燃煤电厂烟气石灰喷雾干燥法毕业论文.doc

目目 录录 摘要摘要2 第一章、绪论第一章、绪论4 第二章、工艺流程论证第二章、工艺流程论证6 第一节、烟气脱硫技术第一节、烟气脱硫技术6 第二节、烟气除尘技术第二节、烟气除尘技术10 第三章、工艺流程的选择第三章、工艺流程的选择15 第四章、旋转喷雾干燥脱硫技术简介第四章、旋转喷雾干燥脱硫技术简介18 第五章、过程设计计算第五章、过程设计计算23 第一节第一节 旋转喷雾干燥法设计参数旋转喷雾干燥法设计参数23 第二节第二节 喷雾干燥塔主体设备结构尺寸计算喷雾干燥塔主体设备结构尺寸计算24 第三节第三节 旋转喷雾装置的主要附属设备的设计或选型旋转喷雾装置的主要附属设备的设计或选型29 第六章第六章、旋转喷雾干燥法烟气脱硫工艺的技术经济评价旋转喷雾干燥法烟气脱硫工艺的技术经济评价40 参考文献参考文献42 摘要摘要 燃煤烟气脱硫（Flue Gas Desulfurization ，简称 FGD）是目前世界上唯一大规模商业 化应用的脱硫技术。世界各国研究开发的烟气脱硫技术达 200 多种，但商业应用的不超过 20 种。在中、大型电站锅炉中，目前商业应用最为广泛的脱硫方法是进行烟气脱硫。按脱 硫过程是否加水和脱硫产物的干湿形态，烟气脱硫可分为湿法、半干法和干法三类工艺。 湿法脱硫技术成熟，效率高，Ca/S 比低，运行可靠，操作简单，但脱硫产物的处理比较麻 烦，烟温降低不利于扩散，传统湿法的工艺较复杂，占地面积和投资较大；干法脱硫要求 温度较高，并由此产生难以处理的酸雾，且脱硫剂利用率低；半干式脱硫工艺避免了上述 两种工艺的缺点，备受关注。喷雾干燥法脱硫法系统简单，投资相对较少，所以对于现有 锅炉的烟气脱硫改造是比较适合的方案。本设计主要是燃煤电厂烟气脱硫的方案的比较， 对于选定的喷雾干燥法脱硫法系统，进行了比较详细地设计计算。我们通过已知的一些参 数，运用一些现有的经验公式确定了脱硫系统各部分一些重要的结构和设计参数。 关键词：烟气脱硫 半干法 喷雾干燥法 燃煤电厂 abstract With the development of modern industry , more and flue gas containing so is sent out from factories resulting in environment pollution and damage to health . So more and more attention is paid on there searching of desulphurization of flue gas . Currently the most widely used business utility of desulfuration on power plant is the flue gas desulfuration . And the FGD can be classified into CACO3/CASO4 wet desulfuration process , atomizing and drying out process and limestone injection into the furnace and calicium oxide activation process . There exists problem of equipment corrosion in wet process , and the problem is difficult to solve , what is more , the flow of wet process is too long , so its use is limited . Dry process must go on with elevated temperature , what is more , efficiency of absorbent utilization was not high , and there exists acid mist that is difficult to deal with , so it is not a satisfactory method either . The semi-dry process gets rid of shortcomings of the two processes mentioned above , so it is interested widely , experimental research of flue gas desulphurization with spray drying was done in this dissertation , was described . If the main equipment of the spray drying was done in this dissertation , was described . If the main equipment of the spray drying absorption process can be produced by ourselves , the invest of the FGD system can be reduced acordingly . By means of the comparison and selection , the best kind of process for the power plant flue gas desulfuration is chosen in this paper . The spray drying absorption process detail calculation on this process is discussed in this paper . At last semi-dry process is chosed , and the detail calculation on the system design is provided . By the basic information of the unit , we get the important design parameters of FGD system and operation parameters . Some experience equation is involved in the calculation . Key Words: flue gas desulfuration , spray drying , semi-dry Coal-burning Power Plant 第一章第一章 绪论绪论 近年来随着世界经济的发展，环境问题已成为人们关注的焦点问题。在水环境、生态 环境等遭到人类生产活动破坏的同时，我们的大气环境也日趋恶化，主要表现为燃烧化学 燃料所释放的烟尘、二氧化硫造成的污染越来越严重。大量未经治理的含硫烟气被排放到 大气中造成严重的大气污染，这些烟气还能与雨水一起形成酸雨川，酸雨腐蚀各种设备、 建筑物给人类及其他生物带来极大危害。历史上世界各地曾多次发生大气污染公害事件， 如英国伦敦雾事件、美国洛杉矶的光化学烟雾事件等，对人类的生存环境构成了极大危害。 大幅度削减二氧化硫及烟尘排放量已是当务之急。 在各种方法中，烟气脱硫技术被认为是控制及防治大气污染量最行之有效的手段。喷 雾干燥法脱硫属烟气脱硫技术范畴，其最显著特点是吸收剂浆液在与二氧化硫气体接触以 前，首先被雾化成细小的雾滴，极大增强了气液接触面积，同时由于喷雾塔出口为干物质， 因此对设备造成的腐蚀小。另外由于喷雾干燥法烟气脱硫系统还对铅、汞等重金属离子有 去除作用，使该技术在垃圾焚烧领域也得到一定应用。 目前，发达国家燃煤电厂大多安装了 FGD 装置。日本是世界上最早大规模应用 FGD 的国家，所用技术以石灰石/石膏法为主，占 75以上。日本国内所用石膏基本上都来自烟 气脱硫的回收产物。