鼓泡式脫硫塔生產(chǎn)廠家--棗強(qiáng)縣康泰環(huán)保設(shè)備廠。
1. 鼓泡式脫硫塔生產(chǎn)廠家煙氣脫硫工藝介紹
1.1 工藝原理
鼓泡塔石灰石-石膏濕法煙氣脫硫(FGD)工藝的化學(xué)原理如下：①煙氣中的SO2在鼓泡塔里溶解于水，生成亞硫酸并分解成氫離子H+和離子；②煙氣中的氧和氧化風(fēng)機(jī)送入空氣中的氧將溶液中的氧化成；③吸收劑中的碳酸鈣在一定條件下從溶液中分解出Ca2+；④在吸收塔內(nèi)，溶液中的、Ca2+與水反應(yīng)生成石膏（CaSO4·2H2O）�；瘜W(xué)反應(yīng)式分別如下： SO2＋H2O→H2SO3→H+＋(1)
H+＋＋1/2O2→2H+＋(2)
CaCO3＋2H+＋H2O→Ca2+＋2H2O＋CO2↑(3)
Ca2+＋＋2H2O→CaSO4·2H2O(4)
由于吸收劑和氧化空氣的送入，吸收塔下部漿池中的或亞硫酸鹽幾乎全部被氧化為硫酸根或硫酸鹽，***后當(dāng)CaSO4達(dá)到一定過飽和度后結(jié)晶形成石膏——CaSO4·2H2O。石膏可根據(jù)需要進(jìn)行綜合利用或作拋棄處理。
1.2 鼓泡式脫硫塔生產(chǎn)廠家煙氣脫硫工藝系統(tǒng)
本項目的鼓泡式脫硫塔生產(chǎn)廠家由8個系統(tǒng)組成：①煙氣系統(tǒng)；②SO2吸收系統(tǒng)；③石灰石漿液制備系統(tǒng)；④石膏脫水系統(tǒng)；⑤廢水輸送系統(tǒng)；⑥工藝水系統(tǒng)；⑦廢水處理系統(tǒng)；⑧吸收塔緊急系統(tǒng)。其中煙氣系統(tǒng)和SO2吸收系統(tǒng)單元機(jī)組各配1套，而石灰石漿液制備系統(tǒng)、石膏脫水系統(tǒng)、廢水輸送系統(tǒng)、工藝水系統(tǒng)、廢水處理系統(tǒng)和吸收塔緊急系統(tǒng)屬公用系統(tǒng)，即兩套脫硫系統(tǒng)公用。
(1) 煙氣系統(tǒng)。來自鍋爐引風(fēng)機(jī)的煙氣經(jīng)增壓風(fēng)機(jī)增壓后進(jìn)入煙氣—煙氣加熱器(GGH)。在GGH中，未經(jīng)處理的煙氣與來自吸收塔的潔凈的煙氣進(jìn)行熱交換后被冷卻。被冷卻的煙氣引入煙道的煙氣冷卻區(qū)域。來自吸收塔的潔凈煙氣在GGH中熱交換后被加熱到80℃以上，然后排向大氣。在鍋爐起動階段和煙氣脫硫設(shè)備停止運(yùn)行時,煙氣通過旁路煙道進(jìn)入煙囪。
(2) SO2吸收系統(tǒng)。CT-121脫硫工藝的核心是使用了JBR。JBR的內(nèi)部示意圖如圖1所示。煙氣首先通過GGH，然后進(jìn)入煙道的煙氣冷卻區(qū)域再進(jìn)入吸收塔。在煙氣冷卻區(qū)域中, 噴入工藝水和吸收塔內(nèi)漿液, 使得煙氣被冷卻到飽和狀態(tài)。冷卻后的煙氣進(jìn)入由頂板和底板形成的封閉的吸收塔入口艙，再由裝在入口艙底板的噴射管導(dǎo)入吸收塔鼓泡區(qū)(泡沫區(qū))的石灰石漿液面以下的區(qū)域。在鼓泡區(qū)域發(fā)生所有反應(yīng)：SO2的吸收、 亞硫酸氧化、硫酸中和反應(yīng)生成石膏、石膏結(jié)晶析出。發(fā)生上述反應(yīng)后,煙氣通過上升管流入位于入口艙上方的出口艙,然后流出吸收塔。離開吸收塔后,潔凈的煙氣進(jìn)入除霧器去除煙氣所攜帶的霧滴。使凈煙氣的液滴含量不超過保證值。處理后的煙氣***后經(jīng)GGH升溫至80℃后排入大氣。
吸收塔漿池中的亞硫酸鈣的氧化是利用空氣中的氧氣進(jìn)行的，不再加入硫酸或其他化合物。因為JBR提供了高效的氣-液接觸方式, 通過鼓泡裝置,煙氣均勻地擴(kuò)散到漿液中，從而可以在穩(wěn)定和可靠的基礎(chǔ)上高效地脫出SO2和粉塵，使得JBR達(dá)到很高的性能。
