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烟气脱硫运行及设备管理人员培训教材（检修类）长沙理工大学继续教育学院湖南永清环保股份有限公司二0一0年六月 脱硫运行及设备管理人员培训教材（检修类） 1 湿法烟气脱硫主要设备介绍SO2控制技术的研究，从20世纪初至今已有90多年的历史进入20世纪70年代以后，SO2控制技术逐渐由实验室阶段转向应用性阶段目前世界各国开发、研制、使用的SO2控制技术已达200多种这些技术概括起来可分为三大类：燃烧前脱硫、燃烧中脱硫及燃烧后脱硫但燃烧后脱硫，即烟气脱硫（Flue Gas Desulfurization,FGD）技术是世界上唯一大规模商业化应用的脱硫方法，是控制酸雨和SO2污染最有效的技术手段石灰石-石膏湿法脱硫技术最早由英国皇家化学工业公司研制出来，第一套工业应用装置于1931年在英国的巴特西（Battersea）电厂建成投产经过欧美等国家几十来的生产实践和不断完善，现在是世界上火力发电烟气脱硫中应用最广泛的技术，市场占有率达80%以上，而在我国市场占有率更是高达90%以上石灰石－石膏湿法烟气脱硫装置中所采用的设备种类较多，有些是常规设备，如泵、风机等，有些设备是非常规设备，如吸收塔、除雾器、脱水机等等。

本文主要针对脱硫系统使用的非常规设备，分系统逐一进行简要介绍1.1烟气系统主要设备脱硫烟气系统主要设备包括：增压风机、GGH、烟气挡板、膨胀节等1.1.1增压风机增压风机用于烟气提压，以克服FGD系统烟气侧阻力增压风机的设计及运行应充分考虑FGD系统正常运行和异常情况下可能发生的最大流量、最大温度和最大压力损失以及事故情况目前设计时增压风机的基本风量是按吸收塔的设计工况下的烟气量增加10%以上的裕量；基本压头为FGD装置本身的阻力及由于排烟温度降低造成的烟囱接口处压力变化值之和，增加20%以上的裕量；另外还要增加10℃的温度裕度即根椐《火力发电厂设计技术规程》DL5000—2000，选取风机的风压裕度为1.2，流量裕度为1.1，另加10℃的温度裕度国内绝大多数FGD系统如图1所示，将增压风机布置在吸收塔前高温原烟气侧, 以保证整个FGD系统均为正压操作,可避免增压风机可能受到的低温烟气腐蚀, 从而减轻了风机制造和材料选的难度风机叶片材质主要考虑防止叶片磨损，以保证长寿命运行；在结构上主要考虑叶轮和叶片的检修和更换的方便性图1 增压风机在FGD系统中的位置按气流运动方向的不同，可把风机分为离心式、轴流式、混流式三种。

对于离心式风机，气流进入叶轮后主要沿叶轮径向流动，同时获得动压；而在轴流式风机叶轮中，气流进入叶轮后，近似地沿轴向流动；在混流式叶轮中气流的方向处于轴流式和离心式中间，近似沿锥面流动，亦称斜流式风机工业装置中常见的形式为离心式（见图2）和轴流式（见图3）入口风箱安装的可调节挡板图2 带有调节挡板的离心式风机烟气脱硫系统中增压风机一般采用轴流式风机轴流式风机有两种：动叶可调轴流式风机和静叶可调轴流式风机动叶可调是指叶轮配有一套液压装置，可以在工作状态下调节叶片的角度，以在锅炉负荷变动的情况下改变增压风机的风压和风量增压风机主要由进气箱、带导叶机壳、扩压器、叶片、轮毂、轮毂罩、支撑罩和液压调节装置等组成风机运行时，液压调节系统对DCS传来的控制信号产生响应，带动叶片轴转动，达到调节叶片安装角度的目的轮毂通常为焊接结构，叶片材料一般选用球墨铸铁或低合金钢，并在叶片前缘装有可更换的表面镀铬硬化的不锈钢防磨鼻，以提高叶片的耐磨性能图3 动叶可调轴流式风机静叶可调轴流式风机的工作原理是以叶轮子午面的流道沿着流动方向急剧收敛，气流迅速增加，从而获得动能，并通过后导叶、扩压器，使一部分动能转换成为静压能的轴流式风机。

