石灰石_石膏湿法烟气脱硫工艺的设计毕业设计

1、学 号业设计（论文）题目 50000Nmh石灰石-石膏湿法烟气脱硫工艺的设计湖南理工学院本科毕业论文摘要毕业设计（论文）原创性声明和使用授权说明原创性声明本人郑重承诺：所呈交的毕业设计（论文），是我个人在指导教师的指 导下进行的研究工作及取得的成果。尽我所知，除文中特别加以标注和致 谢的地方外，不包含其他人或组织已经发表或公布过的研究成果，也不包 含我为获得及其它教育机构的学位或学历而使用过的材料。对本研究提供过帮助和做出过贡献的个人或集体，均已在文中作了明确的说 明并表示了谢意。作者签名： 日期：指导教师签名： 日期：使用授权说明本人完全了解大学关于收集、保存、使用

2、毕业设计（论文）的规定，即：按照学校要求提交毕业设计（论文）的印刷本和电子版本；学 校有权保存毕业设计（论文）的印刷本和电子版，并提供目录检索与阅览 服务；学校可以采用影印、缩印、数字化或其它复制手段保存论文；在不 以赢利为目的前提下，学校可以公布论文的部分或全部内容。作者签名： 日 期：湖南理工学院本科毕业论文摘要学位论文原创性声明本人郑重声明：所呈交的论文是本人在导师的指导下独立进行研究所取 得的研究成果。除了文中特别加以标注引用的内容外，本论文不包含任何 其他个人或集体已经发表或撰写的成果作品。对本文的研究做出重要贡献 的个人和集体，均已在文中以明确方式标明。本人完全意识到本声明的法 律

3、后果由本人承担。作者签名：日期：年月日学位论文版权使用授权书本学位论文作者完全了解学校有关保留、 使用学位论文的规定，同意学 校保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版，允许论文被 查阅和借阅。本人授权大学可以将本学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保 存和汇编本学位论文。涉密论文按学校规定处理。作者签名:日期： 年 月 日导师签名:日期： 年 月湖南理工学院本科毕业论文摘要摘要本设计选择石灰石一石膏湿法脱硫工艺，脱硫能力为50000NmVh （标干烟气）该工艺系统共有六大系统，分别是：除尘系统、烟气系统、吸收系统、吸收剂浆液制 备系统、

4、石膏脱水系统以及废水处理系统。吸收系统，石膏脱水系统，除尘系统主要涉 及系统工艺设计计算。除尘系统采用电除尘器法，吸收系统采用的是喷淋塔。关键字：烟气脱硫；石灰石一石膏湿法；吸收塔湖南理工学院本科毕业论文AbstractAbstractThis design choice limestone - gypsum wet FGD process, desulfurization capacity for350000Nm / h (standard dry flue gas). The process a total of six systems are: dust removal system,

5、flue gas system, absorption system absorbent slurry preparation systemgypsum dewateri ng system and wastewater treatme nt systems. Absorpti on system, gypsum dewateri ng system, dedusti ng system, mainly related to the system process desig n calculati ons. The dust removal system using the ESP metho

6、d, the absorpti on system is used in the spray tower.Keywords： flue gas desulfurization; wet limestone - gypsum; absorber湖南理工学院本科毕业论文目录目录第一章绪论11.1烟气脱硫的背景11.2我国烟气脱硫技术现状 11.3烟气脱硫的目的及意义2第二章 烟气脱硫工艺的选择 32.1烟气脱硫方法分类32.2几种常见的脱硫工艺 32.2.1 MgO湿法烟气脱硫工艺 32.2.2氨法脱硫工艺32.2.3 石灰石-石膏湿法脱硫工艺 42.3脱硫工艺的确定52.3.1 石灰石（石灰）/

7、石膏湿法脱硫主要优点 52.3.2 MgO湿法烟气脱硫发主要优点 52.3.3氨法脱硫的主要优缺点62.4本设计采用的脱硫系统 62.5石灰石-石膏湿法烟气脱硫工艺系统的介绍 72.5.1烟气系统72.5.2 SO2吸收系统72.5.3石灰石浆液制备系统 72.5.4石膏脱水系统82.5.5供水系统82.5.6排放系统8第三章湿法烟气脱硫存在的问题及解决 83.1烟气的预处理93.2烟气的预冷却93.3净化后气体再加热103.4除雾103.5富液的处理113.6结垢与堵塞113.7脱硫装置各腐蚀区域的腐蚀分析 123.7.1烟气输送机热交换系统腐蚀特点分析 123.7.2 SO2吸收及氧化系统

