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1、精选优质文档-倾情为你奉上第一章 绪论1.1 设计的背景及意义中国是燃煤大国,能源结构中约有70%的煤。而又随着近年来中国经济的快速发展,由日益增多的煤炭消耗量所造成的二氧化硫污染和酸雨也日趋严重,给农业生产和人民生活带来极大的危害,因此,采取有效的烟气治理措施,切实削减二氧化硫的排放量,控制大气二氧化硫污染、保护大气环境质量,事关国家可持续发展战略,是目前及未来相当长时间内中国环境保护的重要课题之一。就目前的技术水平和现实能力而言,烟气脱硫(Flue gas desulfurization，缩写 FGD)技术是世界上应用最广泛、最经济、最有效的一种控制SO2排放的技术。按照脱硫方式和产物的处
2、理形式划分,烟气脱硫一般可分为湿式脱硫、干式脱硫和半干式脱硫三类。湿法脱硫占世界80%以上的脱硫市场,是目前世界上应用最广的FGD工艺,具有设备简单、投资少、操作技术易掌握、脱硫效率高等特点。而湿式石灰石/石灰法又占湿法的近80%。湿式钙法的优点是效率和脱硫剂的利用率高,缺点是设备易结垢,严重时造成设备、管道堵塞而无法运行,且工程投资大、运行成本高,对于中小型锅炉和窑炉不合适。双碱法正是中小型燃煤锅炉和发电厂应用较广的烟气脱硫技术,为了克服湿法石灰/石灰石-石膏法容易结垢和堵塞的缺点而发展起来的。该法种类较多,有钠钙双碱法、钙钙双碱法、碱性硫酸铝法等,其中最常用的是钠钙双碱法。由于主塔内采用液
3、相吸收,吸收剂在塔外的再生池中进行再生,从而不存在塔内结垢和浆料堵塞问题,从而可以使用高效的板式塔或填料塔代替目前广泛使用的喷淋塔浆液法,减小吸收塔的尺寸及操作液气比,降低成本,再生后的吸收液可循环使用。另外,该工艺有钠碱法中反应速度快的优点,脱硫效率高-可达90%以上,应用较为广泛。因此双碱法脱硫工艺在中小型燃煤锅炉的除尘脱硫上有推广价值,符合国家目前大力提倡的循环经济,具有显著的环境效益和社会效益。以前我国燃煤电厂烟气脱硫项目的引进大多对硬件比较重视，而对软件的重视程度不够，不少引进项目大多停留在购买设备上，但现在越来越注重烟气脱硫技术的国产化。而国产化的关键在于掌握烟气脱硫的设计技术，只
4、有实现烟气脱硫设计国产化，才能按市场规则选用更多质量优良、价格合理的脱硫设备，才有资格、有能力对脱硫工程实行总承包，承担全部技术责任，推动烟气脱硫设计国产化的进程。因此我们在引进设计和制造技术，在消化吸收和创新方面还需要做大量的工作。1.2 国内外研究现状1.2.1 烟气脱硫技术现状烟气脱硫的历史悠久,早在一百多年前就有人进行了这方面的研究据1990年美国环保局(EPA)统计,世界各国开发、研究、使用的502控制技术达189种,预计目前已超过200种这些技术归纳起来可分为三大类:(l)燃烧前脱硫,如洗煤、微生物脱硫件;(2)燃烧中脱硫,如工业型煤固硫、炉内喷钙;(3)燃烧后脱硫,即烟气脱硫(F
5、GD)FGD法是世界上唯一大规模商业化的脱硫技术FGD技术,主要是利用吸收剂或吸附剂去除烟气中的502,并使其转化为较稳定的硫的化合物FGD技术种类繁多,但是真正工业化的只有十几种FGD技术按脱硫后产物的含水量大小可分为湿法、半干法和干法;按脱硫剂是否再生分为再生法和不可再生法;按脱硫产物是否回收分为回收法和抛弃法其中湿法脱硫技术应用约占整个工业化脱硫装置的85%左右,而湿式石灰石/石灰法又占湿法的近80%,在现有烟气脱硫技术中占主导地位。近年来,世界各国在烟气脱硫(FGD)方面均取得了较大进展目前常用的工业化的FGD技术有:(l)湿法石灰石/石灰烟气脱硫技术该法是利用成本低廉的石灰石或石灰作
6、为吸收剂吸收烟气中的502,生成半水亚硫酸钙或石膏这种技术曾在70年代因其投资大!运行费用高和腐蚀!结垢!堵塞等问题而影响了其在火电厂中的应用经过多年的实践和改进,工作性能和可靠性大为提高,投资与运行费用显著减少该法主要优点为:a.脱硫效率高(有的装置C留S=1时,脱硫效率大于90%);b.吸收剂利用率高,可大于90%;c.设备运转率高(可达90%以上)该法是目前我国引进的烟气脱硫装置中主要方法主要缺点是投资大、设备占地面积大、运行费用高。七五期间重庆路磺电厂引进日本三菱重工的与2又360MW机组配套2套湿式石灰石/石膏法烟气脱硫技术与设备,率先建成了大型电厂锅炉烟气脱硫示范工程,并于1992