静叶可调轴流式风机具有结构简单、可靠性高、耐磨性好、抗高温能力强等特点主要由进气箱、进口调节门、导叶环机壳、扩压器和转子组件等组成该风机在运行中进口导叶依靠调节执行器进行调节，从而达到调节风压、风量的目的静叶可调轴流风机受其特性限制，风机效率一般小于87%图4 静叶可调式轴流风机图5 静叶可调叶片1.1.2 烟气换热器（GGH）从脱硫塔出来的净烟气温度一般在45～55℃之间（燃用褐煤的时候，温度可达60～70℃），为湿饱和状态，有些脱硫项目在脱硫塔后设置烟气换热器，利用锅炉来的原烟气将净烟气至少加热至80℃以上，然后再排入大气，以增加烟气的扩散能力和避免低温腐蚀烟气换热器的热媒主要有原烟气、高温水、水蒸气或电能通常情况下，采用原烟气加热净烟气的方式较多，即烟气－烟气换热器（gas gas heater）简称GGH（见图6）回转式换热器是目前FGD装置中应用最为普遍的换热器类型回转式换热器不是靠传导作用传热的，而是通过回转的换热结构在原烟气区吸热，转至净烟气区时放热来实现热量传递的，结构上比较紧凑，烟气处理量大，但要良好的制造和安装质量才能保证漏风率小于1％脱硫系统回转式换热器的基本原理与锅炉的空预器相似。

回转式烟气换热器（GGH），换热元件为搪瓷片涂搪瓷换热元件选用先进波形和高传热系数产品，以减小GGH总重和节约更换换热元件的费用每台GGH设两台电动驱动装置，一台主驱动，一台备用如果主驱动退出工作，辅助驱动通过DCS自动切换，防止转子停转图6 GGH结构图GGH采取主轴垂直布置，即气流方向为原烟气向上，净烟气向下因为原烟气中含有一定浓度的飞灰，飞灰可能会沉积在装置的内侧，随着时间的推移，热传递的效率可能会降低为防止GGH传热面间的沉积结垢而影响传热效率，增大阻力和漏风率,减小寿命，需要通过吹灰器使用压缩空气吹扫或用高压水进行定时清洗，吹灰器配有一至二根可伸缩的喷枪喷枪分内管和外管两层，可同时使用两种清洗介质内管为高压水喷嘴，外管为压缩空气（或蒸汽）或低压水喷嘴高压水泵冲洗为冲洗当FGD装置停运时，可用低压水冲洗换热器吹灰器分为全伸缩式和固定式两种，全伸缩式吹灰器只有在工作时才接触烟气，GGH吹灰结束后，将退至GGH壳体之外，密封风系统（吹灰器自带）在吹灰器与GGH壳体的连接处提供密封空气，防止原烟气溢出固定式吹灰器固定于GGH内GGH的防腐主要有以下措施：对接触烟气的静态部件采取玻璃鳞片树脂涂层保护，对转子格仓，箱条等回转部件采用考登钢，密封片采用高级不锈钢，换热元件采用喷涂搪瓷的低碳钢片。

1.1.3 烟气挡板烟道系统包括原烟道挡板门、净烟道挡板门、旁路挡板门原烟气挡板门位于增压风机之前，它的作用是引导原烟气通过脱硫装置净烟道挡板门位于气-气换热器净烟气出口之后当脱硫系统处于旁路运行状态或者脱硫设备停用时，此挡板门处于关闭状态；其他状态下此挡板门处于开启状态只有在确保安全的状态下，原烟道和净烟道挡板门才能开启，例如：-烟气进口温度低于最大限定值至少有两台浆液循环泵处于运行状态这是为了防止高温状态下烟气流经的设备如增压风机，吸收塔内壁以及出口烟道受到高温破坏旁路烟道安装在脱硫系统进口烟道和烟囱之间在正常运行时，为迫使烟气流经脱硫装置，旁路挡板门处于关闭状态当脱硫装置或锅炉处于事故状态时，烟气需要通过旁路绕行脱硫装置FGD系统内的挡板门有三种类型：闸板式、单百叶窗式和双百叶窗式挡板每片挡板设有金属密封元件，以尽可能减少烟气泄漏FGD烟气挡板门大多采用双百叶窗式，档板与密封空气系统相接当档板处于关闭位置时，档板翼由微细钢制衬垫所密封，在档板内形成一个空间，密封空气从这里进入，形成正压室，防止烟气从档板一侧泄漏到另一侧目前许多单百叶窗式档板叶片中间形成空间，连接密封空气，也可起到双百叶窗式档板的作用。