8、腐蚀特点分析 143.7.3 吸收剂（石灰石浆液）传输及回收系统腐蚀特点分析 15第四章物料平衡的计算164.1锅炉大气污染物排放标准 164.2各种设计参数的确定 174.3脱硫效率的计算184.4吸收剂消耗量的计算184.4.1 净烟气中SO2浓度184.4.2石灰石消耗量18第五章主要设备尺寸及规格的计算 205.1除尘器205.1.1 各种除尘器的比较 205.1.2袋式除尘器的特点 205.1.3 电除尘器的特点215.1.4除尘器选择结论215.2烟气系统 225.2.1 旁路烟道225.2.2 FGD 入口烟道225.2.3 FGD 出 口烟道225.2.4烟气换热器225.3

9、SO2吸收系统235.3.1 吸收塔的选择235.3.2吸收塔尺寸设计计算245.3.3吸收塔附属设备的选型 265.3.4吸收塔高度的计算275.3.5吸收塔附属部件设计285.4浆液制备系统的设计计算 285.4.1 浆液制备系统的选择285.4.2主要设备的计算295.5其他系统设备设计选择 305.5.1 增压风机305.5.2搅拌器315.5.3石膏处置系统325.5.4废水排放系统和处理系统 325.5.5浆液排放与回收系统 325.5.6工艺水耗量的计算 32第六章工艺布置346.1脱硫装置的平面布置 346.2浆液管道布置要求346.3设备一览表35参考文献36谢辞37附录39

10、湖南理工学院本科毕业论文第一章绪论第一章绪论1.1烟气脱硫的背景当今世界上电力产量的60%是利用煤炭资源生产的，我国是世界上少数几个以煤炭 为主要能源的国家之一。在 80年代之前，我国燃煤工业锅炉烟气脱硫的研究及开发， 基本上处于停滞阶段。到了 80年代末或90年代初，由于我国大气SO2污染及酸雨污染 日趋严重，研究与开发燃煤工业锅炉烟气脱硫技术便应运而生。许多部门着手研究及开 发燃煤工业锅炉烟气脱硫技术。1995年8月，我国修改后的中华人民共和国大气污染 防治法的正式出台，SQ在法规上定义为我国重要的必须治理的大气污染物，SO2污染防治及酸雨污染防治纳入法律条文，以法规形式确保SO2污染防治

11、和酸雨污染防治。随着中华人民共和国大气污染防治法的贯彻和执行，在很大程度上促进了燃煤工业 锅炉烟气脱硫的研究与开发。我国相当多的高等院校，中国科学院的院所，各部委的科 研机构，地区的科研部门，环保局的科研院所，以及民营科研机构等，对燃煤工业锅炉 烟气脱硫技术纷纷进行研究与开发。 参加研究与开发的单位之广，人数之多，时间之长， 在我国历史上实属罕见。燃煤工业锅炉烟气脱硫以其存在问题多，治理难度大，而成为 我国当今令人关注的热点。由中国环境科学学会发起和主办的三届务实和卓有成效的“全国燃煤锅炉烟气脱硫技术交流会”，把我国燃煤工业锅炉烟气脱硫技术研究与开发， 从引进、学习、消化、模拟阶段推进到独立自

12、行研究与开发阶段，进一步推进到富有独 创的研究与开发阶段。三届技术交流会，极大地促进了科研单位之间烟气脱硫技术的交 流与学习，沟通了科研单位和用户之间的产销关系，促进了烟气脱硫技术及设备进入燃 煤工业锅护的市场。1.2我国烟气脱硫技术现状在90年代不到10年内，我国研究与开发的烟气脱硫技术多达 50种以上。时间短， 种类多，技术广，在人类烟气脱硫研究与开发历史上也不多见。在研究与开发的50多种燃煤工业锅炉烟气脱硫技术中，包括炉内直接喷石灰/石灰石、沸腾床石灰石和喷雾干燥法等干法烟气脱硫，钙碱法、氨碱法、钠碱法及镁碱法等湿法烟气脱硫。湿法烟气 脱硫占95%左右，干法烟气脱硫占5%左右。目前，干法

13、烟气脱硫除个别方法外，仍处于 研究及中试阶段，尚未工业化，近期内很难推广应用。湿法烟气脱硫趋于成熟，正处于 工业化应用，是当前可行的脱硫技术。湿法又分为除尘脱硫组合一体化设备，和除尘与脱硫分体组合式设备。在研究与开发的 50多种烟气脱硫技术中，运行稳定、安全可靠 的烟气脱硫技术大约有10种左右，其脱硫效率均能达到国家允许的排放标准。其性能 为脱硫效率较高（7090%）,无二次污染，液气及灰水分离良好，防腐、耐磨，无结垢、 无堵塞、运转效率高（90%）,使用寿命长（10年以上），能耗低，价格低廉，工艺过程及 设备结构简单，操作方便，占地面积小。不到10年内，在烟气脱硫研究及开发中，一向被人们认为