7、年和1993年正式投入商业运转,系统脱硫率达95%以上,副产品石膏纯度高于90%。目前,从设计上综合考虑加强反应控制,强制氧化,从而减少吸收塔和附属设备体积、降低电耗、减少基本建设投资和运行费用选用耐腐蚀材料,提高吸收塔及出口烟气、挡板、除雾装置等的使用寿命,提高气液传质效率,建造大尺寸的吸收塔等因素,对此项技术作了进一步改进和提高。(2)氨法氨法烟气脱硫采用氨作为二氧化硫的吸收剂,氨与二氧化硫反应生成亚硫酸馁和亚硫酸氢钱,随着亚硫酸氢钱比例的增加,需补充氨,而亚硫酸按会从脱硫系统中结晶出来在有氧气存在的情况下还可能发生氧化反应生成硫酸钱该法根据吸收液再生方法不同,可以分为氨一酸法!氨一亚硫酸
8、按法和氨一硫按法影响氨法脱硫效率的主要因素是脱硫液的组成,受溶液蒸气压和pH值的影响氨法的主要优点是脱硫剂利用率和脱硫效率高,且可以生产副产品但氨易挥发,使得吸收剂的消耗量增加,产生二次污染。此外该法还存在生产成本高!易腐蚀!净化后尾气中含有气溶胶等问题。(3)双碱法脱硫工艺为了克服石灰/石灰石法容易结垢和堵塞的缺点,发展了双碱法。该法先用可溶性的碱性清液作为吸收剂吸收50:,然后再用石灰乳或石灰对吸收液进行再生。双碱法的明显优点是,由于主塔内采用液相吸收,吸收剂在塔外的再生池中进行再生,从而不存在塔内结垢和浆料堵塞问题,从而可以使用高效的板式塔或填料塔代替目前广泛使用的喷淋塔浆液法,减小吸收
9、塔的尺寸及操作液气比,降低成本另外,双碱法可得到较高的脱硫率,可达80%以上,应用范围较广,该法的主要缺点是再生池和澄清池占地面积较大。(4)喷雾干燥法烟气脱硫技术这种技术属半干法脱硫技术,多数采用旋转喷雾器,石灰浆液作吸收剂,以细雾滴喷入反应器,与二氧化硫反应并同时干燥,在反应器出口,随着水分蒸发,形成了干的颗粒混合物其工艺特点是投资较低,设计和运行费用较为简单,占地面积较少,脱硫率一般为60一80%在西欧的德国、奥地利、意大利、丹麦、瑞典、芬兰等国家应用比较多美国也有巧套装置(总容量500OMW)在运行,燃煤含硫量一般不超过1.5%,脱硫效率均低于90%。沈阳黎明发动机厂从丹麦引进技术并建
10、成一套S000ONm3/h工业装置,并对低硫煤(含硫率0.97%)烟气进行了脱硫试验,在钙硫比为2.2时,取得80%的系统总脱硫效率。(5)炉内喷吸收剂/增湿活化烟气脱硫工艺该法是一种将粉状钙质脱硫剂直接喷入燃烧锅炉炉膛的技术,由于投资及运行费用较低,该类工艺方法在近期内取得较大进展,在西北欧广大国家均已有工业运行装置。芬兰IVO公司开发了炉内喷钙/活化脱硫工艺(LIFAC),克服了脱硫效率不高及粉尘比阻升高而影响除尘效果的弊端,具体做法是:在锅炉尾部安活化反应器,将烟气增湿,使剩余的吸收剂活化与502反应其工艺简单,占地小,主要适用于中!低硫煤锅炉,脱硫率一般为60一80%。其主要缺点是脱硫
11、剂消耗量大,易产生粉灰,使除尘负荷加重南京下关电厂引进LIFAC全套技术,配套125MW机组(燃煤含硫率0.92%),设计脱硫率75%。(6)海水脱硫技术这是一种投资低,运行费用低,易管理的脱硫工艺,适用于燃煤含硫量不高,并以海水为循环冷却水的电厂。己投运或工程建设中的国家有挪威、西班牙、英国等沿海国家现有20多套商业运行系统。烟气处理总量达6.59x106m3/h,相当于装机容量2150MW,其中单项工程最大处理量为l.o3xlo6M3/h,相当于装机容量375Mwl0。该法以利用天然纯海水(碱度1.2一2.5们n们以01/1)作为烟气中的二氧化硫吸收剂,工艺简单,无结垢、堵塞现象。董学德等
12、人曾认为这是一种符合我国国情,并值得在国内火电厂试点的脱硫工艺,但该法产生的废弃物以及热污染对附近海洋生态的影响尚不清楚此法已应用于深圳西部电厂一台200MW的机组,在校核工况下,脱硫率七70%,曝气池出口排放海水的pH七6.5,FGD系统出口烟气温度=70(7)电子束烟气脱硫技术该法是采用高能电子束照射烟气,使烟气中的N2、O2和水蒸气等发生辐射反应,生成大量的离子!自由基!原子!电子和各种激发态的原子、分子等活性物质,它们将烟气中的SO2和NOx氧化为SO3和NO2。这些SO3和NO2与水蒸气反应生成硫酸和硝酸,再与氨反应生成硫酸按与硝酸按。该工艺特点是同时脱硫脱硝,无废水排放,运行操作简
