二厂脱硫主要设备系统工作原理及性能介绍

中电投贵州金源集团纳雍发电总厂二厂4×300MW亚临界机组
脱硫主要设备系统原理及性能介绍
脱硫除灰二部
第1章 脱水系统
1真空皮带脱水机
1.1 原理及特点
1.1.1 结构及原理
固定室带式真空过滤机由橡胶滤带、真空箱、驱动辊、从动辊、进料槽、滤布纠偏装置、滤布洗涤装置、驱动装置、胶带支承台、机架等部件组成。

如图1-1
卸料口
淋洗口
进料口
图1-1
其工作原理：胶带由变频电机经减速机拖动连续运行，滤布靠与胶带间的摩擦力与胶带同步运行。

胶带与真空室滑动接触（其间有摩擦带并通有密封水加以密封、润滑），当真空泵工作时，胶带上将形成真空抽滤区。

料浆经进料装置均匀分布到移动的滤带上。

料浆在真空的作用下进行过滤，滤液穿过滤布经胶带上的横沟槽汇流并由小孔进入真空槽，然后再由气液分离器排出。

抽滤后形成的滤饼向前行进接受洗涤。

洗涤采用多级洗涤方式。

洗涤后的滤饼经再次真空脱水、吸干，最后在滤布转向处靠重力卸除，再用刮刀刮除部分滤饼。

滤布和胶带在返回时经洗涤槽获得再生，继续工作。

1.1.2 结构特点
（1）环形胶带采用伸缩性能良好的波浪形裙边与平胶带粘接结构，造价低、寿命长。

且裙边可以更换。

（2）真空槽与胶带间设有环形摩擦带并以水密封、润滑、冷却，真空密封可靠，环形摩擦带摩擦阻力小、使用寿命长且更换方便、快捷。

（3）胶带采用气垫式或者水膜支撑，胶带漂浮在气垫或者水膜上，
减少了运行阻力，有利于延长胶带使用寿命。

（4）胶带支撑滤布、承受真空吸力及传递功率和承受重量，并在真空槽上滑动，滤布不与真空槽接触，滤布的使用寿命较长。

（5）实现了连续运行、过滤、洗涤等作业，可以维持稳定的真空度，降低滤饼的含水量且有利于稳定操作工艺条件。

（6）损件少，故障率低，长期连续稳定运行可靠，处理量大。

1.2主要部件结构介绍
1.2.1加料装置
采用折板式，使料浆均布在滤带上，加料方向应向后，以充分利用托盘形成自然沉降区，防止滤饼被损坏，提高过滤效率和过滤质量。

1.2.2滤饼洗涤装置
用于洗涤滤饼，一般有两种形式：（1）淋洗装置用于需要用液柱置换法进行洗涤的场合，其结构采用溢流堰状的锯齿栅式淋水装置，安装时应保证淋洗装置和滤带横向水平，各锯齿口中溢水均匀，滤饼不应被冲坏；（2）喷淋嘴式洗涤装置：用于采用喷射翻动法进行洗涤的场合。

洗涤液需要一定压力，喷射出来的洗涤液成平面扇形，安装时喷嘴距离滤饼100mm，喷射方向应调节一致。

以上两种形式可混合搭配使用。

1.2.3主动辊
主动辊用于驱动胶带运行，由钢质滚筒外包耐酸橡胶制成。

变频器控制主动电机，经减速机二级减速或经行星摆线针轮减速机及蜗轮蜗杆减速后驱动主动辊。

再借张紧的滤带与橡胶层之间的摩擦力，带动胶带、滤布移动。

1.2.4刮刀装置
滤带连同上面已经吸干的滤饼脱离胶带继续向前移动，当运行到主动辊处时，因其曲率变大（曲率半径变小）使滤饼较易剥离滤带，再用薄板型刮刀或钢丝刮刀将滤饼剥离排卸。

刮刀用具有高弹性、高耐磨性的聚丙烯（或硬聚乙烯）加工而成。

1.2.5自动纠偏装置
自动纠偏装置由纠偏辊、纠偏气缸、三位五通电磁阀和感应开关等组成。

他的作用就是纠正滤布跑偏，工作原理如下：
1.2.5.1如图1-2所示
当滤布在中间时，碰到拨杆，接近开关不接通，三位五通电磁阀不动作，纠偏辊处于初始位置。

图1-2
1.2.5.2如图1-3所示
当滤布向接近开关1跑偏，并使接近开关接通时，三位五通电磁阀通电换向，气缸动作如图1-3所示，纠偏辊与垂直方向成一定角度，使滤布跑偏得到纠正。