14、难以解决的腐蚀、磨损、结垢及堵塞等棘手的问题，取得突破性的解决， 脱硫设备的使用寿命在10年以上，运转效率在90%以上。相当一部分关键技术，如防腐、 耐磨、防结垢、防堵塞、灰水分离、液气分离等，达到或接近国际的先进技术。1.3烟气脱硫的目的及意义锅炉燃料中的硫在燃烧过程中与 Q反应生成氧化物（主要是SQ和SO）,脱硫工艺 所要脱除的就是锅炉尾气中的有害气体 SQ和SQ。采用湿法烟气脱硫工艺之后，排放的大气污染物 （SQ、烟尘）排放量及排放浓度均 明显减小，从而降低了电厂大气污染物对当地环境的影响程度，将极大地改善区域大气 环境质量，环境效益十分显著。同时根据国务院排污费征收使用管理条例（国务院

15、令第369号）及排污费征收标准管理办法（国家计委、财政部、国家环保局、国家经 贸委令第31号），实施烟气脱硫后每年可减少大气中二氧化硫的排放量，这对人类可持 续发展十分有利。因此本课题主要研究目的为根据设计所给参数对50000mVh的烟气脱硫除尘系统进行系统的设计，使排放烟气中的 SQ及烟尘达到国家排放标准，有效地控制当地空气污 染物，改善空气质量，提高居民生活质量，该课题是具有实际意义和具有一定必要性的。2湖南理工学院本科毕业论文第二章烟气脱硫工艺的选择第二章 烟气脱硫工艺的选择2.1烟气脱硫方法分类化烟气脱硫（Flue gas desulfurization ，简称FGD ,在FGD技术中

16、,按有无液相介 入划分，可分为以下五种方法：湿法，干法，半干法，电子束法，海水法。其中，湿法 是利用碱性溶液为脱硫剂，应用吸收原理在气、液、固三相中进行脱硫的方法，脱硫产 物和残液混合在一起，为稀糊状的流体。湿法脱硫的操作温度在4455oG半方法是指 在有液相和气相介入脱硫方法，脱硫产物为干粉状。半方法的操作温度控制在6080oG干法是指无液相介入完全在干燥状态下进行脱硫的方法。如向炉内喷干燥的生石灰 或石灰石粉末，即脱硫产物为粉状。干法的操作温度在8001300oC。海水法受地域条件限制。且有氯化物严重腐蚀设备的问题。脱硫残液PH很低，必须配置参数合理的水质恢复系统，才能达到环保要求的排放条

17、件。电子束法是一种利用高能物理原理，采用 电子束辐照烟气，或以脉冲产生电晕对烟气实施脱硫的方法。电子束法使用的脱硫剂为 合成氨，目前仅限于吨位不大的燃煤锅炉烟气脱硫。按脱硫剂的种类划分,可分为以下五种方法：以CaCO（石灰石）为基础的钙法，以 MgC为基础的镁法，以NaSO为基础的钠法，以NH为基础的氨法，以有机碱为基础的有 机碱法。世界上普遍使用的商业化技术是钙法，所占比例在 90%上。按吸收剂及脱硫 产物在脱硫过程中的干湿状态又可将脱硫技术分为湿法、干法和半干（半湿）法。2.2几种常见的脱硫工艺2.2.1 MgO湿法烟气脱硫工艺工艺系统主要包括：烟气系统，SO吸收系统，脱硫剂浆液制备系统，

18、副产物处理 系统，工艺水系统等。2.2.2氨法脱硫工艺氨法脱硫技术在化学工业领域应用普遍，用氨吸收硫酸生产尾气中的SO,生产亚硫铵和硫铵。223石灰石-石膏湿法脱硫工艺石灰石/石膏法是目前应用最广泛、最多、最成熟的典型的湿法烟气脱硫技术。我 国湿法烟气脱硫率可达98%以上，接近100%。国内采用此法脱硫的电厂主要有：重庆 珞璜电厂一期、重庆珞璜电厂二期、太原第一热电厂、重庆电厂、杭州半山电厂、北京 第一热电厂、陕西韩城第二电厂等。该工艺具有操作方便、原理简单、脱硫效率高（部分机组Ca/ S接近1,脱硫效率超过90%）、可应用于大容量机组、高SO2浓度条件、可 利用率高（90 %）、吸收剂来源广