日本 20 世界 60 年代末开始大规模在火电厂安装 FGD 装置，使其 SO2污染在 70 年代中后期基本得到控制。80 年代以来，日本对美国、德国及发展中国家 大量出口 FGD 技术和设备，仅向我国就出口或援建十多套 FGD 装置。 美国的 FGD 技术研究较日本较迟，自 20 世纪 70 年代初开始，特别是 1978 年重新修 改了大气清洁法，否决了高烟囱排放，使 FGD 技术迅速发展，并取得很大的进展。 19731990 年美国年燃煤量由 3.5 亿吨增加到 7.3 亿吨，增长了 107，而 SO2的年排放 量却由 2890 万吨减少到 2120 万吨，降低了 27。美国采用的脱硫工艺 80是石灰石/石 膏法，新建电厂基本安装了 FGD 装置，而早期建造的上千座燃煤电厂，大多尚无脱硫装置。 为此，美国环保局组织开发廉价、易运行、脱硫效率适中、占地少的适合现有电厂改造的 脱硫技术，如多级喷射燃烧法、烟道喷射法和等离子体脱硫法等，均取得了可喜的成果。 欧洲的 FGD 技术以德国发展最为迅速。德国在 20 世纪 70 年代后期， “黑森”大面积 受害，不得不开展 SO2的纺织工作。在引进日、美先进技术的同时，立足于本国技术的开 发。70 年代末开始在燃煤锅炉上安装 FGD 装置。1983 年颁布了环境法规后，促进了 FGD 装置的大规模应用。在 19831989 年间，其 SO2排放量降低了 6.8 倍。目前德国 90以 上的 FGD 装置采用石灰石/石膏法，75的工业用石膏来自于脱硫石膏。此外，丹麦、芬 兰、挪威、奥地利等国对 FGD 技术也开展了大规模的研究，开发出许多先进工艺，如丹麦 的 SDA 法，芬兰的 LIFAC 法，挪威的 NID 法和海水脱硫工艺以及奥地利的 DCFB 循环流 化床工艺等，不仅在本国安装了许多 FGD 装置，还向境外出口技术和装备。英国主张燃用 低硫燃煤及高烟囱稀释排放，而法国以核电为主，因此两国对 FGD 技术的研究和应用不多。 我国早在 20 世纪 70 年代就开始了工业锅炉和火电厂锅炉 FGD 技术的研究工作，先后 有数十家高校、科研和生产单位，对多种脱硫工艺进行了实验研究。与发达国家相比，我 国的研究虽起步较早，但进展缓慢。随着 SO2和酸雨污染的日趋严重，SO2控制技术的研 究被提到议事日程。在从“六五”到“九五”的 20 年间，国家投入了大量的人力、物力和 财力，对 SO2的污染控制技术组织了攻关研究，取得了一系列成果，但大部分技术尚停留 在小试或中试阶段，有的技术虽已有工业性实验装置，但由于各方面的原因未能大规模推 广应用。为了促进国内 FGD 技术的开发研究，我国从 20 世纪 90 年代开始，在新建燃煤电 厂上引进国外先进的 FGD 技术和装置，这些先进的脱硫系统工艺成熟、设备先进、运行稳 定、自控程度高，起到了很好的示范作用，但其投资和运行费用较高。为了降低投资，从 90 年代末开始国内几家大的环保公司，采取有选择地购买国外公司先进的 FGD 技术，或 与国外公司合作共同承接国内电厂 FGD 脱硫工程，使国外技术和设备逐步国产化。目前， 我国已有石灰石/石膏湿法、旋转喷雾干燥法、常压循环流化床法、海水脱硫法、炉内喷钙 尾部烟气增湿活化法、电子束法、烟气循环流化床法等十多种工艺的脱硫装置在商业化运 行或进行了工业示范。 经过几十年来对国外先进技术的引进、消化、吸收，我们已掌握了一些脱硫技术，为 我国大规模应用脱硫技术提供了经验和一些必要的基础。虽然我国的科技人员一直在为脱 硫技术的国产化而努力，但是目前还没有达到预期的水平，脱硫装置的建设和运行费用仍 然很高。只有用国产设备取代进口设备，同时选择适合中国国情的、投资少、占地面积少、 运行费用低的脱硫方案，脱硫的费用才会大幅度降下来，各个企业才有能力上脱硫项目， 脱硫技术才会形成规模，才能有真正的社会效益。 第二章第二章 工艺流程论证工艺流程论证 第一节第一节 烟气脱硫技术烟气脱硫技术 脱硫技术发展到今天技术工艺种类繁多，仅烟气脱硫工艺就有 200 多种以上10。