漿液排放泵排至事故漿液箱直至泵入口低液位跳閘，其余漿液依靠重力自流至吸收塔的排放坑，再由地坑泵打入事故漿液儲罐。事故漿液儲罐用于臨時儲存吸收塔內的漿液。地坑系統有吸收塔區地坑、石灰石漿液制備系統地坑和石膏脫水地坑，用于儲存FGD裝置的各類漿液，同時還具有收集、輸送或儲存設備運行、運行故障、檢修、取樣、沖洗、清洗過程或滲漏而產生的漿液。主要設備包括攪拌器和漿液泵。

我國在用的石灰石濕法FGD大多采用此工藝流程。該工藝的優點是：工藝成熟、運行安全可靠，可用率在90%以上，適應負荷變化特性好。缺點是：系統較為復雜，初投資大，約占電廠總投資的10%～20%，運行費用高，存在不同程度的設備積垢、堵塞、冰凍、腐蝕和磨損等問題。

（三）排空及事故漿液系統

排放系統功能是收集事故時吸收塔排放的漿液，運行時各設備沖洗水、管道沖洗水、吸收塔區域沖洗水及其他區域沖洗水，并返回吸收塔。其主要包括事故漿液箱系統和各集水池系統。

五、吸收塔系統

（一）吸收塔系統組成及工作過程

吸收塔系統包括吸收塔本體、循環漿泵、噴淋層、除霧器、氧化風機、攪拌器、石膏漿液排出泵等，吸收塔系統如圖2-9所示。

進入吸收塔的熱煙氣經逆向噴淋的循環漿液冷卻、洗滌，煙氣中的SO₂與漿液進行吸收反應，生成亞硫酸氫根（HS）。HS被鼓入的空氣氧化為硫酸根（S），S與漿液中的鈣離子（Ca²⁺）反應生成硫酸鈣（CaSO₄），CaSO₄進一步結晶為石膏（CaSO₄·2H₂O）。同時，煙氣中的Cl、F和灰塵等大多數雜質也在吸收塔中被去除。含有石膏、灰塵和雜質的吸收劑漿液的一部分被排入石膏脫水系統。脫除SO₂的煙氣經除霧器去除煙氣中的液滴，排出吸收塔。由于吸收漿液的循環利用，脫硫吸收劑的利用率很高。吸收塔中裝有水沖洗系統，將定期進行沖洗，以防止霧滴中的石膏、灰塵和其他物質堵塞元件。

為充分迅速氧化吸收塔漿池內的亞硫酸鈣，設置兩臺氧化風機（運行方式為一運一備），向吸收塔供應適量的空氣。日前，經實踐證明，FGD系統運行時停運氧化風機，未發現有不良影響。不設巨型氧化風機系統，能大大減少基建投資、氧化風機的運行和維修費用，簡化了系統，提高了FGD系統運行的安全性。

在吸收塔頂部設排空閥門。當FGD停運時，排空閥門打開，使塔內外壓力相同。當FGD投運時，排空閥門關閉，保證系統在設計壓力下運行。

（二）脫硫島吸收塔系統

吸收塔由吸收塔漿池和吸收區組成，煙氣中SO_x的去除和石膏的生成就在吸收塔內完成。吸收塔內布置4層噴淋層，漿液通過噴嘴成霧狀噴出。循環泵把吸收塔漿池中的漿液輸送至噴淋層。最上面的噴淋層只布置與煙氣逆流的噴嘴，其余噴淋層均布置有順流和逆流雙向噴嘴。煙氣在吸收塔內上升過程中與噴淋漿液接觸，并發生反應。通過吸收區后的凈煙氣經位于吸收塔上部的兩級除霧器排出。空氣通過氧化風機送入氧化區，氧化空氣在進入吸收塔之前在管道中加入工業水，目的是為了冷卻氧化空氣并使其達到飽和狀態，防止熱的氧化空氣在進入吸收塔內后，使氧化空氣管出口處漿液中的水分蒸發。氧化空氣經過一個特殊的分配系統進入氧化區。這個分配系統是由幾個管道組成的管線系統構成。氧化空氣通過氧化管道上的開孔進入漿液。由于開孔向下，FGD停運時，漿液中的固體不會進入氧化空氣分配系統。氧化空氣分配管布置在分區管之間，相應減少了吸收塔自由橫截面，增加了漿液進入結晶區的流速，從而阻止了漿液從結晶區向氧化區的回流混合。因為回流混合將會增加氧化區的pH值，從而使氧化反應變得困難。