19、泛、价格也低廉、副产品石灰具有综合利用价值、运 行和维护成本以及脱硫成本较低，是目前公认应用最广泛、技术最为成熟的脱硫技术。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，通过增石灰石一石膏湿法烟气脱硫工艺是当今世界各 国应用最多和最成熟的湿法工艺，该工艺主要是采用廉价易得的石灰石或石灰作为脱 硫吸收剂，石灰石经破碎磨细成粉状与水混合搅拌制成吸收浆液。当采用石灰作为吸收 剂时，石灰粉经消化处理后加水搅拌制成吸收浆液。在吸收塔内，吸收浆液与烟气接触 混合，烟气中的二氧化硫与浆液中的碳酸钙

20、以及鼓入的氧化空气进行化学反应被吸收 脱除，最终产物为石膏。脱硫后的烟气依次经过除雾器除去雾滴，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SO、SO、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（CaS（4?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

21、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 C左右，且为水蒸气所饱和。通过 GGH各 烟气加热到80E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。2.3脱硫工艺的确定2.3.1石灰石（石灰）/石膏湿法脱硫主要优点A技术成熟，运行可靠

22、，目前国内烟气脱硫的80%以上采用该法，设备和技术很容 易取得，脱硫效率咼；B脱硫剂石灰石易得，价格便宜，副产品石膏目前有一定的市场，吸收剂资源丰富, 价格便宜；C对锅炉负荷变化有良好的适应性，在不同的烟气负荷及SQ浓度下，脱硫系统依然可以保持较高的脱硫效率及系统稳定性。D单塔处理烟气量大，SQ脱除量大，适用于任何含硫量的煤种的烟气脱硫，处理 后的烟气含尘量大大减少。缺点：A系统复杂，占地面积较大，脱硫塔设备投资稍高，一次性建设投资相对较大；B脱硫塔循环量大，耗电量较高，脱硫系统无法快速响应锅炉负荷的变化运行；C石膏纯度须在94%以上才有出路；D后期处理复杂，二次污染严重，粉尘排放浓度较难满足

23、要求；E整个系统物料处于浆状，制浆、喷淋系统易结垢、堵塞，工艺复杂，系统管理、 维护费用较高。2.3.2 MgQ湿法烟气脱硫发主要优点A技术成熟，运行可靠。氧化镁脱硫技术是一种成熟度仅次于钙法的脱硫工艺。在 日本和美国，氧化镁脱硫在各工业领域得到一定应用。并且目前在国内也已有使用，但 副产品抛弃不回收；B脱硫效率高。在化学反应活性方面氧化镁要大于钙基脱硫剂，并且由于氧化镁的 分子量较碳酸钙和氧化钙都比较小。因此其他条件相同的情况下氧化镁的脱硫效率要高 于钙法的脱硫效率，一般情况下氧化镁的脱硫效率可达到95% -98 % ;C副产物有利用前景。副产物亚硫酸镁是造纸工业的化工原料，亚硫酸镁/硫酸镁

24、 是重要的肥料，可以生产含镁复合肥。缺点：A副产品回收困难。因MgSC和MgSC在水中的溶解度较高，如采用蒸发结晶的方法 将消耗大量能源。对于本项目最经济的办法就是加入生石灰 CaQ此法实际上就是“双 碱法”。其最终副产品也是石膏；B到目前为止，国内还没有带回收副产品的镁法脱硫装置；C镁法脱硫工艺成立的前提是：副产品有市场，能回收利用。其出路有造纸业（MgSO 和硫酸生产厂。233氨法脱硫的主要优缺点氨法是高效、低耗能的湿法。氨法是气液相反应，反应速率快，吸收剂利用率高，能保持脱硫效率95%99% 氨在水中的溶解度超过20%氨法具有丰富的原料。氨法 以氨为原料，其形式可以是液氨、氨水和碳铵。目

25、前我国火电厂年排放二氧化硫约 1000 万吨，即使全部采用氨法脱硫，用氨量不超过500万吨/年，供应完全有保证。氨法的最大特点是SO2的可资源化，可将污染物SO回收成为高附加值的商品化产 品。副产品硫铵是一种性能优良的氮肥，在我国具有很好的市场前景。缺点：1对烟气中的尘含量要求较高（不大于200mg/用），如烟气中尘含量达到350mg/m, 平均每天将近有1t的滤料要清理；2脱硫陈本主要取决于氨的价格。 氨的消耗为1tSO2消耗0.5t氨。如氨的价格上涨 比较多，将影响脱硫成本（一般地说，硫按价格与氨的价格挂钩，同涨同降）；3系统须采用重防腐；4如氨系统泄漏，易造成二次污染。根据以上各种脱硫工

26、艺优缺点的比较，结合当前市场运用的前景及经济状况分析， 石灰石-石膏湿法烟气脱硫在脱硫项目中体现了较为明显的优势，因此，该方案选用石 灰石-石膏湿法烟气脱硫工艺。2.4本设计采用的脱硫系统脱硫系统工艺米用石灰石/石膏湿法脱硫工艺，系统主要由：烟气系统、吸收氧化系 统、浆液制备系统、石膏脱水系统、排放系统等组成。其基本工艺流程为：锅炉烟气经电除尘器除尘后，通过增压风机、 GGH笔温后进入吸收塔。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S02、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