纠偏辊
接近开关1
纠偏辊接近开关1
图1-3
1.2.5.3如图1-4所示
当滤布向接近开关2跑偏，并使接近开关接通时，三位五通电磁阀通电换向，气缸动作如图1-4所示，纠偏辊与垂直方向成一定角度，使滤布跑偏得到纠正。

纠偏辊
三位五通电磁阀
图1-4
滤布的跑偏是在所难免的，这是因为连接滤布时难免有松紧、长
短，各改向辊之间也存在着平行误差，虽然调节改向辊能纠正滤布总向一边跑偏的现象，但对于发生在瞬间的不稳定跑偏（由以上参数的变化、布料等引起的），则必须由纠偏装置来纠正；因此自动纠偏装置是胶带机的非常重要的部件。

1.2.6真空盒
真空盒的横断面为菱形，采用耐腐蚀材料制成。

其中心线应与胶带的中心排孔的中心线相重合。

真空盒采用分节连接而成整体，每节均有管口与集液总管相连，滤液经真空盒、集液总管、汽水分离器最后排出。

真空盒与胶带间有环形摩擦带（减少了胶带的磨损），并通水进行密封，同时水也起到了润滑的作用。

为了便于更换摩擦带，胶带机还设计有自动升降装置。

1.2.7冲洗装置
滤布在卸除滤饼后必须通过高压力水的冲洗，得到再生后才能保证较好的过滤效果和滤布的使用寿命。

如果滤布得不到有效的再生，那么滤布就会很快被堵塞，滚筒上将逐渐粘上滤渣，造成滤布褶皱跑偏，严重堵塞，过滤效果变差，滤饼含水量增加，卸料更加困难，清洗更不容易，这样形成恶性循环，导致不能正常工作。

所以必须注意清洗装置的运行情况，经常检查滤布清洗状况。

1.2.8 电、气控柜
胶带机的控制包括电控系统和气控系统两部分。

电控系统采用了变频调速控制，整个系统控制稳定可靠、精度高。

但对于变频器的操作、维护、保养一定要有专业人员来操作。

其他有关注意事项请参阅随机说明书。

电控系统功能请参阅控制系统说明。

气控系统较为简单，由电磁阀来控制气缸的动作，详情参阅原理图。

需要注意的是气源三联体中的油水分离器是净化压缩空气，除去压缩空气中的水分等杂质的，以免后面的气动元件受到损坏。

油水分离器在使用一段时间后要打开底部的开关将分离出来的水放掉，油雾器中要加入干净的机油，略为代开一点，使压缩空气经过时带去少量机油，用来润滑气动元件。

油用完后要及时补充。

1.2.9 胶带
胶带是过滤机的核心部分，采用平行胶带与裙边粘接的方式，有效地防止了滤液向两侧流出。

骨架材料采用了性能优异的聚酯帆布。

胶带在加压状态下进行硫化处理，以便可以承受相应的高压，并确保获得最大的层间吸附力，使橡胶层不会产生气孔，具有良好的耐磨性。

2 真空泵
2.1 几个基本概念
2.1.1 定义
真空泵是根据一定的工作原理，用来产生、改善和维持真空环境的装置。

根据真空高低可分为粗低真空泵、高真空泵和超高真空泵，脱硫真空泵属于粗低真空泵（水环真空泵）。

2.1.2 脱硫真空泵介绍
2.2.2.1 概述
二厂脱硫所用脱硫真空泵为水环式真空泵，属于粗低真空泵中的一种，环泵最初用作自吸水泵，而后逐渐用于石油、化工、机械、矿山、轻工、医药及食品等许多工业部门。

