1、第一章第一章 緒論緒論.21.1 設計的背景及意義.21.2 國內外研究現狀.31.2.1 煙氣脫硫技術現狀.31.2.2 我國煙氣脫硫技術研究開發進展.51.3 課程設計任務及采用技術.81.3.1 設計任務及目的.81.3.2 脫硫工藝采用的技術.8第二章第二章 脫硫工藝脫硫工藝.102.1 脫硫過程.102.2 低阻高效噴霧脫硫工藝.112.3 脫硫系統組成.122.4 本技術工藝的主要優點.152.5 物料消耗.15第三章第三章 工程計算工程計算.173.1 脫硫塔.173.2 物料恒算.18第四章第四章 脫硫工程內容脫硫工程內容.204.1 脫硫劑制備系統.204.2 煙氣系統.20

2、4.3 SO2吸收系統.204.4 脫硫液循環和脫硫渣處理系統.224.5 消防及給水部分.23第五章第五章 流程圖流程圖.255.1 方框流程圖.255.2 管道儀表流程圖.25第六章第六章 參考文獻參考文獻.27第一章第一章 緒論緒論1.1 設計的背景及意義設計的背景及意義中國是燃煤大國,能源結構中約有 70%的煤。而又隨著近年來中國經濟的快速發展,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趨嚴重,給農業生產和人民生活帶來極大的危害,因此,采取有效的煙氣治理措施,切實削減二氧化硫的排放量,控制大氣二氧化硫污染、保護大氣環境質量,事關國家可持續發展戰略,是目前及未來相當長時間內中國

3、環境保護的重要課題之一。就目前的技術水平和現實能力而言,煙氣脫硫(Flue gas desulfurization，縮寫 FGD)技術是世界上應用最廣泛、最經濟、最有效的一種控制 SO2 排放的技術。按照脫硫方式和產物的處理形式劃分,煙氣脫硫一般可分為濕式脫硫、干式脫硫和半干式脫硫三類。濕法脫硫占世界 80%以上的脫硫市場,是目前世界上應用最廣的FGD 工藝,具有設備簡單、投資少、操作技術易掌握、脫硫效率高等特點。而濕式石灰石/石灰法又占濕法的近 80%。濕式鈣法的優點是效率和脫硫劑的利用率高,缺點是設備易結垢,嚴重時造成設備、管道堵塞而無法運行,且工程投資大、運行成本高,對于中小型鍋爐和窯爐

4、不合適。雙堿法正是中小型燃煤鍋爐和發電廠應用較廣的煙氣脫硫技術,為了克服濕法石灰/石灰石-石膏法容易結垢和堵塞的缺點而發展起來的。該法種類較多,有鈉鈣雙堿法、鈣鈣雙堿法、堿性硫酸鋁法等,其中最常用的是鈉鈣雙堿法。由于主塔內采用液相吸收,吸收劑在塔外的再生池中進行再生,從而不存在塔內結垢和漿料堵塞問題,從而可以使用高效的板式塔或填料塔代替目前廣泛使用的噴淋塔漿液法,減小吸收塔的尺寸及操作液氣比,降低成本,再生后的吸收液可循環使用。另外,該工藝有鈉堿法中反應速度快的優點,脫硫效率高-可達 90%以上,應用較為廣泛。因此雙堿法脫硫工藝在中小型燃煤鍋爐的除塵脫硫上有推廣價值,符合國家目前大力提倡的循環

5、經濟,具有顯著的環境效益和社會效益。以前我國燃煤電廠煙氣脫硫項目的引進大多對硬件比較重視，而對軟件的重視程度不夠，不少引進項目大多停留在購買設備上，但現在越來越注重煙氣脫硫技術的國產化。而國產化的關鍵在于掌握煙氣脫硫的設計技術，只有實現煙氣脫硫設計國產化，才能按市場規則選用更多質量優良、價格合理的脫硫設備，才有資格、有能力對脫硫工程實行總承包，承擔全部技術責任，推動煙氣脫硫設計國產化的進程。因此我們在引進設計和制造技術，在消化吸收和創新方面還需要做大量的工作。1.2 國內外研究現狀國內外研究現狀1.2.1 煙氣脫硫技術現狀煙氣脫硫技術現狀煙氣脫硫的歷史悠久,早在一百多年前就有人進行了這方面的研

6、究據 1990年美國環保局(EPA)統計,世界各國開發、研究、使用的 502 控制技術達 189 種,預計目前已超過 200 種這些技術歸納起來可分為三大類:(l)燃燒前脫硫,如洗煤、微生物脫硫件;(2)燃燒中脫硫,如工業型煤固硫、爐內噴鈣;(3)燃燒后脫硫,即煙氣脫硫(FGD)FGD 法是世界上唯一大規模商業化的脫硫技術FGD 技術,主要是利用吸收劑或吸附劑去除煙氣中的 502,并使其轉化為較穩定的硫的化合物FGD技術種類繁多,但是真正工業化的只有十幾種FGD 技術按脫硫后產物的含水量大小可分為濕法、半干法和干法;按脫硫劑是否再生分為再生法和不可再生法;按脫硫產物是否回收分為回收法和拋棄法其