13、单,副产品可用作氮肥,但其核心设备加速器昂贵限制其推广应用。1.2.2 我国烟气脱硫技术研究开发进展八十年代以来,特别是在九五和十五期间,我国自主开发研究了一批烟气脱硫技术,其中较为典型的有:(l)旋流板塔烟气脱硫法该法主要是以旋流板塔为吸收塔的一种脱硫方法。旋流板塔是浙江大学发明的新型塔器,具有负荷高、压降低、不易堵、弹性宽等优点,其综合性能优于国内外普遍使用的湿法吸收器。浙江大学对旋流板塔烟气脱硫法已有二十年的研究,并承担了七五、九五、十五0863国家重点科技攻关项目脱硫的课题,对旋流板塔法应用各种吸收剂和添加剂时的脱硫机理和应用进行了大量的研究。该技术己在浙江、江苏、湖南、山东等地推广应
14、用在数十套2t/h130t/h不同规模的燃煤锅炉上,采用的工艺有双碱法!石灰法及使用碱性废物法等,脱硫率达60一90%,除尘效率达9099%,全塔阻力平均为1000Pa。(2)氧化镁法清华大学在十五0863计划期间研究了氧化镁法的工艺,该工艺采用氧化镁作为吸收剂,吸收烟气中的二氧化硫,生成亚硫酸镁,同时烟气中的氧与亚硫酸镁发生反应生成硫酸镁。氧化镁法的工艺路线按回收产品的不同又可以分为氧化镁一硫酸镁回收法和氧化镁二氧化硫回收法。前者通过添加氧化池,把吸收浆液中的亚硫酸镁氧化成硫酸镁,硫酸镁的溶解度很大,再通过结晶回收硫酸镁;后者分离一部分浆液进行分离,得到的亚硫酸镁通过锻烧得到氧化镁,同时回收
15、二氧化硫气体,回收的氧化镁再用于脱硫,二氧化硫则用来制硫酸。该工艺优点是氧化镁的活性高于氧化钙,与石灰法相比在较低的液气比下可得到与石灰法相同的脱硫效率,同时由于硫酸镁的溶解度大,不会结垢氧化镁法的另一个优点是回收产品硫酸镁或硫酸。但是改工艺受矿产资源的限制,由于氧化镁的价格高,在没有氧化镁资源的地方不合适。另一方面,氧化镁一一二氧化硫回收法的回收过程中,亚硫酸镁和硫酸镁锻烧后产生的氧化镁活性较低,难以实现循环利用目前在工程应用中大都采用氧化镁一硫酸镁的工艺。(3)半干半湿法十五期间,中国环境科学研究院发明了自主的半干半湿法烟气脱硫技术,该工艺采用石灰作为脱硫剂,采用脱硫灰循环应用作为辅助脱硫
16、剂成分。脱硫灰中含有未完全反应的石灰和飞灰,经脱硫塔和预除尘器收集后,通过蒸汽输送重新进入脱硫塔。石灰在蒸汽输送过程中,CaO变为强活性的Ca(OH)2,循环应用脱硫灰通过蒸汽输送,一部分粉煤灰中的碱性氧化物变为湿碱性的碱性氢氧化物,提高了脱硫剂与502进行反应的活性和石灰的利用率。它克服旋转喷雾法(SDA)喷雾与磨损,对脱硫剂钙含量要求高,以及炉内喷钙增湿活化法(LIFAC)Ca/S比过高的缺点.具有设备系统简单,占地少、投资低、运行费低、易操作和维修等优点。目前已应用在垃圾焚烧行业的烟气脱硫上。(4)碱性废物法北京市劳动保护研究院在对工业废碱进行了研究之后开发了利用锅炉自身排放碱性物质脱硫
17、的烟气处理技术锅炉自身排放的灰渣中含有的氧化钙、氧化镁、氧化钠和氧化钾等碱性金属氧化物的含量范围很宽,它们具有中和酸性物质的作用;三氧化二铁和三氧化二铝是两性氧化物,在酸性条件下又具有中和酸的能力。利用这些碱性物质脱硫具有工艺简单,操作方便,基建投资少,运行费用低等特点。既解决了工业碱性废弃物被抛弃,占用土地,给环境带来的严重污染问题,又可脱除烟气中的二氧化硫,降低脱硫成本,起到了以废治废综合治理环境的目的，有较好的社会、经济效益。(5)循环流化床流化床脱硫技术在20世纪60年代开始燃烧中脱硫中得到应用,后来应用到了烟气脱硫中。浙江大学热能工程研究所和山东大学能源与动力工程研究院在循环流化床烟