結晶區位于吸收塔漿池中氧化區下部。在結晶區，逐漸形成大的易于旋流器分離的石膏晶體。結晶過程要求漿液中固體含量達到一定濃度，同時漿液在漿池中要有足夠的停留時間。新的漿液也在此區域加入，以保持吸收劑的活性。通過控制系統調節加入的漿液量。石膏漿液通過石膏排出泵輸送至石膏旋流站，石膏排出泵的吸入口位于氧化空氣分配系統的下部。噴淋漿液在吸收塔中被氧化和更新，通過吸收塔漿液循環泵輸送至噴淋層。通常情況下，4臺循環泵同時運行，這取決于未處理煙氣量及煙氣中SO₂的含量。

吸收塔漿池還配有脈沖懸浮系統，由一運一備的兩臺脈沖懸浮泵組成。脈沖懸浮系統的噴嘴把漿液噴向吸收塔底部，防止底部漿液沉積。脈沖懸浮泵有兩個吸入管，通常情況下使用低位的吸入口。脈沖懸浮泵啟動時，漿液取自高位吸入口，運行一段時間后，底部的固體沉積物被懸浮起來，然后轉換至低位吸入口運行。因為在任何負荷情況下脈沖懸浮泵均運行，所以分析儀表（pH計與密度計）安裝在脈沖懸浮泵排出管上。事故情況下，通過脈沖懸浮泵把漿液排至事故漿液箱中。

六、其他系統

（一）工藝水及工業水系統（公用系統）

1.工藝水系統

工藝水由工藝水泵從工藝水箱輸送到各用水點，它包括吸收塔補水；除霧器低壓沖洗水；所有漿液輸送設備、輸送管路、箱罐、噴嘴、儀表管、pH計及密度計等的沖洗水；GGH沖洗水。工藝水泵設2臺（1運1備），除霧器沖洗水泵設3臺（2運1備），GGH高壓沖洗水泵設1臺。如圖2-10所示。

2.工業水系統

工業水由工業水泵從工業水箱輸送到各用水點，其主要用戶為：設備的冷卻水及密封水；真空泵用水；氧化空氣降溫水；廢水處理系統加藥用水。設工業水泵設2臺（1運1備）。工藝水及工業水系統為FGD公用，水源為循環水排水和工業水，與機組統一考慮，在機組引接。如圖2-11所示。

3.事故漿液系統

事故漿液系統由事故漿罐、事故漿罐輸送泵、吸收塔區地坑、石灰石破碎車間地坑、石灰石磨制車間地坑、地坑泵以及漿液收集地溝組成。

事故漿罐用于FGD長期停運、事故和短期檢修情況下，儲備脫硫系統所用的漿液。漿液由石膏排出泵、地坑泵打到事故漿罐。在FGD啟動前，由事故漿罐輸送泵將事故漿罐儲存的漿液送回吸收塔。在FGD正常運行時，事故漿罐為排空狀態，攪拌器停止攪拌。當排入的漿液液位達到一定高度時，攪拌器自動啟動。事故漿罐攪拌器可以為頂進式，也可以是側進式。地坑攪拌器為頂進式。地坑系統用于收集排放的、泄露的漿液、水等。在FGD運行時，用泵打到吸收塔；事故漿罐攪拌器運行時，用泵打到事故漿池。如圖2-12所示。

（二）壓縮空氣及輔助蒸汽系統

壓縮空氣及輔助蒸汽系統為FGD公用，與機組用量統一考慮，在機組引接。

一般情況下，脫硫系統儀表用壓縮空氣和GGH吹灰用壓縮空氣來自電廠的儀用壓縮空氣系統，檢修用壓縮空氣來自電廠的雜用壓縮空氣系統。脫硫系統其他設備用氣及配套工程用氣由自備空壓機供氣。圖2-13所示為儀用壓縮空氣系統。