7、中濕法脫硫技術應用約占整個工業化脫硫裝置的 85%左右,而濕式石灰石/石灰法又占濕法的近 80%,在現有煙氣脫硫技術中占主導地位。近年來,世界各國在煙氣脫硫(FGD)方面均取得了較大進展目前常用的工業化的 FGD 技術有:(l)濕法石灰石/石灰煙氣脫硫技術該法是利用成本低廉的石灰石或石灰作為吸收劑吸收煙氣中的 502,生成半水亞硫酸鈣或石膏這種技術曾在 70 年代因其投資大!運行費用高和腐蝕!結垢!堵塞等問題而影響了其在火電廠中的應用經過多年的實踐和改進,工作性能和可靠性大為提高,投資與運行費用顯著減少該法主要優點為:a.脫硫效率高(有的裝置 C 留 S=1 時,脫硫效率大于 90%);b.吸

8、收劑利用率高,可大于 90%;c.設備運轉率高(可達 90%以上)該法是目前我國引進的煙氣脫硫裝置中主要方法主要缺點是投資大、設備占地面積大、運行費用高。七五期間重慶路磺電廠引進日本三菱重工的與 2 又 360MW 機組配套 2 套濕式石灰石/石膏法煙氣脫硫技術與設備,率先建成了大型電廠鍋爐煙氣脫硫示范工程,并于 1992 年和 1993 年正式投入商業運轉,系統脫硫率達 95%以上,副產品石膏純度高于 90%。目前,從設計上綜合考慮加強反應控制,強制氧化,從而減少吸收塔和附屬設備體積、降低電耗、減少基本建設投資和運行費用選用耐腐蝕材料,提高吸收塔及出口煙氣、擋板、除霧裝置等的使用壽命,提高氣

9、液傳質效率,建造大尺寸的吸收塔等因素,對此項技術作了進一步改進和提高。(2)氨法氨法煙氣脫硫采用氨作為二氧化硫的吸收劑,氨與二氧化硫反應生成亞硫酸餒和亞硫酸氫錢,隨著亞硫酸氫錢比例的增加,需補充氨,而亞硫酸按會從脫硫系統中結晶出來在有氧氣存在的情況下還可能發生氧化反應生成硫酸錢該法根據吸收液再生方法不同,可以分為氨一酸法!氨一亞硫酸按法和氨一硫按法影響氨法脫硫效率的主要因素是脫硫液的組成,受溶液蒸氣壓和 pH 值的影響氨法的主要優點是脫硫劑利用率和脫硫效率高,且可以生產副產品但氨易揮發,使得吸收劑的消耗量增加,產生二次污染。此外該法還存在生產成本高!易腐蝕!凈化后尾氣中含有氣溶膠等問題。(3)

10、雙堿法脫硫工藝為了克服石灰/石灰石法容易結垢和堵塞的缺點,發展了雙堿法。該法先用可溶性的堿性清液作為吸收劑吸收 50:,然后再用石灰乳或石灰對吸收液進行再生。雙堿法的明顯優點是,由于主塔內采用液相吸收,吸收劑在塔外的再生池中進行再生,從而不存在塔內結垢和漿料堵塞問題,從而可以使用高效的板式塔或填料塔代替目前廣泛使用的噴淋塔漿液法,減小吸收塔的尺寸及操作液氣比,降低成本另外,雙堿法可得到較高的脫硫率,可達 80%以上,應用范圍較廣,該法的主要缺點是再生池和澄清池占地面積較大。(4)噴霧干燥法煙氣脫硫技術這種技術屬半干法脫硫技術,多數采用旋轉噴霧器,石灰漿液作吸收劑,以細霧滴噴入反應器,與二氧化硫

11、反應并同時干燥,在反應器出口,隨著水分蒸發,形成了干的顆粒混合物其工藝特點是投資較低,設計和運行費用較為簡單,占地面積較少,脫硫率一般為 60 一 80%在西歐的德國、奧地利、意大利、丹麥、瑞典、芬蘭等國家應用比較多美國也有巧套裝置(總容量 500OMW)在運行,燃煤含硫量一般不超過 1.5%,脫硫效率均低于 90%。沈陽黎明發動機廠從丹麥引進技術并建成一套 S000ONm3/h 工業裝置,并對低硫煤(含硫率 0.97%)煙氣進行了脫硫試驗,在鈣硫比為 2.2 時,取得 80%的系統總脫硫效率。(5)爐內噴吸收劑/增濕活化煙氣脫硫工藝該法是一種將粉狀鈣質脫硫劑直接噴入燃燒鍋爐爐膛的技術,由于投

12、資及運行費用較低,該類工藝方法在近期內取得較大進展,在西北歐廣大國家均已有工業運行裝置。芬蘭 IVO 公司開發了爐內噴鈣/活化脫硫工藝(LIFAC),克服了脫硫效率不高及粉塵比阻升高而影響除塵效果的弊端,具體做法是:在鍋爐尾部安活化反應器,將煙氣增濕,使剩余的吸收劑活化與 502 反應其工藝簡單,占地小,主要適用于中!低硫煤鍋爐,脫硫率一般為 60 一 80%。其主要缺點是脫硫劑消耗量大,易產生粉灰,使除塵負荷加重南京下關電廠引進 LIFAC 全套技術,配套125MW 機組(燃煤含硫率 0.92%),設計脫硫率 75%。(6)海水脫硫技術這是一種投資低,運行費用低,易管理的脫硫工藝,適用于燃煤

