一、工程概況

工程燃用山西晉北煤，含硫量為0.8%,用一套脫硫裝置同時處理2臺鍋爐的煙氣，并能靈活置換和解列，脫硫率高達90%以上，且占地小，布置緊湊，運行可靠率高，并成功地將國外先進技術(shù)與國內(nèi)自主化設(shè)計和工程管理相結(jié)合，取得了較好的技術(shù)經(jīng)濟性能。

主要設(shè)計數(shù)據(jù)概要見下表：

序號 說  明 數(shù)  據(jù) 1 處理煙氣量（Nm3 /h） 130 2 入口SO2濃度(mg/Nm3 干態(tài)6%O2)（設(shè)計值） 1829 3 入口煙塵濃度(mg/Nm3 干態(tài)6%O2)（最大值） 200 4 出口SO2濃度(mg/Nm3 干態(tài)6%O2)（對應入口Sar=0.8%） <182.9 5 出口煙塵濃度(mg/Nm3 干態(tài)6%O2) <50 6 系統(tǒng)脫硫率 (%) ≥90 7 入口煙氣溫度 (℃) 138 8 出口溫度  [℃] ≥82 9 石灰石消耗量設(shè)計值，煤中含0.8%/0.9% S [kg/h] 2737/3027 10 Ca/S 設(shè)計值  [mol/mol] ≤1.031 11 工藝水消耗量[kg/h] 41000 12 石膏量，煤中含0.8%/0.9% S [kg/h] 10%濕度 4590/5104 13 負荷變化范圍   [%] 30—110 14 系統(tǒng)利用率  [%] ≥95 15 系統(tǒng)壽命  [年] 25 16  每班運行人員 [名] 3

二、化學反應過程

吸收塔里的漿液含有碳酸鈣物質(zhì)，其pH值為5─7，吸收塔的主要作用就是使用這種漿液除去煙氣中的SO₂。吸收塔反應池用于促進碳酸鈣的溶解、強制氧化作用和固體析出。

1）吸收塔里進行的主要反應過程：

SO₂+CaCO₃—>CaSO₃+CO₂

SO₃+CaCO₃—>CaSO₄+CO₂

中間進行了許多反應，在水溶液中形成了鈣離子。

CaCO₃(s)—>CaCO₃(aq)

CaCO₃(aq)+H₂O—>Ca²⁺+HCO₃^-+OH^-

在吸收塔里的氣液表面形成了SO₃^2-陰離子。

SO₂(g)—>SO₂(aq)

SO₂(aq)+H₂O—>H₂SO₃—>HSO₃^-+H⁺

HSO₃^-—>H⁺+SO₃^2-

2）在強制氧化環(huán)境中產(chǎn)生了主要的析出物—石膏。

SO₃^2-+1/2O₂—>SO₄^2-

Ca²⁺+SO₄^2-+2H₂O—>CaSO₄.2H₂O(s)

亞硫酸鹽離子和鈣離子反應產(chǎn)生了亞硫酸鈣半水化合物。

Ca²⁺+SO₃^2-+1/2H₂O—>CaSO₃.1/2H₂O(s)

吸收塔不僅可除去煙氣中含有的SO₂，還可除去氯化氫和氟化氫。

2HCl+CaCO₃—>CaCl₂+H₂O+CO₂

2HF+CaCO₃—>CaF₂+H₂O+CO₂

三、工藝說明

為瑞明電廠#1、#2機組項目設(shè)計的煙氣脫硫系統(tǒng),采用一塔處理兩爐煙氣的工藝流程，采用塔內(nèi)強制氧化的石灰石-石膏濕法。這套石灰石-石膏濕法的工藝流程,產(chǎn)生商品化的副產(chǎn)品：石膏。鍋爐的煙氣,經(jīng)過氣氣換熱器,通過噴淋式空塔的進口煙道,進入吸收塔,煙氣在吸收塔中脫硫。凈化后的煙氣從吸收塔排出，經(jīng)過氣氣換熱器加熱，然后從現(xiàn)有煙囪中排入大氣。吸收塔能處理百分之百的煙氣量。這套脫硫設(shè)備也具有將煙氣百分之百從旁路煙道經(jīng)現(xiàn)有煙囪排入大氣的功能。煙氣以93℃的溫度進入吸收塔，脫硫后被水蒸氣飽和的煙氣以約50LC進入GGH。煙氣在GGH中加熱，然后以不低于80LC的溫度進入現(xiàn)有煙囪。

