(论文)锅炉烟气脱硫设计 设计论文最新优秀毕业论文资料搜集呕血奉献

毕业论文 题目名称 锅炉烟气脱硫设计 系 （部） 动力工程系 专 业 热能动力设备与应用 班 级 学 号 姓 名 指导教师 教务科研处编制年 月 日技术学院动力工程系毕业设计（论文）任务书学生姓名班级学号联系电话电子邮箱课题题目锅炉烟气脱硫设计形式毕业设计（ ）毕业论文（ ）任务来源指导教师命题 （）指导教师结合学生就业岗位命题 （ ）学生从实习岗位提炼，指导教师确认 （ ）完成时间任务下达毕业答辩 定稿提交指导教师姓名职称讲 师联系电话电子邮箱毕业设计（论文）任务简介： 利用所学专业知识，通过收集资料和查阅参考书，结合就业岗位撰写一篇锅炉运行方面的论文。毕业设计（论文）应完成的工作内容：1在岗收集资料，查阅参考书；2综合分析，撰写1000015000字论文一篇。主要文献资料和参考书：1. 企业相关资料；2. 电厂锅炉、热工理论及应用、电厂金属材料本任务书一式三份。由指导教师和学生认真填写，经教研室主任审查报系主任批准后，下达给学生，一份留系备查，一份由指导教师保存。学生签名： 文泽福 指导教师签名： 审批: 教研室主任： 系主任： 年 月 日目 录一、绪论2 （一）烟气脱硫技术的现状2（二）国外主要的几种烟气脱硫技术简介4 二、烟气脱硫技术概述5（一）燃烧前脱硫5（二）燃烧中脱硫6（三）燃烧后脱硫6三、燃料的燃烧计算8四、石灰石-石膏湿法脱硫技术11（一）石灰石石膏湿法脱硫技术原理简介11（二）主要工艺系统设备及功能13五、循环流化床锅炉烟气湿式氨法脱硫15（一）工艺过程15（二）脱硫16 （三）回收16 （四）工艺特点17 （五）经济效益18 （六）环保效益19六双碱法烟气脱硫19（一）工艺基本原理19（二）工艺流程介绍20（三）工艺流程说明21 （四）二次污染的解决问题23（五） 工艺特点23 七、烟气脱硫存在的问题及解决23（一）湿式石灰石烟气脱硫工艺存在的问题分析及技术措施23（二）烟气脱硫系统换热器常见问题和解决方法28八、心得体会30结论31致谢32参考文献33 广西电力职业技术学院毕业论文锅炉脱硫设计摘要 烟气脱硫是目前世界上唯一大规模商业化应用的脱硫方式，是火力发电厂控制酸雨和二氧化硫污染的主要技术手段。烟气脱硫的方法很多，就目前来看，烟气脱硫在技术上是湿法、半干法和干法脱硫工艺同步发展。在国内，这三种类型的烟气脱硫装置都已经有了实际的工程应用，并且取得了较好的环境效益。国内火力发电厂烟气脱硫工程绝大多数是从国外进口设备，国内只负责安装。 本设计的主要工作为：介绍了现有的烟气脱硫的工艺并进行分析之后决定了系统的脱硫方法为湿式石灰石-石膏法，循环流化床锅炉烟气湿式氨法脱硫，双碱法烟气脱硫。介绍了一些主要的脱硫装置和类型 对湿式石灰石-石膏烟气脱硫工艺的各个子系统进行了介绍并大致确定了本工艺中选用各子系统的的处理流程、装置和设备。关键词 湿法石灰石石膏法 循环流化床锅炉烟气湿式氨法脱硫，双碱法烟气脱硫 烟气脱硫系统随着我国经济的快速发展，煤炭消耗量不断增加，二氧化硫的排放量也日趋增多，造成二氧化硫污染和酸雨的严重危害。据最新报道1，1999年我国二氧化硫排放总量为1857万吨，其中工业来源为1460万吨，生活来源为397万吨。酸雨区面积占国土面积的30，主要分布在长江以南、青藏高原以东的广大地区及四川盆地。对106个城市的降水pH值监测结果统计表明，降水年均pH值低于5.6的有43个城市，占统计城市的40.6。统计的59个南方城市中，降水年均pH低于5.6的有41个，占69.5。酸雨使得森林枯萎，土壤和湖泊酸化，植被破坏，粮食、蔬菜和水果减产，金属和建筑材料被腐蚀2。空气中的二氧化硫也严重地影响人们的身心健康3，它还可形成硫酸酸雾，危害更大。为防止二氧化硫和酸雨污染，1990年12月，国务院环委会第19次会议通过了关于控制酸雨发展的意见。自1992年在贵州、广东两省，重庆、宜宾、等九个城市进行征收二氧化硫排污费的试点工作。1995年8月，全国人大常委会通过了新修订的大气污染防治法。1998年2月17日，国家环保局召开了酸雨和二氧化硫污染综合防治工作会议。这都说明我国政府高度重视酸雨和二氧化硫污染的防治。