13、含硫量不高,并以海水為循環冷卻水的電廠。己投運或工程建設中的國家有挪威、西班牙、英國等沿海國家現有 20 多套商業運行系統。煙氣處理總量達 6.59x106m3/h,相當于裝機容量 2150MW,其中單項工程最大處理量為 l.o3xlo6M3/h,相當于裝機容量 375Mwl0。該法以利用天然純海水(堿度 1.2 一 2.5 們 n 們以 01/1)作為煙氣中的二氧化硫吸收劑,工藝簡單,無結垢、堵塞現象。董學德等人曾認為這是一種符合我國國情,并值得在國內火電廠試點的脫硫工藝,但該法產生的廢棄物以及熱污染對附近海洋生態的影響尚不清楚此法已應用于深圳西部電廠一臺200MW 的機組,在校核工況下,脫

14、硫率七 70%,曝氣池出口排放海水的 pH 七6.5,FGD 系統出口煙氣溫度=70(7)電子束煙氣脫硫技術該法是采用高能電子束照射煙氣,使煙氣中的 N2、O2 和水蒸氣等發生輻射反應,生成大量的離子!自由基!原子!電子和各種激發態的原子、分子等活性物質,它們將煙氣中的 SO2 和 NOx 氧化為 SO3 和 NO2。這些 SO3 和 NO2 與水蒸氣反應生成硫酸和硝酸,再與氨反應生成硫酸按與硝酸按。該工藝特點是同時脫硫脫硝,無廢水排放,運行操作簡單,副產品可用作氮肥,但其核心設備加速器昂貴限制其推廣應用。1.2.2 我國煙氣脫硫技術研究開發進展我國煙氣脫硫技術研究開發進展八十年代以來,特別是

15、在九五和十五期間,我國自主開發研究了一批煙氣脫硫技術,其中較為典型的有:(l)旋流板塔煙氣脫硫法該法主要是以旋流板塔為吸收塔的一種脫硫方法。旋流板塔是浙江大學發明的新型塔器,具有負荷高、壓降低、不易堵、彈性寬等優點,其綜合性能優于國內外普遍使用的濕法吸收器。浙江大學對旋流板塔煙氣脫硫法已有二十年的研究,并承擔了七五、九五、十五 0863 國家重點科技攻關項目脫硫的課題,對旋流板塔法應用各種吸收劑和添加劑時的脫硫機理和應用進行了大量的研究。該技術己在浙江、江蘇、湖南、山東等地推廣應用在數十套 2t/h130t/h 不同規模的燃煤鍋爐上,采用的工藝有雙堿法!石灰法及使用堿性廢物法等,脫硫率達 60

16、 一90%,除塵效率達 9099%,全塔阻力平均為 1000Pa。(2)氧化鎂法清華大學在十五 0863 計劃期間研究了氧化鎂法的工藝,該工藝采用氧化鎂作為吸收劑,吸收煙氣中的二氧化硫,生成亞硫酸鎂,同時煙氣中的氧與亞硫酸鎂發生反應生成硫酸鎂。氧化鎂法的工藝路線按回收產品的不同又可以分為氧化鎂一硫酸鎂回收法和氧化鎂二氧化硫回收法。前者通過添加氧化池,把吸收漿液中的亞硫酸鎂氧化成硫酸鎂,硫酸鎂的溶解度很大,再通過結晶回收硫酸鎂;后者分離一部分漿液進行分離,得到的亞硫酸鎂通過鍛燒得到氧化鎂,同時回收二氧化硫氣體,回收的氧化鎂再用于脫硫,二氧化硫則用來制硫酸。該工藝優點是氧化鎂的活性高于氧化鈣,與石

17、灰法相比在較低的液氣比下可得到與石灰法相同的脫硫效率,同時由于硫酸鎂的溶解度大,不會結垢氧化鎂法的另一個優點是回收產品硫酸鎂或硫酸。但是改工藝受礦產資源的限制,由于氧化鎂的價格高,在沒有氧化鎂資源的地方不合適。另一方面,氧化鎂一一二氧化硫回收法的回收過程中,亞硫酸鎂和硫酸鎂鍛燒后產生的氧化鎂活性較低,難以實現循環利用目前在工程應用中大都采用氧化鎂一硫酸鎂的工藝。(3)半干半濕法十五期間,中國環境科學研究院發明了自主的半干半濕法煙氣脫硫技術,該工藝采用石灰作為脫硫劑,采用脫硫灰循環應用作為輔助脫硫劑成分。脫硫灰中含有未完全反應的石灰和飛灰,經脫硫塔和預除塵器收集后,通過蒸汽輸送重新進入脫硫塔。石

18、灰在蒸汽輸送過程中,CaO 變為強活性的 Ca(OH)2,循環應用脫硫灰通過蒸汽輸送,一部分粉煤灰中的堿性氧化物變為濕堿性的堿性氫氧化物,提高了脫硫劑與 502 進行反應的活性和石灰的利用率。它克服旋轉噴霧法(SDA)噴霧與磨損,對脫硫劑鈣含量要求高,以及爐內噴鈣增濕活化法(LIFAC)Ca/S 比過高的缺點.具有設備系統簡單,占地少、投資低、運行費低、易操作和維修等優點。目前已應用在垃圾焚燒行業的煙氣脫硫上。(4)堿性廢物法北京市勞動保護研究院在對工業廢堿進行了研究之后開發了利用鍋爐自身排放堿性物質脫硫的煙氣處理技術鍋爐自身排放的灰渣中含有的氧化鈣、氧化鎂、氧化鈉和氧化鉀等堿性金屬氧化物的含

