第一篇：脱硫石膏含水率测试
脱硫石膏学习总结
石膏建材质量检验技术研修班学习总结
2008年10月20日至10月26日，我参加了由国家建筑材料工业技术情报研究所举办的 “石膏建材质量检验技术研修班”，并按照规定修满全部理论和实践课程。通过这次学习使我了解了石膏生产和应用的理论知识及操作技能，也了解了脱硫石膏的利用和开发的相关知识。在学习期间认识了一些从事脱硫石膏和粉煤灰的专业人士，在课余时间也从他们的谈话中也获得了很多国内脱硫石膏利用的信息。现在对这次学习和了解脱硫石膏方面的知识进行整理如下。
一、石膏的基本知识：
石膏在自然界中主要以二水石膏(CaSO4•2H2O)无水硬石膏(CaSO4•2H2O)存在。石膏作为一种有用的工业原料的重要原因，在于将它加热时能部分或全部地失去结晶水而成为烧石膏，烧石膏遇水后凝结硬化，生成原来化学成分的二水石膏。这些现象分别称作脱水与水化，是石膏工业的工艺基础。
二水石膏在常温下是稳定相，但随着温度的提高和外界条件的不同，可以得到半水石膏与无水石膏的各种变体。各国学者对石膏各相及各种变体的存在条件及其相互转化做了大量的研究工作，观点不尽相同。
CaSO4.H2O系统有五个相，其中有四个相可以在常温常压条件下存在，即二水石膏、半水石膏、无水石膏Ⅲ和无水石膏Ⅱ，而第五个相无水石膏Ⅰ只能在1180℃以上存在。各种混水后胶结的石膏料都由二水石膏制得的，因加热温度和环境条件的不同，可以得到含水及无水硫酸钙的变体。在石膏的工业脱水时，总是希望用最低的能耗和尽可能能短的时间完成，所以石膏工业脱水温度总是比希望获得的石膏相或变体的实验转化温度高的多，也就不可能产生单一相组成的产品，经常是CaSO4.H2O系统各相变体混合物，统称为熟石膏或烧石膏。
二、烟气脱硫的主要工艺及脱硫产物特点: 烟气脱硫方式种类繁多，大致分为干法、半干法及湿法等。根据调研，未来我国的主要的大型燃煤电厂采用的烟气脱硫技术将主要是湿式石灰石石膏法(FGD)，这是由于“石灰石石膏”法脱硫效率高、技术成熟且脱硫副产物具有较高的利用价值。该方法是目前世界各国火电厂采用的主导烟气脱硫技术。
采用“石灰石石膏湿法”工艺脱硫经强制氧化及脱水后所得的副产品称为烟气脱硫石膏(Desulfo-Gypsum，简称DSG)，与天然石膏相比，脱硫石膏具有纯度高、成分稳定、粒度小、有害杂质少等特点，是一种品质较好的石膏。各国实践证明，脱硫石膏能较好替代天然石膏，既能做到资源综合利用，又能给企业带来经济效益。
三、脱硫石膏品质差异的原因：
1、欲得到高品质的脱硫石膏，作为脱硫吸收剂的石灰石的粉磨细度和品质的提高是非常必要的。在美国、日本、德国对石灰石细度要求一般是90%~95%通过325目的筛网;目前啊我国对石灰石粉在实际中的运行情况是石灰石粉磨细度每提高一点，是对石灰石的反应活性增高一些，可对磨机的磨损就会大一点，使用的电费能耗就会多一些，相对的生产率就要低一些。这对石灰石粉供应商的利润就会影响大一些，生产商为了降低成本所生产的石灰石细度不一定都能够保证80%以上的石灰粉通过280目筛网，因此对结晶形成脱硫石膏中CaCO3的就会多一点。而且一些石灰石粉供应厂家的生产过程，有的是在矿区先生产不同粒经的石子，使生产石子筛分下来的小颗粒用雷蒙磨进行粉磨，这样出来的石灰石粉中就会有很多的杂质。
2、石灰石可分为高钙石灰石(CaCO3的含量大于95%);镁石灰石(CaCO3的含量在80%~90%、MgCO3含量在5%~15%);白云石(CaCO3的含量为50%~80%、MgCO3含量在15%~45%)用于生产脱硫石膏的脱硫吸收剂只能使用高钙石灰石，才能保证脱硫石膏的应用要求。因采用纯度90%石灰石，可获得纯度为90%的脱硫石膏。如果在工况运行一样的条件下要通过提高石灰石纯度使石膏纯度提高到93%，则需要采用纯度为95.1%的石灰石。如采用镁含量高的石灰石、脱硫熟石膏性能变差、强度变低、凝结时间变长、对石膏制品还会产生返霜现象，严重影响制品质量。
3、对含镁较多的脱硫石膏在仅为了除去石膏中的游离水时，烘干温度不应超过40℃，因镁石灰石和白云石的煅烧温度比石灰石低的多。含镁多的石膏在66℃时就可脱水，当温度大于180℃时，大部分的结晶水会析出，石膏转化为CaCO3的形式存在这也是造成熟石膏强度低的原因。
4、石灰的结晶较细，其平均粒径为15~19um，在脱硫浆液中含较高浓度的可溶性的MgSO4硫酸镁时，对SO2的吸收起到良好的缓冲作用，同时也防止了运行设备结垢的可能性。这些对电厂的脱硫运行中是乐意使用的。有的电厂在脱硫运行中有时还要添加些可溶性镁用于一直SO2的氧化，这样不但对脱硫石膏产生了不好的影响，而且镁含量的增加会直接影响脱硫石膏结晶形态、大小、粘度和后阶段的脱水。这方面是脱硫运行和石膏制品生产相矛盾的，所以我们必须按石灰石的杂质成分在脱硫运行中找到一个合适的范围来解决。