在工业生产的许多工艺过程中，如真空过滤、真空引水、真空送料、真空蒸发、真空浓缩、真空回潮和真空脱气等，水环泵得到广泛的应用。

由于真空应用技术的飞跃发展，水环泵在粗真空获得方面一直被人们所重视。

由于水环泵中气体压缩是等温的，故可抽除易燃、易爆的气体，此外还可抽除含尘、含水的气体，因此，水环泵应用日益增多。

2.2.2.2 水环真空泵工作原理
水环真空泵工作原理如图2-1所示：在泵体中装有适量的水作为工作液。

当叶轮按图中顺时针方向旋转时，水被叶轮抛向四周，由于离心力的作用，水形成了一个决定于泵腔形状的近似于等厚度的封闭圆环。

水环的下部分内表面恰好与叶轮轮毂相切，水环的上部内表面刚好与叶片顶端接触（实际上叶片在水环内有
一定的插入深度）。

此时叶轮轮毂与水环之间形成一个月牙形空间，而这一空间又被叶轮分成和叶片数目相等的若干个小腔。

如果以叶轮的下部0°为起点，那么叶轮在旋转前180°时小腔的容积由小变大，且与端面上的吸气口相通，此时气体被吸入，当吸气终了时小腔则与吸气口隔绝；当叶轮继续旋转时，小腔由大变小，使气体被压缩；当小腔与排气口相通时，气体便被排出泵外。

图2-1
综上所述，水环泵是靠泵腔容积的变化来实现吸气、压缩和排气的，因此它属于变容式真空泵。

2.2.2.3 性能特性
水环泵和其它类型的机械真空泵相比有如下优点：
1）结构简单，制造精度要求不高，容易加工。

2）结构紧凑，泵的转数较高，一般可与电动机直联，无须减速装置。

故用小的结构尺寸，可以获得大的排气量，占地面积也小。

3）压缩气体基本上是等温的，即压缩气体过程温度变化很小。

4）由于泵腔内没有金属磨擦表面，无须对泵内进行润滑，而且磨损很小。

转动件和固定件之间的密封可直接由水封来完成。

5）吸气均匀，工作平稳可靠，操作简单，维修方便。

水环泵也有其缺点：
1）效率低，一般在30%左右，较好的可达50%。

2）真空度低，这不仅是因为受到结构上的限制，更重要的是受工作液饱和蒸气压的限制。

用水作工作液，极限压强只能达到2000~4000Pa。

用油作工作液，可达130Pa。

总之，由于水环泵中气体压缩是等温的，故可以抽除易燃、易爆的气体。

由于没有排气阀及摩擦表面，故可以抽除带尘埃的气体、可凝性气体和气水混合物。

有了这些突出的特点，尽管它效率低，仍然得到了广泛的应用。

3 脱硫真空系统的形成原理
脱硫真空系统水汽流程图如图2-2所示：
图2-3
气液分离器中的气体通过真空泵抽走（该部分气体从真空泵的排空管排走），在气液分离器中形成低于大气压力的负压，当启动脱水机且滤饼以合适的厚度铺满脱水机滤布表面之后（脱水机真空室和密封摩擦带之间与脱水机真空室密封水通过摩擦带的滑动
形成稳定的液膜，阻止脱水机表面气体泄漏入气液分离器真空区，形成稳定的真空），在脱水机滤布表面和气液分离器之间就形成稳定的差压，滤饼中的水分就在差压和重力的作用下通过滤饼脱水孔道和滤布孔道，进入脱水机抽真空管，之后在脱水机和滤布冲洗水之间的回水管汇聚流入气液分离器，在重力作用下，流入滤液水箱，含水率较低的滤饼在脱水机转动过程中随之移动，通过脱水机落料斗进入石膏仓；与此同时，新鲜石膏浆液连续的补入脱水机，从而达到连续稳定脱水的目的；此外，真空泵中的进水只有一路：就是工业水进水（分为真空泵真空室密封水和轴承冷却水）。

真空泵的出水通过两路排出：一路通过排水管排至滤布冲洗水箱循环使用，另一部分通过真空泵轴承缝隙经溢流管流至新制浆区排水坑。

4 浆液循环系统及氧化空气系统
4.1 泵和风机
4.1.1 概述
输送液体的机械称为泵，输送（或压缩）气体的机械称之为风机（压缩机，真空泵等）。

输送液体机械按工作原理和结构可分为叶片式泵、容积式泵（又称正位移泵）和其他形式的泵。

其中，叶片式泵是依靠旋转的叶片向液体传送机械能，常用的泵型有离心泵、轴流泵、旋涡泵。

容积式泵是利用工作室容积周期性变化，把能量传送给液体，使液体的压力增加。

其他形式的泵有利用流体能量来输送液体的泵，如喷射泵等。

气体压送机械的基本形式及操作原理，与液体输送机械类似，亦有叶片式、容积式及其他形式等类型。

但因气体与液体在性质上的不同，二者在结构上又有许多差异。

4.1.2 脱硫浆液循环泵
脱硫浆液循环泵是脱硫系统中继换热器、增压风机后的大型设备，二厂脱硫浆液循环泵为卧式离心泵，它直接从吸收塔底部抽取浆液进行循环，是石灰石—石膏脱硫工艺中流量最大，使用条件最为苛刻的泵，腐蚀和磨蚀常常导致其失效。