27、氧化为石膏（CaSO 2HO）,并通过石膏浆液泵排出，进入石膏脱水系统。 浆液池底部进行搅拌，防止浆液中的固体成分沉积结垢。经过净化处理的烟气流经吸收 塔顶部的两级除雾器除雾，在此处将清洁烟气中所携带的浆液雾滴去除。最后，洁净的 烟气通过烟道进入烟囱排向大气。2.5石灰石-石膏湿法烟气脱硫工艺系统的介绍2.5.1烟气系统锅炉出来的烟气经过电气除尘器除尘后，依次经过引风机和增压风机增压后进入气气换热器（GGH的冷却侧降温，然后进入吸收塔系统除去SQ,再经过气气换热器（GGH 的加热侧升温后，通过烟囱排入大气。烟道设有旁路系统。进出口挡板门为双挡板型式，在脱硫系统运行时打开。旁路挡 板门也为双挡板

28、型式，在吸收塔系统运行时关闭。当吸收塔系统停运、事故或维修时， 入口挡板和出口挡板关闭，旁路挡板全开，烟气通过旁路烟道经烟囱排放。2.5.2 SQ 2吸收系统烟气由进气口进入吸收塔的吸收区，在上升过程中与石灰石浆液逆流接触，烟气中 所含的污染气体绝大部分因此被清洗入浆液，与浆液中的悬浮石灰石微粒发生化学反应而被脱除，处理后的净烟气经过除雾器除去水滴后进入烟道。吸收塔内烟气上升流速为 2.5 m/s5m/s并配有喷淋层，每组喷淋层由带连接支管 的母管制浆液分布管道和喷嘴组成。喷淋组件及喷嘴的布置设计成均匀覆盖吸收塔上流 区的横截面。喷淋系统采用单元制设计，每个喷淋层配一台与之相连接的吸收塔浆液循

29、 环泵。每台吸收塔配多台浆液循环泵。运行的浆液循环泵数量根据锅炉负荷的变化和对吸 收浆液流量的要求来确定。吸收塔排放泵连续地把吸收浆液从吸收塔送到石膏脱水系统。通过排浆控制阀控制排出浆液流量，维持循环浆液浓度在大约 825wt %。脱硫后的烟气通过除雾器来减少携带的水滴，除雾器出口的水滴携带量不大于 75mg/NrH两级除雾器采用传统的顶置式布置在吸收塔顶部或塔外部，除雾器由聚丙烯 材料制作，型式为折流板型，两级除雾器均用工艺水冲洗。冲洗过程通过程序控制自动 完成。2.5.3石灰石浆液制备系统不同的制浆方式所对应的设备也各、粉仓（干粉制浆时用）、浆液箱、浆液制备通常分湿磨制浆与干粉制浆两种方式

30、。 不相同。至少包括以下主要设备：磨机（湿磨时用） 搅拌器、浆液输送泵。每个系统设置一个石灰石浆液箱，每塔设置 2台石灰石浆液供浆泵。吸收塔配有一 条石灰石浆液输送管，石灰石浆液通过管道输送到吸收塔。每条输送管上分支出一条再 循环管回到石灰石浆液箱，以防止浆液在管道内沉淀。2.5.4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。石膏旋流站底流浆液由真空皮带脱水机脱水到含 90%固形物和10%水分，脱水石 膏经冲洗降低其中的CI浓度。滤液进入滤液水回收箱。脱水后的石膏经由石膏输送皮 带送入石膏库房堆放，后由螺旋卸料装置卸至汽车运输。2.5.5供水系统从电厂供水系统引接至脱硫岛

31、的水源，提供脱硫岛工业和工艺水的需要。工业水主 要用户为：除雾器冲洗水及真空泵密封水。冷却水冷却设备后排至吸收塔排水坑回收利 用。工艺水主要用户为： 石灰石浆液制备用水； 烟气换热器的冲洗水； 所有浆液输送设备、输送管路、贮存箱的冲洗水。2.5.6排放系统FGD岛内设置一个公用的事故浆液箱，事故浆液箱的容量应该满足单个吸收塔检修 排空时和其他浆液排空的要求，并作为吸收塔重新启动时的石膏晶种。吸收塔浆池检修需要排空时，吸收塔的石膏浆液输送至事故浆液箱最终可作为下次 FGD启动时的晶种。事故浆液箱设浆液返回泵（将浆液送回吸收塔）1台。FGD装置的浆液管道和浆液泵等，在停运时需要进行冲洗，其冲洗水就