5、亚硫酸钙是二氧化硫通入石灰乳进行中和反应产生、它微溶于水，在空气中缓慢氧化成硫酸钙，在酸中分解放出SO2，100℃失去结晶水、650℃分解;杂脱硫运行中所反应的生成物是MgSO3和CaCO3的混合物。MgSO3在脱硫石膏中的含量应小于0.35%。
6、要保证脱硫石膏的质量必须从设计和运行管理两方面着手，确定脱硫石膏产品纯度时，往往优先考虑的是石灰石的利用率，如果石灰石利用率要求达到95%~97%，那么石灰品位应大于93%，石灰石中的CaCO3含量就应接近95%左右。
7、脱硫运行中当氧化率下降时，循环浆液中的可溶性亚硫酸盐浓度增大，严重时石膏中会出现较高含量的固体CaSO3·1/2H2O。浆液中可溶性亚硫酸盐浓度的增大将抑制CaCO3的溶解，使浆液中为反应的CaCO3浓度增大，所以完全氧化不仅是有利提高脱硫率，而且是保证石膏质量的重要因素。
四、脱硫石膏干燥煅烧工艺与设备的选择：
脱硫石膏生产线的先进程度和成功，关键取决于干燥煅烧工艺技术和设备的先进性和合理性。
根据石膏煅烧工艺和设备的选择原则，在脱硫石膏含水率较底的情况下采用一步法生产工艺，即干燥煅烧一并完成，但在实际生产中脱硫石膏的含水率为10%~12%，则选用干燥和煅烧分开进行的工艺比较合理。干燥设备选用闪蒸式气流干燥设备效果比较理想。另外浙江宁波联达建材实业有限公司自己研发的利用蒸汽的干燥设备也比较适合电厂(投资在400万元，10万吨/年)。
主要的煅烧设备有连续烧锅、间接式回转窑、沸腾炉，FC-分室炉、流化床式炉、直热式回转窑、沙士基打磨、DELTA磨、斯德炉和彼得磨。其中利用蒸汽的是间接式回转窑(投资在800~1000万元左右，20~24万吨/年)。适用于热烟气的有连续烧锅(投资在300万元，5万吨/年)，FC-分室炉(投资在300万元~500万元，5~10万吨/年)，直热式回转窑(投资在400万元，10万吨/年)，彼得磨(投资在1200万元，30万吨/年)。这些干燥和煅烧设备的煤耗一般在35kg/吨以上，电耗一般在8千瓦时/吨以上。
五、国内外脱硫石膏的主要利用途径：
目前脱硫石膏的主要利用途径有：在建筑、建材业中生产建筑石膏、粉刷石膏、石膏砌块、纸面石膏板、石膏空心板、自然平地面石膏浆料、水泥缓凝剂等，农业方面有报道用于生产化肥、盐碱土壤改良等。
在国外，脱硫石膏的工业化生产和使用已超过20年，德国是烟气脱硫石膏研究开发和应用最发达的国家，几乎所有的德国石膏企业都使用脱硫石膏，主要用于生产建筑制品和水泥缓凝剂，国内对脱硫石膏的综合处理和应用已开始起步，如四川的珞磺电厂和重庆电厂将烟气脱硫石膏加工成石膏球和半水石膏，作为制作水泥和建筑材料的原料，运往石膏制品厂、水泥厂及相关建筑单位加以利用;杭州半山电厂将脱硫石膏供应给附近中小纸面石膏板厂和石膏空心砌块生产企业使用;北京第一热电厂将脱硫产物制成石膏砌块(年产量30万m3)等。但总体来说，国内脱硫石膏的处置、利用发展比较缓慢，目前尚未形成工业化、规模化和专业化生产。农业方面，脱硫石膏的改良盐碱地还处于研究阶段。实验发现脱硫石膏能降低土壤中pH值、ESP和交换性Na+，提高作物的产量。
目前我了解到大多数电厂还是把脱硫石膏卖给水泥厂做缓凝剂，但是由于地域的差异，脱硫石膏的价格浮动也比较大。相对于天然石膏比较丰富的地方脱硫石膏的价格比较低，比如：托克托云发电力有限公司是直接把脱硫石膏卖给水泥厂，价格在14元/吨，而相对于天然石膏比较短缺的天津，烘干后的脱硫石膏卖给水泥厂一般在100元/吨以上，而成本为60元左右。做成粒状脱硫石膏的成本价是65元，出厂价格一般定价也在100元/吨。
通过这次学习，使我了解到目前我国对脱硫石膏的利用和开发还在一个初级阶段，导师对脱硫石膏煅烧设备的选用也有不同的观点。我想通过一年多的学习，等到明年电厂发电以后，我对脱硫石膏利用知识的掌握会更加成熟，为我们龙昌公司以后开发脱硫石膏做好前期工作。
高佑铭
2008-11-2
第二篇：电厂脱硫石膏的回收再利用
石膏(CaSO4)是一种用途广泛的工业材料和建筑材料。可用于水泥缓凝剂、石膏建筑制品、模型制作、医用食品添加剂、硫酸生产、纸张填料、油漆填料等。 脱硫石膏又叫做排烟脱硫石膏、硫石膏。具体的说，脱硫石膏就是由工厂的烟道脱硫工艺衍生的副产品——颗粒细小、品位高的湿态二水硫酸钙晶体。脱硫石膏主要成分是CaSO4•2H2O，是火力发电厂烟气脱硫时利用SO2和CaCO3反应生成的一种工业副产品，还有一些杂质如碳酸钙、石灰石等。脱硫石膏作为一种工业副产品、废弃物会污染环境。
近几年，从中央到地方，推动节能减排的工作力度进一步加大，党的十七大明确提出，要建设生态文明，基本形成节约能源资源和保护生态环境的产业结构、增长方式、消费模式。在节能减排的大主题、大环境下，脱硫副产品-的污染何去何从?