吸收塔的煙道（進口段）是由帶內(nèi)襯碳鋼制成。進口煙道是脫硫設(shè)備中易發(fā)生腐蝕的部位。根據(jù)經(jīng)驗，如采用316L（普通不銹鋼）在維修狀況不理想的情況下，很容易發(fā)生腐蝕。而采用碳鋼加內(nèi)襯即便在維護狀況不理想的情況下，也不會發(fā)生腐蝕。所以采用帶內(nèi)襯碳鋼，減輕了維護人員的工作量。

一個吸收塔里安裝有三個工作的噴淋層，能夠使煙氣脫硫率達90%以上。當煤的含硫量少于0.9%時,三個噴淋層工作能夠滿足脫硫率達90%的要求。在正常工作狀態(tài)下，三個噴淋層工作。當鍋爐負載減低時，可以關(guān)掉一層噴嘴,這樣可以節(jié)省能量而又能確保脫硫率為90%以上,運行上較為靈活經(jīng)濟。

在吸收塔中產(chǎn)生的石膏漿被抽吸到石膏漿第一級水力旋流分離器，進行預濃縮,水力旋流分離器的溢流中有帶有尚未被利用的石灰石顆粒，所以溢流被送回到吸收塔中，以提高系統(tǒng)的石灰石利用率。所有從水力旋流分離器出來的底流用泵抽到125%出力的真空帶式過濾器上。真空帶式過濾器產(chǎn)出具有商品價值、濕度為10%的石膏。過濾出來的水可作為石灰石粉制漿所需水的一部分。

整個工藝流程簡單,由于工藝水采用多次循環(huán)利用,耗水量小,基本無廢水排出。

主要分系統(tǒng)說明如下：

1、煙氣系統(tǒng)

從兩臺爐的靜電除塵器中出來的煙氣,經(jīng)過脫硫風機和氣氣換熱器（GGH）,進入吸收塔中與成霧態(tài)的石灰石漿液逆向接觸。氣體向上流動經(jīng)過三層漿液噴淋層，煙氣中的SO₂與石灰石漿液良好反應。霧態(tài)漿液使煙氣被水蒸氣飽和并將煙氣降至約50℃，然后煙氣經(jīng)過兩級除霧器將氣體中帶有的漿液小顆粒除去。噴淋吸收塔中的煙氣從吸收塔出來，再次進入氣氣換熱器。煙氣被加熱至大于攝氏80度（約82℃），然后從現(xiàn)有煙囪中排向大氣。

為保證電廠機組的正常運行以及電廠機組運行的相對獨立性，另設(shè)旁路煙道，脫硫煙氣的接出將不影響電廠機組的布置、建設(shè)和今后的運行，因此設(shè)置了2個旁路檔板，以保證今后運行的靈活性和可操作性，并且在FGD建設(shè)過程中不影響原#1機的運行，也不影響#2機的建設(shè)。

2、吸收系統(tǒng)

煙氣進入吸收塔的噴淋部分的底部，向上流動與呈細小霧態(tài)液滴的循環(huán)漿液反應.循環(huán)漿液具有與SO₂中和反應所需的堿性。煙氣與三層噴嘴中噴出的漿液密切接觸。這個流程達到了在吸收塔出口大于90%的脫硫率。從吸收塔進口至煙囪出口，整個煙氣的脫硫率不小于90%。

每個噴射層由一系列噴嘴組成，這些噴嘴用于完成再循環(huán)漿液的霧化。循環(huán)漿液泵為循環(huán)漿液的流動提供了動力。每一層噴嘴配一臺泵。

吸收塔循環(huán)漿池為石膏的結(jié)晶析出提供了充分的停留時間。合理的設(shè)計可確保石灰石的充分利用。循環(huán)漿池中設(shè)有空氣分流器，將氧化空氣均勻地分布在漿池中，以保證CaSO₃的強制氧化，保證石膏的品質(zhì)。

吸收塔頂部設(shè)有二級除霧器。第一級除霧器除去煙氣中攜帶的大部分液滴。第二級除霧器除去煙氣中剩余的細小液滴。除霧器用清水周期性沖洗；這樣可以保持除霧器表面清潔，降低煙氣壓頭損失。由清洗頭組成的噴射層清洗第一級除霧器的上下兩面以及第二級除霧器的底面。清洗周期頻率可以調(diào)節(jié)。該周期頻率是根據(jù)系統(tǒng)補充水的要求來決定的。除霧器清洗水來自FGD工藝水補償系統(tǒng)。

