第二章 石灰石—石膏濕法煙氣脫硫工藝原理及系統

煙氣脫硫工藝原理

一、基本原理

石灰石—石膏濕法煙氣脫硫工藝采用石灰石作脫硫吸收劑，通過向吸收塔內噴入吸收劑漿液，使之與煙氣充分接觸、

混合，并對煙氣進行洗滌，煙氣從吸收塔下側進入，與吸收漿液逆流接觸，在塔內CaCO₃與SO₂、H₂O進行反應，生成

CaSO₃ ·1/2H₂O和CO₂↑；對落入吸收塔漿漿池的CaSO₃ ·

1/2H₂O和鼓入的氧化空氣O₂、H₂O再進行氧化反應，得到脫硫副產品二水石膏。從而達到脫除SO₂的目的。吸收塔排出的石膏漿液經脫水裝置脫水后回收。其工藝示意圖如圖1

211所示。

圖1211 石灰石—石膏濕法煙氣脫硫工藝示意圖

這兩個過程的化學反應方程式如下：

2CaCO₃+H₂O+2SO₂—→2CaSO₃ ·1/2H₂O+2CO₂↑

（1211）

2CaSO₃ ·1/2H₂O+O₂+3H₂O—→2CaSO₄ ·2H₂O

（1212）

二、原理分析

該工藝是采用吸收法來凈化煙氣的，它包含著物理和化學兩個過程。煙氣中的SO₂在收塔內從氣相進入液相循環漿液的過程為物理吸收過程，該過程可用薄膜理論解釋，分為如下幾個階段：氣態反應物從氣相內部遷移到相界面→氣態反應物在相界面上從氣相進入液相→反應組分從相界面遷移到液相內部→進入液相的反應組分與液相組分發生反應→已溶解的反應物的遷移和由反應引起的濃度梯度產生的反應物的遷移。

整個反應過程主要由氣態和液態的擴散及伴隨的化學反應完成的，液態中發生的化學反應可加快物質交換速度。

1.第一階段———二氧化硫的吸收

二氧化硫的吸收過程包括物理吸收和化學反應兩個過程。二氧化硫被吸入水后發生如下反應：

（1213）

該式表示溶液成分與pH值之間的關系。在pH值為7.2

時，生成SO₃^2-和HSO₃^-的混合物；在pH值為5以下時，只

存在HSO₃^-；在pH值為4.5以下時，SO₂和水的混合物比例增大，SO₂達到物理溶解平衡。

吸收塔內漿液的pH值基本在5～6之間，其中溶解的SO₂主要以HSO₃^-的形式存在，為了更有效地捕集SO₂，必須在式（1213）中消耗一相反應物，以保持產生的濃度梯度。所以，一方面通過加入氧氣（O₂）使 HSO₃^-氧化反應生成SO₃^2-；另一方面，通過加入石灰石消耗H+。

2.第二階段———硫酸鹽的形成

二氧化硫吸收到溶液中生成亞硫酸鹽（HSO₃^-）。一方面維持SO₂的物質交換所需的濃度梯度；另一方面引入空氣，

將HSO₃^-氧化成 HSO₄，并很快分解成SO₄^2-，這樣就保持

SO₂溶解時所需要的濃度梯度?；瘜W反應式如下：

（1214）

由于釋放額外的亞硫酸鹽離子（SO₄^2-），使pH值趨于下降。實驗證明在有充足的氧化劑的條件下，任何可能少量存在的亞硫酸根離子都能直接轉化成硫酸根。

（1215）

以固態形式存在的亞硫酸鈣晶體，會由于在這一工藝階段中出現的SO₃^2-濃度降低而再進入溶液，而且還會進一步反應

形成硫酸鹽。

圖1212是亞硫酸鹽的氧化與pH值的關系，pH值對亞硫酸根的氧化反應有很大影響，在pH值4.5～4.7點達到最高。除此以外，還有諸如溫度和溶液中的雜質（錳、鐵、鎂等催化激活金屬）也起了一定的作用。這些微量的金屬主要是通過吸收劑和煙氣進入洗滌懸浮液中的。

圖1212 亞硫酸鹽HSO₃^—的氧化率與pH值的關系曲線

形成硫酸鹽后，俘獲二氧化硫（SO₂）的反應進入最終階段，即生成固態鹽類結晶，并從溶液中析出。石灰石—石膏濕法煙氣脫硫工藝采用石灰石溶液，生成的物質是硫酸鈣，從溶

液中析出成為石膏CaSO₄ ·2H₂O。

（1216）

3.第三階段———石膏的結晶

石膏結晶是最終工藝階段，對于整個工業過程是非常重要的，對最終產品的質量產生決定性的影響。為生產可用的產品，必須對石膏的結晶過程進行有效的控制，使石膏結晶能夠生成大量易于脫水的石膏顆粒。在可能的條件下，石膏晶體最好形成粗顆粒和棱形結構，因為層狀尤其是針狀晶體有結成塊的趨勢，并形成氈狀結構，非常難脫水。因此，工藝必須滿足以下條件：已形成的石膏在現有晶體上長大，形成極少的新晶體。影響石膏結晶的參數主要是溶液的相對過飽和度σ，晶體的增長還受到晶體生長的時間、機械力、pH值變化等的影響。

石膏的相對過飽和度σ的定義表達式：

σ=（C-C*）/C*

（1217）

式中：C為溶液中濃度；C*為相應的飽和濃度。

在σ等于0的情況下，分子的聚集與離失平衡，晶體的增長和晶種的生長為0；在σ小于0的情況下，晶體進入溶液直到達到飽和為止；而在σ大于0的情況下，現有的晶體大體上繼續長大，而且晶束（小分子團）的聚集會形成新晶種。整個工藝過程必須看成在晶體或偶然形成的晶束上，單個分子的聚集和損失之間的動態平衡。圖1213可以看出晶種生長速率、晶體增長速率與相對過飽和度σ的定性界限關系。在飽和的情況下，分子的聚集和離失平衡，因此晶體增長和晶種生長為零。

在相對過飽和度較低時，晶種生長速率可忽略，因為濃度比率還不足以使這些主要位于界面區的分子進入新形成晶束中（亞穩平衡），而是在現有晶體結構中牢固地結合，在這種情況下，現有晶體進一步增長而生成石膏。

晶體的增長多少受到機械應力的限制，晶束通過在溶液中的流動從現有晶體中分離出來（二次析晶）。攪拌懸浮液增加這種摩擦損失，使晶粒大小的分布向顆粒較小的方向轉移。

達到一定的相對過飽和度時，晶種生長速率突然迅速加快，因此產生許多新顆粒（均勻晶種）。然而盡管增長速率高，這些顆粒還是比較小。在相對過飽和度較高時趨向于生成針狀

圖1213 晶種生長速率和晶體增長速率與

過飽和度σ的關系

或層狀晶體，因為新形成的石膏會聚集在尖端，例如角上和邊部，這些部位特別有利于物質的遷移。

4.結晶時間

晶體結晶的大小與結晶時間成正比，時間越長晶體越大。若有足夠的時間，能形成大小為100μm及其以上的石膏晶體，這種石膏具有非常好的脫水性能。

5.晶體表面積對晶體結晶的影響

在懸浮液中固體含量的增加會加大晶體的總表面積，這有利于晶體增長速率，導致相對飽和度的減小，因此也減小了晶種的生長速率，這反過來也會促進晶體的長大。因而初始時可得到較大的結晶體，但這種現象若不加以控制，則會生成細粉狀的石膏結晶體，造成懸浮液的二次晶種的生成，進而影響結晶體的長大。

6.pH值對晶體結晶的影響

通過pH值的變化來改變的氧化速率有可能直接影響石膏的相對過飽和度。如圖11 3 2所示，在pH值為4.5時，亞硫酸鹽的氧化作用最強。這說明與亞硫酸鹽離子相比，亞硫酸鹽的氧化性更好。在pH值較小時，氧化率的減少可以解釋