在国内，大部分电厂采用湿式“石灰/石灰石——石膏”法脱硫工艺。脱硫石膏的形成过程是：将经过除尘处理后的烟气导入吸收器中，在吸收器中，把细石灰石粉与水充分搅拌的料浆，通过喷淋的方式洗涤烟气，石灰粉料浆与烟气中的二氧化硫反应生成亚硫酸钙，然后通入大量空气强制将其氧化成二水硫酸钙。从吸收器中出来的石膏悬浮液通过浓缩器和离心器脱水，最终产物为颗粒细小、品位高、残余含水量在5～15%之间的脱硫石膏，也叫二水石膏或生石膏。这种人工制备的二水石膏，主要成分和天然石膏一样，其物理、化学特征和天然石膏具有共同的规律。
国内电厂采用上述工艺开始于上世纪90年代，而且近些年来，规划投资脱硫工程的公司企业越来越多。在我国，具有一定代表性的就是国华北京热电分公司，它是引进世界上先进的德国湿法脱硫技术，在对电厂烟气脱硫的过程中，每年不但消纳了1.15万吨的二氧化硫，还产生了纯度高达95%的脱硫石膏，为净化首都环境作出了突出的贡献，同时充分利用脱硫石膏，生产出符合国家环保要求的新型脱硫石膏砌块。为减少硫污染，在节能减排的大主题、大环境下，脱硫工程通过宣传推广已经逐步被各地政府、环保部门以及电厂、水泥厂等认识到其环保效益、社会价值、循环经济价值。
另外，脱硫石膏的优点是：产量大，而且不像天然石膏那样受到地域的限制。而且脱硫石膏也有大用途之地——将其用于水泥生产早已引起人们的广泛关注。国外已有成功地应用脱硫石膏作水泥缓凝剂的经验。脱硫石膏作水泥缓凝剂非常有效的解决了硫污染的问题，而且为脱硫石膏指出了出路。
把脱硫石膏用做水泥缓凝剂来处理是解决硫污染问题非常有效的途径。河南中州重工生产的脱硫石膏压球机可将工厂生产的脱硫石膏压制成型，将废弃物资源化,这将在电厂和水泥厂之间铺设一条大道，为国家创造良好的经济、社会、环境效益。
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第三篇：石灰石石膏湿法脱硫工艺流程
石灰石石膏湿法烟气脱硫技术
1、 石灰石/石膏湿法烟气脱硫技术特点：
1).高速气流设计增强了物质传递能力，降低了系统的成本，标准设计烟气流速达到4.0 m/s。 2).技术成熟可靠，多于 55,000 MWe 的湿法脱硫安装业绩。
3).最优的塔体尺寸，系统采用最优尺寸，平衡了 SO2 去除与压降的关系，使得资金投入和运行成本最低。
4).吸收塔液体再分配装置，有效避免烟气爬壁现象的产生，提高经济性，降低能耗。 从而达到：
脱硫效率高达95%以上，有利于地区和电厂实行总量控制; 技术成熟，设备运行可靠性高(系统可利用率达98%以上); 单塔处理烟气量大，SO2脱除量大; 适用于任何含硫量的煤种的烟气脱硫;
对锅炉负荷变化的适应性强(30%—100%BMCR); 设备布置紧凑减少了场地需求; 处理后的烟气含尘量大大减少; 吸收剂(石灰石)资源丰富，价廉易得;
脱硫副产物(石膏)便于综合利用，经济效益显著;
2、系统基本工艺流程
石灰石(石灰)/石膏湿法脱硫工艺系统主要有：烟气系统、吸收氧化系统、浆液制备系统、石膏脱水系统、排放系统组成。其基本工艺流程如下：
锅炉烟气经电除尘器除尘后，通过增压风机、GGH(可选)降温后进入吸收塔。在吸收塔内烟气向上流动且被向下流动的循环浆液以逆流方式洗涤。循环浆液则通过喷浆层内设置的喷嘴喷射到吸收塔中，以便脱除SO
2、SO
3、HCL和HF，与此同时在“强制氧化工艺”的处理下反应的副产物被导入的空气氧化为石膏(CaSO42H2O)，并消耗作为吸收剂的石灰石。循环浆液通过浆液循环泵向上输送到喷淋层中，通过喷嘴进行雾化，可使气体和液体得以充分接触。每个泵通常与其各自的喷淋层相连接，即通常采用单元制。
在吸收塔中，石灰石与二氧化硫反应生成石膏，这部分石膏浆液通过石膏浆液泵排出，进入石膏脱水系统。脱水系统主要包括石膏水力旋流器(作为一级脱水设备)、浆液分配器和真空皮带脱水机。 经过净化处理的烟气流经两级除雾器除雾，在此处将清洁烟气中所携带的浆液雾滴去除。同时按特定程序不时地用工艺水对除雾器进行冲洗。进行除雾器冲洗有两个目的，一是防止除雾器堵塞，二是冲洗水同时作为补充水，稳定吸收塔液位。
在吸收塔出口，烟气一般被冷却到46—55℃左右，且为水蒸气所饱和。通过GGH将烟气加热到80℃以上，以提高烟气的抬升高度和扩散能力。 最后，洁净的烟气通过烟道进入烟囱排向大气。 石灰石(石灰)/石膏湿法脱硫工艺流程图
3、脱硫过程主反应
1) SO2 + H2O → H2SO3 吸收
2) CaCO3 + H2SO3 → CaSO3 + CO2 + H2O 中和 3) CaSO3 + 1/2 O2 → CaSO4 氧化
4) CaSO3 + 1/2 H2O → CaSO3•1/2H2O 结晶 5) CaSO4 + 2H2O → CaSO4 •2H2O 结晶 6) CaSO3 + H2SO3 → Ca(HSO3)2 pH 控制
同时烟气中的HCL、HF与CaCO3的反应，生成CaCl2或CaF2。吸收塔中的pH值通过注入石灰石浆液进行调节与控制，一般pH值在5.5—6.2之间。
4、主要工艺系统设备及功能 1)烟气系统
烟气系统包括烟道、烟气挡板、密封风机和气—气加热器(GGH)等关键设备。吸收塔入口烟道及出口至挡板的烟道，烟气温度较低，烟气含湿量较大，容易对烟道产生腐蚀，需进行防腐处理。
