脱硫系统运行维护手册

焦作煤业（集团）冯营电力有限责任公司

烟气超低排放治理改造工程

脱硫除尘脱硝系统改造项目

第一部分

脱硫系统运行维护指导手册审核：

校核：

编制：

浙江浙大网新机电工程有限公司

2016年10月　

目录

前言

制定本说明的目的是为了加强电厂脱硫装置的标准化管理，保证脱硫装置的正常安全运行，使脱硫装置的运行维护操作程序化、规范化。本手册只对操作和维护起指导作用。

如果在长时间运行后，由于电厂操作人员经验的不断积累，最终发现操作程序与目前的说明不同，应向承包商报告此情况以修改操作说明。承包商保留修改和添加的权利。为保证系统的正常运行，装置必须置于有效的监督之下。操作员必须明确操作人员必须承担的责任。

操作人员的任务不仅要懂得如何更好的操作本套脱硫装置，而且更主要的是能在系统发生故障时迅速正确地采取措施。这一点的先决条件是懂得整个装置的运行、系统连接以及设备的基本结构特点。

如果由于没有按照规范进行操作而造成的设备损坏，承包商不承担责任。

操作需知

所有的操作必须遵照安全条例，即安全纲要、安全措施、工人安全管理条例和事故防范措施等。

所有的操作必须遵照环境污染保护条例，噪声控制条例，水资源保护法等有关的法令法规和相关的技术条例。

当需要接触酸、碱等一些对人体有危害的药品时，必须遵照有关的化学药品管理条例和工作场所最大允许受污染的管理法规。

这本手册只是给出了一般性的安全准则和一些必须遵守的条例。在相关的情况下，操作人员应尽快地查看所有的烟气脱硫装置的状态，识别出系统不正常原因，从而得出正确的判断并消除故障。一旦发生特殊情况，应遵守相关的对操作和维护工作所作的注释、规定和安全条例。

系统维护后，在启动排空系统时，为防止系统因无介质运行或水冲击的原因而受到损坏，调试和维护人员应具有专业的知识和业务来对系统进行操作和维护。当系统退出运行或系统部分部件长时间不运行，特别是浆液在管路中时，应注意对设备进行排空和清洗。

在检查密闭罐体和烟气管路时，必须进行气密性（烟气的泄漏、渗透性）试验。在罐体和狭窄的空间里作业，应注意安全（当心中毒！）。

对操作人员有以下要求：

· 防范事故发生时的操作步骤应合理规范

· 系统运行操作应具有专业水平

· 在处理化学药品时，操作步骤要绝对保证人身安全

· 同时掌握防火知识和操作灭火器的知识

系统维护工作中，应遵守事故防范条例。进出通道应保持顺畅。电气工作和焊接工作应有经过培训过的人员或持有专业证书的人员进行。

根据“系统操作规范”要求：只有经过授权的或经过专业培训的人员才允许操作系统。操作过程中的责任应划分清楚，以避免出现对人身和设备安全的事故责任不清。同样对系统的操作应根据规范进行，使其在设计技术参数范围内允许。

的含量越高，锅炉燃烧后产生烟气中的SO2的含量也越高。

由于环境中SO2的排放受到一定限制，所以在SO2排出烟囱进入大气前，有必要脱除并处理所产生的硫化物。

同别的气体一样，SO2不仅难以处理而且也难以把它跟别的气体分离开来。比如SO2的蒸发温度和凝结温度分别是-10℃和-73℃，简单的分离法不仅难以操作，费用高，而且不太可行。而向烟气喷水可以吸收其中的SO2，从而使SO2从气态变为液态。这种方法可以把SO2从烟气中分离，但又会引起其它问题。当SO2溶于水中时，产生了一种稀薄但极具腐蚀性的酸性溶液。这个处理过程中，所需的设备是由昂贵的原材料制造的，并需要大量的碱性化学物质（如NaOH）来中和所产生的酸液。

可以用石灰石溶液（CaCO3）取代水，把CaCO3溶液喷向烟气，可以吸收烟气中的SO2，并把它转变成一种便于处理的物质。与把SO 2溶于水一样，含有SO2的石灰石溶液也要经过一系列反应，产生亚硫酸钙固体（CaSO3）和硫酸钙固体（CaSO4）。在这一过程中，需注入空气，使CaCO3氧化成CaSO4，而CaSO4又结晶成CaSO4?2H2O (简称石膏)。

1.2.2化学反应描述

湿法石灰石脱硫系统中, 在气体、液体和固体物质中发生了一系列复杂的、动态的化学平衡反应。从下列反应方程式中可以获悉发生的反应：

CaCO3 + SO2→CaSO3 + CO2

(石灰石+ 二氧化硫→亚硫酸钙+ 二氧化碳)

CaSO3 + 1/2 02→CaSO4

(亚硫酸钙+ 氧气→硫酸钙)