国家环保局局长解振华指出4：“成熟的二氧化硫污染控制技术和设备是实现两控区控制目标的关键因素。”他同时指出：为了实现酸雨和二氧化硫污染控制目标，要加快国产脱硫技术和设备的研究、开发、推广和应用。因此研究开发适合我国国情的烟气脱硫技术和装置，吸收消化国外先进的脱硫是当前的迫切任务。（以下为主体部分）一、绪 论二氧化硫控制方法多种多样，可以分为三大类：（1）燃烧前脱硫，如洗煤等5。（2）燃烧中脱硫，如型煤固硫、炉内喷钙6等。（3）燃烧后脱硫，即烟气脱硫（FGD），是目前应用最广、效率最高的脱硫技术。 （一） 烟气脱硫技术的现状 烟气脱硫经典工艺烟气脱硫(FGD)是目前世界上唯一大规模商业应用的脱硫方式,也是最经济切实可行的方法。迄今为止,世界各国研究开发的FGD技术估计超过了200多种,目前成熟可行的有十多种。通常按照脱硫剂和脱硫产物的干湿状态分为湿法、半干法和干法7。 湿法脱硫这是目前较成熟、运行较稳定的方法。由于是气液反应,脱硫反应速率快、效率高、脱硫剂利用率高。但其废水处理量大,运行成本也较高。(1)石灰石石灰法是以石灰石或石灰的浆液为脱硫剂,在吸收塔内对SO2烟气进行洗涤吸收的方法,其产物为CaSO3和CaSO4。(2)石灰石石膏法是以空气鼓入吸收塔,使得CaSO3氧化为CaSO4(石膏),由于其鼓入气体使料液更为均匀,脱硫率更高,其堵塞和结垢的几率大大降低。(3)双碱法此法种类较多,主要是钠碱双碱法。即采用NaCO3或NaOH溶液为第一吸收液,再用石灰石或石灰溶液为第二碱液使之再生,再生后溶液继续循环使用。此法得到的SO2仍以CaSO3 和CaSO4的形式沉淀出来。(4)钠碱吸收法本法是用NaOH、Na2CO3和Na2SO3的水溶液为吸收剂,吸收烟气中的SO2。其中使用最多的是威尔曼洛德(Wellman-Lord)法,是美国和日本应用较多的脱硫方法。此法实际上是采用Na2CO3和NaHSO3混合液为吸收剂。当吸收剂中NaHSO3浓度达到80%-90%时,就要对吸收剂进行再生,可获得较高浓度的SO2和Na2CO3。再生后的Na2CO3可用于循环使用, SO2可用于生产硫酸。对烟气的吸收效率可达到90%以上。除以上方法外,湿法还包括氧化镁吸收法、氨法、碱式硫酸铝法等。这些方法由于吸收效率不高,应用范围较窄。半干法脱硫(1)炉内喷钙式活化(LIFAC)法是在传统炉内喷钙法基础上增加了活化反应器,并促进喷水增湿。脱硫效率可达到75%-80%左右。(2)旋转喷雾干燥(SDA)法此法是利用喷雾干燥的原理,将吸收剂(如石灰浆液)雾化喷入吸收塔内,使得吸收剂与烟气中的SO2发生化学反应。得到的固体以废渣形式排出。干法脱硫传统是用石灰苏打(CaO-Na2CO3)干粉来除去烟道内废气所含的SO2。从而得到干粉状钙盐和钠盐及未反应的干燥粉尘的混合产物的方法。 新工艺发展现状由于传统工艺存在效率低、操作复杂等特点,在科技的发展和环保要求下,许多国家已不局限于传统经典工艺。所以,新工艺不断被研究开发出来。荷电干式喷射脱硫(CDSI)法。此法是美国ALANCO公司开发的专利技术。其技术核心是吸收剂以高速通过高压静电电晕充电区,得到强大的静电荷后,被喷射到烟气中,扩散形成均匀的悬浮状态。此法投资及占地仅为传统湿法的10%27%。但脱硫效率相对较低。电子束照射(EBA)法其原理是在烟气进入反应器之前先加入氨气,然后在反应器中用电子加速器产生的电子束照射烟气,使水蒸气与氧等分子激发产生氧化能力强的自由基,这些自由基使烟气中的SO2很快氧化,产生硫酸。再和氨气反应形成硫酸氨。其主要特点是系统简单,操作方便,过程易于控制,副产物可用于生产化肥。脱硫成本低于传统方法。但此法需要大功率、长期温度的电子枪,同时需要防辐射屏蔽。脉冲电晕等离子体(PPCP)法。是日本专家增田闪一在EBA法的基础上提出的。它是*脉冲高压电源在普通反应器中形成等离子体,产生高能电子。此法设备简单,操作简便,投资是EBA法的60%。除以上介绍的以外,近年发展的新工艺还有ABB公司开发的新型集成半干式脱硫(NID)法,适合于海边工厂的海水脱硫工艺、常温精脱硫工艺8等。