烟 气脱硫就是在锅炉尾部对烟气进行处理，用各种吸收剂将 SO2从烟气中脱除下来。脱硫剂 一般是以钙基为主的碱性物质，可以生成有使用价值的副产品，也可以把产物直接抛弃。 烟气脱硫是目前应用最广泛的脱硫技术，发达国家已进入大规模使用阶段，技术已基本成 熟。 常用的烟气脱硫技术有： 一一 湿式石灰石湿式石灰石/石膏法脱硫技术石膏法脱硫技术 吸收剂以液体形式排放的这种工艺在 70 年代因投资大、运行费用高和存在腐蚀、结垢、 堵塞等问题而影响了其在火电厂中的应用。经过 10 余年的实践和改造，工作性能与可靠性 已大为提高，投资与运行费用也显著减少。现已成为主要的电站锅炉烟气脱硫技术。其突 出特点是：a.脱硫效率高（有的装置 Cd/S 约为 1，脱硫率大于 90） ；b.吸收剂利用率高， 可超过 90；c.设备运转率高。我国珞璜电厂和杭州半山电厂都已应用湿式石灰石/石膏法 脱硫技术。 简易湿式石灰石/石膏法烟气脱硫的原理与湿式石灰石石膏法脱硫原理相同，只是吸 收塔为水平放置，空塔气速较高，烟气与吸收剂浆液垂直接触完成脱硫。之所以称之为简 易法式因为它处理的烟气量只占全部烟气量的 80以下，处理后的烟气与未处理的热烟气 在进入烟囱前混合，使烟气温度升至露点以上再排放，省去了烟气再加热系统，节省了投 资水平塔本身脱硫率可达 95以上，但由此混入未处理的热烟气后排放，使总的脱硫率超 过 80。 烟气 排 气 吸 收 塔 石灰石 或石灰 循环槽 调整 空气 氧 化 塔 离 心 机 石膏 增稠 器 清夜 图2-9 石灰/石灰石法工艺流程 主要的反应包含：CaCO3 CaO +CO2 CaO+SO2+1/2O2 CaSO4 二二 湿式亚硫酸钠循环法（湿式亚硫酸钠循环法（W-L） 利用 30左右的碱溶液（如 Na2CO3溶液洗涤烟气，吸收 SO2产生 NaHSO3，在 105 封闭系统中进行热分解，获得的 SO2气体可压缩成液体 SO2，也可制成 H2SO4或硫磺产品。 这种方法的投资大、运行费用高，要有碱源。我国湖南三 OO 电厂曾进行实验，每吨 SO2 碱耗为 106167kg。一般情况下当烟气中的 SO2浓度较低时，使用本工艺在经济上不合算。 三三 磷铵肥法（磷铵肥法（PAFP） 它是一种直接副产氮磷复合肥料的烟气脱硫方法。它是利用活性炭的吸附作用将烟气 中的 SO2脱除下来，再和水蒸汽反应生成稀硫酸，然后用稀硫酸分解磷矿石萃取磷酸。用 氨中和磷酸制得磷铵，以此作为二级脱硫剂，所得到的肥料浆经过氧化并在蒸发设备中浓 缩和干燥机中干燥，最后得到氨磷复合肥料。这种工艺需要中低品位磷矿石（含 P2O5为 2628）和氨。我国四川豆霸电厂进行这种工艺的实验。 四四 喷雾干燥脱硫技术（喷雾干燥脱硫技术（SDA） 喷雾干燥脱硫技术是由美国 joy 公司和丹麦的 Niro Atomizer 公司共同开发的，是 80 年代发展起来的脱硫新技术。 石灰水蒸汽 石灰消化槽贮槽混合槽 烟气 水 部分干料返回 袋式 除尘器 喷雾干燥器 产物 烟囱 图2-10 喷雾干燥法工艺流程 喷雾干燥脱硫技术是将吸收浆液雾化喷入吸收塔，吸收剂分散于烟气中。一方面吸收 剂与烟气中的 SO2反应生成固体灰渣；另一方面烟气又将热量传递给吸收剂，使之不断干 燥。所以完成脱硫反应后的废渣将以干态形式排出。所以该技术也称为半干法脱硫技术。 该技术脱硫率可达 7090%，工艺过程简单，设备少，占地少，不需对脱硫产品进 行二次处理，没有废水排放，脱硫后的烟气不需要二次加热，因而运行费用低，已经广泛 用于美国、欧洲等发达国家，主要用于燃用中低硫煤的电厂。我国四川白马电厂和山东黄 岛电厂已采用次方法进行烟气脱硫。 主要包含的反应： SO2 + H2O H+ + HSO 3 HSO H+ + SO 3 2 3 Ca2+ + SO32- CaSO3 五五 循环流化床烟气脱硫技术循环流化床烟气脱硫技术 烟气循环流化床脱硫技术是把固体流态化技术引入到 FGD 工艺中的一项新技术，在 20 世纪 80 年代以后有了很大发展。