烟气挡板是脱硫装置进入和退出运行的重要设备，分为FGD主烟道烟气挡板和旁路烟气挡板。前者安装在FGD系统的进出口，它是由双层烟气挡板组成，当关闭主烟道时，双层烟气挡板之间连接密封空气，以保证FGD系统内的防腐衬胶等不受破坏。旁路挡板安装在原锅炉烟道的进出口。当FGD系统运行时，旁路烟道关闭，这时烟道内连接密封空气。旁路烟气挡板设有快开机构，保证在FGD系统故障时迅速打开旁路烟道，以确保锅炉的正常运行。 经湿法脱硫后的烟气从吸收塔出来一般在46—55℃左右，含有饱和水汽、残余的SO
2、SO
3、HCl、HF、NOX，其携带的SO42-、SO32-盐等会结露，如不经过处理直接排放，易形成酸雾，且将影响烟气的抬升高度和扩散。为此湿法FGD系统通常配有一套气—气换热器(GGH)烟气再热装置。气—气换热器是蓄热加热工艺的一种，即常说的GGH。它用未脱硫的热烟气(一般130～150℃)去加热已脱硫的烟气，一般加热到80℃左右，然后排放，以避免低温湿烟气腐蚀烟道、烟囱内壁，并可提高烟气抬升高度。烟气再热器是湿法脱硫工艺的一项重要设备，由于热端烟气含硫最高、温度高，而冷端烟气温度低、含水率大，故气—气换热器的烟气进出口均需用耐腐蚀材料，如搪玻璃、柯登钢等，传热区一般用搪瓷钢。
另外，从电除尘器出来的烟气温度高达130～150℃，因此进入FGD前要经过GGH降温器降温，避免烟气温度过高，损坏吸收塔的防腐材料和除雾器。 2)吸收系统
吸收系统的主要设备是吸收塔，它是FGD设备的核心装置，系统在塔中完成。
第四篇：石灰石-石膏湿法脱硫系统阀门材料的选用
湿法烟气脱硫设备阀门材料选用对策与探讨
蔡贵辉
(湖南永清脱硫有限公司，长沙410005)
摘要：本文通过对湿法烟气脱硫工艺与腐蚀现象的分析，对湿法烟气脱硫设备阀门材料的选用进行了探讨。
关键词：石灰石-石膏湿法脱硫工艺 腐蚀 阀门 蝶阀 材料选用
Investigation and Ways to Material Selection for Valves
in Wet Limestone & Gypsum Flue Gas Desulphurization Technology
Cai Guihui (Hunan Yonker Desulphurization Co., Ltd) Abstract
By analyzing the wet limestone & gypsum flue gas desulphurization technology and corrosion phenomena, this paper discussed the material selection of vales in wet limestone & gypsum flue gas desulphurization system. Keywords
wet limestone & gypsum flue gas desulphurization technology, corrosion, valve, butterfly valve, material selection
0 引言
腐蚀是材料在环境的作用下引起的破坏或变质。金属和合金的腐蚀主要是由于化学或电化学作用引起的破坏，有时还同时伴有机械、物理或生物作用。非金属的破坏一般由于化学或物理作用引起，如氧化、溶解、膨胀等。
石灰石-石膏湿法烟气脱硫装臵因其工艺技术成熟、煤种适用面宽、脱硫效率高、成本较低而成为国内外火电厂烟气脱硫系统的主流装臵，但是该装臵所用的石灰石-石膏湿法脱硫工艺造成整个系统的工作环境恶劣、防腐蚀工程量大，对系统设备的防腐性能提出了较高的要求。
阀门是流体输送系统中的重要控制设备，改变通路断面和介质流动方向，具有截断、调节、导流、防止逆流、稳压、分流或溢流泄压等功能，在整个脱硫过程中，阀门性能的优劣直接关系到整个脱硫系统能否正常有序高效运行。笔者根据多年的阀门设计制造经验，综合现在石灰石-石膏湿法烟气脱硫工况条件，就阀门防腐材料选用对策作如下分析与探讨。 1 石灰石-石膏湿法脱硫工艺原理
石灰石-石膏湿法脱硫工艺是石灰石(CaCO3)经磨碎后加水制成浆液作为吸收剂，与降温后进入吸收塔的烟气接触、混合，烟气中的SO2与浆液中的CaCO3 及加入的空气进行化学反应，最后生成石膏。脱硫后的烟气经除雾、换热升温后通过烟囱排放。该工艺系统包括烟气烟道、烟气脱硫、石灰石制备、石膏处理和废水处理几大部分。其主要的化学反应过程如下： ①.SO2 + H2O → H2SO3 吸收
②. CaCO3 + H2SO3 → CaSO3 + CO2 + H2O 中和 ③. CaSO3 + 1/2 O2 → CaSO4 氧化 ④. CaSO3 + 1/2 H2O → CaSO3•1/2H2O 结晶 ⑤. CaSO4 + 2H2O → CaSO4•2H2O 结晶 ⑥. CaSO3 + H2SO3 → Ca(HSO3)2 pH控制
另外，燃煤产生的卤化物(氯化物、氟化物)和氮化物的含量，除本身具有腐蚀作用外，会强化腐蚀环境PH值的变化，强化硫酸盐的腐蚀作用，具有强氧化性。 2 主要腐蚀现象及腐蚀环境 2.1 主要腐蚀现象