（二） 国外主要的几种烟气脱硫技术简介(1) LIFAC脱硫工艺9（1.1.1.2半干法脱硫中已经提到）芬兰IVO公司和Tampella公司开发了LIFAC脱硫工艺,这项技术是改进的石灰石喷射工艺,进一步提高了脱硫率。它的主要优点是,耗电量小,经济效益高,工艺设备简单,投资明显低于湿式和雾化干式脱硫方法,且无废水排放。同时维修较方便,占地面积小。(2)尿素法10尿素法净化烟气工艺由俄罗斯门捷列夫化学工艺学院等单位联合开发,可同时去除SO2和NOX,SO2的脱除率可达99%100%,NOX脱除率大于95%。对设备无腐蚀作用, NOX,SO2的脱除率与烟气中NOX,SO2的浓度无关,尾气可直接排放,吸收液经处理后可回收硫酸铵。此外还有丹麦开发的SNOX技术9，11和微生物烟气脱硫技术。.3 烟气脱硫技术的发展趋势与前景 新工艺发展趋势各项资料显示,国外最新脱硫技术研究主要有以下几个特点。(1)除尘、脱硫、脱氮一体化由于硫氧化物、氮氧化物同是国家限制排放的污染物,而分开处理明显增加了设备的投资和空间的占用。(2)自动化技术更加明显最新的几个脱硫工艺更多的是向干法脱硫方向发展,而干法脱硫是最容易达到自动化目的。这也是向社会不断发展的电子技术*拢。相应的,其科技含量也将越来越高。(3)生产成本不断下降新工艺的脱硫成本相对较低,在这个讲究经济效益的时代要想不被淘汰,其各项成本应越低越好。烟气脱硫技术发展的前景在未来十几年内，循环流化床烟气脱硫装置在我国电厂脱硫应用中将会有巨大的潜力和应用前景，同时海水烟气脱硫装置在我国沿海电厂，海水资源方便的地区将会有不可替代的优势。微生物法用于烟气脱硫将具有不需高温、高压、催化剂,均为常温常压下操作,操作费用低、设备要求简单,利用微生物脱硫,营养要求低,无二次污染等特点。因此,微生物烟气脱硫是实用性强、技术新颖的生物工程技术,具有诱人的应用前景,应引起重视,加速开发。我国FGD技术进展我国烟气脱硫技术基本处于试验阶段。从试验结果看,有几项技术已接近世界水平,如清华大学煤清洁燃烧工程研究中心开发的干式循环流化床烟气脱硫技术、液柱喷射烟气脱硫除尘集成技术已受到广泛重视。二、 烟气脱硫技术概述为了治理日益恶化的大气环境，控制SO2的排放势在必行，我国已进行了多种脱硫技术的研究及应用。燃煤脱硫根据具体情况可分为三大类:燃烧前脱硫、燃烧中脱硫和燃烧后脱硫。 (一)燃烧前脱硫 燃烧前脱硫方法有机械脱硫、化学脱硫、电磁脱硫、细菌脱硫、超声脱硫等。 机械脱硫法在实际中得到了应用，如跳汰机脱硫、浮选机脱硫、摇床脱硫、旋流器脱硫、螺旋选矿机脱硫等。机械脱硫是根据煤中硫化铁硫(FeS2)等含硫化合物与煤比重不同而将其除去，这种方法的脱硫效率取决于FeS2等物质的颗粒大小及煤中无机硫的含量。洗选法不能脱除有机硫及在煤中嵌布很细的硫化铁硫。化学方法，煤的热解和加氢热解脱硫是根据原煤中使硫存在的化学键Fe-S和C-S与C-C相比不稳定，在热解条件下很容易脱离而生成气相硫化物H2S或CaS，煤的热解和加氢热解就是利用这一特征脱除煤中的硫分。电化学法是借助煤在电解槽发生电化学氧化和还原反应，将煤中黄铁矿和有机硫氧化成可溶性硫化物或将煤还原加氢，从而达到脱硫效果。生物脱硫技术是利用微生物参一与铁和硫化合物的氧化作用，使硫铁矿降解，细菌作用将Fe2+氧化为Fe3+ ，单质硫由于细菌作用而氧化为硫酸。该工艺目前尚未获得大规模应用，不过，随着生物技术的突破发展，该工艺具有良好的发展前景。 微波法是因微波能激发煤中硫化物同浸提剂反应而脱硫。（二）燃烧中脱硫 燃烧中脱硫和燃烧后脱硫即烟气脱硫一般是在燃烧室中和尾部烟道中加入脱硫剂来实现的。燃烧中脱硫是在燃烧产生的高温气氛下，脱硫剂与SO2气体分子发生化学反应，因此燃烧中脱硫是伴随着燃料燃烧一起完成的。燃烧中脱硫一般以石灰石(主要成分为CaCO3)作为脱硫剂，将其破碎到合适颗粒度后喷入锅炉内，CaCO3在高温下分解成CaO和CO2，烟气中的SO2与CaO反应，完成SO2的炉内吸收过程:若在还原性气氛下，石灰或石灰石就会和煤燃烧产生的H2S反应，生成CaS，遇氧即被氧化成CaSO4。石灰石一般在800-850可以得到最高的脱硫效率，炉温高于1200时，已生成的CaS04会分解出SO2，导致脱硫效果不理想。