32、近收集在各 个区域设置的集水坑内，然后用泵送至事故浆液箱或吸收塔浆池。8湖南理工学院本科毕业论文第三章湿法烟气脱硫存在的问题及解决第二章 湿法烟气脱硫存在的问题及解决湿法烟气脱硫通常存在富液难以处理、沉淀、结垢及堵塞、腐蚀及磨损等等 棘手的问题。这些问题如解决的不好，便会造成二次污染、运转效率低下或不能 运行等。3.1烟气的预处理含有SQ的烟气，一般都含有一定量的烟尘。在吸收SQ之前，若能专门设置高效除尘器，如电除尘器和湿法除尘器等，除去烟尘，那是最为理想的。然而，这样可能造成工艺过程复杂，设备投资和运行费用过高，在经济上是 不太经济的。若能在 SQ2吸收时，考虑在净化 SQ2的过程中同时除去

33、烟尘，那是比 较经济的，是较为理想的，即除尘脱硫一机多用或除尘脱硫一体化。例如，有的采取在吸收塔前增设预洗涤塔、有的增设文丘里洗涤器。这样， 可使高温烟气得到冷却，通常可将120180C的高温烟气冷却到 80 C左右，并使烟气增湿，有利于提高SQ的吸收效率，又起到了除尘作用，除尘效率通常为95%左右。有的将预洗涤塔和吸收塔合为一体，下段为预洗涤段，上段为吸收段。喷雾 干燥法烟气脱硫技术更为科学，含硫烟气中的烟尘，对喷雾干燥塔无任何影响， 生成的硫酸盐干粉末和烟尘一同被袋滤器捕集，不用增设预除尘设备，是比较经 济的。近年来，我国研究及开发的燃煤工业锅炉和窑炉烟气脱硫技术，多为脱硫除 尘一体化，有

34、的在脱硫塔下端增设旋风除尘器，有的在同一设备中既除尘又脱硫。3.2烟气的预冷却大多数含硫烟气的温度为120185 C或更高，而吸收操作则要求在较低的温度下（60 C左右）进行。低温有利于吸收，高温有利于解吸。因而在进行吸收之 前要对烟气进行预冷却。通常，将烟气冷却到 60 C左右较为适宜。常用冷却烟气的方法有：应用热交 换器间接冷却；应用直接增湿（直接喷淋水）冷却；用预洗涤塔除尘增湿降温， 这些都是较好的方法，也是目前使用较广泛的方法。我国目前已开发的湿法烟气脱硫技术，尤其是燃煤工业锅炉及窑炉烟气脱硫 技术，高温烟气未经增湿降温直接进行吸收操作，较高的吸收操作温度，使SQ的吸收效率降低，这就是

35、目前我国燃煤工业锅炉湿法烟气脱硫效率较低的主要原 因之一。3.3净化后气体再加热在处理高温含硫烟气的湿法烟气脱硫中，烟气在脱硫塔内被冷却、增湿和降 温，烟气的温度降至 60 C左右。将60 C左右的净化气体排入大气后，在一定的气 象条件下将会产生“白烟”。由于烟气温度低，使烟气的抬升作用降低。特别是在净化处理大量的烟气和 某些不利的气象条件下，“白烟”没有远距离扩散和充分稀释之前就已降落到污 染源周边的地面，容易出现高浓度的 SQ污染。为此，需要对洗涤净化后的烟气进行二次再加热，提高净化气体的温度。被 净化的气体，通常被加热到105130 C。为此，要增设燃烧炉。燃烧炉燃烧天然气或轻柴油，产生

36、 10001100 C的高温燃烧气体，再与净化后的气体混对。这里应当指出，不管采用何种方法对净化气体进行二次加热，在将净化气体 的温度加热到105130 C的同时，都不能降低烟气的净化效率，其中包括除尘效 率和脱硫效率。为此，对净化气体二次加热的方法，应权衡得失后进行选择。吸收塔出口烟气一般被冷却到4555 C （视烟气入口温度和湿度而定），达饱和含水量。是否要对脱硫烟气再加热，取决于各国环保要求。3.4除雾湿法吸收塔在运行过程中，易产生粒径为1060m的“雾”。“雾”不仅含有水分，它还溶有硫酸、硫酸盐、SQ等，如不妥善解决，任何进入烟囱的“雾”，实际就是把SQ排放到大气中，同时也造成引风机的