19、量范圍很寬,它們具有中和酸性物質的作用;三氧化二鐵和三氧化二鋁是兩性氧化物,在酸性條件下又具有中和酸的能力。利用這些堿性物質脫硫具有工藝簡單,操作方便,基建投資少,運行費用低等特點。既解決了工業堿性廢棄物被拋棄,占用土地,給環境帶來的嚴重污染問題,又可脫除煙氣中的二氧化硫,降低脫硫成本,起到了以廢治廢綜合治理環境的目的，有較好的社會、經濟效益。(5)循環流化床流化床脫硫技術在 20 世紀 60 年代開始燃燒中脫硫中得到應用,后來應用到了煙氣脫硫中。浙江大學熱能工程研究所和山東大學能源與動力工程研究院在循環流化床煙氣脫硫技術方面做的研究較多,并且己應用到工程實例中。循環流化床煙氣脫硫技術與流化床

20、燃燒脫硫技術類似,煙氣通過流化床,使吸收劑在流化床內處于流化態,煙氣與懸浮的吸收劑發生反應,在流化床出口設置氣固分離裝置把吸收劑和反應產物分離出來回到流化床內進一步反應,煙氣經過除塵以后排放循環流化床煙氣脫硫技術具有結構簡單、占地小、脫硫效率較高、投資和運行費用低等優點,但是對于后續的除塵負荷較大,鈣硫比較濕法高。(6)旋轉噴霧干燥法(LsDP)西南電力設計院等單位經過七五攻關,己建造出自動化水平較高、全套設備國產化,用于高硫煤的中試裝置應用于四川內江白馬電廠 70,000Nm/h的煙氣處理,煙氣中 SO2 氣體含量 3,500ppm,脫硫率 80%,每年減少 502 排放量3300t。(7)

21、磷餒肥法(PAFP)該法是我國自主開發的一種煙氣脫硫技術其特點是利用天然磷礦石和氨作為原料,在煙氣脫硫過程中副產磷按復合肥料。已在四川豆壩電廠建成5,000Nm3/h 中試裝置,系統總脫硫率七 95%,副產品磷按復肥含水量三 4%,肥料品位(N+PZOS 含量)全 35%。(8)脈沖電暈等離子法(ppCp)該技術利用高電壓脈沖在煙氣中電暈放電,使 SO2 和 NOx 分子氧化并與注入的 NH3 反應生成硫錢和硝餒,可實現煙氣脫硫脫硝,具有電子束輻照法的全部優點,同時一次性投資和運行費用較低,因而受到國內外廣泛關注。該技術也被列入十五國家 863 計劃中國工程物理院也己在四川建成 20,000

22、Nm3/h 的裝置.(9)活性炭纖維法(ACFp)該技術利用活性炭纖維作催化劑,脫硫率可達 95%以上,單位脫硫劑處理能力高于活性炭脫硫一個數量級,且工藝流程簡單,設備少,操作容易,投資和運行成本低,并能在消除 502 污染的同時回收硫資源。另外我國還在生物法脫硫、電化學脫硫、電子束輻照法、氧化熱化學法等1.3 課程設計任務及采用技術課程設計任務及采用技術1.3.1 設計任務及目的設計任務及目的任務：完成煙氣脫硫工藝系統的設計。煙氣整體情況：入口煙氣量：4.5105Nm3/h；SO2 濃度：2090mg/Nm3；煙氣入口溫度：T=160、常壓。目的：通過該設計，使學生能夠綜合運用課堂上學過的理

23、論知識和專業知識。以鞏固和深化課程內容；熟悉使用規范、設計手冊和查閱參考資料，培養學生分析問題、解決問題和獨立工作的能力；進一步提高學生計算、繪圖和編寫說明書的基本技能。1.3.2 脫硫工藝采用的技術脫硫工藝采用的技術Na2CO3+SO2Na2SO3+CO2（啟動時反應） 2NaOH+SO2Na2SO3+H2O Na2SO3+SO2+H2O2NaHSO3 再生過程（用石灰乳） 2NaHSO3+Ca(OH)2Na2SO3+CaSO3+2H2O Na2SO3+Ca(OH)22NaOH+CaSO3 如有氧氣存在下，還會發生以下反應 Ca(OH)2+Na2SO3+1/2O2+2H2O 2NaOH+Ca

24、SO42H2O9為了克服石灰/石灰石法容易結垢和堵塞的缺點,發展了雙堿法。該法先用可溶性的堿性清液作為吸收劑吸收 50:,然后再用石灰乳或石灰對吸收液進行再生雙堿法的明顯優點是,由于主塔內采用液相吸收,吸收劑在塔外的再生池中進行再生,從而不存在塔內結垢和漿料堵塞問題,從而可以使用高效的板式塔或填料塔代替目前廣泛使用的噴淋塔漿液法,減小吸收塔的尺寸及操作液氣比,降低成本。另外,雙堿法可得到較高的脫硫率,可達 80%以上,應用范圍較廣,該法的主要缺點是再生池和澄清池占地面積較大。第二章第二章 脫硫工藝脫硫工藝該法使用 Na2CO3或 NaOH 液吸收煙氣中的 SO2，生成 HSO32-、SO32-