為HSO₃^-濃度的降低。

根據以上分析可以看出，在亞穩平衡區域中，相對過飽和度為最大值時，物質轉化較快，同時生成較大的晶體。保持這些條件對脫硫裝置的運行非常重要。在相對過飽和度較高時，晶種生長支配結晶過程，形成沉淀和結垢。對于石膏來說，即使在相對過飽和度較低的情況下也會達到這個限度，并且石膏沉淀物因其硬度和低溶性很難去除。

7.以石灰石作吸收劑的化學反應過程

在石灰石作吸收劑的石灰石濕法煙氣脫硫技術中，向吸收懸浮液中加入石灰石漿液，石灰石的主要成分CaCO₃溶于水

的反應如式（1218）～（12110），這一反應過程

一方面產生氫離子，另一方面得到了作為最終固態物石膏所需的陽性鈣離子。

同時，也可能發生與水和二氧化碳的可溶性反應：

（1219）

（12110）

在這一反應過程中，反應式（1218）起主要作用，新產生的HCO₃^-離子與碳酸平衡。

（12111）

這個反應的結果消耗了SO₂吸收過程中的氫離子，達到維持吸收懸浮液pH值的作用。

來自SO₂吸收反應[見反應式（1213）]的亞硫酸

氫和反應式（1218）～式（12110）中的石灰石溶

解反應，生成的碳酸氫，繼續發生反應生成亞硫酸鹽，也是生成CO₂的一種反應，這個反應由pH值決定其平衡。

（12112）

在實際中，有一小部分半水硫酸鈣固體沉淀。8.石灰石的溶解及反應關系

石灰石的溶解，由反應動力學和參加反應的物質，從石灰石粒子進/出的遷移過程中進行的。當pH值在5～7之間時，這兩種反應過程一樣重要，但是在pH值較低時，擴散速度限制了整個過程，而在堿性范圍內，顆粒表面的反應速度是起主要作用的。

溶解速率大部分取決于參加反應物的濃度，而且pH值較低（即H+離子較多）有利于溶解。當pH值在4～6之間時，溶解速率按近似線性的形式加快（其他參數大部分保持恒定）。直至pH=6為止，此時的速度比pH=4時快5倍。因為提高了SO₂的俘獲量，所以要盡可能保持較高的pH值。在給定的石灰石規格和不變的工藝條件下只能提高石灰石的濃度。對此，須有一個上限，由于懸浮液中CaCO₃含量高，在最終產物和廢水中的CaCO₃含量也都會增高。這一方面意味著增加了吸收劑的消耗，另一方面降低了石膏的質量。

因為小顆粒具有相當大的比表面積，所以原則上還有溶解速率對顆粒大小的依賴關系。在實際中希望獲得盡可能狹窄的

粒度范圍，因為最終溶解時間是由粗顆粒部分決定的。溶液的強烈攪拌加快了物質從顆粒表面出入的轉換，因而加快了石灰石的溶解速度。

三、相關概念

1.鈣硫比（Ca/S）

在額定運行狀態下，所消耗的鈣離子與硫酸根離子的摩爾數之比。

2.氣—液分布

指氣體與液體在吸收塔中的相互混合情況，適當的分布對保證和提高SO₂去除率非常重要，不良的氣—液分布不僅縮短有效停留時間，而且降低有效的傳質面積。

3.吸收塔中的停留時間

指液體與煙氣在吸收塔中的接觸時間。一般地，增加停留時間可提高SO₂的去除率。如果SO₂傳質速率為一常數，停留時間與SO₂的去除率成正比。但由于煙氣和液體構成的變化，這種關系不是線性的。

4.吸收塔漿液池中的停留時間

CaSO₄ ·2H₂O在吸收塔漿液池中結晶和沉淀的停留時間。5.旋流器

利用離心力原理將漿液分離成濃度不同的兩種漿液，它由入口、溢流口、底流口和旋流腔室等部分組成。

第二節 煙氣系統組成及原理

脫硫煙氣系統為鍋爐風煙系統的延伸部分，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（氣—氣換熱器，也稱為煙氣換熱器）、煙道及相應的輔助系統組成，詳見圖1221。

圖1221 脫硫煙氣系統圖

脫硫煙氣系統原理是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。

一、增壓風機的布置方式

脫硫增壓風機的布置方式通常有四種，每一種各有其優缺

點，詳見圖1222。

圖1222 增壓風機的四種布置方式

（a）布置方式A；（b）布置方式B；（c）布置方式C；（d）布置方式D

（1）布置方式A應用較廣，將增壓風機布置在原煙道與

GGH之間。

優點：

1）該位置煙氣溫度在露點之上，不用考慮防腐問題，對增壓風機的材料要求低。

2）吸收塔內為正壓運行，對提高除霧器的除霧效果有利。3）對檢修工藝要求低。

4）維護費用低。

5）煙氣泄漏容易監視。缺點：

1）此位置的煙氣溫度較高，風機的能耗較高。

2）由于壓力大，原煙氣向凈煙氣的泄漏較大，FGD脫硫效率受一定影響。如果系統設置GGH，盡量使其泄漏量小。

（2）布置方式B，增壓風機布置在GGH與吸收塔之間，該位置的煙氣溫度被降低，煙氣體積減小，降低了風機的功率消耗，但需考慮風機的腐蝕問題。

（3）為了降低能耗，同時考慮可靠性，有時還采用布置方式C和布置方式D，增壓風機布置在吸收塔出口的凈煙氣煙道上，吸收塔內為負壓運行，其特點如下：

1）環境空氣會泄漏進吸收塔，能提高亞硫酸鈣的自然氧化率。

2）由于空氣泄漏進煙氣系統，增加了吸收塔出口煙氣量，

增加了風機能耗。

3）空氣泄漏率難以檢測。

4）風機運行處于煙氣露點以下，材料的選擇必須考慮防腐問題。

（4）除了布置方式A，其他布置方式下的增壓風機均需采取防腐措施，通常風機的殼體采用襯膠方式，葉片和轉子采用

特殊防腐材料，比如Euzonit、Inconel625、2.4836高鎳合金

等，這將大大增加設備投資和運行費用。

綜上所述，建議采用布置方式A。

二、無旁路煙氣系統

無旁路煙氣系統的流程為：從鍋爐引風機后的總煙道上引出的煙氣直接進入吸收塔，在吸收塔內SO₂與三層噴淋漿液進行反應而被脫硫，脫硫后的潔凈煙氣通過兩級人字形除霧器除去夾帶的液滴后，從頂部離開吸收塔，直接排入煙囪，在吸收塔進出口設有CEMS及溫度、壓力測點，如圖1223所示。

由于FGD系統不設煙氣旁路，其運行直接關系到機組的安全，FGD系統停運則機組也必須停運，鍋爐從點火開始，所有煙氣直接進入吸收塔進行處理，這使煙氣系統在設計等方面與常規的FGD系統有較大的不同。其主要特點有以下幾個方面：

（1）取消了FGD增壓風機，采用鍋爐引風機，即增壓風機與引風機合二為一。

圖1223 無旁路FGD煙氣系統流程圖

（2）取消了煙氣再熱器，采用了濕煙囪排放。

（3）在進口煙道上沒有設置事故噴水裝置及熱回收裝置（如低溫省煤器等），但為防止吸收塔入口漿液的結垢，在底部設置了一排沖洗水。

這些設計使FGD煙氣系統流程大大簡化，同時減少了因GGH故障而導致系統停運的事故，從而使FGD系統的可靠性和可用率大為提高。

三、設置GGH的煙氣系統

從脫硫塔出來的凈煙氣，溫度一般在45～55℃之間，為濕飽和狀態，低于酸露點。如果直接排放會帶來兩種不利后果：①煙氣抬升的擴散能力低，可能在煙囪附近形成水霧，污染環境；②由于煙氣溫度在露點以下，會有酸性液滴從煙氣中