烟气脱硫系统的腐蚀现象非常复杂，形式上有均匀腐蚀(一般腐蚀)和局部腐蚀(缝隙腐蚀、点腐蚀、晶间腐蚀、应力腐蚀、疲劳腐蚀等)，以及物理腐蚀(磨损腐蚀、气泡腐蚀和冲刷腐蚀)、电化学腐蚀等，又因温度、运行工况等因素交织，整个腐蚀是化学、物理和机械等因素迭加的复杂过程。
非金属材料的化学腐蚀较缓慢，而物理腐蚀破坏较迅速，是造成非金属腐蚀的主要原因。物理腐蚀主要表现为溶胀、鼓泡、分层、剥离、开裂、脱胶等现象，其起因主要由腐蚀介质的渗透和应力腐蚀所致。
烟气中的SO
2、HCl、HF和NxO等酸性气体在与液体接触时，生成相应的酸液，其SO32-、Cl-、SO42-对金属有很强的腐蚀性，对防腐内衬亦有很强的扩散渗透破坏作用。
安放有垫圈的部位或附着沉积物的金属表面易发生缝隙腐蚀。
如果钝化膜再生得不够快，点腐蚀就会加速，使腐蚀程度加深。一般在含有氯化物的水溶液中易发生此类点腐蚀。
金属表面与水及电解质接触处易形成电化学腐蚀(此现象在不同金属之间的法兰连接处、焊缝处比较常见)。
溶液中的硫酸盐和亚硫酸盐随溶液渗入防腐内衬及其毛细孔内，当系统停运后，逐渐变干，溶液中的硫酸盐和亚硫酸盐析出并结晶，随后体积发生膨胀，使防腐内衬产生应力，发生剥离损坏。
浆液中含有的固态物，在一定流速下对系统设备有一定的冲刷作用，形成冲刷腐蚀。
……
2.2 主要腐蚀环境
按阀门使用区域划，将脱硫系统划分为制浆区、石膏浆液排出区、真空皮带脱水机系统区、工艺水箱区等区域。 制浆区浆液中主要含有CaCO3颗粒和悬浮液，pH值一般在8左右，固体颗粒含量大(约28～32%)，流速大，对设备冲刷作用较剧烈。如果制备石灰石浆液的工艺水是利用真空皮带脱水机冲洗石膏用的过滤水，则石灰石浆液中也会含有氯离子、硫酸根离子和亚硫酸根离子，氯离子的质量分数可达到2х10-2左右，浆液供应系统内可能会发生酸性腐蚀。
石膏浆液排出区：吸收塔内浆液pH值为5～6，氯离子浓度为2х10-2左右，含固量较大(14～16%)，流速大则有冲刷。排出石膏浆液中主要含有氯离子、硫酸根离子和亚硫酸根离子，氯离子浓度为2х10-2以上，该区会发生酸性腐蚀。
真空皮带脱水机系统区：石膏浆液经水力旋流器一级脱水后，再经真空皮脱水机二级脱水，石膏浆液进一步脱水至含固率达到90%以上，已澄清的液体的含固率低(3～4%)，冲刷磨损小，浆液中也会含有氯离子、硫酸根离子和亚硫酸根离子，氯离子的质量分数可能达到2х10-2左右，该区内可能会发生酸性腐蚀。
工艺水箱区：湿法脱硫系统中的吸收剂浆液制备、除雾器冲洗、石膏冲洗、浆液管道冲洗、设备冷却等需要大量水源，对水质无特殊要求，采用电厂循环水，则浆液中也会含有氯离子、硫酸根离子和亚硫酸根离子，氯离子的质量分数可能达到2х10-2左右，浆液供应系统内可能会发生酸性腐蚀。
根据上述主要腐蚀环境的分析，脱硫系统阀门的工况较为恶劣，尤以石膏浆液排出区腐蚀环境最为苛刻。以下阀门材料选用对策便依此腐蚀环境进行分析与探讨，其它腐蚀环境中的阀门材料选用可参照选用。 3 阀门材料选用对策
阀门主要零件材质选择，首先考虑的是工作介质的物理特性(如温度、压力)和化学特性(腐蚀性)，同时要考虑介质的清洁程度(有无固体颗粒，颗粒的密度等)，再参照国家和使用单位的有关规定和要求选择。
阀门的主要组成部件有阀体、阀板、阀杆、阀座及轴封等。阀门种类繁多，其中蝶阀因其结构长度短、启闭速度快、具有截止、导通及调节流量等综合功能优势，在脱硫系统中无论是制浆区、石膏浆液排出区、真空皮带脱水机系统区还是工艺水箱区均应用广泛，下面就以蝶阀为例对阀门材料的选用对策进行分析探讨(其它类型阀门可参照选用)。蝶阀按密封材质的不同可分为金属密封蝶阀与橡胶密封蝶阀。金属密封蝶阀是金属对金属形成密封副，橡胶密封蝶阀是金属对橡胶或橡胶对橡胶形成密封副。 3.1蝶阀运行工况分析
蝶阀与介质接触的部位主要为阀板、阀体、阀座、阀轴及轴封，如下图示：
阀杆在动力源的驱动下，带动阀板开启、阀体阀板阀杆介质流向关闭或调节流量，从而实现对介质流的控制。阀板始终处于介质流中，介质(带有固体颗粒)对其的冲刷磨损无可避免。当阀板开度较小(约0～15°)，阀板对流体形成的节流效应，常常会引起冲刷和汽蚀(此工况在实际工作中应尽量避免)。在阀门的关闭过程中，阀门密封副之间会产生一定的滑移和摩擦、挤压作用，以形成一定的弹性变形，以起到密封作用，在这个过程中，密封副因滑移和挤压造成磨损。故除整个阀板受介质浸泡、冲刷腐蚀外，密封副局部还将承受严重的汽蚀和冲刷磨损，以及受固体颗粒的磨料磨损及破坏等。这种工况对阀板的密封副材质提出了较高的要求，除了要抗介质腐蚀外，还要抗挤压磨损。
阀体是介质通流部件，介质在其中通过或停留。阀体受一般腐蚀与冲刷腐蚀。
阀杆在动力源驱动下带动阀板转动，承受扭矩与弯矩作用，易发生应力腐蚀破裂。阀杆与轴套材质的不同、阀杆与轴封材质不同，或存在电价差，会导致发生电化学腐蚀。轴封处淤积或沉积介质，存在缝隙，可能发生缝隙腐蚀与点腐蚀。 3.2 金属密封蝶阀材料选用对策
在烟气脱硫的实际运行中，我们发现阀体和阀板常采用316L不锈钢，有的项目采用双相不锈钢，但是通过2～3年实际工况运行后，蝶阀的腐蚀与磨损十分严重，不得不重新更换阀门。