在湿法石灰石脱硫系统中发生的化学反应可以分为几个步骤, 主要步骤是：吸收、中和、再生、氧化和结晶。尽管反应步骤是依次表达的，但其实际却是同时进行的。

1.2.2.1 吸收

吸收SO 2并将其转化成溶液是脱硫过程中的第一步。吸收是将可溶性气体转化成液体的过程。在吸收塔中，当SO 2遇到滴状的浆液时就被吸附了，浆液中的水吸收了SO2，使其变成了含有硫元素的酸性溶液，并且把它返回到反应池。

吸收过程中发生的化学反应可以用下列方程式表示：

SO2（g）+ H2O ←→ HSO3ˉ + H+

O2（g）←→O2（aq）

1.2.2.2 中和

在中和反应中，已溶于水的SO2与石灰石溶液发生反应，产生新的产物：亚硫酸钙（CaSO3）和硫酸钙（CaSO4）或石膏。中和反应发生在吸收塔的喷淋

区。然而，形成固体的反应也可以在反应池里发生。中和反应的产物是二氧化碳，它将被排放到大气中。中和过程中发生的化学反应可以用下列方程式表示：

HSO3ˉ（aq）+ Ca ++（aq）←→ CaSO3（aq）+ H+（aq）

Ca ++（aq）+ H2SO4（aq）←→Ca SO4（aq）+ 2H+（aq）

H+（aq）+ HCO3ˉ（aq）←→ H2O (l) + CO2（g）

H+（aq）+ OHˉ（aq）←→ H2O (l)

1.2.2.3 再生

添加的反应剂可以调整浆液的PH值，从而使溶液的酸性不至太强。另外，石灰石中含有钙离子，它可以与SO2结合，形成亚硫酸钙（CaSO3）。通过再循环，加料，清除再循环中产生的浆液，湿法烟气脱硫系统就可以持续运行并保持要求的脱硫效率。再生过程中发生的化学反应可以用下列方程式表示：

CaCO3（s）+ H2O(l) ←→Ca ++（aq）+ HCO3ˉ（aq）+ OHˉ（aq）

1.2.2.4 氧化

氧化过程是物质与氧气结合的过程，通过氧化作用，亚硫酸盐（SO32-）转变成了硫酸盐（SO42-）。当产生的硫酸盐与钙离子结合时就生成了硫酸钙或石

膏，产生的石膏易脱水，具有商业用途。

由于烟气中氧气的存在，不可避免会发生一些氧化反应。但是烟气中的氧气含量有限，并不能把所有的亚硫酸盐（SO32-）转变成硫酸盐（SO42-）。所以为了保证所有的亚硫酸盐都转变成硫酸盐，特设了一个外部供氧装置来提供反应所需的氧气。氧化过程中发生的化学反应可以用下列方程式表示：HSO3ˉ（aq）+ 1/2 02（g）←→ HSO4ˉ（aq）

1.2.2.5 结晶

结晶是指在溶液中发生化学反应，从而使一种物质在溶液中饱和，结晶分离出来。在化学反应池里，亚硫酸盐和硫酸盐都是溶解在水里的，直到溶液达到饱和，不能再溶解任何物质时，亚硫酸盐和硫酸盐才会结晶出来。

可以用浆液的浓度来衡量结晶的程度，也可以用溶液中固体的百分含量来表示。为有效的结晶必须保持一定的固体浓度来，而过高的浓度会造成设备的磨损并增加运行的能耗。在循环浆液中，固体浓度和结晶速度必须控制在一定的限制范围内。

下列化学反应能反映出结晶过程：

Ca ++ + SO32ˉ+1/2 H2O (l)?←→CaSO3??1/2 H2O（s）

Ca ++ + SO42ˉ+ 2 H2O (l) ←→ CaSO4?2H2O（s）

1.2.3潜在问题及系统控制

1.2.3.1结垢

异质沉淀是指在新形成的、黏附在杂质表面的固体,而同质沉淀是指在新形成的、黏附在同质表面的固体。在湿法烟气脱硫系统中, 异质沉淀指的是结垢，固体生成物附着在吸收装置系统表层。亚硫酸盐和硫酸盐都会造成结垢。

当吸收装置中浆液的PH值突然变大时，亚硫酸盐会发生结垢，造成PH 值忽然上升的一个原因是溶液中出现了氢氧化钙。当浆液的pH值超过10时，氢氧化钙就能存在。因为石灰石是作为一种添加的反应剂，所以系统中溶液的PH值不能超过中性，或PH值不能超过7，这样就降低了亚硫酸盐结垢的可能性。

当反应池中已溶解的硫酸盐开始附着在杂质表面，就发生了硫酸盐的结垢。诸如除雾器的叶片位置等。

从化学的角度看，烟气脱硫系统更多地发生同质沉淀，并且该系统可以降低发生异质沉淀的几率。发生同质沉淀和异质沉淀取决于石灰石含量及溶液的饱和程度。饱和度D如下式表达：过度饱和度（D）是钙离子（ACa ++）的活性与硫酸根（ASO4=）的溶解性之积除以常数（Ksp）。