凝結出來，即所謂的“下酸雨”，既污染環境，又對設備造成低溫腐蝕。因此，在煙氣脫硫系統中，通常在脫硫塔后設置煙氣再熱器（即煙氣換熱器），利用鍋爐來的原煙氣，將凈煙氣至少加熱至80℃以上，然后再排入大氣，以避免低溫濕煙氣腐蝕管道和煙囪內壁，同時提高煙囪排出煙氣的抬升高度，以利于污染物擴散，避免排煙降落液滴，以增加煙氣的擴散能力和避免低溫腐蝕。很多國家都規定了煙囪出口的最低排煙溫度：我國規定，煙氣系統宜裝設煙氣換熱器，設計工況下脫硫后煙囪入口的煙氣溫度應達到80℃以上排放；德國規定，煙囪入口的煙氣溫度不得低于72℃；英國規定的排煙溫度是不得低于80℃；日本則要求將煙氣加熱到90～110℃。

煙氣換熱器的熱平衡圖如圖1224所示。

圖1224 煙氣換熱器的熱平衡圖

煙氣換熱器并不會減少煙氣中的SO₃造成的腐蝕問題，因為吸收塔出來的煙氣中SO₃呈霧滴狀，換熱器反而使煙氣中的SO₃霧滴汽化，煙氣中氣態SO₃濃度提高，致使煙氣酸露點隨之升高，造成酸腐蝕。因此，換熱器的作用主要是降低吸收塔入口煙溫，提高排煙溫度，以利于煙氣抬升和污染物的輸運擴散。

煙氣換熱器的熱媒主要有原煙氣、高溫水、水蒸氣或電能。由于煙氣流量很大，所以即使將煙氣溫度提高幾度，所消耗的能量也是相當大的。因此，在通常情況下，煙氣換熱器只

用原煙氣作熱媒，而不使用二次能源，尤其對于大型機組。根據經驗，只用原煙氣很難將凈煙氣加熱至85℃以上，在一定程度上削弱了煙氣再熱器的實際效果。煙氣換熱系統提高了出口煙氣溫度，在較大程度上保護了其后管道和煙囪免受腐蝕，但煙氣換熱器本身卻面臨嚴重的腐蝕問題，大大增加了制造成本與維護費用，而且煙氣換熱器（簡稱GGH）也是造成FGD故障停機的主要設備之一。

四、煙道預洗滌系統

無論是采用啟動吸收塔還是預洗滌塔，都需要設置一個獨

立的吸收塔，不僅投資大，而且占地也大，運行操作不方便。為此某脫硫公司設計了吸收塔前的煙道預洗滌裝置，并在1000MW機組無旁路FGD系統中成功應用。

根據吸收塔前原煙氣煙道接口標高的不同，該煙道預洗滌裝置位置選取分為下述兩種情況。

1.垂直煙道預洗滌裝置

該種情況指兩臺引風機出口煙道匯合后低位水平接出，引接到吸收塔附近后再垂直上升，引接到吸收塔入口。此時，可以在吸收塔入口前的原煙氣煙道垂直上升段設置煙氣預洗滌裝置。

該垂直上升段煙道增加用材厚度（煙道壁板厚度8mm），從而提高結構強度，鍋爐投油啟動階段產生最大的煙氣量在該段的流速應小于5m/s；另外，該段煙道橫截面應適當加大，以克服增加內部噴淋件產生的阻力。在垂直上升直段煙道上部

橫截面均勻布置預洗滌噴淋層，噴淋管外接預洗滌液供給管路，煙道內底部彎頭部分增加設置多個導流板，起到煙氣導流及洗滌格柵的功能，另外，該彎頭底部設置洗滌液收集及排放箱體，該箱體與煙道高度為一體化結構，并保證全密封，該箱體同時起到防止任何液體倒灌至引風機的作用。預洗滌裝置還需要在附近的地坪下設置預洗滌液收集地坑（配套設置攪拌器及地坑泵），該地坑可為混凝土結構，并通過地坑將預洗滌液打入到洗滌液緩沖箱（配套設置攪拌器、液位計等必要設施），該緩沖箱設有預洗滌液循環泵及預洗滌液外排泵，預洗滌液循環泵起到向煙道預洗滌噴淋層供洗滌液的作用，預洗滌液外排泵起到外排預洗滌液的作用，可以根據具體情況考慮，將兩類泵功能合并，單臺泵的出力需結合最佳經濟運行方式選取。其完整工藝系統流程如圖1225所示。

圖1225 垂直煙氣預洗滌裝置流程

1—預洗滌煙道段；2—預洗滌噴淋層；3—煙道集水槽；4—導流板；5—底流管；6—預洗滌液集水地坑；7—攪拌器；

8—地坑泵；9—預洗滌液緩沖箱；10—攪拌器；11—預洗滌液循環泵；12—預洗滌液外排泵

圖1225是某1000MW機組無旁路FGD煙道預洗滌

系統的具體設計，該FGD增壓風機與引風機合并，不設置

GGH，吸收塔直徑為19mm，總高為43.85m，設4層噴淋層，

2級屋脊式除霧器，在設計SO₂濃度為3900mg/m³（標準狀

態，干基，6%O₂）下[對應Sar（wt）為1.8%]，脫硫效率

不低于95%。煙氣預洗滌用于鍋爐投油啟動階段預洗滌原煙氣中超量的煙塵及油污，以保證FGD系統安全經濟運行，事故情況下還作為降低吸收塔入口煙氣溫度、粉塵濃度和油污的

一種應急手段。預洗滌液地坑尺寸：4000mm×4000mm×

4000mm，預洗滌液緩沖箱尺寸為φ9×10m，有效容積為636m³，采用玻璃鱗防腐，配1臺離心式預洗滌循環泵，揚程

為550kPa，體積流量為400m³/h；1臺離心式預洗滌液外排

泵，揚程為250kPa，體積流量為30m³/h。

2.水平煙氣預洗滌裝置

該種情況指兩臺引風機出口煙道匯合后垂直地坪上升接出，從高位水平引接至吸收塔入口。此時，可以在吸收塔入口前的原煙氣水平煙道直段處設置煙氣預處理裝置。

該水平段煙道同樣增加用材厚度（煙道壁板厚度為8mm），從而提高結構強度，鍋爐投油啟動階段產生最大的煙氣量在該段的流速應小于5m/s，另外，該段煙道橫截面應適當加大，以克服增加內部噴淋件產生的阻力；在該水平段煙道上橫向均勻設置幾排預洗滌液噴淋管，噴淋管外接預洗滌液供給管路，在噴淋管范圍內根據需要設置兩排斜管格柵，起到煙氣洗滌格柵的功能；在吸收塔入口前段設置洗滌液收集及排放

箱體，該箱體與煙道設計為一體化結構，并保證全密封，該箱體同時起到防止任何液體倒灌至引風機及吸收塔的作用。該預洗滌裝置無需再設置任何地坑，可以通過管道將煙道自身的水封箱排液口與預洗滌液緩沖箱連接，此時，預洗滌液緩沖箱需要保持工作液位作“水封”。其完整工藝系統流程如圖12

2 6所示。

當鍋爐啟動前（FGD其余系統已處于運行階段或熱備用狀態），先將預洗滌液緩沖箱及預洗滌液收集地坑注水至工作液位，將地坑泵切入自動運行（投入地坑液位控制），并將預洗滌液外排泵切入自動運行（根據預洗滌液密度變化控制），然后，開啟預洗滌液循環泵向裝置的噴淋層供液。運行穩定后，允許鍋爐投油啟動，在煙氣預洗滌過程中，預洗滌液穩定向預洗滌噴淋層供液，煙氣被有效除塵、除油，洗滌液通過地坑收集后再通過地坑泵打入到預洗滌液緩沖箱（或直接被收集到緩沖箱中），洗滌液外排泵在監視到洗滌液密度達到一定值時開啟，同時，工藝水閥門打開，以保持預洗滌緩沖箱的工作液位。

鍋爐投油結束后，關閉預洗滌噴淋裝置（關閉預洗滌液循環泵及管道閥門，并沖洗管道及設備），繼續開啟預洗滌液外排功能，直到預洗滌液緩沖箱中洗滌液密度到達設置低值。外排的預洗滌液可根據電廠實際需要，外排至脫硫廢水處理系統、煤場沉灰池、脫硫石膏皮帶等位置。