针对烟气脱硫浆液特性：磨损性、腐蚀性和强氧化性等，常采用Ni-Cr-Mo合金制作阀板、阀座与轴。由于Ni-Cr-Mo合金材料牌号很多，有蒙乃尔合金、哈氏合金(牌号如DIN标准的2.460
2、2.468
6、2.4605),超级奥氏体合金(牌号如DIN标准的1.4
529、1.4539)、超级双相不锈钢(牌号如DIN标准的1.458
8、1.4593)、双相不锈钢(牌号如DIN标准的1.450
7、1.460
2、1.4469)等等。
在欧美国家的烟气脱硫系统中，浆液阀门的蝶板大都采用哈氏合金(哈氏合金材料在脱硫领域得到广泛应用是世界公认的)，后来蒂森克努伯不锈钢公司开发出含Mo6%的超级奥氏体防腐合金—DIN1.4529，也称926合金(或称6钼合金)，专门针对烟气脱硫进行试验开发，目前在湿法脱硫工艺系统中，阀门的阀板已成功采用DIN1.4529材料，具有良好的机械强度、机加工和焊接性能，且无焊缝开裂问题，并具有良好的热稳定性，除可承受一般腐蚀外，还可承受冲刷磨损及挤压磨损，使用效果较为理想，国际上有使用十多年未出现腐蚀的例子。 DIN1.4529材料价格昂贵，阀门阀体、阀板材料整体采用DIN1.4529制作，直接增加了阀门的造价，增加了脱硫成本。对于阀体、阀板我们可考虑使用碳钢内衬DIN1.4529的可行性。对于阀杆，为了提高性价比，也可采用碳钢衬DIN1.4529材料(包焊DIN1.4529薄皮)。
金属密封蝶阀虽然价格高于橡胶密封蝶阀，但由于具有使用寿命长，性价比较高，较橡胶密封蝶阀更受市场的欢迎。 3.3 橡胶密封蝶阀材料选用对策
橡胶密封蝶阀如果是“金属对橡胶”(金属与橡胶构成的密封副)的密封，则对金属密封圈材料采用DIN1.4529。橡胶中丁腈橡胶NBR、氟橡胶FPM、填充聚四氟乙烯PTFE、乙丙橡胶EPDM等都应用较广，其各自特性如下：
乙丙橡胶EPDM：密度小，色浅成本低，耐化学稳定性好(仅不耐浓硝酸)，耐臭氧，耐老化性优异，电绝缘好,冲击弹性较好;但不耐一般矿物油系润滑油及液压油。适用于耐热-50度～120度。
丁腈橡胶NBR：耐汽油及脂肪烃油类性能好。有中丙烯腈橡胶(耐油、耐磨、耐老化性好。但不适用于磷酸，脂系液压油及含添加剂的齿轮油)与高丙烯腈橡胶(耐燃料油、汽油、及矿物油性能最好，丙烯脂含量高，耐油性好，但耐寒性差)。适用温度-30度～120度，应用广泛。适用于耐油性要求高的场合。
氟橡胶FPM：耐高温300度，不怕酸碱，耐油性是最好的。电绝缘机械性、耐化学药品、臭氧、大气老化作用都好，但加工性差、耐寒差，价贵，适用温度-20度～250度。
填充聚四氟乙烯PTFE：耐磨性极佳，耐热、耐寒、耐溶剂、耐腐蚀性能好，具有低的透气性但弹性极差，膨胀系数大。用于高温或低温条件下的酸、碱、盐、溶剂等强腐蚀性介质。
以上橡胶中的乙丙橡胶EPDM在脱硫系统中以其综合性能优、价廉物美而应用较广。
虽然橡胶的化学腐蚀较缓慢，而物理腐蚀破坏较迅速，在腐蚀介质的渗透和应力下腐蚀，表现为溶胀、鼓泡、分层、剥离、开裂、脱胶等。所以，橡胶密封蝶阀寿命较低，一股为3～5年。但是，橡胶密封蝶阀因价格低，一次投入少，橡胶密封圈易于更换，而致橡胶密封蝶阀亦被广泛应用于湿法脱硫系统中。 4 结论
湿法烟气脱硫中需大量应用阀门进行工艺的调控，苛刻的腐蚀环境对阀门材料的选用提出了严格要求，合理选材可以提高阀门使用寿命，提高脱硫的经济性，保证整个脱硫系统正常有序高效运行。在国内脱硫系统中，因国产阀门选型不当及阀门材料选用不合适，导致大量购买国外阀门，本文对此的分析，希望能起到抛砖引玉的作用，改善国内脱硫阀门选用现状，推进电厂脱硫设备的国产化。
第五篇：2×300MW机组石灰石-石膏烟气脱硫吸收塔设计
2008年 8月
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电
力
环 境 保
护
第 24卷
第 4期
2×300 机组石灰石一石膏烟气脱硫吸收塔设计 MW
Design of limestone—gypsum FGD absorber for 2×300 MW units in the thermal power plant
(扬州大学 环境科学与工程学院，江苏 扬州
薛 琴 ，王子 波 ，雒 维 国
225009)
摘要 ：选 用石灰石 一石膏工艺对山西某电厂 2×300Mw 机组进 行烟 气脱硫 ，对其核 心设备吸 收塔 的本体进 行设计 计算 ，并对其 中的设备进行 了选型。
关键词 ：烟 气脱硫 ;吸 收塔 ;循环 系统 ;设计
Abstract：A brief introduction of the desin and selction for FG D system，which is wet limestone—gypsum FG D
process for a power plnt in Shanxiprovince were put forward.The process design about the key equipment
and the iternalciculation system were dicussed.The equipment type selction were aloanalyzed.