為提高吸收塔的反應效率，采用計算機模擬系統(tǒng)進行塔內(nèi)煙氣分布優(yōu)化設(shè)計，以防止煙氣短流，并能有效防止結(jié)垢和堵塞，提高反應效率。

3、制漿系統(tǒng)

325目的石灰石粉運到一個石灰石粉貯存?zhèn)}。該粉倉容量為滿負荷操作時7天的用粉量。粉倉不設(shè)卸料系統(tǒng)，由罐車直接向粉倉卸粉，石灰石粉倉將配備料位計，布袋除塵器和排放系統(tǒng)，并包括閘板閥和給料設(shè)備。通過輸送器，粉倉內(nèi)的石灰石粉被送至一個石灰石漿液罐內(nèi)。該石灰石漿液罐裝有一臺攪拌器，用于把石灰石粉和工藝水混合成含固量約為30%的石灰石漿液。安裝兩臺100%容量的石灰石漿液給料泵和一個再循環(huán)管線，石灰石漿液被輸送至吸收塔內(nèi)。

4、脫水系統(tǒng)

一級脫水

在吸收塔漿液池中，石膏將不斷生產(chǎn)。為了保證其漿液密度的穩(wěn)定，析出漿液由吸收塔漿液排出泵送至石膏水力旋流站處理。

在石膏水力旋流器的作用下，從吸收塔內(nèi)抽出的石膏漿液被濃縮至濃度約50%。，這些水力旋流器具有雙重功能：

（1）石膏漿液的預脫水；

（2）石膏晶體的分級。

石膏漿液切向進入水力旋流器而形成一個離心運動，此時重的顆粒被推向壁面并向下流動，而細顆粒則沿著水力旋流器的中心向上流動。

二級脫水

含有大顆粒石膏的濃縮底流液被送至一臺125%出力的真空帶式過濾器上，石膏在此被脫水至含水量小于10%。石膏沖洗將由額外的工藝水在帶式過濾機上完成。過濾機下來的濾液被送回吸收塔。

石膏水力旋流器的溢流部分含固量為0.5~3%。該溢流部分通過重力回流至吸收塔，在那里石灰石被進一步溶解，小顆粒的石膏晶體可進一步長大。另一部分的溢流液將進一步用于石灰石漿液的制備。第三部分的溢流液送至廢水層流器進行處理。

5、輔助系統(tǒng)

工藝水送至FGD工藝水箱,安裝兩臺工藝水泵,用于沖洗所有管道、GGH和除霧器等設(shè)備。

設(shè)有一個安裝有三個攪拌器的緊急事故漿罐,用于儲存吸收塔事故或檢修時的底部漿液。

在FGD區(qū)域和石膏脫水區(qū)域均設(shè)有一個排水坑，用于管道排放、溢流和泄露等的收集，并將收集的漿液打回吸收塔，節(jié)省吸收劑的用量。

儀用空氣系統(tǒng)用量很少,由電廠儀用空氣供給。

廢水層流器處理后的水回到吸收塔循環(huán)使用，少量泥渣排入電廠灰渣前池。

FGD系統(tǒng)將是一個完整的系統(tǒng),包括樓梯、走道和正常維護區(qū)域的平臺。占地小，結(jié)構(gòu)簡潔，并結(jié)合電廠的總體布置統(tǒng)一考慮，總體設(shè)計合諧美觀。

6、電氣系統(tǒng)

瑞明電廠煙氣脫硫電氣部分自兩路接入6kV進線柜，包括控制、測量、保護、信號、直流、防雷接地、照明、檢修、電纜敷設(shè)和火災報警系統(tǒng)等。

FGD裝置不設(shè)專門電氣控制樓，電氣設(shè)備及熱工自動控制設(shè)備均分別設(shè)于電廠空壓機房二、三樓內(nèi)。

瑞明電廠煙氣脫硫廠用電系統(tǒng)電壓為6kV和400V，F(xiàn)GD裝置由支接于#7、#8機6kV工作段供電，6kV工作段為單母線分段結(jié)線。6kV系統(tǒng)動、熱穩(wěn)定電流滿足國家規(guī)定的技術(shù)要求。

雙套輔機分接于兩段母線，以保證FGD系統(tǒng)能正常運行。

脫硫低壓負荷由兩臺1000kVA低壓工作變供電。低壓變采用D/Yn11。兩臺低壓工作變分別接自脫硫6kVA、B段，400V工作段為單母線分段，工作段母聯(lián)開關(guān)平時不投入，只有當一段失電時才將該段負荷通過手動合母聯(lián)切換到另一段母線上(當用戶需要時，母聯(lián)也可自投).當其中一臺變壓器故障時，另一臺可帶兩段的全部低壓負荷。