25、與SO42-，反應方程式如下：2.1 脫硫過程脫硫過程 232232COSONaSOCONa（1） OHSONaSONaOH23222（2） 322322NaHSOOHSOSONa（3）其中：式（1）為啟動階段 Na2CO3溶液吸收 SO2的反應；式（2）為再生液 pH 值較高時（高于 9 時） ，溶液吸收 SO2的主反應；式（3）為溶液 pH 值較低（59）時的主反應。二、氧化過程(副反應) （4）4223221SONaOSONa （5）42321NaHSOONaHSO三、再生過程 （6）OHNaOHCaSOOHCaNaHSO2323)(2 （7）3232CaSONaOHOHCaSONa式（

26、6）為第一步反應再生反應，式（7）為再生至 pH9 以后繼續發生的主反應。 本工程選擇鈉鈣雙堿法為脫硫工藝，以石灰作為主脫硫劑，鈉堿為助脫硫劑。由于在吸收過程中以鈉堿為吸收液，脫硫系統不會出現結垢等問題，運行安全可靠。且由于鈉堿吸收液和二氧化硫反應的速率比鈣堿快很多，能在較小的液氣比條件下，達到較高的二氧化硫脫除率。2.2 低阻高效噴霧脫硫工藝低阻高效噴霧脫硫工藝噴淋塔也成為噴霧塔，是在吸收塔內上部布置幾層噴嘴，脫硫劑通過噴嘴噴出形成液霧，通過液滴與煙氣的充分接觸，來完成傳質過程。空塔噴淋吸收塔主體為矩形塔體，塔體內配置有多個高效噴嘴及高效除霧裝置，漿液在吸收塔內通過高效霧化噴嘴霧化，霧化覆蓋

27、面積可達 200%，形成良好的氣液接觸反應界面，煙氣進入塔內之后，在塔內勻速上升，與霧狀噴液進行全面高效混合接觸，脫除 SO2 等酸性氣體。根據燃煤含硫量、脫硫效率等，一般在脫硫塔內布置幾層噴嘴。噴嘴形式和噴淋壓力對液滴直徑有明顯的影響。減少液滴直徑，可以增加傳質表面積，延長液滴在塔內的停留時間，兩者對脫硫效率均起到積極的作用。液滴在塔內的停留時間與液滴直徑、噴嘴出口速度和煙氣流動方向有關。帶霧點的煙氣上升至高效除霧裝置時，通過除霧裝置的作用，氣液進行接觸二次吸收并同時得到有效分離，從而避免煙氣夾帶霧沫，最大限度地減少煙氣帶水現象。空塔噴淋煙氣洗滌技術是現在國際國內技術成熟，最為前沿流行使用的

28、空塔噴淋技術。 1、空塔噴淋是經過大型石灰石石膏法演變而來的噴淋塔，具有很高的脫硫效率，最高時可達 95; 2、可操作彈性大，對煤種變化適應性強，含硫率在 4以下可確保二氧化硫排放濃度，在鍋爐工況 110以下均能正常等等; 3、系統阻力小，運行費用低，權為大型濕法的十分之一; 4、采用進口的除霧技術，煙氣含濕量確保符合要求; 5、不存在堵塞問題; 6、設備利用率高，保證與鍋爐同步運行達 100以上; 7、空塔投資與其它塔形相差無幾; 8、運行操作簡便，維護方便，穩定性是其它塔形的三到五倍。 除霧器可安裝在吸收塔上部，用以分離凈煙氣夾帶的霧滴。除霧器出口煙氣濕度不大于 75mg/Nm3，分為兩級

29、布置在脫硫塔上部，設置兩級四通道平板式除霧器，一層粗除霧，一層精除霧。除霧器型式能夠保證其具有較高的可利用性和良好的去除液滴效果，且保證脫硫后的煙氣以一定流速均勻通過除霧器，防止發生二次攜帶，堵塞除霧器。除霧器系統的設計考慮了 FGD 裝置入口的飛灰濃度的影響。該系統還包括去除除霧器沉積物的沖洗和排水系統，運行時根據給定或可變化的程序，既可進行自動沖洗，也可進行人工沖洗。設計了合理的沖洗時間和沖洗水量，既能沖洗干凈除霧器，又防止生成二次攜帶。位于下面的第一級除霧器是一個大液滴分離器，葉片間隙稍大，用來分離上升煙氣所攜帶的較大液滴。上方的第二級除霧器是一個細液滴分離器，葉片距離較小，用來分離上升

30、煙氣中的微小漿液液滴和除霧器沖洗水滴。煙氣流經除霧器時，液滴由于慣性作用，留在擋板上。由于被滯留的液滴也含有固態物，因此存在擋板上結垢的危險，同時為保證煙氣通過除霧器時產生的壓降不超過設定值，需定期進行在線清洗。為此，設置了定期運行的清潔設備，包括噴嘴系統。沖洗介質為工業水。一級除霧器的上下面和二級除霧器的下面設有沖洗噴嘴，正常運行時下層除霧器的底面和頂面，上層除霧器的底面自動按程序輪流清洗各區域。除霧器每層沖洗可根據煙氣負荷、除霧器兩端的壓差自動調節沖洗的頻率。沖洗水由除霧器沖洗水泵提供，沖洗水還用于補充吸收塔中的水分蒸發損失。2.3 脫硫系統脫硫系統組成組成脫硫系統的工藝流程圖和平面布置圖