FGD系統正常運行后仍需將預洗滌液緩沖箱保持在工作液位，預洗滌漿液緩沖泵處于熱備狀態，以便用于高溫煙氣的降溫噴淋系統。

圖1226 水平煙道預洗滌裝置流程

1—預洗滌煙道段；2—預洗滌噴淋層；3—煙道集水槽；4—棒格柵；5—底流管；6—預洗滌液緩沖箱；7—攪拌器；8—預洗滌液循環泵；9—預洗滌液外排泵

CT—121FGD鼓泡塔中在進塔之前的垂直煙道上就設有煙氣噴淋冷卻區域，某電廠600MW機組FGD布置有2層噴淋層和1層吸收塔緊急噴水裝置，噴淋漿液來自吸收塔漿液，由3臺煙氣冷卻泵（2用1備）通過一母管越過鼓泡塔頂后再分開2路進入，噴淋后的漿液由4根φ1000襯膠管流回吸收塔內。

煙道預洗滌裝置具有如下突出特點：

（1）流程簡單，啟停方便，簡單改動就可以達到對原煙氣除塵和除油的效果。

（2）充分利用了現有常規設施，費用低，能耗低，對FGD系統無任何不良影響。

（3）可以有效地降低煙氣中所含的粉塵和油污，從而使得FGD系統利用率更高，對整個系統的穩定運行、全時段有效脫硫和生成石膏的品質保證有積極作用。因而對無旁路FGD系統值得借鑒。

第三節 吸收塔系統組成及原理

一、系統組成

吸收塔系統是FGD系統的核心部分，其主要作用是吸收煙氣中的SO₂并產生石膏晶體。吸收塔有多種類型，主要有填料塔、液柱塔、鼓泡塔及噴淋塔等。電廠中常用的是噴淋塔，其流程為：來自GGH的煙氣自吸收塔側面進入塔內，煙氣從下往上流經吸收塔時，與來自吸收塔循環泵噴淋的漿液接觸反應，漿液含有10%～20%左右的固體顆粒，主要是由石灰石、石膏及水中的其他惰性固體物質組成。漿液將煙氣冷卻到約50℃，同時吸收煙氣中的SO₂，與石灰石發生反應生成

亞硫酸鈣（CaSO₃ ·1/2H₂O）。反應產物收集在吸收塔底部，

由氧化風機鼓入的空氣氧化成石膏（CaSO₄ ·2H₂O），并再次被循環泵循環至噴淋層。吸收塔內漿液被機械攪拌器或脈沖懸浮泵攪拌，使石膏晶體懸浮。

吸收塔系統的主要組成部分是：循環泵及噴淋層、氧化空氣系統、漿液攪拌系統、除霧器及其沖洗水系統等，如圖1

231所示。

二、系統原理

煙氣從吸收塔下側進入，與吸收漿液逆流接觸，洗滌煙氣

中的SO₂、SO₃、HCl和HF等，在塔內進行吸收反應，對落

入吸收塔漿池的反應物再進行氧化反應，得到脫硫副產品二水石膏。

在添加新鮮石灰石漿液的情況下，石灰石、副產物和水等混合物形成的漿液從吸收塔漿池經循環漿液泵打至噴淋層，由噴嘴霧化成細小的液滴，自上而下落下，形成霧柱。在液滴落回吸收塔漿池的過程中，實現了對煙氣中的二氧化硫、三氧化硫、氯化氫和氟化氫等酸性組分的吸收過程。煙氣從吸收塔下部進入，逐漸上升，而漿液霧化的液滴從上而下落下，整個吸收過程稱為逆流吸收。經吸收劑洗滌脫硫后的清潔煙氣，通過除霧器除去霧滴后進入煙氣換熱器升溫側。

被吸收的SO₂與漿液中的石灰石反應生成亞硫酸鹽（Na₂SO₃），進入塔底部的氧化池，漿液池中設有空氣分配管和攪拌器，漿液中的CaSO₃在外加空氣的強烈氧化和攪拌作用下，由氧化空氣氧化生成硫酸鹽，轉化成CaSO₄ ·2H₂O（二水石膏），便是石膏過飽和溶液的結晶。為了有利于CaSO₃的轉化，氧化池內漿液的pH值保持在5左右。

為充分、迅速氧化吸收塔漿池內的CaSO₃ ·1/2H₂O，設置氧化空氣系統，向吸收塔供應適量的空氣。氧化風機運行方式為一運一備。

在吸收塔去除SO₂期間，利用來自循環漿液的水將煙氣冷卻至飽和溫度。消耗的水量由工藝水補充。為優化吸收塔的水利用，這部分補充水被用來清洗吸收塔頂部的除霧器。

吸收塔漿池中漿液的停留時間應能保證可形成優良的石膏晶體，從吸收塔中抽出的漿液被送至石膏旋流器。

吸收塔漿液循環系統一般由3臺或4臺循環漿泵和對應的噴淋系統組成，按單元制設計。循環漿泵入口設有排空管路，當循環漿泵停運時，排空門自動打開，排空管路中的漿液，防止沉淀結垢。

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。該排空門的作用是：

（1）在調試及FGD系統檢修時打開，可排除漏進的煙氣，

圖

統

系

塔

收

吸

1

3

2

1

圖

統

系

碎

破

石

灰

石

1

4

2

1

圖

有通氣、通風、通光的作用。

（2）FCD系統停運時，避免煙氣在系統內冷凝而產生腐蝕。

1.石膏漿液排出系統

吸收塔排出漿液由二水石膏（CaSO₄ ·2H₂O）、鹽類混合

物（MgSO₄，CaCl₂）、石灰石（CaCO₃）、氟化鈣（CaF₂）和

灰粒組成。

石膏漿液由石膏漿排出泵送入石膏旋流器，旋流器溢流分離出漿液中較細的固體顆粒（細石膏顆粒、未溶解的石灰石和飛灰等）漿液返回吸收塔。濃縮的大石膏顆粒漿液（濃度為50%）從旋流器的下流口排出。

當吸收塔漿液含固量低于一定密度時，石膏排出泵出口返回調節閥開大，使石膏漿液流入石膏溢流漿液箱，再泵回到吸收塔漿池。當吸收塔漿液含固量高于一定密度時，石膏排出泵出口返回調節閥關閉，石膏漿液進入石膏旋流器，底流排放至真空皮帶機進一步脫水，溢流部分進入石膏溢流漿液箱，再泵回到吸收塔。

石膏漿排出泵出口管路上設有密度計，在線檢測石膏漿液的石膏結晶程度。設pH計在線檢測塔內石灰石供漿量與煙氣含硫量是否匹配。

在吸收塔需要排空檢修時，漿池內的漿液通過石膏漿排出泵及切換閥排入事故漿罐。

2.氧化系統

該系統由羅茨氧化風機、管路、噴水減溫器、溫度、壓力測量儀表、沖洗水等組成。氧化風先由1根碳鋼管引至塔前最高液位以上3m標高處，根據底層攪拌器的數量，分成對應路數，由玻璃鋼管或防腐管下引，在攪拌器高度處，平行進入吸收塔，塔內玻璃鋼管與氧化噴槍相連，空氣進入漿液，隨即被攪拌器攪拌成細小的氣沫，與氧化池漿液充分接觸。每套FGD一般設2臺氧化風機，一運一備。

在有存放條件的地方，石膏漿液經脫水至50%含固率后隨鍋爐灰渣水一起直接拋至灰場，可以不設氧化系統。據調查，若將石膏繼續脫水成含水率小于10%的石膏粉外賣，其投資要在25年后才能收回，且對燃煤含硫量、FGD系統運行時間等有很高的要求，實際上是收不回成本的。因此，取消脫硫系統內的氧化風機，在理論上是可行的。脫硫渣連同灰水排向灰場時，其物系主要處于未反應的CaCO₃、生成的CaSO₃及酸性水（溶有SO₂）、灰渣等形成的均勻混合狀態。由于是

封閉式排放，物系中溶入的SO₂向大氣逸散的可能性不大。同時，在灰場儲存過程中，未反應的CaCO₃繼續同酸性水中

的SO₂反應，形成CaSO₃，這些CaSO₃在灰場被大氣所氧化，

形成穩定的CaSO₄。另外，由于煙氣的自然氧化率一般小于15%，屬抑制氧化方式，可以防止吸收塔內結垢，保證系統的安全運行。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。