FGD裝置的直流系統(tǒng)由220V和24V兩個電壓等級組成,220V直流系統(tǒng)由兩組蓄電池及三套充電整流器組成,24V直流系統(tǒng)由兩組220VDC/24VDC轉(zhuǎn)換器組成。

脫硫系統(tǒng)設(shè)置二套UPS裝置,一套為三相UPS,輸出400V/230V,50HZ,容量為20kVA,主要供不停電的擋板電動機及火災報警裝置電源。

7、儀表和控制系統(tǒng)

采用脫硫控制室集中控制方式。以分散控制系統(tǒng)(DCS)的CRT和鍵盤作為機組的主要監(jiān)視和控制中心，并配備光字牌和控制設(shè)備(布置在CRT臺上)，在集控室內(nèi)完成裝置的啟停及正常工況的監(jiān)視和調(diào)整，異常工況的報警和緊急事故處理。

DCS系統(tǒng)主要具備三個功能：數(shù)據(jù)采集和處理（DAS），模擬量控制（MCS）及開關(guān)量順序控制（SCS）。

8、分散控制系統(tǒng)控制的范圍主要包括下列系統(tǒng)：

煙氣系統(tǒng)(包括升壓風機、煙氣－煙氣加熱器)；SO₂吸收系統(tǒng)；氧化空氣系統(tǒng)；石膏脫水系統(tǒng)(包括石膏旋流站和廢水旋流站)；脫硫廢水處理系統(tǒng)以及公用系統(tǒng)如石灰石制漿系統(tǒng)和真空帶式脫水機的石膏脫水系統(tǒng)等。

FGD裝置的分散控制系統(tǒng)按分層分級的原則設(shè)計。DCS系統(tǒng)分成機組監(jiān)控層和過程控制層，在過程控制層中分為兩級控制，即子功能組級和驅(qū)動級。在不同層次和級別之間，通過通訊聯(lián)接起來。

儀表按照安裝地進行分類，除非在儀表的技術(shù)規(guī)格上有說明,否則所有的設(shè)備都能滿足其安裝場地的環(huán)境條件和極端的過程條件的規(guī)定。專用化學分析儀表為電廠煙氣脫硫系統(tǒng)特殊用途而設(shè)計，作為控制或監(jiān)視信號源。

四、技術(shù)特點

設(shè)計自主化，而不是一味采用國產(chǎn)設(shè)備來降低造價。采用國際化采購，確保工程的質(zhì)量。

本工程配套安裝的煙氣脫硫裝置，貫徹增產(chǎn)不增污、污染治理以老帶新的要求，全廠SO₂排放量減少80%。

工期短、投資低，與常規(guī)火電廠的建設(shè)相比，有明顯的經(jīng)濟效益，配套的脫硫工程一次投資省、運行費用低，機組建設(shè)單位造價大幅降低。

采用國際通用的項目管理模式。

由于電廠建設(shè)場地有限，F(xiàn)GD裝置的安裝占地面積小、無二次污染處置問題。

充分考慮了技術(shù)的成熟性、保證運行的安全性、設(shè)備的可靠性等。

FGD工程作為一個系統(tǒng)工程來實施，GEDI具備了設(shè)計、采購、工程實施等工程總承包的特點，有二十多個專業(yè)分工和成熟的工程管理經(jīng)驗，特別是GEDI已承擔了瑞明電廠的設(shè)計工作，對電廠系統(tǒng)熟悉、接口清晰、設(shè)計完整統(tǒng)一、工期合理穿插等方面具有絕對優(yōu)勢。

集運營于一體，確保脫硫裝置正常運行，并為環(huán)保產(chǎn)業(yè)化提供了成功的經(jīng)驗。

脫硫副產(chǎn)物無害化。

本工程最大的特點，是正確理解國產(chǎn)化的概念，如果不能掌握技術(shù)，即便全部設(shè)備在中國制造，以犧牲質(zhì)量求得低造價，也是沒有意義的。而如果中國掌握了技術(shù)，即便是設(shè)備在全世界采購，但保證了低價高質(zhì)量，才可稱為真正的國產(chǎn)化，在世界經(jīng)濟一體化的條件下，GTM/GEDI已走出了這一步，將設(shè)計技術(shù)、設(shè)備成套、建設(shè)和調(diào)試運行等的管理國產(chǎn)化。