4.1.2.1 工作原理
启动前泵内先灌满所输送的液体。

启动后，叶轮旋转，产生离心力。

液体因而从叶轮中心被抛向叶轮外周，压力增大，并以很高的速
度流入泵壳，在泵壳内减速，使大部分都能转换为压力能，然后从排出口进入排出管道。

叶轮内的液体被抛出后，叶轮中心形成真空。

泵的吸入管路一端与叶轮中心处相通，另一端则浸没在输送的液体内，在液面压力和泵内压力的压差作用下，液体便经吸入管进入泵内，填补了被排出液体的位置。

只要叶轮不停的转动，离心泵便不断地吸入和排出液体。

由此可见离心泵之所以能输送液体，主要是依靠高速旋转的叶轮所产生的离心力，故称为离心泵。

浆液循环泵输送浆液的原理也是如此。

4.1.2.2 输送的介质特性
1）强磨蚀性：吸收塔底部浆液含有大量的固体颗粒，主要是飞灰、亚硫酸钙（CaSO3．1/2H2O）、硫酸钙（CaSO4.2H2O）、粒度为0~400µm，90%以上为20~60µm，浓度为5%~28%（质量比），这些固体颗粒（特别是Al2O3、SiO2）具有很强的磨蚀性。

2）强腐蚀性：在典型的石灰石—石膏法脱硫工艺中，一般塔底浆液的PH为5~6，加入脱硫剂后PH可达6~8.5（循环浆液的PH与吸收塔的运行条件和脱硫剂的加入点有关），Cl-富集超过80000mg/L，在低PH值条件下，具有强烈的腐蚀性。

3）气蚀性：吸收塔浆液中往往含有一定量的气体。

实际上离心循环泵输送的浆液为气固液多相流，固相对泵性能的影响是连续的、均匀的；而气相对泵的影响远比固相复杂而且更难预测。

当泵输送浆液含有气体时泵的流量、杨程、效率均有所下降。

含气量越大，效率下降越快。

随着含气量的增加，泵出现额外的噪声振动，可导致泵轴、轴承和密封的破坏。

泵吸入口处和叶轮背面等处聚集气体会导致流阻阻力增大甚至断流，进而使工况恶化；必需气蚀量增加，气体密度小，比容大，可压缩性大，流变性强，离心力小，转换能量性能差是引起泵工况恶化的主要原因。

试验表明，当液体中的气量（体积比）达到3%左右时，泵的性能将出现陡降，当入口气体达20%~30%时，泵完全断流。

离心泵允许含气量（体积比）＜5%。

4.1.2.3 循环泵特点
由循环泵输送的介质特性可以看出，此类泵除了应有良好的耐磨能力外，还应具有良好的耐蚀能力，它具有以下特点。

1）大流量、大直径、低转速、高电压、低电流：由于泵的磨损与转速成正比，因此对于浆液循环泵均采用较低的转速。

对于金属泵、碳化硅泵，其流量可达10000m3/h，其转速为590r/min，扬程最大可
达25~40m，转速越低，扬程也越低。

2）本体厚重：它的蜗壳和叶轮的厚度较厚；泵体一般垂直分成两部分，以便安装维护内衬及叶轮。

尽可能减少连接螺栓数目，因此外部的加强筋往往很粗大，以增强泵体的刚性。

考虑到泵运行时产生强大的径向力和轴向力，泵的轴承也比普通的大得多。

3）易检修结构：连接采用螺栓不用螺丝，而是穿形连接，以防螺纹生锈影响拆卸。

泵中所有的过流部件均采用可更换的结构。

4）磨损设计：增加泵入口和出口的面积比，以减少涡流、撞击能量损失及扬程损失；减轻过流件的磨损；泵的密封采用防止固体颗粒进入的特俗结构；叶轮的前后设计有抽空叶片，以减轻泵吸入口的浆液循环和磨损，并降低对机械密封的压力。

5）采用良好的耐磨蚀性能采料
6）采用优良的机械密封。

4.1.3 氧化风机。