第四節 石灰石破碎系統

一、系統組成

一般設2套石灰石破碎系統，由卸料斗、振動給料機、除鐵器、立軸破碎機、斗式提升機、埋刮板輸送機和石灰石料倉、布袋除塵器等組成，如圖1241所示。

二、工藝流程

汽車將一定粒徑（粒度＜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＜10mm）通過螺旋給料機送入斗式提升機，斗提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臺封閉式稱重皮帶給料機，將石料給入濕磨機入口。石料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/Nm³。

第五節 濕式石灰石漿液制備系統

一、系統組成

所謂濕式石灰石漿液制備系統是指采用濕式球磨機，將一定比例的石灰石和過濾水加入濕磨內的滾筒里，直接磨制出合格的石灰石漿液，漿液的細度為P80＜23μm，濃度為25%。

一般設置2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、石灰石漿液循環箱、攪拌器，再循環泵、石灰石漿液旋流器、調節閥及相應的輔助設備組成；其工藝流程示意圖如圖1251所示。

圖1251 濕式石灰石制漿系統工藝流程示意圖

二、工藝流程

來自石灰石倉預破碎的石灰石（顆粒尺度≤10mm）通過稱重式給料機，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。

在濕式球磨機的磨制作用下，石灰石和水被磨制成含固量

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，含固量為61%，再返回磨機，同新加入的石灰石一起重新磨制；溢流部分含固量為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，底流部分含固量為55%，返回磨機重新磨制；溢流部分含固量為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。

第六節 干式石灰石漿液制備系統

一、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、上料管、干粉倉、除塵器、石灰石給粉機、粉倉振打裝置、石灰石漿液箱、頂進式攪拌器、供漿泵、密度計、調節門等；其示意圖如圖12

6 1所示。

圖1261 干式石灰石漿液制備系統示意圖

該系統完成石灰石粉的儲備、合格石灰石漿液調配功能。

二、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。

第七節 石灰石供漿系統

一、系統組成

石灰石漿液供給系統是向吸收塔供給適量的石灰石漿液，漿液量由煙氣中SO₂總量決定。該系統由石灰石漿液輸送泵、石灰石漿液箱、中繼箱、密度計、調節門等組成，如圖12

7 1所示。

二、工藝流程

把石灰石磨制成濃度為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。

石灰石漿液泵一般每臺FGD配備2臺獨立的泵。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1臺頂進式攪拌器，保證漿液的濃度均勻。

第八節 石膏脫水系統

一、概述

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。

石膏漿液排除泵將吸收塔內濃度約為12%石膏漿液送至高效旋流分離器，濃縮至濃度約50%的石膏漿液，再經過真空皮帶脫水機進一步脫水，形成含水10%的二水石膏，用汽車運至石膏炒制車間或直接銷售。

脫水石膏的品質要求：

（1）含水率：小于10%。

（2）石膏純度：90%～95%。

（3）石膏結晶顆粒：粗粒狀（避免針形和薄片狀）。

（4）平均顆粒粒徑：60%通過32μm。（5）Cl含量：小于0.01%。

（6）重金屬含量低。

（7）易脫水。

二、一級石膏漿液脫水系統

一級石膏漿液脫水系統也稱為初級旋流分離系統，如圖1281所示。石膏漿排出泵出口管道上設有石膏漿液密度計，當排出的漿液密度低于1138kg/m³時，通過再循環調節門返回石膏溢流漿液箱，由石膏溢流漿液泵送回吸收塔。當排出的漿液密度高于1138kg/m³時，進入石膏漿液供漿集箱，由出口支管平均分配到對應的旋流器，進行粗細漿液分離，濃縮的大石膏顆粒漿液從旋流器的底流口排出，含固量為50%，先匯流入石膏旋流站底流漿液箱，由下部的石膏漿分配閥將漿液切換至＃1或＃2真空皮帶機進行二級脫水。溢流分離出漿液中較細的固體顆粒（細石膏顆粒、未溶解的石灰石和飛灰等），含固量約3.38%，溢流部分匯入石膏旋流站溢流漿液箱，再流入石膏溢流漿液箱，泵回到吸收塔漿池。

三、二級石膏漿液脫水系統

二級石膏漿液脫水系統也稱為真空皮帶脫水系統，如圖1282所示。石膏漿液借助給料分配系統均勻分布在真空皮帶機上，漿液通過皮帶機濾帶上的橫向溝槽，透過濾布流向濾帶中央的排液孔，匯集在真空室內并輸送出去。真空室借助柔性真空密封軟管與濾液匯流管相聯結。一臺水環式真空泵與真空室相接，并使真空室形成要求的負壓。一定量的空氣和濾液一起被帶入真空室，并從真空室向真空泵方向供送。在濾液匯流管之后，真空泵的上游裝有氣水分離器，使濾液和帶入的空氣分離。分離出的濾液借助重力通過管道流入過濾水地坑，濾出的空氣則通過真空泵排至大氣。在真空泵內匯集的水被送至濾布沖洗水箱。濾布攜帶石膏通過真空室，其運動速度將隨供漿量的變化來調整，使濾餅的厚度基本保持恒定。

各種工藝用水和濾液最終回到過濾水地坑內，通過過濾水地坑泵送至制漿系統或吸收塔。

皮帶機濾餅的卸料方法是將皮帶機的濾布傳送到主動皮帶輪的濾布上，借助卸料輥使濾餅離開濾布。由于濾餅卸料輥的接觸弧度很小，因而使濾餅與濾布分離，并被輸送到卸料溜槽，再由溜槽送至石膏堆料間。

統

系

漿

供

石

灰

石

1

7

2

1

圖

圖1281 一級石膏漿液脫水系統

皮帶機分別設有濾布和濾餅沖洗水系統，以清除黏結在上面的石膏。

石膏脫水系統的性能要求：

（1）高脫水效率：水分小于10%。（2）高防腐性能。

（3）低工藝水耗量。

（4）停運和投運的可能性（部分負荷運行）。（5）低檢修維護性能。

（6）濾帶的壽命長。（7）真空泵效率高。

第九節 工藝水及工業水系統

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。

兩臺 300MW機組的 FGD循環水排水平均耗量為

125m³/h，工業水平均耗量為27m³/h。

一、工藝水系統

工藝水系統負責提供FGD足夠的水量，補充系統運行期間水的散失，以保證FGD系統的正常功能，工藝水系統如圖1291所示。工藝水通常采用循環水排水作為水源，在循環水供水壓力滿足不了要求時，切換至工業水供水。一般設置3臺或2臺工藝水泵（二用一備或一用一備）、1個工藝水箱。工藝水主要用水如下：

（1）系統的補充用水，主要有：除霧器沖洗水、磨機補充水、石灰石漿液箱的補充水、磨機一級再循環箱補充水。

（2）不定期地對一些管路進行沖洗，水量不定。主要有：吸收塔循環泵沖洗水、吸收塔供漿管沖洗水、吸收塔pH計沖洗水、石膏漿液排出泵沖洗水、事故儲罐沖洗水、煙氣換熱器

的高壓、低壓沖洗水、石灰石漿液泵沖洗水、磨機一級再循環泵沖洗水、磨機二級再循環泵沖洗水、石膏溢流漿液泵沖洗水、石膏溢流漿液箱沖洗水、漿液管道沖洗水。

（3）各類水泵及漿液泵的密封水。

二、工業水系統

工業水水源取自機組補充水，經過濾處理后，注入工業水箱，其系統圖如圖12 9 2所示。工業水系統一般設置兩臺清水泵（一用一備），一個工業水箱。

工業水主要用途如下：濕式球磨機油冷卻器用水、濕式球磨機軸承冷卻用水、真空皮帶系統沖洗用水、各轉動機械的冷卻及密封用水。

第十節 事故漿液系統

事故漿液系統由事故漿罐、事故漿罐輸送泵、吸收塔地坑、石灰石破碎間地坑、石灰石磨制間地坑、地坑泵以及漿液收集地溝組成，如圖12101所示。

事故漿罐用于FGD長期停運、事故和短期檢修情況下，儲備脫硫系統所有的漿液。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、泄漏的漿液、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。