31、見附圖 1 和附圖 2。整個工藝由五大部分組成：(1)脫硫劑制備系統由成品石灰（粒徑小于 10mm（100）的粉狀石灰）運至廠里后手工加入石灰消化池進行消化，消化后的石灰漿液自流至再生池中進行脫硫液再生反應。鈉堿由運輸車給料至鈉堿池，在池中與工藝水進行混合直至達到所需的濃度，自流到再生池。(2)煙氣系統熱煙氣自鍋爐出來后進入吸收塔，向上流動穿過噴淋層，在此煙氣被冷卻到飽和溫度，煙氣中的 SO2等污染物被脫硫液吸收。經過噴淋洗滌后的飽和煙氣，經除霧器除去水霧后，通過煙道經引風機進入煙囪排空。從鍋爐出口至脫硫塔進口段的連接煙道采用 A3 鋼制作，并根據需要設置膨脹節。連接煙道上設有擋板系統，以便于

32、煙氣脫硫系統事故時旁路運行。擋板采用手動抽板閥門，包括 1 個入口擋板、1 個旁路擋板和 1 個脫硫裝置出口擋板。在正常運行時，入口擋板和出口擋板開啟，旁路擋板關閉。在故障情況下，開啟煙氣旁路擋板，關閉入口擋板和出口擋板，煙氣通過旁路煙道繞過煙氣脫硫系統直接排到煙囪。(3)SO2吸收系統在吸收塔內，脫硫液中的氫氧化鈉與從煙氣中捕獲的 SO2、SO3、HF、HCl等發生化學反應，生成亞硫酸鈉和亞硫酸氫鈉等物質。脫硫后的凈煙氣通過除霧器除去氣流中夾帶的霧滴后排出吸收塔。采用噴淋塔作為吸收塔，噴淋塔是目前中小型鍋爐脫硫裝置中應用較為廣泛的脫硫塔，其具有氣液流通量大、壓降低、操作彈性寬、不易堵、效率穩

33、定等優點。吸收塔脫硫主要反應原理如下：a）吸收在吸收塔中，煙氣中的 SO2和 SO3按照以下反應式被溶液中的水吸收：SO2 + H2O H2SO3SO3 + H2O H2SO4b）中和反應H2SO3和 H2SO4必須很快被中和以保證有效的 SO2和 SO3.吸收。H2SO3、H2SO4 、HCl 和 HF 與懸浮液中堿按以下反應式發生反應：Na2CO3 + H2SO3 Na2SO3+CO2 +H2ONa2CO3 + H2SO4 Na2SO4 + CO2 + H2ONa2CO3 + HCl NaCl +CO2 +H2ONa2CO3 + HF NaF +CO2 +H2Oc）副反應煙氣中所含的氧量將

34、把脫硫反應中生成的亞硫酸鈉(Na2SO3)氧化成硫酸鈉(Na2SO4)：2 Na2SO3+O2 2 Na2SO4(4)脫硫液循環系統與脫硫渣處理系統泵前池的脫硫液通過循環水泵泵送到脫硫塔內與煙氣接觸反應后，從脫硫裝置底部排出，排出的含有 CaSO4、CaSO3 及少量粉塵渣（大部分煙塵在原除塵器中除去）的混合渣漿液體進入再生池、沉淀池，與從石灰漿液池過來的石灰漿液發生再生反應，并進行脫硫副產物的沉淀，上清液流經泵前池，經沉淀后的池底渣漿由人工清出，濾液返流回泵前池，由循環水泵抽送到脫硫裝置進行脫硫循環利用。 (5)電氣控制系統供電方式系統內的動力設備為分散式布置，均為三相電源供電，廠內民用動力

35、和民用照明為單路三相電源供電分配使用，設計處理系統供電采用放射式供電方式，優點是安全可靠。接地系統處理系統低壓配電系統接地接零保護采用 TN-C-S 系統，所有電氣設備金屬外殼均需可靠接地和接零，民用動力、照明接地接零保護采用 TT 系統。低壓配電位置的確定設計要求低壓配電位置盡可能靠近負荷中心，由于區內大功率用電設備主要為循環泵、渣漿泵等，其它動力及照明負荷較小，故在泵房內設一電控室，安裝電源總柜、動力柜和儀表柜等。動力設備起動和控制方式所有動力設備均設有欠壓、短路和過載保護，電源總柜設過流保護。民用動力和民用照明設有短路、過載和漏電保護。動力電纜采用鎧裝電纜沿電纜溝暗敷設，無電纜溝地方軟電

36、纜和信號電纜均采用穿鋼管埋地暗敷設，電纜溝支架均可靠接地，形成接地網。脫硫系統內所有設備間電纜的設計、供貨由供方負責。供貨及島外部分（分界點為脫硫島外 1 米）的敷設由業主方負責。脫硫島采用手動控制.本工程系統涉及的所有規范、標準或材料規格（包括一切有效的補充或附錄）均為最新版本，即以合同生效之日作為采用最新版本的截止日期。對脫硫系統及其輔助系統進行啟/停控制、正常運行的監視和調整以及異常與事故工況的報警。工藝系統和儀表、控制設備的設計、供貨能夠滿足上述要求。 本系統供電電源均采用 380V，50HZ 交流電源，配電柜和動力控制柜根據用電負荷由設計院負責設計。2.4 本技術工藝的主要優點本技術