向炉膛内加入石灰石脱硫的最佳燃烧方式是流化床燃烧技术(CFBC )。只需要在其燃烧的过程中直接喷入石灰石，这种工艺设备投资和运行成本都很低，在Ca/S为2的时候，固硫率可达到70%以上。（三） 燃烧后脱硫 烟气脱硫FGD （Flue Gas Desulfurization)是当今世界上普遍采用的SO2排放控制方法。烟气脱硫是指从锅炉排放的烟气中脱除SO2污染物，这种脱硫方法不影响炉内燃烧和换热。按反应产物的物质形态(液态、固态)可分为湿法、半干法和千法烟气脱硫(Wet， Semi-dry and Dry FGD)三种，图为燃煤锅炉炉膛及烟道不同温度区域加入脱硫剂时可能的烟气脱硫方案。湿法烟气脱硫技术占85%左右，其中石灰石一石膏法约占36.7%，其它湿法脱硫技术约占48.3%，喷雾干燥脱硫技术约占8.4%；吸收剂再生脱硫法约占3.41%；炉内喷射吸收剂及尾部增湿活化脱硫技术约占1.9%；其它技术还有循环流化床烟气脱硫、电子束脱硫、活性碳吸附脱硫、海水脱硫、氧化铜法、催化氧化和还原法脱硫等。 湿法脱硫是在烟道末端，采用浆液剂洗涤烟气，脱硫剂和脱硫产物均为湿态，反应在溶液中进行，钙利用率高，脱硫效率可以达到90%以上，是目前国内外大型锅炉首选的脱硫工艺，但其投资大，运行费用高，废水难处理，需装设除雾器或专门的再热装置。湿法脱硫工艺主要有石灰石/石灰一石膏(抛弃)法、简易湿法、双碱法、海水脱硫、氧化镁法、湿式氨法、石灰一镁法、碱式硫酸铝法等。采用的脱硫剂有钙基、镁基、氨基、钠基脱硫剂等。干法烟气脱硫过程脱硫吸收和产物处理均在干状态下进行，具有设备腐蚀小、净化后烟温高而利于烟囱排气扩散等优点，但脱硫效率低、反应速度较慢、设备庞大。多数干法脱硫技术还能同时脱除烟气中含有的NOX，即脱硫脱硝一体化，具有广阔的应用前景。目前正在使用或开发的此类工艺有炉内或烟道喷射脱硫、氧化铜法、电子束照射法、活性炭吸附法、催化氧化和还原法等。半干法烟气脱硫技术是利用喷雾干燥原理，在吸收剂浆液喷入吸收塔以后，一方面吸收剂与烟气中的SO2发生化学反应，生成固体灰渣；另一方面烟气将热量传递给吸收剂使之不断干燥。在塔内脱硫反应后形成的废渣为固体粉尘状，一部分在塔内分离，另一部分随脱硫后烟气进入电除尘器。此过程包含浆液(水)的雾化、(浆)液滴的干燥、SO2与脱硫剂的反应(包含气液反应、气固反应)、脱硫灰的分离循环等重要环节。粉状脱硫剂及增湿水分别喷入脱硫反应塔中，或脱硫剂与水首先制成浆液，喷入脱硫反应塔中，都属于半干法烟气脱硫的范畴，前一类为喷粉增湿类，后一类为喷浆类。国外研究者从十多年前就开始进行半干法烟气脱硫技术的研究，开发出多种半干法脱硫工艺，成为石灰石一石膏湿法脱硫技术的有益补充，并投入商业运行，积累了丰富的运行经验。半干法烟气脱硫技术有芬兰Tampella锅炉制造公司和IVO电力公司合作开发的炉内喷钙尾部增湿活化技术(LIFAC )，美国Babcock Wilcox ( B&w)公司、Ohio Edison公司、CONSOL.Inc公司共同开发的石灰石喷射多级燃烧技术(LIMB)，德国鲁奇公司( Lurgi)循环流化床烟气脱硫技术(CFB-FGD )，德国的Wulff公司回流式循环流化床烟气脱硫工艺(RCFB)，丹麦FLS公司气体悬浮吸收法烟气脱硫技术 (GSA)，丹麦NIRO公司旋转喷雾干燥烟气脱硫技术(SDA )，瑞典ABB公司新型一体化(NID )烟气脱硫装置，Bechtet公司有限区域弥散烟气脱硫技术(CZD-FGD)颗粒喷动床烟气脱硫工艺(Powder-Particle Spouted Bed)以及Consol公司开发的“Cool Side”工艺、D.B公司开发的“HALT”工艺，EPRI开发的DryInjection”工艺等。 国内许多单位相继开发出适合我国国情的半干法烟气脱硫技术，并在实验室研究的基础上，应用在一批中小锅炉脱硫示范工程上，如清华大学中温干法烟气脱硫和蒸汽活化技术、东南大学CFB-FGD技术、哈尔滨电站设备成套设计研究所炉内喷钙炉后喷水增湿活化技术等，山东大学自行研制开发的双循环流化床烟气脱硫技术，哈尔滨工业大学自行开发的复合喷动流态化烟气脱硫技术等。