Key WOrds：FG D;absorber;circultin system;design
中图分类号：XTO1.3 文献标识码：B 文章编号：1009—4032{2008)04—024—03
0 引言
1 喷淋吸收塔的工作原理
吸收塔是烟气脱硫系统的核心设备¨ ，浆液的
喷淋吸收塔多采用逆流方式布置
，烟气从喷
制备以及 SO 的去除都在这个设备中进行，因此，塔 型设计以及其设备的选型直接影响到脱硫效果的好
坏。目前，吸收塔常用的塔型主要有喷淋吸收塔 、填
过循环泵送至塔中布置于不同高度的喷淋层喷嘴，
从喷嘴喷出的浆液雾化形成分散小液滴向下运动，
淋区下部进入吸收塔 ，并 向上运动。石灰石浆液通
料塔 、托盘塔 、液柱塔 、喷射式鼓泡塔等
。由于喷 淋吸收塔具有内部构件少 ，塔 内不易结垢和堵塞 ，压
与烟气逆流接触 ，气 液充分接触并对烟气中的 SO：
进行洗涤。塔内一般设 3～6个喷淋层 ，每个喷淋层
力损失也较小等优点 ，在全世界湿法烟气脱硫系统
装有多个雾化喷嘴，交叉布置。在塔底一般布置氧
中 占有突 出的地 位 ，已经成 为 应 用 最广 泛 的 吸 收塔
型 之一 。
化池 ，用专门的氧化风机往里面鼓空气 ，而除雾器则
布置在吸收塔顶部烟气出口之前的位置。
山西 某 电厂 2×300MW 机 组 烟 气脱 硫 系统 采
用 了喷淋 式 吸收 塔 ，选 用 一般 300MW 以 上机 组 大 多采用的石灰石一石 膏湿法烟气脱硫工艺 ，该工艺
2
吸收塔的主要设计参数
该吸收塔采用底部浆池和塔体为一体的结构，
技术成熟 ，应用广泛 ，运行稳定 可靠 ，对煤种适应性 其主要设计参数如表 1所示 。
强，其脱硫效率可以达到95%
。
表 1
吸收塔主要设计参数
数项
目
数
值
项 目
值
烟气量(湿态 )/m /h
1 763462
脱硫浆 液含 固量/%
20
入 Il标况烟气量 (干 )/m ・h 入 口烟气温度/℃
1420000
石膏含水率/%
≤10
入口烟气压力/Pa 脱硫效率/%
一3000
入 IlSO2(干 )/kg・h
96
出口烟气量/m ・h 出口烟气压力/Pa
3966 0
出口烟气温度/℃
氧化风机进气温度(标 况)/℃ 氧硫 比
亚硫酸钙氧化停留时间/min
钙硫摩尔比[5_
1 515 589
4
≥80
20
1.2
≥95
5.85—6.15
浆液 pH值…
1.02
24
薛 琴等：2 X 300MW机组石灰石一石膏烟气脱硫吸收塔设计
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第4期
3.1.3
啧 嘴选 型
3 吸收塔结构设计及选型
吸 收塔 喷淋 层 的 喷嘴 一般 分为 切 向 、轴 向和旋
3.1 吸收塔 本体设 计
转 3种型式 ，本设 计 中采用轴 向式喷嘴 ，主要原 因是 在 同等压 力条 件下 ，这 种喷嘴 喷 出的液 滴粒 度较小 ，
3.1.1
吸 收塔直径
吸收塔的直径 (D)可由吸收塔出口实际烟气
而且 性价 比较 高。
体 积流量 和 烟 气流 速 确 定 ，烟气 流 速通 常 为 3.0～ 3.1.4
除雾 器 区的 高度 及选型 4.5 m/s，工程实 践 表 明 ，3.6～4.2 m/s是 性 价 比较
除雾器用来分离烟气所携带的液滴，在吸收塔
高的流速区域
，因此，本工程 的设计烟气流速为
中，由上下两极 除雾 器 (水平或菱形 )及冲水系统
3.8 m/s。吸收塔直径可根据下列公式计算 ：
(包 括管 道 、阀门和喷嘴 等 )构 成 。湿法 烟气 脱 硫 系 统一般采用折流板和旋流板除雾器，为了适应塔内
Q=A× =丌(÷D 较 高的烟气流速，达到较高的除雾效率，本设计选用
式中 p为烟气体积流量 ，m /h;
为烟气流速，m/s; 折 流板 除雾 器 中的屋 顶 式 除雾 器 ，最 后一 层 喷 淋层
到 除雾器 的距 离 为 1.3m，除雾 器 的高 度 为 2.8m， A为烟气过 流断 面面积 ，m 。
由上式计算得 D =12.81 m，本工程设计吸收塔 除 雾 器 到 吸 收塔 烟 道 出 口的距 离 为 0.6m，则 除雾
直 径 12.8 m。
区的总高度 为 7.5m。
3.1.2
吸收 区的 高度
3.2
再循环 系统 的设计
工程设计中，吸收 区的高度一般指烟气进 口水 平中心线到喷淋层中心线的距离。根据吸收塔高度
由于该项 目的烟 气 含硫 量较 低 ，循 环泵 可采 用
单元 制 ，即每个喷 淋层 配 1台 与喷 淋层 管 道 系统 相
参考表(表 2)，吸收区的高度一般为 5～15m，烟气 接触 反应时 间一般 为 2～5 S X
连接的吸收塔再循环泵。保证吸收塔内200%以上
。在 山西某电厂 2 的吸收浆液覆盖率。
300MW 机组 脱硫工 程 中为 了保证较 高 的脱 硫效 率 ，
吸收 塔 内喷 淋层设 计 为 4层 ，每 台循 环 泵对 应
层 喷淋层 ;运行 的再 循 环 泵数 量 根据 吸 收浆 液 流
设计接 触反应 时间 为 2.4 S，则 吸收 区高度 h =2.4 S
量的要求确定 ，以达到每台锅炉负荷的吸收效率。4
X 3.80 m/s=9.12 m，本 工程设 计值取 层喷淋布置能够满足整套装置对脱硫率的要求。
9.1 m。
循 环浆液 量为要 脱除 SO，的量与单 位循环浆 液
吸收区一 般设置 3～6个 喷淋层 ，每个喷 淋层 都
吸收 SO，能力 的 比值 。根据 2 X 300MW 机 组锅 炉 原
装有 多个 雾 化喷嘴 ，喷淋 覆盖 率 达 200% ～300%