18、气脱硫技术方面做的研究较多,并且己应用到工程实例中。循环流化床烟气脱硫技术与流化床燃烧脱硫技术类似,烟气通过流化床,使吸收剂在流化床内处于流化态,烟气与悬浮的吸收剂发生反应,在流化床出口设置气固分离装置把吸收剂和反应产物分离出来回到流化床内进一步反应,烟气经过除尘以后排放循环流化床烟气脱硫技术具有结构简单、占地小、脱硫效率较高、投资和运行费用低等优点,但是对于后续的除尘负荷较大,钙硫比较湿法高。(6)旋转喷雾干燥法(LsDP)西南电力设计院等单位经过七五攻关,己建造出自动化水平较高、全套设备国产化,用于高硫煤的中试装置应用于四川内江白马电厂70,000Nm/h的烟气处理,烟气中SO2气体含量3
19、,500ppm,脱硫率80%,每年减少502排放量3300t。(7)磷馁肥法(PAFP)该法是我国自主开发的一种烟气脱硫技术其特点是利用天然磷矿石和氨作为原料,在烟气脱硫过程中副产磷按复合肥料。已在四川豆坝电厂建成5,000Nm3/h中试装置,系统总脱硫率七95%,副产品磷按复肥含水量三4%,肥料品位(N+PZOS含量)全35%。(8)脉冲电晕等离子法(ppCp)该技术利用高电压脉冲在烟气中电晕放电,使SO2和NOx分子氧化并与注入的NH3反应生成硫钱和硝馁,可实现烟气脱硫脱硝,具有电子束辐照法的全部优点,同时一次性投资和运行费用较低,因而受到国内外广泛关注。该技术也被列入十五国家863计划中
20、国工程物理院也己在四川建成20,000 Nm3/h的装置.(9)活性炭纤维法(ACFp)该技术利用活性炭纤维作催化剂,脱硫率可达95%以上,单位脱硫剂处理能力高于活性炭脱硫一个数量级,且工艺流程简单,设备少,操作容易,投资和运行成本低,并能在消除502污染的同时回收硫资源。另外我国还在生物法脱硫、电化学脱硫、电子束辐照法、氧化热化学法等1.3 课程设计任务及采用技术1.3.1 设计任务及目的任务：完成烟气脱硫工艺系统的设计。烟气整体情况：入口烟气量：4.5105Nm3/h；SO2浓度：2090mg/Nm3；烟气入口温度：T=160、常压。目的：通过该设计，使学生能够综合运用课堂上学过的理论知识
21、和专业知识。以巩固和深化课程内容；熟悉使用规范、设计手册和查阅参考资料，培养学生分析问题、解决问题和独立工作的能力；进一步提高学生计算、绘图和编写说明书的基本技能。1.3.2 脱硫工艺采用的技术Na2CO3+SO2Na2SO3+CO2（启动时反应） 2NaOH+SO2Na2SO3+H2O Na2SO3+SO2+H2O2NaHSO3 再生过程（用石灰乳） 2NaHSO3+Ca(OH)2Na2SO3+CaSO3+2H2O Na2SO3+Ca(OH)22NaOH+CaSO3 如有氧气存在下，还会发生以下反应 Ca(OH)2+Na2SO3+1/2O2+2H2O 2NaOH+CaSO42H2O9为了克服
22、石灰/石灰石法容易结垢和堵塞的缺点,发展了双碱法。该法先用可溶性的碱性清液作为吸收剂吸收50:,然后再用石灰乳或石灰对吸收液进行再生双碱法的明显优点是,由于主塔内采用液相吸收,吸收剂在塔外的再生池中进行再生,从而不存在塔内结垢和浆料堵塞问题,从而可以使用高效的板式塔或填料塔代替目前广泛使用的喷淋塔浆液法,减小吸收塔的尺寸及操作液气比,降低成本。另外,双碱法可得到较高的脱硫率,可达80%以上,应用范围较广,该法的主要缺点是再生池和澄清池占地面积较大。第二章 脱硫工艺该法使用Na2CO3或NaOH液吸收烟气中的SO2，生成HSO32-、SO32-与SO42-，反应方程式如下：2.1 脱硫过程 （1
23、） （2） （3）其中：式（1）为启动阶段Na2CO3溶液吸收SO2的反应；式（2）为再生液pH值较高时（高于9时），溶液吸收SO2的主反应；式（3）为溶液pH值较低（59）时的主反应。二、氧化过程(副反应) （4） （5）三、再生过程 （6） （7）式（6）为第一步反应再生反应，式（7）为再生至pH9以后继续发生的主反应。 本工程选择钠钙双碱法为脱硫工艺，以石灰作为主脱硫剂，钠碱为助脱硫剂。由于在吸收过程中以钠碱为吸收液，脱硫系统不会出现结垢等问题，运行安全可靠。且由于钠碱吸收液和二氧化硫反应的速率比钙碱快很多，能在较小的液气比条件下，达到较高的二氧化硫脱除率。2.2 低阻高效喷雾脱硫工艺喷