三、 燃料的燃烧计算某厂热电锅炉用煤的收到基成分见上表，锅炉蒸发量D=240t/h，过热蒸汽温度为540，蒸汽压力为9.81Mpa,设锅炉热效率89%，q4=1.5%，锅炉排污率1%，当排烟的空气过量系数=1.4时，求：（1） 计算过路燃料消耗量；（2） 求SO2的生成量是多少？（3） 当环保排放标准为1200mg/Nm3时，脱硫效率是多少？（4） 当用CaCO3做脱硫剂时，每小时消耗的脱硫剂的量是多少？设钙硫摩尔比（Ca/S）=1.15;（5） 计算燃料低位发热量过热蒸汽焓：h”=3475.997KJ/Kg 排污水焓hpw=1458.907KJ/Kg 给水焓hgs=992.2814KJ/Kg(tgs=230 Pgs=11.9MP Ppww=11.1Mpa)解：（1）当排污率小于2%时（题目所给排污率为1%）排污水热量可忽略不计，此时锅炉有效利用热量： Qr=Dgq（h”gqhgs） Qr锅炉有效利用热量； Dgq锅炉蒸发量（题中给的D=240t/h）； h”gq过热蒸汽出口蒸汽焓； hgs给水焓（题给hgs=992.2814KJ/Kg）； 由于燃煤和空气都未利用外部热源进行预热，燃煤水分 Mar=Mt=Qnet,v,ar/628=6.221480/628=212.04 则锅炉输入热量Qr近似等于煤的收到基的低位发热量： Qr=Qnet,v,ar 则锅炉燃料消耗量为： Bj=Qr100/Qnet,v,ar(1-q4/100) =Dgq（h”gqhgs）100/Qnet,v,ar(1-q4/100) =240103(3475.997-992.2814) (1-1.5/100) 100/8921480 =27003.4507(KJ/Kg) (2) Bj燃料中燃烧生成的二氧化硫容积为： VSO2=Bj0.7Sar/100=483.9018(m3/h) (3) 1Kg收到基固体燃料完全燃烧的理论空气量为： V0=0.0889Car+0.265Har+0.0333(SarOar) =0.088956.67+0.2652.31+0.0333(Sar-Oar) =0.088956.67+0.2652.31+0.0333(2.56-2.61) =5.6484(m3/Kg) 1Kg燃料在1时，空气燃烧生成的烟气容积为烟气总容积，等于实际干蒸汽容积之和，即： Vy=Vgq+VH2O =0.01866Car+0.007Sar+0.08Nar+0.111Har+0.0124Mar+1.0161V0-0.21V0 代入数值，即： Vy=0.01866Car+0.007Sar+0.008Nar+0.111Har+0.0124Mar+1.0161V0-0.21V0 =0.0186656.67+0.0072.56+0.0080.85+0.1112.31+0.01246.2+1.10611.4V0-0.21V0 =8.2644（m3/Kg）设1Kg煤中煤种Sar Kg,S生成克SO2，则 S SO2 32 64 Sar =2Sar=22.56=5.12（KJ/Kg）则SO2原始浓度为： Cso2=/Vy=5.12/Vy=0.6195则脱硫效率为： (Cso2-Cso2)100%/Cso2=11.9938%方案的确定：该锅炉的烟气量很大，含尘量，含硫量较高。本设计的脱硫效率需大于78%。采用石灰石/石膏法或氨法脱硫。一方面可以和二氧化碳反应，另一方面还可以除尘，大大降低了烟气中二氧化硫的含量，从而达到了脱硫的目的，并且能进一步提高除尘率。锅炉煤质特性表项目符号单位设计煤种校核煤种I校核煤种1.工业分析收到基全水份（Mt）Mar%6.96.25.8空气干燥基水份Mad%1.911.81.7收到基灰份Aar%24.0728.831.2空气干燥无灰基挥发份Vdaf%9.2811.1512.16收到基低位发热量（实测）Qnet.v.arKJ/Kg231102148020480哈氏可磨度HGI657071SO2的排放系数%828383.54.元素分析收到基碳Car%61.2256.6754.37收到基氢Har%2.422.312.31收到基氧Oar%2.152.612.65收到基氮Nar%0.940.850.81全硫份Star%2.302.562.86收到基全水份（Mt）Mar%6.96.25.8收到基灰份Aar%24.0728.831.25.