瑞明電廠煙氣脫硫技術
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與國內自主化設計和工程管理相結合，取得了較好的技術經濟性能。
主要設計數據概要見下表：
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二、化學反應過程
吸收塔里的漿液含有碳酸鈣物質，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SO32-陰離子。
SO2(g)—>SO2(aq)
SO2(aq)+H2O—>H2SO3—>HSO3-+H+
HSO3-—>H++SO32-
2）在強制氧化環境中產生了主要的析出物—石膏。
SO32-+1/2O2—>SO42-
Ca2++SO42-+2H2O—>CaSO4.2H2O(s)
亞硫酸鹽離子和鈣離子反應產生了亞硫酸鈣半水化合物。
Ca2++SO32-+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機組項目設計的煙氣脫硫系統,采用一塔處理兩爐煙氣的工藝流程，采用塔內強制氧化的石灰石-石膏濕法。這套石灰石-石膏濕法的工藝流程,產生商品化的副產品：石膏。鍋爐的煙氣,經過氣氣換熱器,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，經過氣氣換熱器加熱，然后從現有煙囪中排入大氣。吸收塔能處理百分之百的煙氣量。這套脫硫設備也具有將煙氣百分之百從旁路煙道經現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的溫度進入現有煙囪。
吸收塔的煙道（進口段）是由帶內襯碳鋼制成。進口煙道是脫硫設備中易發生腐蝕的部位。根據經驗，如采用316L（普通不銹鋼）在維修狀況不理想的情況下，很容易發生腐蝕。而采用碳鋼加內襯即便在維護狀況不理想的情況下，也不會發生腐蝕。所以采用帶內襯碳鋼，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。在正常工作狀態下，三個噴淋層工作。當鍋爐負載減低時，可以關掉一層噴嘴,這樣可以節省能量而又能確保脫硫率為90%以上,運行上較為靈活經濟。
在吸收塔中產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利用,耗水量小,基本無廢水排出。
主要分系統說明如下：
1、煙氣系統
從兩臺爐的靜電除塵器中出來的煙氣,經過脫硫風機和氣氣換熱器（GGH）,進入吸收塔中與成霧態的石灰石漿液逆向接觸。氣體向上流動經過三層漿液噴淋層，煙氣中的SO2與石灰石漿液良好反應。霧態漿液使煙氣被水蒸氣飽和并將煙氣降至約50℃，然后煙氣經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，另設旁路煙道，脫硫煙氣的接出將不影響電廠機組的布置、建設和今后的運行，因此設置了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建設過程中不影響原#1機的運行，也不影響#2機的建設。
2、吸收系統
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液滴的循環漿液反應.循環漿液具有與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漿液的霧化。循環漿液泵為循環漿液的流動提供了動力。每一層噴嘴配一臺泵。
吸收塔循環漿池為石膏的結晶析出提供了充分的停留時間。合理的設計可確保石灰石的充分利用。循環漿池中設有空氣分流器，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。
吸收塔頂部設有二級除霧器。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節。該周期頻率是根據系統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。
為提高吸收塔的反應效率，采用計算機模擬系統進行塔內煙氣分布優化設計，以防止煙氣短流，并能有效防止結垢和堵塞，提高反應效率。
3、制漿系統
325目的石灰石粉運到一個石灰石粉貯存倉。該粉倉容量為滿負荷操作時7天的用粉量。粉倉不設卸料系統，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，并包括閘板閥和給料設備。通過輸送器，粉倉內的石灰石粉被送至一個石灰石漿液罐內。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管線，石灰石漿液被輸送至吸收塔內。
4、脫水系統
一級脫水
在吸收塔漿液池中，石膏將不斷生產。為了保證其漿液密度的穩定，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
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和除霧器等設備。
設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區域和石膏脫水區域均設有一個排水坑，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，節省吸收劑的用量。
儀用空氣系統用量很少,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使用，少量泥渣排入電廠灰渣前池。
FGD系統將是一個完整的系統,包括樓梯、走道和正常維護區域的平臺。占地小，結構簡潔，并結合電廠的總體布置統一考慮，總體設計合諧美觀。
6、電氣系統
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、電纜敷設和火災報警系統等。
FGD裝置不設專門電氣控制樓，電氣設備及熱工自動控制設備均分別設于電廠空壓機房二、三樓內。
瑞明電廠煙氣脫硫廠用電系統電壓為6kV和400V，FGD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線。6kV系統動、熱穩定電流滿足國家規定的技術要求。
雙套輔機分接于兩段母線，以保證FGD系統能正常運行。
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，工作段母聯開關平時不投入，只有當一段失電時才將該段負荷通過手動合母聯切換到另一段母線上(當用戶需要時，母聯也可自投).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裝置的直流系統由220V和24V兩個電壓等級組成,220V直流系統由兩組蓄電池及三套充電整流器組成,24V直流系統由兩組220VDC/24VDC轉換器組成。
脫硫系統設置二套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
采用脫硫控制室集中控制方式。以分散控制系統(DCS)的CRT和鍵盤作為機組的主要監視和控制中心，并配備光字牌和控制設備(布置在CRT臺上)，在集控室內完成裝置的啟停及正常工況的監視和調整，異常工況的報警和緊急事故處理。
DCS系統主要具備三個功能：數據采集和處理（DAS），模擬量控制（MCS）及開關量順序控制（SCS）。
8、分散控制系統控制的范圍主要包括下列系統：
煙氣系統(包括升壓風機、煙氣－煙氣加熱器)；SO2吸收系統；氧化空氣系統；石膏脫水系統(包括石膏旋流站和廢水旋流站)；脫硫廢水處理系統以及公用系統如石灰石制漿系統和真空帶式脫水機的石膏脫水系統等。
FGD裝置的分散控制系統按分層分級的原則設計。DCS系統分成機組監控層和過程控制層，在過程控制層中分為兩級控制，即子功能組級和驅動級。在不同層次和級別之間，通過通訊聯接起來。
儀表按照安裝地進行分類，除非在儀表的技術規格上有說明,否則所有的設備都能滿足其安裝場地的環境條件和極端的過程條件的規定。專用化學分析儀表為電廠煙氣脫硫系統特殊用途而設計，作為控制或監視信號源。
四、技術特點
設計自主化，而不是一味采用國產設備來降低造價。采用國際化采購，確保工程的質量。
本工程配套安裝的煙氣脫硫裝置，貫徹增產不增污、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，與常規火電廠的建設相比，有明顯的經濟效益，配套的脫硫工程一次投資省、運行費用低，機組建設單位造價大幅降低。
采用國際通用的項目管理模式。
由于電廠建設場地有限，FGD裝置的安裝占地面積小、無二次污染處置問題。
充分考慮了技術的成熟性、保證運行的安全性、設備的可靠性等。
FGD工程作為一個系統工程來實施，GEDI具備了設計、采購、工程實施等工程總承包的特點，有二十多個專業分工和成熟的工程管理經驗，特別是GEDI已承擔了瑞明電廠的設計工作，對電廠系統熟悉、接口清晰、設計完整統一、工期合理穿插等方面具有絕對優勢。
集運營于一體，確保脫硫裝置正常運行，并為環保產業化提供了成功的經驗。
脫硫副產物無害化。
本工程最大的特點，是正確理解國產化的概念，如果不能掌握技術，即便全部設備在中國制造，以犧牲質量求得低造價，也是沒有意義的。而如果中國掌握了技術，即便是設備在全世界采購，但保證了低價高質量，才可稱為真正的國產化，在世界經濟一體化的條件下，GTM/GEDI已走出了這一步，將設計技術、設備成套、建設和調試運行等的管理國產化。
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