24、淋塔也成为喷雾塔，是在吸收塔内上部布置几层喷嘴，脱硫剂通过喷嘴喷出形成液雾，通过液滴与烟气的充分接触，来完成传质过程。空塔喷淋吸收塔主体为矩形塔体，塔体内配置有多个高效喷嘴及高效除雾装置，浆液在吸收塔内通过高效雾化喷嘴雾化，雾化覆盖面积可达200%，形成良好的气液接触反应界面，烟气进入塔内之后，在塔内匀速上升，与雾状喷液进行全面高效混合接触，脱除SO2等酸性气体。根据燃煤含硫量、脱硫效率等，一般在脱硫塔内布置几层喷嘴。喷嘴形式和喷淋压力对液滴直径有明显的影响。减少液滴直径，可以增加传质表面积，延长液滴在塔内的停留时间，两者对脱硫效率均起到积极的作用。液滴在塔内的停留时间与液滴直径、喷嘴出口速度
25、和烟气流动方向有关。带雾点的烟气上升至高效除雾装置时，通过除雾装置的作用，气液进行接触二次吸收并同时得到有效分离，从而避免烟气夹带雾沫，最大限度地减少烟气带水现象。空塔喷淋烟气洗涤技术是现在国际国内技术成熟，最为前沿流行使用的空塔喷淋技术。 1、空塔喷淋是经过大型石灰石石膏法演变而来的喷淋塔，具有很高的脱硫效率，最高时可达95; 2、可操作弹性大，对煤种变化适应性强，含硫率在4以下可确保二氧化硫排放浓度，在锅炉工况110以下均能正常等等; 3、系统阻力小，运行费用低，权为大型湿法的十分之一; 4、采用进口的除雾技术，烟气含湿量确保符合要求; 5、不存在堵塞问题; 6、设备利用率高，保证与锅炉同
26、步运行达100以上; 7、空塔投资与其它塔形相差无几; 8、运行操作简便，维护方便，稳定性是其它塔形的三到五倍。 除雾器可安装在吸收塔上部，用以分离净烟气夹带的雾滴。除雾器出口烟气湿度不大于75mg/Nm3，分为两级布置在脱硫塔上部，设置两级四通道平板式除雾器，一层粗除雾，一层精除雾。除雾器型式能够保证其具有较高的可利用性和良好的去除液滴效果，且保证脱硫后的烟气以一定流速均匀通过除雾器，防止发生二次携带，堵塞除雾器。除雾器系统的设计考虑了FGD装置入口的飞灰浓度的影响。该系统还包括去除除雾器沉积物的冲洗和排水系统，运行时根据给定或可变化的程序，既可进行自动冲洗，也可进行人工冲洗。设计了合理的冲
27、洗时间和冲洗水量，既能冲洗干净除雾器，又防止生成二次携带。位于下面的第一级除雾器是一个大液滴分离器，叶片间隙稍大，用来分离上升烟气所携带的较大液滴。上方的第二级除雾器是一个细液滴分离器，叶片距离较小，用来分离上升烟气中的微小浆液液滴和除雾器冲洗水滴。烟气流经除雾器时，液滴由于惯性作用，留在挡板上。由于被滞留的液滴也含有固态物，因此存在挡板上结垢的危险，同时为保证烟气通过除雾器时产生的压降不超过设定值，需定期进行在线清洗。为此，设置了定期运行的清洁设备，包括喷嘴系统。冲洗介质为工业水。一级除雾器的上下面和二级除雾器的下面设有冲洗喷嘴，正常运行时下层除雾器的底面和顶面，上层除雾器的底面自动按程序轮
28、流清洗各区域。除雾器每层冲洗可根据烟气负荷、除雾器两端的压差自动调节冲洗的频率。冲洗水由除雾器冲洗水泵提供，冲洗水还用于补充吸收塔中的水分蒸发损失。2.3 脱硫系统组成脱硫系统的工艺流程图和平面布置图见附图1和附图2。整个工艺由五大部分组成：(1)脱硫剂制备系统由成品石灰（粒径小于10mm（100）的粉状石灰）运至厂里后手工加入石灰消化池进行消化，消化后的石灰浆液自流至再生池中进行脱硫液再生反应。钠碱由运输车给料至钠碱池，在池中与工艺水进行混合直至达到所需的浓度，自流到再生池。(2)烟气系统热烟气自锅炉出来后进入吸收塔，向上流动穿过喷淋层，在此烟气被冷却到饱和温度，烟气中的SO2等污染物被脱硫
29、液吸收。经过喷淋洗涤后的饱和烟气，经除雾器除去水雾后，通过烟道经引风机进入烟囱排空。从锅炉出口至脱硫塔进口段的连接烟道采用A3钢制作，并根据需要设置膨胀节。连接烟道上设有挡板系统，以便于烟气脱硫系统事故时旁路运行。挡板采用手动抽板阀门，包括1个入口挡板、1个旁路挡板和1个脱硫装置出口挡板。在正常运行时，入口挡板和出口挡板开启，旁路挡板关闭。在故障情况下，开启烟气旁路挡板，关闭入口挡板和出口挡板，烟气通过旁路烟道绕过烟气脱硫系统直接排到烟囱。(3)SO2吸收系统在吸收塔内，脱硫液中的氢氧化钠与从烟气中捕获的SO2、SO3、HF、HCl等发生化学反应，生成亚硫酸钠和亚硫酸氢钠等物质。脱硫后的净烟气