灰熔化温度灰变形温度DT(T1)145012101160灰软化温度ST(T2)147013501300灰半球温度HT148014201320灰熔化温度FT(T3)150014501330四、 石灰石-石膏湿法脱硫技术（一）石灰石-石膏湿法脱硫技术原理简介技术特点 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4.0m/s。 2技术成熟可靠，多用于55,000MWe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： a.脱硫效率高达95%以上，有利于地区和电厂实行总量控制； b.技术成熟，设备运行可靠性高（系统可利用率达98%以上）； c.单塔处理烟气量大，SO2脱除量大； d.适用于任何含硫量的煤种的烟气脱硫； e.对锅炉负荷变化的适应性强（30%100%BMCR）； f.设备布置紧凑减少了场地需求； g.处理后的烟气含尘量大大减少； h.吸收剂(石灰石)资源丰富，价廉易得； i.脱硫副产物（石膏）便于综合利用，经济效益显著。 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SO2、SO3、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（CaSO4?2H2O），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4655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。 脱硫过程主反应 1SO2 + H2O H2SO3 吸收 2CaCO3 + H2SO3 CaSO3 + CO2 + H2O 中和 3CaSO3 + 1/2 O2 CaSO4 氧化 4CaSO3 + 1/2 H2O CaSO3?1/2H2O 结晶 5CaSO4 + 2H2O CaSO4?2H2O 结晶 6CaSO3 + 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5.56.2之间。 （二）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4655左右，含有饱和水汽、残余的SO2、SO3、HCl、HF、NOx，其携带的SO42-/sup、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130150）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130150，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，系统在塔中完成对SO2、SO3等有害气体的吸收。湿法脱硫吸收塔有许多种结构，如填料塔、湍球塔、喷射鼓泡塔、喷淋塔等等，其中喷淋塔因为具有脱硫效率高、阻力小、适应性、可用率高等优点而得到较广泛的应用，因而目前喷淋塔是石灰石石膏湿法烟气脱硫工艺中的主导塔型。 喷淋层设在吸收塔的中上部，吸收塔浆液循环泵对应各自的喷淋层。每个喷淋层都是由一系列喷嘴组成，其作用是将循环浆液进行细化喷雾。一个喷淋层包括母管和支管，母管的侧向支管成对排列，喷嘴就布置在其中。喷嘴的这种布置安排可使吸收塔断面上实现均匀的喷淋效果。 吸收塔循环泵将塔内的浆液循环打入喷淋层，为防止塔内沉淀物吸入泵体造成泵的堵塞或损坏及喷嘴的堵塞，循环泵前都装有网格状不锈钢滤网（塔内）。单台循环泵故障时，FGD系统可正常进行，若全部循环泵均停运，FGD系统将保护停运，烟气走旁路。 氧化空气系统是吸收系统内的一个重要部分，氧化空气的功能是保证吸收塔反应池内生成石膏。氧化空气注入不充分将会引起石膏结晶的不完善，还可能导致吸收塔内壁的结垢，因此，对该部分的优化设置对提高系统的脱硫效率和石膏的品质显得尤为重要。 