(3) 鼓泡式脫硫塔生產(chǎn)廠家石灰石漿液制備系統(tǒng)。本項目使用的石灰石是經(jīng)過處理的,粒徑小于20mm,所以不設(shè)石灰石預(yù)破碎系統(tǒng)。在石灰石卸到石灰石卸料斗后，用斗式提升機(jī)和皮帶式輸送機(jī)將其送到石灰石儲存?zhèn)}。 石灰石儲存?zhèn)}給料機(jī)將石灰石送到濕式球磨機(jī)。用濕式球磨機(jī)將石灰石磨成石灰石漿液。經(jīng)過旋流器再分離石灰石漿液中25%的固體顆粒。石灰石漿液儲存在石灰石漿液儲存箱，并用石灰石漿液泵將其送到吸收塔。粒徑超過要求的顆粒送回濕式球磨機(jī)。
(4) 石膏脫水系統(tǒng)。吸收塔的石膏漿液通過石膏漿液排出泵送入石膏旋流器進(jìn)行濃縮，濃縮后的石膏漿液進(jìn)入真空皮帶脫水機(jī)。經(jīng)脫水處理后的石膏表面含水率已不超過10%。脫水后的石膏儲存在石膏倉內(nèi)存放待運(yùn)。石膏旋流分離出來的溢流液一部分進(jìn)入廢水箱，由廢水旋流給料泵送入廢水旋流器，并送至廢水處理系統(tǒng)，底流則返回吸收塔的石灰石漿液循環(huán)箱，并用石灰石漿液循環(huán)泵將其送到石灰石旋流分離器進(jìn)行粗顆粒的分離。
為了控制脫硫石膏中Cl-離子等成分的含量，確保脫硫石膏品質(zhì)，在石膏脫水過程中用工藝水對石膏及濾布進(jìn)行沖洗。石膏過濾水收集在濾液水箱中，并且由濾液水泵將其送到吸收塔和濕式球磨機(jī)。
(5) 鼓泡式脫硫塔生產(chǎn)廠家廢水輸送系統(tǒng)。2臺爐設(shè)置1套廢水排放系統(tǒng)，進(jìn)一步分離來自石膏旋流站的液體。濕式石灰石—石膏脫硫工藝需向系統(tǒng)外排放一定量的廢水，以降低吸收漿液中可溶離子的濃度（如Cl-，Mg2+等）。
廢水由廢水給水泵將固體含量小于1.2%的廢水旋流器溢流液送到廢水處理系統(tǒng)。 廢水水力旋流器下流水回送到吸收塔
(6) 鼓泡式脫硫塔生產(chǎn)廠家工藝水系統(tǒng)。工藝水取自發(fā)電廠供水系統(tǒng)。2套脫硫系統(tǒng)共用1個補(bǔ)給水箱。由3臺補(bǔ)給水泵供給取自補(bǔ)給水箱的脫硫系統(tǒng)工藝水。
(7) 廢水處理系統(tǒng)。廢水處理的過程是：①廢水進(jìn)入第1反應(yīng)器并添加硝石灰(Ca(OH)2)和HCl進(jìn)行中和，使pH值約等于7。硫酸鈣與廢水中的F-發(fā)生反應(yīng)生成不溶性CaF2。化學(xué)反應(yīng)式為2F-+Ca2+→CaF2↓。②進(jìn)入第1凝結(jié)箱， 在這里添加聚合劑使固體顆粒聚合，然后進(jìn)入第1沉淀箱，絮狀沉淀物將沉淀在此沉淀箱內(nèi)。③進(jìn)入第2反應(yīng)器-1，在這里添加HCl調(diào)整pH值，使pH值達(dá)到3.5±0.5,然后添加促凝劑(AlCl3)以形成小尺寸絮狀氟化氫氧化物。然后,進(jìn)入第2反應(yīng)器-2，在這里加入石灰以便進(jìn)行中和，使pH≈7.0，并且添加固化劑固化重金屬。然后，進(jìn)入第2凝結(jié)箱。在這里將添加聚合劑，形成大尺寸絮狀物。***后，流入第2沉降箱，大尺寸絮狀物將沉淀于此。
第1和第2沉淀箱里的部分污泥(沉淀物)將回到第1和第2反應(yīng)器，維持各自反應(yīng)器內(nèi)漿液的濃度保持不變。
第1和第2沉淀箱內(nèi)剩余的污泥(沉淀物)將流入污泥收集器。剩余的污泥將在這里沉積、變厚，變厚的污泥將被送到脫水裝置 (在本廢水處理裝置范圍之外)。 浮在污泥收集器上面
的漂浮物將被送回第1反應(yīng)器。
(8) 吸收塔緊急系統(tǒng)。2臺吸收塔共用1套緊急漿液箱。在吸收塔緊急情況下和大修期間，吸收塔內(nèi)的石膏漿液被送到緊急漿液箱。在重新起動之前， 緊急漿液箱內(nèi)的漿液回送到反應(yīng)塔。
2. 鼓泡式脫硫塔生產(chǎn)廠家pH值的控制
2.1 CT-121工藝的特點(diǎn)
CT-121工藝的特點(diǎn)是使用了JBR。在JBR中，煙氣通過噴射器直接噴散到洗滌液中，取消了漿液噴淋裝置和再循環(huán)泵。經(jīng)處理后的煙氣經(jīng)過煙氣升氣管進(jìn)入上層的混氣室，然后經(jīng)除霧器和煙囪排出。取消了復(fù)雜的漿液再循環(huán)系統(tǒng)，簡化了工藝過程，也降低了能耗，因而使基礎(chǔ)建設(shè)和運(yùn)行費(fèi)用都有所減少。