一般在设计时，档板门正压室的压力比挡板门外的烟气压力要高500Pa及以上这样，挡板门可达到100%密封效果图7 单百叶窗式挡板门挡板门的防腐措施，主要靠正确选用金属材料来保证其主要部件的材质详见下表:烟气挡板门主要设计参数和材质表项目原烟气挡板净烟气挡板旁路挡板叶 片Q235-A碳钢包DIN1.4529或相当净烟气侧碳钢包，DIN1.4529或相当，原烟气侧Q235-A轴35#35#钢外包DIN1.4529或相当35#钢外包DIN1.4529或相当框 架Q235-AQ235-A包DIN1.4529或相当净烟气侧碳钢包DIN1.4529或相当密封材料DIN 1.4529或相当Alloy C276或相当Alloy C276或相当1.2 吸收塔系统主要设备吸收塔系统是湿法烟气脱硫系统的核心部分，SO2的吸收与脱硫产物―亚硫酸钙的氧化均在吸收塔内完成的主要设备有吸收塔、吸收塔搅拌设备、氧化空气分配装置、浆液喷淋装置、喷嘴、除雾器等1.2.1吸收塔根据气液接触形式的不同，可把常用的吸收塔类型分为喷淋塔、鼓泡塔和液柱塔各种类型吸收塔的技术特性对比列于下表中目前FGD装置采用较多的是喷淋吸收塔。

不同类型吸收塔主要结构简图如下：1. 喷淋塔图8 喷淋塔2. 鼓泡塔图9 鼓泡塔3. 液柱塔 图10 液柱塔表一：三种类型吸收塔的技术特性对比表项目喷淋塔鼓泡塔液柱塔结构与原理塔内上部设有多层喷嘴，浆液经喷嘴雾化后向下喷淋，SO2吸收区为空塔段，浆液以弥散的雾状通过吸收区，与逆流的烟气传质将烟气垂直鼓入浆液内，烟气以沸腾状从浆液中鼓泡向上逸出，气泡在逸出过程中与浆液传质吸收区为空塔段，塔内下部喷嘴以液柱形式向上喷射浆液，烟气自径向进入塔内，液柱上行至最高点，而后弥散开来，以水幕形式下落，浆液在上下行程中与上行烟气传质优缺点液气比最小，液气接触面积大，塔内结构简单，系统压力损失小，但喷嘴易堵塞、磨损，对脱硫剂粒径要求高不需要浆液循环泵、喷嘴，气液接触面大，不受烟气含尘量影响，但系统阻力大，装置体积相对较大喷嘴孔径较大，不易堵塞，对脱硫剂粒径及烟气含尘量要求低，工作稳定喷淋吸收塔是集烟气中的SO2洗涤、吸收、氧化和石膏结晶于一体的塔类设备这种塔型在烟气脱硫装置中被广泛采用该塔型在运行维护工作量、运行成本、运行灵活性及易于改进等方面都具有其优点：①吸收塔一般设计成逆流方式，塔内上升烟气在一定程度上托住了喷淋下落的小液滴，从而延长了液滴在吸收区的停留时间，加强了烟气与吸收剂的充分接触，提高了脱硫效率。

②吸收塔吸收区内除了喷嘴外，无其它设备，减少了结垢、堵塞、磨损的几率，提高了设备的可用率，减少了检修工作量③由于塔内设备少，减少了脱硫系统的阻力，节约能源④吸收塔可设置备用喷淋层，能够随机适应机组烟气负荷及烟气中SO2含量的变化，运行方式灵活，在烟气工况变化的情况下，保持持续稳定的脱硫效率1.2.2吸收塔搅拌设备在吸收塔内下部浆液池中3～4个搅拌器水平径向布置，目前国内一般采用国外进口设备，其作用是将浆液保持在流动状态，从而使其中的脱硫有效物质(CaCO3固体微粒)在浆液中始终保持均匀的悬浮状态，保证浆液对SO2的有效吸收和反应图11 侧进式吸收塔搅拌器吸收塔浆池也有的采用扰动搅拌方式（亦称脉冲悬浮装置），具体方案是通过扰动泵（或称脉冲悬浮泵，一运一备）将塔浆池中的浆液从塔底部抽出再返回到浆池内，再经过扰动管的喷嘴向下喷出，对浆液进行扰动，以达到防止浆液沉淀的目的图12 侧进式吸收塔搅拌器1.2.3氧化空气分。