可以由如下等式表示：

1.2.3.2固体含量控制

适当的浆液浓度既可以保证有足够的固体来产生有效结晶, 也可以减少浆液对系统设备带来的不良影响。浓度的在线检测装置是安装在吸收塔引出管上的差压密度计。

实际上，FGD系统中结垢现象是取决于设备中石膏百分比，而不是固体溶质的百分比。由于这些循环的固体溶质会含有少量的镁、灰烬、以及其他杂质，所以固体的测量含量要超过实际的石膏含量。

当悬浮固体成分含量为18%时，设备就可安全运行，而不会发生硫酸盐结垢现象。

1.2.3.3 系统变化

根据所需负荷的不同,可改变锅炉的燃烧速度。锅炉的燃烧速度直接关系着燃烧过程中产生的SO2的含量。为了在不同燃烧速度时保证一定的脱硫效率，必须控制下列变量：

·加入反应池内的石灰石浆液流量，或PH值

·反应池中的浆液浓度

·整个浆液循环量

加入吸收塔中的石灰石浆液的流量受反应池中液体的PH值、烟气量、

烟气中的SO2含量、脱硫率等影响。随着烟气中SO2含量的增加（在FGD入口烟道测得），由于在吸收过程中形成了含有硫的酸，浆液的PH值便会下降。反应池中浆液的PH值是由安装在吸收塔浆池引出管上的PH计测得的。从PH计上获得的PH值可以调整反应池添加石灰石的量，也可以认为调整添加石灰石的流量，从而把浆液的PH值调节到适当值，保证系统各项指标。

必须保持系统浆液适当的浓度，从而降低在反应池中形成沉淀的机率。通常，反应池中的浓度必须保持在15~18%左右。在去除SO2的过程中，会因沉淀的产生而在反应池中不断形成固体物质。但在石膏浆液排放方式中，可以用脱水设备来去除反应池浆液中的固体，从而达到控制浓度的目的。除雾器冲洗系统中冲洗水可以稀释反应池中的浆液，保持反应池中的浆液总量并可以保持除雾器的清洁。

如果没有控制好吸收塔中浆液的PH值和浓度，系统会存在结垢的隐患。只要反应池中固体成分保持在15%以上，并且使其pH值小于6.0，轻微的结垢便不会对系统有什么影响。

1.3系统描述

1.3.1 烟气处理系统

每台机组通过两台引风机将烟气送入FGD系统。每台机组的烟气进入

吸收塔后，在吸收塔中通过四层喷淋层喷淋后，按照系统设计的脱硫率脱除SO2后，经吸收塔顶部的除雾器除去烟气中的浆液雾滴、水汽，然后通过出口挡板从烟囱的入口烟道送入烟囱排放到大气中。烟气处理系统由装有吸收塔、FGD出口挡板及将它们相连接的烟道组成。

为了保证挡板的密封效果，两台机组的出口挡板系统设置一套密封空气系统。

吸收塔是一个将SO2从烟气中分离出的装置。每台机组配置了一台吸收塔，处理烟气量为350000Nm3/h(标态、湿基)。

为系统稳定、安全、高效地运行，FGD的入口烟道和出口烟道均安装了连续烟气排放监测系统（CEMS），分别测量FGD入口烟气的烟气流量、SO2含量、NOx含量、O2含量、含尘量，FGD出口烟气的烟气流量、SO2含量、NOx含量、O2含量、含尘量、温度、压力、湿度；入口烟道上安装有3取2的原烟气测温点和入口压力测点。

1.3.2 吸收和氧化

1.3.

2.1吸收塔

当烟气进入吸收塔后，就会有浆液从吸收塔上部的喷淋层喷向烟气。每个吸收塔浆液循环系统都有四台循环泵，负责把吸收塔反应池中的浆液，输送到四个喷淋层。每个喷淋层根据需要设置38个喷头，每个喷头都安装了

一个喷嘴，每个喷嘴负责把浆液喷入喷淋塔。当烟气和浆液接触时，就起了一系列的反应并吸收了其中的大部分二氧化硫。当混合物进入反应池时，反应还将继续进行。

在进入吸收塔出口之前，已冲洗过的烟气将会上升到除雾器中，除雾器可以去除悬浮的湿气和浆液雾滴。当气体中的液滴撞击除雾器叶片时，各个液滴便会融合直至掉下。除雾器配备着一套冲洗设备，用以防止除雾器的堵塞。残留的浆液和冲洗水都会流入反应池。

1.3.

2.2反应池

浆液液滴从喷淋区掉入反应池，在反应池中，二氧化硫与水、石灰石颗粒、氧气反应生成亚硫酸钙和硫酸钙。反应池装有三个侧进式搅拌器来保持固体颗粒的悬浮状态，反应池布置氧化空气喷枪，氧化风机通过喷枪将需要的氧化风鼓入浆池内。

控制反应池内反应的两个主要变量是pH值和浆液浓度。设定PH值和浆液浓度的目的是为了用最少的石灰石来去除最多的二氧化硫。这两个变量都是由吸收塔引出管上的仪器测得的。石膏排放泵从反应池中抽取浆液，并把浆液运到一次脱水系统。该系统转而把旋流器的溢流送到回收水池。可以根据PH计的测量值来调整石灰石浆液进浆量。

与反应池有关的另一变量是液位。水分以以下方式在吸收系统中被消