30、通过除雾器除去气流中夹带的雾滴后排出吸收塔。采用喷淋塔作为吸收塔，喷淋塔是目前中小型锅炉脱硫装置中应用较为广泛的脱硫塔，其具有气液流通量大、压降低、操作弹性宽、不易堵、效率稳定等优点。吸收塔脱硫主要反应原理如下：a）吸收在吸收塔中，烟气中的SO2和SO3按照以下反应式被溶液中的水吸收：SO2 + H2O H2SO3SO3 + H2O H2SO4b）中和反应H2SO3和H2SO4必须很快被中和以保证有效的SO2和SO3.吸收。H2SO3、H2SO4 、HCl和HF与悬浮液中碱按以下反应式发生反应：Na2CO3 + H2SO3 Na2SO3+CO2 +H2ONa2CO3 + H2SO4 Na2SO
31、4 + CO2 + H2ONa2CO3 + HCl NaCl +CO2 +H2ONa2CO3 + HF NaF +CO2 +H2Oc）副反应烟气中所含的氧量将把脱硫反应中生成的亚硫酸钠(Na2SO3)氧化成硫酸钠(Na2SO4)：2 Na2SO3+O2 2 Na2SO4(4)脱硫液循环系统与脱硫渣处理系统泵前池的脱硫液通过循环水泵泵送到脱硫塔内与烟气接触反应后，从脱硫装置底部排出，排出的含有CaSO4、CaSO3及少量粉尘渣（大部分烟尘在原除尘器中除去）的混合渣浆液体进入再生池、沉淀池，与从石灰浆液池过来的石灰浆液发生再生反应，并进行脱硫副产物的沉淀，上清液流经泵前池，经沉淀后的池底渣浆由人工
32、清出，滤液返流回泵前池，由循环水泵抽送到脱硫装置进行脱硫循环利用。 (5)电气控制系统供电方式系统内的动力设备为分散式布置，均为三相电源供电，厂内民用动力和民用照明为单路三相电源供电分配使用，设计处理系统供电采用放射式供电方式，优点是安全可靠。接地系统处理系统低压配电系统接地接零保护采用TN-C-S系统，所有电气设备金属外壳均需可靠接地和接零，民用动力、照明接地接零保护采用TT系统。低压配电位置的确定设计要求低压配电位置尽可能靠近负荷中心，由于区内大功率用电设备主要为循环泵、渣浆泵等，其它动力及照明负荷较小，故在泵房内设一电控室，安装电源总柜、动力柜和仪表柜等。动力设备起动和控制方式所有动力设
33、备均设有欠压、短路和过载保护，电源总柜设过流保护。民用动力和民用照明设有短路、过载和漏电保护。动力电缆采用铠装电缆沿电缆沟暗敷设，无电缆沟地方软电缆和信号电缆均采用穿钢管埋地暗敷设，电缆沟支架均可靠接地，形成接地网。脱硫系统内所有设备间电缆的设计、供货由供方负责。供货及岛外部分（分界点为脱硫岛外1米）的敷设由业主方负责。脱硫岛采用手动控制.本工程系统涉及的所有规范、标准或材料规格（包括一切有效的补充或附录）均为最新版本，即以合同生效之日作为采用最新版本的截止日期。对脱硫系统及其辅助系统进行启/停控制、正常运行的监视和调整以及异常与事故工况的报警。工艺系统和仪表、控制设备的设计、供货能够满足上述
34、要求。 本系统供电电源均采用380V，50HZ交流电源，配电柜和动力控制柜根据用电负荷由设计院负责设计。2.4 本技术工艺的主要优点 工艺先进，技术指标完全能满足环保要求和厂家要求； 采用特制进口高效、防腐、耐磨喷头，喷雾液滴8001200m，具有极大的比表面积，同时又不易引起二次夹带； 脱硫效果好，脱硫效率达65%95%，脱硫塔烟所出口浓度不高于130mg/m3； 投资省、运行费用低，具有良好的经济性； 防结垢、防堵性能好，运行稳定，安全性能高； 防腐性能好，使用寿命长（主体设备在20年以上）； 阻力小，压降低（湿法脱硫系统小于1000Pa）； 操作弹性宽，运行管理方便，系统简便，投资省；
35、可确保风机安全可靠长期运行。2.5 物料消耗(1)石灰消耗量石灰消耗量：90纯度生石灰一小时用量126.5kg.实际石灰的投加量随石灰纯度、燃气含硫量和脱硫率的变化而变化。(2)钠碱消耗量理论上，采用双碱法第一碱（碳酸钠或氢氧化钠）无需增加，但在吸收液在循环吸收过程中蒸发随烟气带走、随脱硫渣带走及部分排放。按以往工程运行的实际情况，本工程的钠碱的消耗量为13.1kg/天(以100%氢氧化钠计)。(3)用水量 耗水量主要由三部分，即蒸发随烟气带走、随脱硫渣带走及部分排放，每台炉耗水量约为78m3/h。（4）副产物和脱硫渣量产生量脱硫的产物主要是亚硫酸钙和硫酸钙，灰水中除了烟气中吸收下来的尘以外，