統

系

水

脫

液

漿

膏

石

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二

2

8

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1

圖

統

系

水

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1

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圖

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圖

圖12101 事故漿液系統

第十一節 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、壓縮空氣系統

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。儀用壓縮空氣系統如圖12111所示。

二、輔助蒸汽系統

輔助蒸汽系統用于GGH吹灰、煙道擋板門密封空氣加熱及管道伴熱，其系統圖如圖12112所示。一般取自機組

輔助蒸汽或鍋爐再熱蒸汽冷段。

在GGH吹灰器前、煙道擋板門密封空氣加熱器前設置壓力調節門，保持設備需要的壓力范圍。

圖12112 輔助蒸汽系統

第十二節 集控系統

一、概述

一般幾臺FGD及輔助系統設置一個控制室，采用集中控制方式，配備一套儀表和控制系統。整個裝置的監控一般通過分散式控制系統（DCS）來實現，也可以由PLC實現。

現場設備及工藝流程中設置必備的檢測儀表、執行機構（氣動門、電動門）等。所有電機由 DCS通過開關柜實現控制。

DCS系統對于主系統（FGD裝置）和二級系統（PLC）配備充足的數據通道。

FGD裝置的自動化以DCS分散控制系統為主，取消常規的控制盤臺、光字牌及儀表。操作臺設有旁路擋板門等重要設備緊急操作按鈕。通過打印機打印記錄。

所有斷路器及電動機的控制均納入DCS系統控制，所有電氣報警及電氣元件狀態信號均在CRT屏上顯示。裝設必要的電量變送器，重要電氣量送入DCS系統進行處理。

二、分散控制系統DCS

DCS英文全稱為 DISTRIBUTED CONTROL SYSTEM，

中文全稱為分散型控制系統。DCS可以解釋為，在模擬量回路控制較多的工藝流程中，盡量將控制所造成的危險性分散，將控制和顯示功能集中的一種自動化高技術產品。

DCS一般由五部分組成：①控制器；②I/O板；③操作員站、工程師站；④通信網絡；⑤圖形及編程軟件。

控制系統采用分散控制系統DCS，共設1套，機柜按機組、公用系統、廢水處理分組。DCS機柜、操作員站及工程師站等布置在電控樓相應房間內。

DCS實現監視和集中控制，具備完善的閉環控制回路及順序控制功能。數據采集系統具備工藝流程狀態顯示、操作過程顯示、實時數據顯示、趨勢顯示、報警、歷史數據存儲檢索、定期報表、性能計算等功能。脫硫DCS預留與全廠 MIS及機組DCS的接口。

DCS機柜、操作員站和工程師站，采用兩路交流220V、50Hz的單相電源供電。一路來自不間斷電源（UPS）；另一路來自保安段電源。

圖

置

配

S

C

D

型

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1

2

1

2

1

圖

三、自動化水平

具有完善的閉環控制回路及順序控制功能組等，控制對象包括FGD裝置的吸收塔、煙氣系統、GGH、一次脫水、二次脫水、工業水系統、工藝水系統、吸收劑、漿液制備、氧化風機、污水處理以及FGD系統的電氣設備等。系統正常運行及啟停在運行人員少量干預下均可自動完成。運行人員在集中控制室通過CRT、鍵盤和鼠標對系統進行監視和控制操作。除操作臺的旁路擋板門的個別緊急操作按鈕外，控制室不設其他常規表盤。

在配置石膏炒制控制設備時，因系統運行相對獨立，在炒制車間設就地控制室，單獨對炒制設備進行控制。

四、自動化功能

1.數據采集系統

脫硫集中控制室設置若干個操作員站，一般FGD、公用系統、廢水處理至少各設1臺，滿足運行人員對FGD系統運行監控需要。

數據采集系統具備工藝流程狀態顯示、操作過程顯示、實時數據顯示、趨勢顯示、報警、歷史數據存儲檢索、定期報表、性能計算等功能。

2.主要閉環調節回路（CCS）

（1）增壓風機入口壓力控制。為保證鍋爐的安全穩定運行，通過調節靜葉增壓風機導向葉片的開度或動葉增壓風機動葉的開度，對煙氣壓力進行控制，保持增壓風機入口壓力的穩定。為了獲得更好的動態特性，可引入鍋爐負荷和引風機狀態信號作為輔助信號。在FGD煙氣系統投入過程中，需手動協調控制煙氣旁路擋板門及增壓風機導向葉片的開度，保證增壓風機入口壓力穩定；在旁路擋板門關閉到一定程度后，壓力控制閉環投入，關閉旁路擋板門。

（2）石灰石漿液濃度控制。石灰石漿液制備控制系統必須保證連續向吸收塔供應濃度合適的足夠漿液。設定恒定石灰石供應量，并按比例調節供水量，通過石灰石漿液密度測量的反饋信號修正進水量進行細調。

（3）脫硫塔pH值及塔出口SO₂濃度控制。測量凈煙氣、原煙氣中SO₂濃度、煙氣溫度、壓力和煙氣量，通過這些測量計算進入吸收塔中SO₂總量和SO₂脫除效率。根據SO₂總量、漿液的總流量和密度來計算并控制加入到吸收塔中的固態石灰石量，通過改變石灰石漿液流量調節閥的開度來實現石灰石量的調節，而吸收塔排出漿液的pH值作為SO₂吸收過程的校正值參與調節。

（4）吸收塔液位控制。吸收塔石灰石漿液供應量、石膏漿排出量及煙氣進入量等因素的變化造成吸收塔的液位波動。根據測量的液位值，調節除霧器沖洗時間間隔，實現液位的穩定。也有通過調節進入吸收塔的工藝水量來調節液位的方式。

（5）石膏漿排出量控制。根據吸收塔石灰石漿液供應量，并用排出石膏漿液的密度值進行修正，以此改變三通閥開關方向，調節漿液排至石膏漿罐和返回吸收塔之間的時間比，控制石膏排出量。

3.主要順序控制（SCS）功能組

主要順序控制（SCS）功能組包括脫硫系統啟動、停止順序控制、除霧器清洗、石灰石制漿系統順序控制、石膏脫水系統順序控制等。

FGD系統的聯鎖保護主要有：

（1）FGD裝置的保護動作條件包括FGD進口溫度異常、進口壓力異常、出口壓力異常、增壓風機故障、換熱器故障、

循環漿泵投入數量不足等。

（2）來自機組的FGD保護條件包括鍋爐狀態（MFT、火焰、吹掃等）、油燃燒器投入狀況、煤燃燒器投入狀況、電除塵電場投入狀況等。

（3）為保證測量可靠，重要的保護用過程信號、狀態等采用三取二測量方式。FGD保護動作時自動快速開啟旁路擋板門，切除FGD?？刂剖以O手動按鈕，在緊急狀態時強制動作旁路擋板門，保證鍋爐安全運行。

（4）完善的聯鎖功能，如備用設備啟停聯鎖、箱罐液位聯鎖、管道設備沖洗聯鎖等，使控制系統能對運行工況變化自動及時作出反應，保證系統穩定運行。

4.儀表

（1）煙氣分析儀：測量原煙氣成分中的SO₂、O₂以及凈煙氣中的SO₂、O₂、NO_x、CO含量及煙塵濃度等。采用多組分氣體分析儀，測量信號進入DCS并在FGD控制室進行監測和控制。分析儀的操作全自動化，即包括校正程序、冷凝液排放等全自動控制，具有壓力、溫度補償功能等。

（2）密度計：用于測量石灰石漿液和石膏漿液的密度，一般有γ射線密度計和超聲波懸浮顆粒濃度計兩種測量儀表。γ射線密度計具有使用壽命長的優點，但必須采取一定的勞動防護措施和保衛措施。