烟气循环流化床是采用含湿量为 35的石灰粉作 为脱硫剂，在流化床中与高速流动的烟气接触完成脱硫。在流化床尾部除下来的吸收剂经 增湿后循环适用，以提高吸收剂的利用率。 烟气循环流化床脱硫技术发展很快，已出现了多种结构形式的装置，在钙硫比为 1.11.5 的情况下脱硫率可达 8090。烟气循环流化床工艺系统简单，运行可靠，占 地面积小，投资和运行费用低，无废水排放，是一种较好的干法脱硫工艺。 六六 粉煤灰干式烟气脱硫技术粉煤灰干式烟气脱硫技术 粉煤灰干式脱硫技术是由日本北海道电力公司首先开发成功并投入商业应用的是一项 世界首创的新技术。该技术是以粉煤灰、熟石灰、石膏为原料制成脱硫剂，将该脱硫剂填 充到吸收塔中，脱硫剂吸收锅炉排烟中的 SO2，达到脱硫目的。 日本东厚真电厂 1991 年安装调试成功了粉煤灰干式烟气脱硫装置，该装置处理烟气量 644000Nm /h，脱硫率大于 90，脱硫剂利用率大于 80，除尘率大于 85。 3 七七 电子束烟气脱硫处理法（电子束烟气脱硫处理法（EBA 法）法） EBA 法是日本 3 家研究所在名古屋火力发电厂研究成功的。它采用高能量电子束照射 烟气，同时去除烟气中所含的硫氧化物，还能回收氮肥（硫酸氨和硝酸氨的混合物） 。EBA 是一种无排水式的烟气处理技术。名古屋火电厂设计烟气处理量（湿基）为 12000 m /h， 3 当 SO2浓度为 800mg/L 和 NOx浓度为 225mg/L 时，其脱硫脱硝率分别为 94和 80。 目前，成都热电厂在建的 FBA 工业试验项目是由日本荏原制所作（前述日本 3 家研究 所之一）设计，处理烟气量为 300，000 m /h，当 SO2和 NOx浓度分别为 1800 和 400g/L 3 时，脱硫脱销率分别为 80和 50。成都热电厂采用是两台 80kv，400mA 的电子加速器。 该法优点：干法，无废液处理和无腐蚀结垢问题，产物是高质化肥，易于收集，可同 时脱硫脱硝。缺点是：加速器造价昂贵，需要射线保护，电子枪寿命及技术管理难度大等。 八八 荷电干式除硫法荷电干式除硫法 荷电干式除硫法是美国阿兰柯环境资源公司研制的一种专利产品。其工作原理是：吸 收剂（常用 Ca(OH)2）高速流过喷射单元，产生的高压静电电晕电压，由此获得强大的静 电电荷（通常是负电荷） ，然后在除尘器前再通过喷管喷射到排烟气流中。由于吸收剂带同 极性的电，所以相互排斥，很快在烟气中扩散称为均匀的悬浮状态。吸收剂与 SO2的反应 机率大为增加。同时带电的吸收剂粒子表面的电晕极大地提高了吸收剂的活性，缩短了与 SO2反应所需的时间，提高了除硫效率。1987 年意大利 ENEL 在 Marghera 热电厂做了 100N m /h 的工业试验，SO2和 NOx的初始浓度为 530ppm 和 400ppm，SO2除硫率为 3 80，NOx为 5060，能耗为 12Wh/N m 3。我国德州电厂 75t/h 煤粉炉安装了此类脱 3 硫装置，除硫效率大于 70。 九九 LIFAC 脱硫技术脱硫技术 LIFAC 脱硫技术是由芬兰的 Tampella 公司和 IVO 公司首先开发成功并投入商业应用 的。该技术是将石灰石于锅炉的 8501150部位喷入，起到部分固硫作用。在尾部烟道 的适当部位（一般在空气预热器与除尘器之间）装设增湿活化反应器，使炉内为反应的 CaO 和水合成 Ca(OH)2，进一步吸收 SO2，提高脱硫率。 LIFAC 脱硫技术具有占地少，系统简单，投资和运行费用较低，无废水排放等优点， 脱硫率 6085。我国南京下关电厂，浙江钱清电厂均采用此脱硫技术。 十十 海水脱硫法海水脱硫法 海水脱硫法是利用海水吸收烟气中的 SO2。烟气中 SO2被海水吸收并与氧发生反应生 成硫酸根离子，以硫酸盐的形式存在于海水中。天然的海水呈碱性，含有过量的碳酸钙和 碳酸钠，能使海水有充足能力来吸收和中和 SO2.硫酸盐是海洋中天然且必须的成份，不会 对海水造成太大污染。 目前世界上已投入运行和在建的燃煤电厂采用 FlaktHydroa 工艺脱硫的有印度 TaPa 电厂（500MW） 、西班牙 Cran Canaria 电厂（80MW） ，印尼电厂（670MW）及我国的深圳 西部电厂10。