37、工藝的主要優點工藝先進，技術指標完全能滿足環保要求和廠家要求；采用特制進口高效、防腐、耐磨噴頭，噴霧液滴 8001200m，具有極大的比表面積，同時又不易引起二次夾帶；脫硫效果好，脫硫效率達 65%95%，脫硫塔煙所出口濃度不高于130mg/m3；投資省、運行費用低，具有良好的經濟性；防結垢、防堵性能好，運行穩定，安全性能高；防腐性能好，使用壽命長（主體設備在 20 年以上） ；阻力小，壓降低（濕法脫硫系統小于 1000Pa） ；操作彈性寬，運行管理方便，系統簡便，投資省；可確保風機安全可靠長期運行。2.5 物料消耗物料消耗(1)(1)石灰消耗量石灰消耗量石灰消耗量：90純度生石灰一小時用量

38、126.5kg.實際石灰的投加量隨石灰純度、燃氣含硫量和脫硫率的變化而變化。(2)(2)鈉堿消耗量鈉堿消耗量理論上，采用雙堿法第一堿（碳酸鈉或氫氧化鈉）無需增加，但在吸收液在循環吸收過程中蒸發隨煙氣帶走、隨脫硫渣帶走及部分排放。按以往工程運行的實際情況，本工程的鈉堿的消耗量為 13.1kg/天(以 100%氫氧化鈉計)。(3)(3)用水量用水量 耗水量主要由三部分，即蒸發隨煙氣帶走、隨脫硫渣帶走及部分排放，每臺爐耗水量約為 78m3/h。（4 4）副產物和脫硫渣量產生量）副產物和脫硫渣量產生量脫硫的產物主要是亞硫酸鈣和硫酸鈣，灰水中除了煙氣中吸收下來的塵以外，主要是亞硫酸鈣、硫酸鈣及少量未反應

39、的脫硫劑。 經計算，經二氧化硫脫除量約為 130.1kg/h，終產物含水量約為 30%，則排放量約為 500kg/h，年排放量為 4000 噸。由于受實際燃氣含硫量，實際脫硫率等因素的影響，實際產渣量將有很大變化。（5 5）廢水排放）廢水排放脫硫液為循環用水，基本不外排，但為了保持氯離子的平衡，需排放 35立方米/小時的廢水，這部分廢水經處理后納入廢水中和槽中和達到相應的污水排放標準后排放。第三章第三章 工程計算工程計算 雙堿法 計算過程 入口煙氣量：4.5105Nm3/h；SO2 濃度：2090mg/Nm3；煙氣入口溫度：T=160、常壓標態：hNmQ/105 . 4350160：hmQ/7

40、13736105 . 4273160273351 3.1 脫硫塔脫硫塔（1）塔徑及底面積計算：塔內流速：取 smv/2 . 3 mvQrrvvsQ44. 42 . 314. 33600/713736121D=2r=8.88m 即塔徑為 8.88 米。底面積 S=r2=61.9 m2塔徑設定為一個整數，如 4.5m（2）脫硫塔高度計算：液氣比取 L/G= 4 煙氣中水氣含量設為 8%SO2 如果 2090mg/m3，液氣比 2.5 即可，當 SO2 在 2090mg/m3 時，選 4循環水泵流量：hmmlHGQGLQ/28321000)08. 01 (7137364)/(100033取每臺循環泵

41、流量191m。選 100LZA-360 型渣漿泵，流量 194m3/h，揚程Q122.8 米， 功率 130KW ，3 臺 計算循環漿液區的高度：取循環泵 8min 的流量H1=349.73561.9=5.65m如此小爐子，不建議采用塔內循環，塔內循環自控要求高，還要測液位等，投資相應大一點。采用塔外循環，泵的楊程選 35m，管道采用碳鋼即可。計算洗滌反應區高度停留時間取 3 秒洗滌反應區高度 H2=3.23=9.6m 除霧區高度取 6 米H3=6m 脫硫塔總高度 H=H1+H2+H3=5.65+9.6+6=21.3m 塔體直徑和高度可綜合考慮，直徑大一點，高度可矮一點，從施工的方便程度、場地

42、情況，周圍建筑物配套情況綜合考慮，可適當進行小的修正。如采用塔內循環，底部不考慮持液槽，進口管路中心線高度可設在 2.5m，塔排出口設為溢流槽，自流到循環水池。塔的高度可設定在 1618m3.2 物料恒算物料恒算每小時消耗 99%的 NaOH1.075Kg。每小時消耗 85%的 CaO60.585Kg。石灰漿液濃度：含固量 15%，可得石灰漿液密度 1.093。按半小時配置一次石灰漿液計算，每次配置石灰漿液的體積是 185m3。漿液區的體積是 24.26 m3。石灰漿液按漿液區體積的 10% 的流量（即石灰漿液泵的流量為 2.4 m3/h）不間斷往塔內輸送漿液。石膏漿液排出泵按漿液區體積的 2

43、0% 的流量（即石膏漿液排出泵的流量為 4.8 m3/h）不間斷往塔外輸出石膏漿液。由計算可得每小時產石膏干重 0.129 噸。蒸發水分量 2.16 m3/h。除霧器及管道沖洗水量約為 3 m3/h。補充堿液量按按漿液區體積的 10% 的流量（即堿液泵的流量為 2.4 m3/h）不間斷往塔內輸送堿液 進塔部分：石灰漿液 2.4 m3/h + 除霧器及管道沖洗水量 3 m3/h + 補充堿液量2.4 m3/h出塔部分：石膏漿液 4.8m3/h +蒸發水分量 2.16 m3/h 若氧化還原池按兩塔 5 小時排出漿液量計算，則容積應為 3.625=36 m3 如果采用塔外循環，循環水池也即再生、沉淀