37、严重腐蚀。因此，工艺上对吸收设备提出除雾的要求。被净化的气体在离开吸收塔之前 要进行除雾。通常，除雾器多设在吸收塔的顶部。目前，我国相当一部分吸收塔尚未设置除雾器，这不仅造成SQ的二次污染,对引风机的腐蚀也相当严重。脱硫塔顶部净化后烟气的出口应设有除雾器，通常为二级除雾器，安装在塔 的圆筒顶部（垂直布置）或塔出口的弯道后的平直烟道上（述评布置）。后者允 许烟气流速高于前者。对于除雾器应设置冲洗水，间歇冲洗除雾器。净化除雾后 烟气中残余的水分一般不得超过100mg/m，更不允许超过 200mg/m3，否则含沾污和腐蚀热交换器、烟道和风机。3.5富液的处理用于烟气脱硫的化学吸收操作，不仅要达到脱硫

38、的要求，满足国家及地区环境 法规的要求，还必须对洗后SQ2的富液（含有烟尘、硫酸盐、亚硫酸盐等废液）进行合理的处理，既要不浪费资源，又要不造成二次污染。合理处理废液，往往是湿法烟气脱硫烟气脱硫技术成败的关键因素之一。因此，吸收法烟气脱硫工艺过 程设计，需要同时考虑 SQ2吸收及富液合理的处理。所谓富液合理处理， 是指不能把碱液从烟气中吸收SQ形成的硫酸盐及亚硫酸盐废液未经处理排放掉，否则会造成二次污染。回收和利用富液中的硫酸盐类， 废物资源化，才是合理的处理技术。典型废水处理方法为：先在废水中加入石灰乳，将PH值调至67,去除氟化物（产品CaF2沉淀）和部分重金属；然后加入石灰乳、有机硫和絮凝

39、剂，将PH升至89，使重金属以氢氧化物和硫化物的形式沉淀。3.6结垢和堵塞在湿法烟气脱硫中，设备常常发生结垢和堵塞。设备结垢和堵塞，已成为一 些吸收设备能否正常长期运行的关键问题。为此，首先要弄清楚结构的机理，影响结构和造成堵塞的因素，然后有针对 性地从工艺设计、设备结构、操作控制等方面着手解决。一些常见的防止结垢和堵塞的方法有：在工艺操作上，控制吸收液中水份蒸 发速度和蒸发量；控制溶液的PH值；控制溶液中易于结晶的物质不要过饱和；保持溶液有一定的晶种；严格除尘，控制烟气进入吸收系统所带入的烟尘量，设备 结构要作特殊设计，或选用不易结垢和堵塞的吸收设备，例如流动床洗涤塔比固 定填充洗涤塔不易结

40、垢和堵塞；选择表面光滑、不易腐蚀的材料制作吸收设备。脱硫系统的结构和堵塞，可造成吸收塔、氧化槽、管道、喷嘴、除雾器设置 热交换器结垢和堵塞。其原因是烟气中的氧气将CaSO氧化成为CaSO （石膏），并使石膏过饱和。这种现象主要发生在自然氧化的湿法系统中，控制措施为强制 氧化和抑制氧化。强制氧化系统通过向氧化槽内鼓入压缩空气，几乎将全部CaSO氧化成CaSQ,并保持足够的浆液含固量（大于12%，以提高石膏结晶所需要的晶种。此时，石膏晶体的生长占优势，可有效控制结垢。抑制氧化系统采用氧化抑制剂，如单质硫，乙二胺四乙酸（EDTA及其混合物。添加单质硫可产生硫代硫酸根离子，与亚硫酸根自由基反应，从而干

41、扰氧化 反应。EDTA则通过与过渡金属生成螯合物和亚硫酸根反应而抑制氧化反应。3.7脱硫装置各腐蚀区域的腐蚀分析煤炭燃烧时除生成 SQ以外，还生成少量的 SO，烟气中SO的浓度为10 40ppm由于烟气中含有水（4%12%，生成的SO瞬间内形成硫酸雾。当温度较 低时，硫酸雾凝结成硫酸附着在设备的内壁上，或溶解于洗涤液中。这就是湿法 吸收塔及有关设备腐蚀相当严重的主要原因。3.7.1烟气输送机热交换系统腐蚀特点分析（1）亚硫酸露点腐蚀：高温原烟气在正常运行条件下因无水份存在，对装置 几乎无腐蚀，但在三种情形下将导致腐蚀。一是列管式换热器管程因某种原因穿孔，导致冷却水泄漏，致使高温原烟气 所含SO