隨著煙氣中的SO2成分被JBR所吸收，JBR的pH值將會降低，從而JBR對SO2成分的吸收性能也隨之減弱,這時，給鼓泡塔供給石灰石漿液，使其pH值穩(wěn)定。通過調(diào)節(jié)石灰石漿液供給閥的開度來調(diào)節(jié)石灰石漿液的供給量，從而達(dá)到控制鼓泡塔的pH值的目的。 CT-121工藝中***重要的一個改進(jìn)是它的低pH值運(yùn)行（4.0～6.0）,而其他的FGD工藝的pH值則為5～7。低pH運(yùn)行的優(yōu)點(diǎn)是：
(1) 避免了通常會發(fā)生的吸收塔結(jié)垢和堵塞問題；
(2) 加強(qiáng)了亞硫酸鈣到硫酸鈣的氧化過程；
(3) 改善了石灰石的溶解度和利用率。pH值降低0.1，氫離子濃度相應(yīng)增10倍，因此也增加了石灰石的溶解度。
(4) 由于H2SO3在被石灰石中和之前就急劇被氧化為H2SO4，因此在JBR中SO2的吸收基本上與溶解的堿性物質(zhì)無關(guān)。
2.2 pH值控制原理
圖2給出了臺山電廠1號機(jī)組168h試運(yùn)轉(zhuǎn)期間，鼓泡塔中pH值與脫硫效率的關(guān)系。
圖2 pH值與脫硫效率的關(guān)系
由圖2可見,在不同的pH值下脫硫效率是不同的，所以對pH值的控制對于整個脫硫系統(tǒng)有著至關(guān)重要的影響。pH值的控制原理圖見圖3。
pH值的控制回路采用的是串級控制，主調(diào)節(jié)回路的反饋信號是JBR內(nèi)的pH值，它與設(shè)定值1比較后的偏差值進(jìn)入PID①控制器,然后PID①控制器輸出經(jīng)過函數(shù)發(fā)生器FX4修正后作為主回路的輸出。入口煙氣流量經(jīng)過函數(shù)發(fā)生器FX1后與SO2濃度相乘, 相乘結(jié)果分為兩路，一路經(jīng)過函數(shù)發(fā)生器FX2后作為PID①控制器的變化系數(shù)；另一路則經(jīng)過函數(shù)發(fā)生器FX3后與發(fā)電機(jī)功率的微分信號相加后作為主調(diào)節(jié)回路的前饋信號。該前饋控制能較為有效地控制負(fù)荷較大變化時的擾動。石灰石漿液流量作為副調(diào)節(jié)回路的反饋信號與設(shè)定
值2進(jìn)行比較,其偏差值送入PID②控制器。PID②控制器的輸出控制石灰石漿液供給閥的開度�？焖僬{(diào)節(jié)的副回路可以較快地克服石灰石漿液流量帶來的擾動。
圖3 JBR中pH值控制原理圖
由于該控制回路采用的是串級控制，所以有兩種控制方式：
(1) 單級調(diào)節(jié)。當(dāng)設(shè)定值2功能塊在手動時，設(shè)定值2功能塊輸出操作員輸入的流量設(shè)定值，在和石灰石漿液流量比較后調(diào)節(jié)偏差值送入PID②控制器�？刂破鞯妮敵隹刂剖沂瘽{液供給閥的開度。這時該回路只控制石灰石漿液流量，不控制pH值。
(2) 串級調(diào)節(jié)。當(dāng)設(shè)定值2功能塊投入自動后，設(shè)定值2功能塊輸出PID①控制器的輸出和主調(diào)節(jié)回路的前饋信號的疊加值，不再接受人為設(shè)定。然后輸出值同樣和石灰石漿液流量比較后的調(diào)節(jié)偏差值送入PID②控制器�？刂破鞯妮敵隹刂剖沂瘽{液供給閥的開度。這時該回路為串級調(diào)節(jié)，不但能控制石灰石漿液流量，而且可以控制pH值。
臺山電廠1號機(jī)組FGD 168h試運(yùn)轉(zhuǎn)期間的pH值和石灰石流量的曲線見圖4。
圖4 pH值-石灰石流量曲線
在實際調(diào)試過程中發(fā)現(xiàn)pH的控制存在以下問題：
(1) 石灰石的流量總存在一定的波動。由于pH值為H+濃度的自然對數(shù)，pH值的微小變化就會帶來H+濃度的較大變化，所以為了保證pH值的穩(wěn)定性，從而要求大量OH-來中和，石灰石的流量就會存在一定的波動。
(2) 不能大幅改變pH的設(shè)定值。因為pH值降低0.1，相應(yīng)的氫離子H+濃度會增10倍，