44、、堿水池可設定容量為 250m3，有效容積 200m3，池高度4m（便于抽沉淀） ，循環水停留時間設定為 1 小時。石灰采用人工加料，沉淀用離心渣泵或潛水渣泵抽出，采用臥式離心機脫水。第四章第四章 脫硫工程內容脫硫工程內容4.1 脫硫劑制備系統脫硫劑制備系統脫硫劑制備系統主要包括：石灰消化池、鈉堿罐、攪拌器及相應的閥門、管道及管件等。 (1)(1)石灰消化池石灰消化池漿液制備系統配置一個石灰漿液池，漿液池有效容積為 1 臺（公用工程全部按兩臺鍋爐考慮）鍋爐機組在最大工況下運行 3 小時的石灰漿液消耗量，石灰消化池容積為 3m3。其基本尺寸：1.42.0，采用鋼砼結構，半地下式布置，池內設有攪拌

45、器（其功率為 4.5Kw、漿葉采用 SUS316L 制作） ，化灰用水為工藝用水。 (2)(2)鈉堿池鈉堿池鈉堿池的有效容積為 5m3，用以將鈉堿液送入再生池中。 (3)(3) 閥門、管道及管件閥門、管道及管件閥門、管道及管件均采用 SUS304 材質。4.2 煙氣系統煙氣系統煙氣系統包括煙道、膨脹節及電動擋板。從鍋爐出口至脫硫塔進口段的連接煙道采用 A3 鋼制作，并根據需要設置膨脹節。連接煙道上設有擋板系統，以便于煙氣脫硫系統事故時旁路運行。擋板采用手動插板閥，包括 1 個入口擋板、1 個旁路擋板和 1 個脫硫裝置出口擋板。本煙氣系統可實現 100%煙氣旁路。以滿足脫硫塔內檢修與維護的需要從

46、而保證鍋爐的正常穩定的運行。4.3 SO2吸收系統吸收系統SO2吸收系統主要由脫硫主塔、連接煙道（副塔） 、噴淋層、組合式除霧器、預埋件及外部鋼結構、沖洗系統組成。(1)(1)脫硫塔脫硫塔 脫硫塔是系統的核心，脫硫塔的材質是本脫硫硫工程能否長期穩定運行的關鍵，按照要求，脫硫塔體材質采用麻石制作。按國家相應的規范執行。吸收塔采用空塔噴淋結構（根據脫硫率的需要設置 2 層高效霧化噴淋層） 。吸收塔選用的麻石，能承受煙氣飛灰和脫硫工藝固體懸浮物的磨損。所有部件包括塔體和內部結構設計均考慮防腐要求。吸收塔設計能防止液體泄漏。塔體上的人孔、通道、連接管道等在殼體穿孔的地方進行密封，防止泄漏。吸收塔殼體設

47、計能承受各種荷載，包括吸收塔及作用在吸收塔上的設備和管道的自重、介質重、保溫重，以及風載、雪載、地震荷載等。吸收塔底面能完全排空漿液。塔的整體設計方便塔內部件的檢修和維護，吸收塔內部的導流板、噴淋系統和支撐等不易堆積污物和結垢。吸收塔煙道入口段的設計考慮防止煙氣倒流和固體物堆積。吸收塔配備足夠數量和大小合適的人孔門，在附近設置走道和平臺。噴淋系統的設計能合理分布要求的噴淋量, 使煙氣流向均勻，并確保吸收漿液與煙氣充分接觸和反應。所有噴咀能避免快速磨損、結垢和堵塞。噴咀的磨損壽命至少為 2 年。噴咀與管道的設計便于檢修，沖洗和更換，可實現不停爐檢修。(2)(2)連接煙道連接煙道連接煙道（副塔）是

48、指從脫硫塔主塔出口至風機進口段。連接煙道采用碳鋼。其要求按國家相應的規范執行。(3)(3)噴淋層噴淋層在本脫硫系統中，為了達到良好的吸收效果，吸收塔設計成逆流式噴淋塔，設置 2 層的噴淋層，每層噴淋層由若干個高效霧化實心噴嘴組成，而每個噴嘴自成體系統，可單獨開啟與關閉并可調節其噴液量。吸收液由噴嘴噴出，噴嘴均勻布置塔內橫截面上，噴射出來的成實心錐型的漿液可以覆蓋整個橫截面，在滿足吸收 SO2所需的比表面積的同時，該技術把噴淋造成的壓力損失減少到最小。傳質吸收時間為 2-3 秒。噴嘴是本凈化裝置最關鍵的部件，它具有以下特點：國內霧化噴嘴由于受到國內加工工藝、材料的限制，根本無法與進口的相比擬，為提高脫硫液的霧化程度及霧化的均勻性，我公司引進原裝 316L 高效霧化噴嘴。原裝高效霧化噴嘴霧化程度好，霧化粒徑小，脫硫劑的比表面積大，再加上噴嘴的科學合理布置，使得在預處理區形成無漏洞、重疊