吸收系统还包括除雾器及其冲洗设备，吸收塔内最上面的喷淋层上部设有二级除雾器，它主要用于分离由烟气携带的液滴，采用阻燃聚丙烯材料制成。 3浆液制备系统 浆液制备通常分湿磨制浆与干粉制浆两种方式。 不同的制浆方式所对应的设备也各不相同。至少包括以下主要设备：磨机（湿磨时用）、粉仓（干粉制浆时用）、浆液箱、搅拌器、浆液输送泵。 浆液制备系统的任务是向吸收系统提供合格的石灰石浆液。通常要求粒度为90%小于325目。 4石膏脱水系统 石膏脱水系统包括水力旋流器和真空皮带脱水机等关键设备。 水力旋流器作为石膏浆液的一级脱水设备，其利用了离心力加速沉淀分离的原理，浆液流切向进入水力旋流器的入口，使其产生环形运动。粗大颗粒富集在水力旋流器的周边，而细小颗粒则富集在中心。已澄清的液体从上部区域溢出(溢流)；而增稠浆液则在底部流出(底流)。 真空皮脱水机将已经经过水力旋流器一级脱水后的石膏浆液进一步脱水至含固率达到90%以上。 5排放系统 排放系统主要由事故浆池、区域浆池及排放管路组成。 6热工自控系统 为了保证烟气脱硫效果和烟气脱硫设备的安全经济运行，系统装备了完整的热工测量、自动调节、控制、保护及热工信号报警装置。其自动化水平将使运行人员无需现场人员配合，在控制室内即可实现对烟气脱硫设备及其附属系统的启、停及正常运行工况的监视、控制和调节，系统同时具备异常与事故工况时的报警、连锁和保护功能。 五、 循环流化床锅炉烟气湿式氨法脱硫循环流化床锅炉烟气湿式氨法脱硫工艺的应用灵石中煤化工有限责任公司新建3 台75 t/h 中温中压(蒸汽温度450 、压力3. 82MPa)循环流化床锅炉, 2开1备,考虑到公司的长远发展和环保达标,经多方考察论证,决定对该3 台锅炉增加炉外湿式氨法脱硫装置,使烟气中二氧化硫达标排放,降低锅炉运行时烟气对环境的影响。笔者以下简述湿式氨法脱硫的工艺原理、特点及运行效益。（一）工艺过程湿式氨法脱硫工艺流程见图1。 1浆液泵; 2浆液罐; 3搅拌器; 4增湿塔; 5氨水罐; 6氨水泵; 7脱硫塔; 8亚铵泵; 9循环泵; 10过滤机; 11滤液罐; 12滤液泵; 13氧化泵; 14氧化罐; 15母液罐; 16母液泵（二）脱硫(1) 锅炉烟气除尘后经引风机加压0. 14 MPa 后,首先进入增湿塔内,烟气被降温增湿后的温度为7080 ,进入脱硫吸收系统的一级文丘里预脱硫段,烟气中的二氧化硫与喷入浓度为4%的氨水进行反应,生成亚硫酸铵,此级脱硫效率达80%。(2) 喷入的多余氨水与生成的亚硫酸铵溶液一起随烟气进入脱硫塔底部的集液池内,氨水与集液池内的亚硫酸氢铵进行中和反应生成亚硫酸铵, 亚硫酸铵溶液在脱硫塔外部循环泵的作用下,打到塔上部的3 层喷淋层,经高效喷嘴雾化后形成高度叠加的喷淋区与烟气中残留的SO2等酸性气体再次进行吸收反应,生成亚硫酸氢铵落入脱硫塔底部的集液池内。同时亚硫酸铵溶液中的大量的水分对烟气中可能带入的微量氨进行洗涤吸收,也进入到脱硫塔底部的集液池内,本级SO2吸收效率为90% 以上, 2级综合脱硫效率达到95%以上。如此循环往复, SO2气体被大量吸收,烟气得到净化。同时,烟气中含有的大部分的固体尘粒也被洗涤分离,此时脱硫过程完成。(三)回收(1) 净化后的烟气经过脱硫塔顶部除雾器将烟气中含有的大颗粒雾滴除去后,再经1 层除沫器将烟气中的液滴阻挡以免被烟气带出塔体。此时烟气中的水雾及液滴均被阻挡沿塔壁流入塔底,烟气经塔顶挡液环板再次阻止烟气带走水雾的机率, 直接经烟囱排放大气,此时除雾过程完成。在烟气与脱硫浆液接触、洗涤过程中, SO2被浆液吸收。(2) 脱硫塔底生成的一定浓度的亚硫酸铵溶液,经过亚铵液泵打入到氧化塔内,与鼓入的空气中的氧2级射流强制氧化,亚硫酸铵溶液经过2级射流强制氧化生成硫酸铵溶液。(3) 硫酸铵溶液经母液泵打入到增湿塔内,与原烟气进行热交换后浓缩至过饱和状态并含有约 5%10%的结晶体。浓缩后过饱和的硫酸铵溶液通过浆液泵打入到粉尘过滤装置,母液经过增湿提浓区热交换后会洗掉烟气中的部分粉尘,在此将浓缩后的硫酸铵溶液中的粉尘过滤,然后送入稠厚器 (利用自身重力沉淀) ,经离心机离心选出的硫酸铵结晶体被干燥器干燥(含水分 7)吸收,避免了硫酸铵晶体的产生,脱硫循环泵的动力消耗可以节约40%左右。