始数 据 可 知 ：本 项 目烟 气 量 为 (湿 )1 420000 m /(喷淋覆 盖率 指 喷 淋 层 覆 盖 的重 叠 度 ，由喷 淋 覆 盖
h;
高度 、喷淋 角来 确 定 。，喷淋 覆 盖 高 度 典 型 值取 为
要脱 除的 SO，量 为 3966 kg/h;单 位体积循 环浆 液吸
本过高 ，本设计中设置 4个喷淋层。喷淋层 间距一
般为 1.2～2m，为了便于检修和维修，层间距设为
1.9m。入口烟道到第一层喷淋层的距离一般为 2 1 m
)。由于要求的脱硫效率较高，但又不能使成
收 sO，的能力约为 0.15 g/L，可 以计算得 出循环浆
液量为 26440 m /h(脱 硫 吸收 塔循 环浆 液 量通 常 为
4000～12 000 m /h)… ，本项 目采用 4台浆 液循
环
泵 ，每 台泵 的流 量为 7000 m /h。
3.5 m，本方 案 为 3.4 m，符 合 要 求 。据 表 2分 析 ，
通过循 环浆 液量 与 吸收塔 出 口标 准 烟 气量 (湿
最 后一层 喷淋层 到除雾器 的距离 设计 为 1.3 m。
态、1
515 589 m /h)的 比值 计 算 得 出 液 气 比为
表 2
吸收塔吸收区高度参考表
17.44L/m 。喷淋 塔 的液 气 比是 决 定脱 硫效 率 的一 个重要因素… ，也是湿法石灰石一石膏烟气脱硫工
目 范
围
吸收塔人口宽度与直径之比/% 60～9O
人口烟道到第一层喷淋层的距离/I 2—3.5
喷淋层间距/In
1.2—2
最顶端喷淋层到除雾器的距离/I 1.2—2
除雾器高度/In
2～3
除雾器到吸收塔出口的距离/In O.5—1
吸收塔出口宽度与直径之比/%
60～1OO 项
艺 的一个 重要参 数 ，它决 定 了脱 硫 系统 的石 灰 石耗
量 ” 。一般情 况下 ，液气 比范 围为 15～25 L/m ，本 工 程设计 液气 比为 17.44L/m 。
3.3
吸收 塔 浆池 的设计
3.3.1
浆池容积及 高度
吸收塔浆池容量由液气比和浆液氧化停留时间
25
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确定
，而 浆液 氧化停 留时 间 由石膏 生 长停 留时 间
和石灰石溶解停留时间确定。
4
结语
力
浆池的容积等于循环浆液量与氧化停 留时间的
3600Pa，额定功率 1 800kW。
乘积，其值约为 1 770m 。由浆池的容积及吸收塔
26
直径(12.8 m)计算得浆池高度为 13.7 m，由此可得
吸收塔的总高度为 30.3 m。
3.3.2
氧 化风机 的设 计及 选型
亚硫酸钙和亚硫酸氢盐 的氧化分为两个部分， 是吸收塔 内烟气 中氧气进入浆液液滴 的 自然氧
化 ，二是空 气通过 曝气管 网进入浆 液池 的强制 氧
化
。
理论氧化空气量约为 3470.2m /h，此值即为
亚硫酸钙完全转化为石膏所需要 的氧气量 。
本项 目同时考虑了一定的空气 富裕量 (即氧硫
比)，计算得实际氧化风机进气量为 4470m /h。采
用 2台型号 为 GN35H 一3的 离心 式氧 化 风机 ，流 量 为 4736m /h(干)，压头为 101.01 kPa，一用一备。
3.3.3
氧化吸 收 池搅 拌机 的选 型
在吸收塔底部浆液池设有 2台侧进式搅拌机， 用来使石灰石 固体颗粒在浆液 中保持均 匀悬 浮状
态 ，保证浆液对 SO，的吸收和反应能力 。搅拌器的
搅拌直径为 10.0m，转速 130 r/min，功率 3 kW。搅
拌器的转速不能太高，否则不利于石膏晶体成长 ，且
会造成叶轮磨损。
3.3.4
石灰石 浆 泵的选 型
根据要去除的 SO，量和浆液密度，可估算 出石
灰石浆 液 (20% )的用 量 为 24.8 m /h。则 设计 采 用
的石灰 石浆泵 为 2台双 相流泵 ，流量 100m /h，扬 程
80m，功率 55 kW，一用一备
。
3.4
脱硫增压 风机 的选 型
增 压风机 是用 于克 服 FGD装置 的烟 气 阻力 ，将 原烟气顺利引入脱硫系统，并稳定锅炉引风机 出 口
速低。在安装了烟气脱硫系统的情况下，锅炉的送、
引风机将无法克服 FGD的烟气阻力，所以必须设置
增压风机。湿法烟气脱硫系统中一般采用轴流风机
或者离心风机¨ 。 压力的重要设备。其运行特点是低压头 、大流量、转
根据本工程的实际烟气流量 (1 420000 m /h)，
以及 吸 收 塔 、GGH、烟 道 的 总 压 力 损 失 (分 别 为
1 500、1000、500Pa，总计 3000Pa)可选用轴流式静
叶可 调风 机 ，其流 量 为 1 562000m /h，额 定 压 (1)由山西某 电厂 2 X 300MW 机 组脱硫 工 程 的
烟气参数计算得设计脱硫吸收塔直径为 12.8 m，吸
收塔总高度为 30.3m，采用 4层喷淋层和 4台循环
浆 液泵 体系 ，即可 充分保 证其 脱硫效 率 。
(2)在吸收塔 的设计过程中 ，要对设计场地 的 大小以及业主其他 的合理要求进行综合分析 ，从而
塔要求。 . 参考文献： 调整设计数据，以满足脱硫效率高、运行稳定的吸收
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收稿 日期 ：2008一o4—15：修回 日期 ：2008—06—12
作者简介 ：薛 琴(1983.)，女 ，江苏 泰州人 ，硕士 ，从事烟气脱硫 、
水处理 的研究。E—mail：showking605@163.cor