36、主要是亚硫酸钙、硫酸钙及少量未反应的脱硫剂。 经计算，经二氧化硫脱除量约为130.1kg/h，终产物含水量约为30%，则排放量约为500kg/h，年排放量为4000吨。由于受实际燃气含硫量，实际脱硫率等因素的影响，实际产渣量将有很大变化。（5）废水排放脱硫液为循环用水，基本不外排，但为了保持氯离子的平衡，需排放35立方米/小时的废水，这部分废水经处理后纳入废水中和槽中和达到相应的污水排放标准后排放。第三章 工程计算 双碱法 计算过程 入口烟气量：4.5105Nm3/h；SO2浓度：2090mg/Nm3；烟气入口温度：T=160、常压标态：160： 3.1 脱硫塔（1）塔径及底面积计算：塔内流速
37、：取 D=2r=8.88m 即塔径为8.88米。底面积S=r2=61.9 m2塔径设定为一个整数，如4.5m（2）脱硫塔高度计算：液气比取L/G= 4 烟气中水气含量设为8%SO2如果2090mg/m3，液气比2.5即可，当SO2在2090mg/m3时，选4循环水泵流量：取每台循环泵流量191m。选100LZA-360型渣浆泵，流量194m3/h，扬程122.8米， 功率130KW ，3台 计算循环浆液区的高度：取循环泵8min的流量H1=349.73561.9=5.65m如此小炉子，不建议采用塔内循环，塔内循环自控要求高，还要测液位等，投资相应大一点。采用塔外循环，泵的杨程选35m，管道采用
38、碳钢即可。计算洗涤反应区高度停留时间取3秒洗涤反应区高度H2=3.23=9.6m 除雾区高度取6米H3=6m 脱硫塔总高度H=H1+H2+H3=5.65+9.6+6=21.3m 塔体直径和高度可综合考虑，直径大一点，高度可矮一点，从施工的方便程度、场地情况，周围建筑物配套情况综合考虑，可适当进行小的修正。如采用塔内循环，底部不考虑持液槽，进口管路中心线高度可设在2.5m，塔排出口设为溢流槽，自流到循环水池。塔的高度可设定在1618m3.2 物料恒算每小时消耗99%的NaOH1.075Kg。每小时消耗85%的CaO60.585Kg。石灰浆液浓度：含固量15%，可得石灰浆液密度1.093。按半小时
39、配置一次石灰浆液计算，每次配置石灰浆液的体积是185m3。浆液区的体积是24.26 m3。石灰浆液按浆液区体积的10% 的流量（即石灰浆液泵的流量为 2.4 m3/h）不间断往塔内输送浆液。石膏浆液排出泵按浆液区体积的20% 的流量（即石膏浆液排出泵的流量为 4.8 m3/h）不间断往塔外输出石膏浆液。由计算可得每小时产石膏干重0.129吨。蒸发水分量2.16 m3/h。除雾器及管道冲洗水量约为3 m3/h。补充碱液量按按浆液区体积的10% 的流量（即碱液泵的流量为 2.4 m3/h）不间断往塔内输送碱液 进塔部分：石灰浆液2.4 m3/h + 除雾器及管道冲洗水量3 m3/h + 补充碱液量
40、2.4 m3/h出塔部分：石膏浆液4.8m3/h +蒸发水分量2.16 m3/h 若氧化还原池按两塔5小时排出浆液量计算，则容积应为3.625=36 m3 如果采用塔外循环，循环水池也即再生、沉淀、碱水池可设定容量为250m3，有效容积200m3，池高度4m（便于抽沉淀），循环水停留时间设定为1小时。石灰采用人工加料，沉淀用离心渣泵或潜水渣泵抽出，采用卧式离心机脱水。第四章 脱硫工程内容4.1 脱硫剂制备系统脱硫剂制备系统主要包括：石灰消化池、钠碱罐、搅拌器及相应的阀门、管道及管件等。 (1)石灰消化池浆液制备系统配置一个石灰浆液池，浆液池有效容积为1台（公用工程全部按两台锅炉考虑）锅炉机组在
41、最大工况下运行3小时的石灰浆液消耗量，石灰消化池容积为3m3。其基本尺寸：1.42.0，采用钢砼结构，半地下式布置，池内设有搅拌器（其功率为4.5Kw、浆叶采用SUS316L制作），化灰用水为工艺用水。 (2)钠碱池钠碱池的有效容积为5m3，用以将钠碱液送入再生池中。 (3) 阀门、管道及管件阀门、管道及管件均采用SUS304材质。4.2 烟气系统烟气系统包括烟道、膨胀节及电动挡板。从锅炉出口至脱硫塔进口段的连接烟道采用A3钢制作，并根据需要设置膨胀节。连接烟道上设有挡板系统，以便于烟气脱硫系统事故时旁路运行。挡板采用手动插板阀，包括1个入口挡板、1个旁路挡板和1个脱硫装置出口挡板。本烟气系统