(6) 防堵塞性。本工艺在脱硫塔和塔外亚硫酸铵液池内采用的是独有的弱碱性环境控制,避免了硫酸铵晶体的产生,因而也避免了设备堵塞。(7) 脱硫剂利用率高。本工艺选择了合适的液气比,控制合适的烟气温度,降低氨的挥发,合理控制脱硫塔内循环液的密度/浓度,除雾/除沫器和塔顶除雾板阻挡氨的逃逸,保证了净化后烟气中氨含量10 10 - 6 (干态) ,提高了脱硫剂的利用率。(8) 排烟温度以及气溶胶问题。脱硫塔内的气溶胶主要由于脱硫后的(NH4 ) 2 SO3和(NH4 ) 2 SO4 夹带在烟气中所引起的,解决的办法是加大脱硫液循环量,以吸收烟气中的(NH4 ) 2 SO3。另外控制适当的温度,破坏气溶胶形成的条件。排烟温度高容易形成氨并以气态形式和亚硫酸铵以气溶胶形态的逃逸;排烟温度低容易形成气溶胶。生产运行说明排烟温度约60 为最佳平衡点,这样既保证了较高的排烟温度,又不至于形成气溶胶问题和造成亚硫酸铵的分解。(9) 氨法烟气脱硫工艺还有一定的除尘脱硝能力,除尘效率一般为40% ,脱硝效率一般为 30% 40% , 而且除尘脱硝不增加脱硫剂的消耗量。（五）经济效益按2台锅炉计算,每台烟气流量132 000 m3 /h, 脱硫前烟气SO2含量2 200 mg/m3 ,脱硫后烟气SO2 含量200 mg/m3。脱硫系统运行费用见表2。 注:按年运行7 200 h计。硫铵回收按95%的回收率计,年回收7 322. 4 t, 单价600 元/ t,全年回收价值为439. 3 万元,实现盈利439. 3 - 343 = 96. 3 (万元) 。（六）环保效益湿式氨法烟气脱硫工艺可达到以废治废的目的,且每年减少排放SO2 3 738 t,运行过程中没有废水排放。废渣为回收的硫酸铵产品,废气达标排放。因此,脱硫过程中没有“三废”产生,不会造成新的二次污染,符合国家环保污染治理标准的要求。六、双碱法烟气脱硫双碱法烟气脱硫技术是为了克服石灰石石灰法容易结垢的缺点而发展起来的。传统的石灰石/石灰石膏法烟气脱硫工艺采用钙基脱硫剂吸收二氧化硫后生成的亚硫酸钙、硫酸钙，由于其溶解度较小，极易在脱硫塔内及管道内形成结垢、堵塞现象。结垢堵塞问题严重影响脱硫系统的正常运行，更甚者严重影响锅炉系统的正常运行。为了尽量避免用钙基脱硫剂的不利因素，钙法脱硫工艺大都需要配备相应的强制氧化系统（曝气系统），从而增加初投资及运行费用，用廉价的脱硫剂而易造成结垢堵塞问题，单纯采用钠基脱硫剂运行费用太高而且脱硫产物不易处理，二者矛盾相互凸现，双碱法烟气脱硫工艺应运而生，该工艺较好的解决了上述矛盾问题。（一）、工艺基本原理双碱法是采用钠基脱硫剂进行塔内脱硫，由于钠基脱硫剂碱性强，吸收二氧化硫后反应产物溶解度大，不会造成过饱和结晶，造成结垢堵塞问题。另一方面脱硫产物被排入再生池内用氢氧化钙进行还原再生，再生出的钠基脱硫剂再被打回脱硫塔循环使用。双碱法脱硫工艺降低了投资及运行费用，比较适用于中小型锅炉进行脱硫改造。双碱法烟气脱硫技术是利用氢氧化钠溶液作为启动脱硫剂，配制好的氢氧化钠溶液直接打入脱硫塔洗涤脱除烟气中SO2来达到烟气脱硫的目的，然后脱硫产物经脱硫剂再生池还原成氢氧化钠再打回脱硫塔内循环使用。脱硫工艺主要包括5个部分：(1)吸收剂制备与补充；(2)吸收剂浆液喷淋；(3)塔内雾滴与烟气接触混合；(4)再生池浆液还原钠基碱；(5)石膏脱水处理。双碱法烟气脱硫工艺同石灰石/石灰等其他湿法脱硫反应机理类似，主要反应为烟气中的SO2先溶解于吸收液中，然后离解成H+和HSO3； SO2(g)= = = SO2(aq) （1） SO2(aq)+H2O(l) = = =H+HSO3 = = = 2H+SO32-； （2） 式（1）为慢反应，是速度控制过程之一。 然后H+与溶液中的OH中和反应，生成盐和水，促进SO2不断被吸收溶解。具体反应方程式如下： 2NaOH + SO2 Na2SO3 + H2O Na2SO3 + SO2 + H2O 2NaHSO3 脱硫后的反应产物进入再生池内用另一种碱，一般是Ca(OH)2进行再生，再生反应过程如下： Ca(OH)2 + Na2SO3 2 NaOH + CaSO3 Ca(OH