我国深圳西部电厂 2 号 300MW 机组选用的是挪威 ABB 公司的海水烟气脱 硫技术，全烟气量运行，系统设计脱硫率为 90。 第二节第二节 烟气除尘技术烟气除尘技术 一一 除尘器的分类除尘器的分类 按除尘器分离捕集粉尘的主要机制，可将其分为如下四类。 1、机械式除尘器 它是利用质量力（重力、惯性力、离心力）的作用使粉尘与气流 分离沉降的装置，包括重力沉降室、惯性除尘器和旋风除尘器等。 2、电除尘器 它是利用高压电场使尘粒荷电，在电场力的作用下使粉尘与气流分离 的装置。 3、过滤式除尘器 它是使含尘气体通过织物或多孔填料曾进行过滤分离的装置，包 括袋式过滤器、颗粒层过滤层等。 4、湿式洗涤器 它是利用液滴或液膜洗涤含尘气流，使粉尘与气流分离沉降的装置， 它可用于除尘，也可用于气体吸收。当专用于气体除尘时，也称湿式除尘器。 二二 机械除尘法机械除尘法 机械式除尘法是一类利用重力、惯性力或离心力的作用将尘粒从气体中分离的装置。 这类除尘法主要包括重力除尘器、惯性除尘器和旋风除尘器等。 1 1 重力沉降器重力沉降器 重力除尘器又称重力沉降室，它是利用尘粒与气体的密度不同，通过重力作用使尘粒 从气流中自然沉降分离的除尘设备。 常见的重力沉降室有水平气流沉降室、单层重力沉降室和多层重力沉降室，其基本结 构如图 21 所示。含尘气体由断面较小的风管进入沉降室后，由于流道截面积扩大而使气 体流动速度大大降低，在流经沉降使的过程中，尘粒便在重力的作用下缓慢向灰斗沉降， 分离了部分尘粒的气体从出口风管流出，达到了除尘的目的。 重力沉降室的主要特点是：结构简单、造价低、维护管理容易、阻力小（一般在 300Pa 以下） 。主要缺点是：体积庞大，除尘效率低。清灰麻烦。鉴于以上特点，重力沉降 室主要用以捕集那些密度大，粒径大于 50m 的粗粉尘。在多级除尘系统中常作为高效除 尘器的预除尘。 2 惯性除尘器惯性除尘器 惯性除尘器是使含尘气流冲击在挡板上，或让气流方向急剧转变，使尘粒受惯性力作 用而从气流中分离出来的一种除尘装置。起除尘机制示于图 2-3。冲击到挡板 B1 上的尘粒 当中，惯性力大的粗尘 d1 首先被分离下来，而被气流带走的尘粒（如 d2，d2d1）由于 挡板 B2 使气流方向转变，借离心力作用又被分离下来，烟气中带走的尘粒 d31.51.5 12 9080 70806085 90 80 Ca/S1.011.021.011.021.52.02.03.0 占总投资 /% 152081010157 左右78 设备占地 面积 大较小较大小大较大 FGD 方法 项目 湿式石灰 石/石膏法 简易石灰 石/石膏法 旋转喷雾 法 炉内喷钙 尾部增湿 法 海水脱硫 电子束脱 硫 结垢、堵 塞 有有有有无无 灰渣状态湿湿干干干 运行费用高较高较高较低较低较高 烟气再热需再热需再热不需再热不需再热需再热不需再热 钙利用率 9090 40503540 推广应用 前景 燃用高中 硫锅炉 同左（当 地有石灰 石） 燃用中低 硫煤锅炉 燃用中、 低硫煤锅 炉 燃用中低 硫煤锅炉 燃用高、 中、低煤 脱硫副产 品 脱硫渣为 CaSO4 及 少量烟尘， 送灰场堆 放或制成 石膏 同左 脱硫渣为 CaSO4、C aSO3、氢 氧化钙和 尘的混合 物 脱硫渣为 CaSO4 CaSO3、C aO 混合物， 目前不能 利用 无 脱硫副产 品为硫酸 铵和硝酸 铵可直接 做化肥 从本设计燃煤锅炉的性质和脱硫要求，选用旋转喷雾干燥法 半干法工艺较简单，干态产物易于处理，无废水产生，能耗、占地、投资比湿法要少 一些，脱硫率也比较高，投资一般低于传统湿法，一般适用于低、中硫煤烟气脱硫。在燃 低、中硫煤的地区，有逐渐取代湿法烟气脱硫的趋势。 