（3）pH計：用來測量吸收塔排出石膏漿液的pH值。

（4）FGD還需要其他常規儀表，如流量計、壓力變送器、壓力表、熱電阻、料位計等。

5.氣源和電源

（1）氣源：儀用氣源主要用于氣動執行機構及閥門驅動裝置等，對于少量需要吹掃氣源的設備，可在就地設置小型空壓機或直接引接一路儀用氣源。

（2）電源：

1）UPS電源。設有交流220V UPS電源，切換時間不大

于5ms，向DCS及熱工儀表等提供電源，保證在交流電源中斷時能連續向系統供電半小時。

2）交流380V電源：當煙氣旁路擋板驅動為電動時，該電源取自相應脫硫保安段，確保不因FGD故障影響鍋爐安全運行。

6.通信部分

脫硫島內設置行政通信電話、生產調度電話和廣播呼叫通信系統三種通信方式。通信系統與全廠統一考慮。

行政通信電話要具有市話直撥功能；生產調度電話由電廠內程控調度交換機引出，通過電廠內程控交換機撥分機號就可與廠內各部門進行聯系；廣播呼叫通信系統是在脫硫控制室內設置1臺擴音器，在電控樓、吸收劑制備車間、石膏炒制車間和石膏脫水綜合樓內設置揚聲器，生產過程中可直接用喊話的形式對全體員工下達通知和生產任務。

第十三節 供電系統

一、概述

電氣系統主要由6kV系統、380V系統、直流系統、UPS、備用電源組成。根據脫硫系統相對獨立以及工藝設備布置較為集中的特點，在脫硫區設專用配電控制樓。根據已運行FGD用電負荷統計，不含石膏炒制，廠用電率為1.1%

～1.5%。

6kV配電裝置采用單母線分段接線，兩段母線間設置聯絡斷路器；通過聯絡斷路器可實現兩段母線間的自動投、切（如因保護故障，則不進行自動切換）。

380V/220V動力中心（PC），由兩臺低壓廠用工作變供電，互為備用；各工藝系統按功能分設電動機控制中心，如脫硫裝置 MCC、暖通 MCC、照明及公用 MCC等。備用電源自對應機組事故保安專用電源供電。

脫硫裝置設一段保安 MCC，兩路工作電源，一路接脫硫工作PC，另一路接主廠房的380V/220V事故保安段備用回路。保安電源的負荷有吸收塔漿液攪拌器、工藝水泵、控制系統。

直流系統供電有兩種方式：一種是由機組直流系統引接；另一種是脫硫裝置內設蓄電池供電。

交流不停電電源（UPS）：設置一套220V單相20kVA

UPS系統，直流電源取自脫硫裝置內220V直流系統或機組直流系統。正常情況下，由交流電源經整流器、逆變器供電。交流電源失電后，由直流系統經逆變器供電。當逆變器故障時，可經靜態開關切換交流電源供電。

所有電源回路的斷路器及電動機的控制均通過DCS系統控制，所有電氣報警及電氣元件狀態信號均在CRT屏上監視，6kV電動機設置就地事故跳閘按鈕。

FGD裝置內設置閉合的接地網，并與廠主接地網有可靠連接。

二、6kV供電

根據脫硫裝置用電負荷的重要性，其設備負荷等級為Ⅱ類，要求雙電源供電，自動或手動切換。

對于新建機組，高廠變的容量要考慮進FGD供電負荷，脫硫系統6kV電源分別引自對應機組廠用母線甲段和乙段，并且互為備用，自動切換。

對于脫硫改造機組，FGD供電要根據具體情況選擇方案，脫硫系統供電電源的引接可有以下三種方案：

方案一：從對應機組發電機出口分別引接一臺脫硫變壓器，作為脫硫系統的兩回供電電源，并且互為備用。

方案二：加裝一臺專用脫硫高壓變壓器，其高壓電源引自高壓母線備用間隔，低壓側引至脫硫系統作為工作電源，備用電源由廠高備變提供，手動切換。

方案三：將機組廠高變增容，同時，6kV廠用母線段增容，脫硫系統電源分別引自廠用母線段，并且互為備用。

以上三個電源引接方案比較見表12131。表12131 電源引接方案比較表

從技術上分析，以上三個電源接入方案均能滿足脫硫系

統運行的要求。第一方案兩套系統可分別獨立運行，供電可靠，運行靈活，操作簡便；但當脫硫變故障時將會引起機組停機，當一臺機組停運或大修時，脫硫系統將失去備用電源，故可考慮從廠高備變再引一回備用電源，手動切換。根據電廠運行情況，上述故障幾率是很小的。第二方案電源取自上網系統，電源點較遠，增加了電能的轉換、傳輸損耗，占用高壓配電間隔，且有短時中斷供電的可能。第三方案廠用電系統改造復雜，聯鎖較多，易出現誤操作，較適合于新建機組。

從經濟上分析，第一方案和第二方案投資較低，經濟合理，第三方案對于改造機組工程量大，投資較高，但適合于新建機組。

第十四節 廢水處理系統

一、概述

FGD在運行中要產生一定量的廢水，該廢水中含有重金屬、氟化物等對人體及環境有污染的成分，不能直接排放，必須進行處理。根據政府環保規定，要求處理后的廢水水質須達到《污水綜合排放標準》（GB8978—1996）第一類污染物最高允許排放濃度標準限值和第二類污染物最高允許排放濃度一級標準限值。

目前廢水處理設備成套已實現國產化。

二、脫硫廢水的處理與處置

1.脫硫廢水的來源

燃煤煙氣中含有少量從原煤中帶來的F-和Cl-，進入脫硫吸收塔后被洗滌下來進入漿液。F-與漿液中的鋁聯合作用，會對脫硫吸收劑石灰石的溶解造成屏蔽影響，致使石灰石溶解性減弱，脫硫率降低。同時Cl-濃度過高對吸收塔系統和結構也有影響，因此石灰石—石膏濕法煙氣脫硫通過排出廢水達到控制Cl-濃度、減小F-離子濃度的目的。

2.廢水產生量

從廢水的來源不難看出，廢水的水量應保證循環漿液中的Cl-、F-濃度不至于影響脫硫系統的正常運行，廢水量主要通過氯離子平衡計算得出，如圖12141所示。

圖12141 氯離子平衡示意圖

Q_PC_P10^-3+Q_F（C_m-C_n）10^-6=Q_WC_W10^-3+Q_gC_g

式中：Q_P為工業水量（m³/h）；Q_F為煙氣流量[m³/h（O₂ 6%，干態，標態）]；Q_W為廢水流量（m³/h）；Q_g為石膏產

量（無游離水）（kg/h）；C_P為工業水中氯離子濃度（mg/L）；

C_m為吸收塔進口煙氣中氯離子濃度（mg/m³）；C_n為吸收塔出口煙氣中氯離子濃度，計算時可取0（mg/m³）；C_W為廢水中氯離子濃度（mg/L）；C_g為石膏中氯離子質量百分

數（%）。

Q_P、Q_F、Q_g可以從工程原始資料或脫硫工藝計算得出，

關鍵是各點氯離子濃度的選取，廢水一般從石膏水力旋流器溢流水引出，此時廢水中Cl-濃度與漿液系統中相同，約為

20000～30000mg/L；石膏中Cl-含量一般為0.01%（以無游

離水石膏作為基準），煙氣中帶走Cl-濃度計算時可取0，而煙氣中帶入的Cl-濃度和工業水中的Cl-濃度為工程原始條件，由此可以估算出廢水的排放量。

3.廢水的品質

煙氣脫硫廢水的水質，與原煤成分、吸收劑（石灰石）、工業水水質和工藝系統的設計等因素有關。脫硫廢水的主要問

題是pH值（約4～6），懸浮物（含固量約0.6%～1%）和重

金屬含量超標。

4.脫硫廢水的處理及處置

目前國內針對石灰石—石膏濕法煙氣脫硫產生的廢水，采用2種處置方式：

（1）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，因而脫硫廢水（含固量約為0.6%～1%）直接送到灰場（或電廠水力除灰系統）。

（2）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，如圖12142所示。

圖12142 FGD廢水處理系統流程

1）中和：采用CaO加水消解后生成的Ca（OH）₂作為中和劑，幾乎可以使除汞以外的所有重金屬離子共沉除去。石灰漿液在調節pH的同時，還有其他作用：①脫氟反應；②脫砷反應；③沉淀部分重金屬。金屬氫氧化物的形成條件和存在狀