42、可实现100%烟气旁路。以满足脱硫塔内检修与维护的需要从而保证锅炉的正常稳定的运行。4.3 SO2吸收系统SO2吸收系统主要由脱硫主塔、连接烟道（副塔）、喷淋层、组合式除雾器、预埋件及外部钢结构、冲洗系统组成。(1) 脱硫塔 脱硫塔是系统的核心，脱硫塔的材质是本脱硫硫工程能否长期稳定运行的关键，按照要求，脱硫塔体材质采用麻石制作。按国家相应的规范执行。吸收塔采用空塔喷淋结构（根据脱硫率的需要设置2层高效雾化喷淋层）。吸收塔选用的麻石，能承受烟气飞灰和脱硫工艺固体悬浮物的磨损。所有部件包括塔体和内部结构设计均考虑防腐要求。吸收塔设计能防止液体泄漏。塔体上的人孔、通道、连接管道等在壳体穿孔的地方进
43、行密封，防止泄漏。吸收塔壳体设计能承受各种荷载，包括吸收塔及作用在吸收塔上的设备和管道的自重、介质重、保温重，以及风载、雪载、地震荷载等。吸收塔底面能完全排空浆液。塔的整体设计方便塔内部件的检修和维护，吸收塔内部的导流板、喷淋系统和支撑等不易堆积污物和结垢。吸收塔烟道入口段的设计考虑防止烟气倒流和固体物堆积。吸收塔配备足够数量和大小合适的人孔门，在附近设置走道和平台。喷淋系统的设计能合理分布要求的喷淋量, 使烟气流向均匀，并确保吸收浆液与烟气充分接触和反应。所有喷咀能避免快速磨损、结垢和堵塞。喷咀的磨损寿命至少为2年。喷咀与管道的设计便于检修，冲洗和更换，可实现不停炉检修。(2)连接烟道连接烟
44、道（副塔）是指从脱硫塔主塔出口至风机进口段。连接烟道采用碳钢。其要求按国家相应的规范执行。(3)喷淋层在本脱硫系统中，为了达到良好的吸收效果，吸收塔设计成逆流式喷淋塔，设置2层的喷淋层，每层喷淋层由若干个高效雾化实心喷嘴组成，而每个喷嘴自成体系统，可单独开启与关闭并可调节其喷液量。吸收液由喷嘴喷出，喷嘴均匀布置塔内横截面上，喷射出来的成实心锥型的浆液可以覆盖整个横截面，在满足吸收SO2所需的比表面积的同时，该技术把喷淋造成的压力损失减少到最小。传质吸收时间为2-3秒。喷嘴是本净化装置最关键的部件，它具有以下特点： 国内雾化喷嘴由于受到国内加工工艺、材料的限制，根本无法与进口的相比拟，为提高脱硫
45、液的雾化程度及雾化的均匀性，我公司引进原装316L高效雾化喷嘴。原装高效雾化喷嘴雾化程度好，雾化粒径小，脱硫剂的比表面积大，再加上喷嘴的科学合理布置，使得在预处理区形成无漏洞、重叠少的吸收液雾化区段，与国内技术相比成百、上千倍地提高了烟气与脱硫液接触机会，同时喷液可大幅减少，由此带来烟气温降小，由于烟气温度高、气液接触面积大，SO2与脱硫剂之间反应剧烈、反应速度快，这是保证脱硫效率高的一个主要因素，也给烟尘的成球提供了良好的条件。喷嘴内液体流道大而畅通，具有良好的防堵性能；采用特种不锈钢制作，具有很好的防腐耐磨性能。 喷嘴体积小，安装清洗方便。喷淋层主要由环形分配管、雾化喷嘴、套管、阀门，喷雾
46、连接管。(4)组合式除雾装置平板折流式除雾器，两级四通道，确保除雾效果。这里不再描述。 (5)冲洗系统 由于本脱硫工艺采用双碱法工艺，理论上除雾器、喷头及管道不存在结垢问题，但实际运行过程中除雾器、脱硫塔底部及部分管道均有沉积物与结垢现象的存在，故本工程在这些地方均设有冲洗装置，冲洗水为工艺用水。可以定期冲洗除雾器、脱硫塔底部等部位因长期运行中可能产生的死角结灰，解决了除雾器无需停炉清灰的问题。冲洗系统用水为业主方的供水压力为0.3MPa的工艺水，由单独设置的除雾器冲洗水泵。4.4 脱硫液循环和脱硫渣处理系统(1)脱硫液循环系统1循环泵循环泵选用防腐耐磨性能优良的高分子量衬塑泵，型号为： 流量：360m3/h，扬程：32m，功率：55kw数量为：2台（一用一备）。泵吸入口配备了滤网，以便泵及系统的堵塞。2搅拌器统设置两台搅拌器(功率为7.5kw)，其为全金属结构，接触被搅拌流体的搅拌器部件，选用适应被搅拌流体特性的材料，并具有耐磨损和腐蚀的性能。循环浆池搅拌器的设计和布置考虑了氧化空气的最佳分布。3循环池循环池采用现浇整体