各种除尘的综合性能表各种除尘的综合性能表 除尘器名称使用的粒径 范围 效率 / 阻力/Pa设备费运行费 重力沉降器 505 95988001200中中 冲击式除尘 器 5 9510001600中中上 文丘里除尘 器 0.519098400010000少大 电除尘器0.51909850130大中 袋式除尘器0.51959910001500中上大 除尘设备的投资费用和运行费用除尘设备的投资费用和运行费用 设备投资费用运行费用 高效旋风除尘器100100 袋式除尘器250250 电除尘器450150 塔式洗涤器270260 文丘里洗涤器220500 选择除尘器时必须全面考虑有关因素，如除尘效率、压力损失、一次投资、维修管理 等，其中最主要的是除尘效率。本设计除尘效率为 99.3%，只有电除尘器和袋式除尘器可 以达到这样的高效率。又该烟气含尘浓度为 5.7 g/ m ，袋式除尘器的理想含尘浓度为 3 0.210 g/ m ，电除尘器希望含尘浓度在 30 g/ m 以下，再综合考虑投资费用和运行费用等 33 因素，选择袋式除尘器。 第四章第四章 喷雾干燥脱硫技术简介喷雾干燥脱硫技术简介 喷雾干燥脱硫是 20 世纪 70 年代中期在美国和欧洲发展起来的，其市场占有率仅次于 湿法，列第二位。该方法采用湿态吸收剂，在吸收装置中吸收剂被烟气的热量所干燥，并 在干燥过程中与 SO2反应生成干粉状脱硫产物。半干法工艺较简单，干态产物易于处理， 无废水产生，投资一般低于传统湿法，但脱硫效率和脱硫剂的利用率低，一般适用于低、 中硫煤烟气脱硫。在燃低、中硫煤的地区，有逐渐取代湿法烟气脱硫的趋势。 喷雾干燥烟气脱硫是利用喷雾干燥原理，在吸收剂喷入吸收塔后，一方面吸收剂与烟 气的 SO2发生化学反应，生成固体产物；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产物为干粉，其部分在塔内分离，有锥体出口排出，另一部 分脱硫后烟气进入除尘器收集，其工艺流程如附图 1。 喷雾干燥烟气脱硫工艺流程包括：吸收剂制备；吸收剂浆液雾化；雾粒与烟气 的接触混合；液滴蒸发与 SO2吸收；灰渣排出；灰渣再循环，其中在喷雾干 燥吸收塔内进行。 一一 喷雾干燥法烟气喷雾干燥法烟气脱硫原理脱硫原理 1浆滴的蒸发浆滴的蒸发 雾化器出来的浆滴的直径从 20150m 不等，视不同的雾化方法而不同，浆滴中的 Ca(OH)2颗粒的直径为 15m，可视为孤立的 Ca(OH)2颗粒周围分布着连续的液相。吸 收剂颗粒溶解在液相中，在浆滴中处于饱和状态。与此同时，SO2在液滴的表面被吸收。 浆滴进入反应器后水分开始迅速地蒸发发生在浆滴的表面，这个阶段称为恒速干燥阶段。 随着蒸发的进行，液相的体积不断减少，直到固体颗粒相接触，集聚在浆滴的表面形成一 个固定的障碍层，这样限制了水分的蒸发和 SO2的吸收的速率，这个阶段称为降速干燥阶 段。最后，生成物固体内的大多数自由水相被蒸发掉了。 雾干燥脱硫示意图见附图 3 2烟气中烟气中 SO2 的吸收的吸收 在喷雾干燥反应中，石灰浆液被雾化为微细的石灰浆滴（1.512 操作的气液比（L/N m ） 3 5400134002840 Ca/S1.01.5 钙的利用率（）904045 脱硫效率（）908085 单位投资（美元/kw）1001407090 投资占电厂总投资比例 （） 2030812 脱硫费用（美元/TSO2）90012507501050 设备占地面积大小 灰渣状态湿干 烟气再热需无需 从上表可以看出，湿式石灰石石膏法具有脱硫效率搞、石灰石的消耗量小、钙的利 用率高的优点，但是其投资大，占总电厂投资的 2030，脱硫的操作费用高。20 世纪 80 年代以来，为了降低基本投资和运行费用，积极研究及开发了喷雾干燥烟气脱硫和炉内 喷钙、炉尾增湿活化烟气脱硫技术。喷雾干燥法相对湿式石灰石石膏法具有投资少、操 作费用低的优点。从目前的技术水平而言，喷雾干燥法只适用于处理中低硫煤，对 300MW 以内的机组已经技术上成熟。 