態與pH有直接關系，見表12141。

表12141 廢水中主要重金屬離子濃度

① 排放標準摘自GB8979—88污水綜合排放標準。② 單一金屬離子存在時達到排放標準的pH值。

與pH值的關系

當廢水中含有多種金屬離子時，由于共沉作用，某些在高pH值下沉淀的重金屬離子能被在低pH值下生成的金屬氫氧化物吸附而共沉。另外，某些金屬氫氧化物為兩性化合物，如

Fe、Zn、Al、Cr等，當溶液pH值繼續升高時，已生成的沉

淀可能會因生成羥基化合物而溶解，通常廢水處理的pH值控制在9左右。

2）添加硫化劑：金屬硫化物的溶度積比其氫氧化物的溶度積更小，對于在上一工序中未完全沉淀的金屬離子，尤其是汞離子，添加硫化劑加以去除。金屬離子對硫的親和力順序

為：Hg→Ag→As→Bi→Cu→Pb→Cd→Sn→Zn→Co→Ni→Fe→Mn。

硫化劑可采用有機硫化物、硫化鈉、硫化氫或硫化亞鐵等。國內電廠（脫硫廢水所采用的硫化劑都為有機硫化物

（TMT15）。

3）混凝：在脫硫廢水的處理中，可以采用兩種絮凝劑：一種為鐵鹽，如FeCl或FeClSO₄等，直接加入到經有機硫處理后的水箱中，去除過剩硫化物；另一種為高分子絮凝劑，直接加入到澄清池的進水管上，提高混凝效果。

4）澄清分離：加藥（絮凝劑）后的廢水進入澄清池進行濃縮分離，濃縮后的污泥一部分進入后續的板框壓濾機進行脫水，一部分回流至中和/絮凝池，提高中和/絮凝池中的固體物含量，從而加速絮凝過程。澄清池溢流水進入處理后水箱，用稀鹽酸調節pH值后達標排放。

5）壓濾脫水：澄清池底部的濃縮污泥進入板框壓濾機進行脫水，含水率降為45%，然后裝車外運。過濾水進入過濾水箱，由過濾水泵送回中和/絮凝箱繼續進行處理。

5.有關控制說明

（1）在脫硫系統中，必須控制漿液中的含量，減少漿液中的F-含量。由脫硫系統的Cl-平衡可計算出脫硫系統廢水的產生量。

（2）脫硫廢水主要是懸浮物、pH值、氟、砷及多種重金屬，多數污染物為我國嚴格限制排放的第一類污染物，按規定必須在車間進行處理達標后排放。

（3）Ca（OH）₂不僅具有中和作用，還具有脫砷、脫氟和沉淀部分重金屬的功能，應控制其pH值在9左右。

第十五節 脫硫石膏綜合利用及石膏炒制工藝

一、脫硫石膏特點

煙氣脫硫石膏作為石膏的一類，其主要成分和天然石膏一樣，都是二水硫酸鈣晶體（CaSO₄ ·2H₂O）。其物理化學性質和天然石膏具有共同的規律，但作為一種工業副產石膏，它具有再生石膏的一些特性，和天然石膏有一定的差異。

從電廠經過洗滌和濾水處理后的煙氣脫硫石膏是含有10%左右游離水的潮濕、松散的細小顆粒，大小較為均勻，分布帶很窄，顆粒主要集中在30～60μm之間。脫硫正常時其產出的煙氣脫硫石膏顏色近乎灰白色，當除塵器運行不穩定時，帶進較多的飛灰等雜質時，顏色發灰，純度在90%～95%之間，含堿量低，有害雜質較少，具體成分見表12151。

表12151

脫硫石膏和天然石膏、磷石膏化學成分對比

從以上比較可以看出煙氣脫硫石膏是一種可利用的石膏資源，且品質、細度均優于天然石膏，應合理利用，而不應作為廢物處置。

二、脫硫石膏的應用

按脫硫副產物石膏的處置方式劃分，一般有拋棄和回收利用兩種方法，脫硫石膏處置方式的選擇主要取決于市場對脫硫石膏的需求、脫硫石膏的質量以及是否有足夠的堆放場地等因素。美國多采用拋棄方式，拋棄量約占86%，主要棄置于灰場或回填舊礦坑；日本和德國多采用回收利用方式，主要用作水泥緩凝劑和建筑材料等，石膏的利用率達90%以上。目前，我國以利用為主。

石膏可分為生石膏和熟石膏兩種，其用途及市場用量各有不同。脫硫石膏為二水硫酸鈣晶體（CaSO₄ ·2H₂O），稱為生石膏，主要用于粉煤灰夾氣砌塊磚的添料等，其用途較少，用量受到限制。生石膏經過炒制變成半水硫酸鈣（CaSO₄·1/2H₂O），稱為熟石膏。熟石膏用途較廣，比如水泥生產、石膏裝飾板、隔斷墻、工藝品等。所以，只有生石膏加工成熟石膏，才能得到廣泛的應用。

建筑石膏質量要求執行《建筑石膏》（GB9776—2008）

標準，其強度要求見表12152。

表12152

強度要求

細度，以0.2mm方孔篩余百分數計，不大于5.0%為優等品，不大于10.0%為一級品，不大于15.0%為合格品。

凝結時間：初凝時間≥6min；終凝時間≥30min。

三、脫硫二水石膏炒制原理

脫硫石膏為二水石膏，對其加熱（又稱煅燒或炒制）使其失去游離水和結晶水，根據加熱條件不同，脫水石膏的結構和特性也不同。如果二水石膏在液體中或在蒸汽壓力下脫水，則形成α半水石膏（也稱高強石膏）；若在常壓的干燥條件下脫水，則形成β半水石膏（也稱建筑石膏）。脫硫石膏一般為建筑石膏，即β型半水石膏。二水石膏在加熱脫水過程中，會產生多種變體，當在干燥條件下加熱，主要發生以下相變反應：

（1）在120～140℃，小于1Pa壓力的干燥條件下：CaSO₄ ·2H₂O—→β CaSO₄ ·1/2H₂O+3/2H₂O（2）在170～190℃，小于1Pa壓力的干燥條件下：CaSO₄ ·1/2H₂O—→Ⅲ CaSO₄+1/2H₂O

四、脫硫石膏炒制煅燒工藝選擇

%

脫硫石膏的主要成分均為二水石膏，要使其成為有實用價值的建筑材料，必須使其脫除部分結晶水，制成β半水石膏，該過程稱為石膏的煅燒。目前工業生產中用于煅燒石膏的傳統設備有：

1.回轉窯

以高溫煙氣為熱源，氣流和物料逆流直接接觸換熱。該法是最傳統的煅燒方式，其優點是操作彈性大，易于控制；缺點是投資大、熱效率低、環境差。

2.炒鍋

以高溫煙氣為熱源，氣流與物料間接換熱。其優點是操作易于控制；缺點是投資大、熱效率低、能耗高、環境差。

3.沸騰煅燒爐

該工藝借鑒了中型水泥廠（100～200kt/a）生產中冷卻設備，高溫氣流與物料直接接觸換熱。其優點是傳熱效率高；缺點是設備體積較大、投資相對較高。

4、氣流煅燒

該工藝是以高溫煙氣為熱源，在干燥管內煙氣與物料直接接觸換熱使二水石膏變成半水石膏。該法的優點是投資?。蝗秉c是操作不夠穩定。

五、典型石膏炒制工藝——錘式烘干機+氣流干燥管+成品穩定器工藝

目前，國內外應用較為廣泛的石膏炒制工藝為組合型，即錘式烘干機+氣流干燥管+成品穩定器工藝，工藝流程如圖1 2151所示。該工藝具有如下特點：

（1）設備占地面積小、單臺生產能力大。（2）流程簡單、主設備不易損壞。

（3）操作簡便，自動化程度高。（4）換熱效果好、能耗低。

（5）產品質量穩定。

（6）投資省、生產費用低。

圖12151 錘式烘干機+氣流干燥管+成品穩定器工藝流程圖