一一 喷雾干燥法脱硫方案的经济分析喷雾干燥法脱硫方案的经济分析 设计的主要设备汇总如下表设计的主要设备汇总如下表 序 号 设备名称型号详细规格及技术数据单 位 数 量 1旋转雾化器RW10T盘径为 240mm，转速 10000r/min12000r/min，实际配置功率 7590kw，传动方式为准行星齿轮，圆周 速度 126151m/s 台1 2喷雾干燥塔 容积 754 m ，直径 10m，总高度 13.4m， 3 座1 烟气进口管直径 700mm，出口管径 1000mm 3旋风分离器CLP/B-10.6 直径 1060mm，处理风量 14300 m /h，进 3 口风速 20m/s.Y 型，阻力 1150Pa 台5 4袋式除尘器MC-120-过滤面积 90,过滤风量 1080020800 m /h，阻力 9801176Pa 3 台5 5三通管进口管直径 1000mm，出口管直径 800mm个1 6三通管进口管直径 800mm，出口管直径 560mm个2 管径 700mm个2 管径 560mm个12 7九十度圆管 弯头 直径 165mm个2 47212 风量 4610066500 m /h，风压 3 19911579Pa，电机型号 Y280S6，电机 功率 45kw 台18离心式通风 机 C473 风量 127519350 m /h，风压 3 2943924Pa，电机功率 22kw 台5 9高位槽长方体，高度 H=2m，长 L0.6m，宽 D0.6m，容积 7.4 m 3 个1 10单级单吸离 心泵 IS100-80-125 流量 100 m /h，扬程为 20m，转速 3 2900r/min，气蚀余量 4.5m，泵效率 78，轴功率 7.00KW，配带功率 11KW 台2 11石灰石浆液 箱 容积 58.44 m 3 个1 12石灰石仓 容积 350.64 m 3 座1 二二 工程项目投资概算工程项目投资概算 因为只有喷雾干燥系统和监控系统。监控系统又可以放在主厂房内，建筑工程费可基本省 略。 喷雾干燥法工程项目投资概算喷雾干燥法工程项目投资概算 按工程费分类费用（万元）占总投资比例 设备费30069.8 安装工程费用78.518.2 建筑工程费00 不可预见费用27.96.5 设计费23.55.5 工程总投资430 三三 工程运行费用概算工程运行费用概算 运行费用预算运行费用预算 按性质分类价格数量费用（元）合计（元） 电费1.0 元/度118800KWh/月118800132896 工业用水费 1.5 元/ m 3 2000 m /月 3 3000 药剂费98 元/吨52T/月5096 人工费2000 元/人月3 人6000 参考文献参考文献 1王喜忠，于才渊，周才君编著。喷雾干燥M。北京：华工工业出版社，2003。 2于才渊，王宝和，王喜忠编著。干燥装置设计手册M。北京：化工工业出版社， 2005。 3北京市环境保护科学研究院等主编。三废处理工程手册：大气篇M。北京：化学工业 出版社，2000。 4李广超。大气污染控制技术M。第一版，北京，化学工业出版社。2001.5，142144 5国家环境保护局编写。电力工业废弃治理M。中国环境科学出版社，1993。 6张基伟。国外燃煤电厂烟气脱硫技术综述M。中国能源信息网，2003。 7赵毅，李守信。有害气体控制工程M。北京：化学工业出版社。2001，207211。 8李功样，陈兰英，崔英德编。常用华工单元设备设计M。广州：华南理工大学出版社， 2003。 9周兴求主编。环保设备设计手册。大气污染控制设备M。北京：化学工业出版社， 2003。 10陈亚飞。烟气脱硫技术综述J。 11赫吉明，马广大主编。有害气体控制工程M。北京：高等教育出版社，2002。 12赵毅，李守信主编。有害气体控制功臣M。北京：化学工业出版社。 2001，211219。 13孙克勤，钟秦编著。火电厂烟气脱硫系统设计、建设及运行M。北京：化工工业出版 社，2005。 14王志魁主编。化工原理M。北京：化学工业出版社，1998。 15李晓芸，赵毅，王修彦主编。火电厂有害气体控制技术M。北京：中国水利水电出版 社，2005。 16杨 编著。二氧化硫减排技术与烟气脱硫工程M。北京：冶金工业出版社，2004。 17童志权主编。工业废气净化与利用M。北京：化工工业出版社，2001.5。 18曾光明等