42、2与水反应生成亚硫酸，形成高温亚硫酸还原性腐蚀。二是回转式蓄热换热器清洗水外泻或蓄集形成高温亚硫酸还原性腐蚀。三是在装置开停车时，因环境大气湿度影响，装置内残留的气态SO被钢基体表面凝聚水吸收生成亚硫酸，形成亚硫酸露点腐蚀（虽然烟道外保温可延迟钢基 体表面凝聚水生成时间，但无法完全防止该类腐蚀的形成）。低温净烟气虽只残存少量SQ且经除雾器除去大部分水雾，但微量水和SO的存在及环境大气湿度在装置开停车时形成的钢基体表面凝聚水仍会形成缓慢的亚硫酸还原性露点腐蚀(如重庆珞璜除雾器出口净烟气烟道，原设计不防腐，经多 年运行可看到明显腐蚀现象，现已实施鳞片防腐)。(2) 防腐蚀衬层高温热应力失效：鉴于上

43、述腐蚀因素的存在，通常在原烟气 流经区域采用1.21.5mm厚耐高温鳞片涂料防腐，但在实际使用中该区防腐蚀衬 层时常发生龟裂、开裂、剥落等腐蚀失效现象，其原因主要有三：一是由于火电厂环保脱硫装置开停车较频繁，使生成的热应力处于间歇性交 变状态中，加速衬层的热应力腐蚀失效；四是鳞片涂层属脆性材料，衬层内热应 力的长期存在，特别是在热应力交变期内易导致涂层龟裂、开裂、剥落等物理腐 蚀失效；二是衬里材料选择不合理，树脂耐温能力不足，在高温热应力作用下形成热 应力开裂。三是在衬层施工中，存在有衬层厚薄不均、界面粘接不良、固化剂分布不均 等局部质量缺陷，使环境热应力易于在衬层薄弱处形成应力集中，导致衬层

44、热应 力破坏。(3) 防腐蚀衬层烟尘磨损失效：在配套有电除尘设备的火力发电装置中，该 类腐蚀失效虽有但并不严重，若无电除尘设备，由于烟气中含有大量粉尘，则磨 损较严重。低温净烟气烟道因含尘量极小，此类腐蚀失效可不作重点考虑。(4) 防腐蚀衬层高温碳化烧蚀失效：正常情况下从电除尘排出的原烟气温度 为140150 C,此温度不足以使耐高温鳞片衬里高温碳化烧蚀，但当锅炉的蒸汽 预热器、省煤器、空气预热器等设备运行不正常时，电除尘排出的原烟气温度将 达160 C以上，此温度将导致大多数耐高温鳞片衬里材料由表及里缓慢高温碳化， 此类衬里材料碳化并不严重影响衬里的完整性及耐蚀性，但衬里一旦因热应力作 用形

45、成开裂，则裂纹的发展加快，介质沿裂纹渗透速度加快，导致衬里局部整块 剥离。当温度超过180 C时，长期高温作用会导致大多数耐高温鳞片衬里由表及里 烧蚀碳化，此种情形将导致衬里严重失强减薄，其腐蚀破坏是致命的。(5) 液滴冲击磨蚀：当高速流动的烟气中夹带水滴(形成双相流)时，易对 烟道壁衬里，特别是对迎风面烟道壁衬里(如导流板及弯烟道壁)产生液滴冲击 磨蚀(即空泡腐蚀)，形成力学疲劳破坏。水相来源一是换热器的清洗水，二是 列管式换热器的泄漏水。因液滴在烟气中分布的随机性和液滴的独立存在特点， 使衬层承受着连续点击交变冲击作用，导致衬层力学疲劳破坏。(6) 衬里震颤疲劳破坏：衬层在下述条件下易产生

46、震颤疲劳破坏：一是该区烟道结构设计强度、刚性不足，特别是烟道布置受环境所限，弯道、 过流截面变化较大时，高速流动的烟气在烟道中过流时会因弯道及过流截面变化的影响，产生较大的压力变化，形成不稳定流动，导致烟道结构震颤，使本来就 高温失强的衬里形成疲劳腐蚀开裂，严重时形成大面积剥落。二是在烟道结构强度设计时，出于结构补强需要，采用细杆内支承补强，当 高速流动的烟气在烟道中过流时，因烟气冲击压力作用引发支承细杆抖动变形， 导致支承杆与烟道壁焊接区衬层开裂。由于烟气引发的结构震颤是通过衬层传导 给金属基体的，而衬层与基体是通过界面底漆粘接联接的，故此类破坏往往发生 在界面底漆粘接层，其对衬层的破坏是非

47、常致命的。3.7.2 SQ吸收及氧化系统腐蚀特点分析(1) 防腐蚀衬层稀(亚)硫酸渗透失效：导致介质渗透腐蚀失效原因有三：一是室温条件下固化成型的有机非金属树脂均为非致密体，固化树脂基体中 存有大量的分子级空穴；二是衬里材料均为复合材料，不同相材料界面间总存在有界面孔隙；三是衬里材料在混配、施工过程中，必然会生成微气泡、微裂纹等缺陷。这 就为介质迁移性渗透提供了通道。可以说，正是衬里自身具有的这些固有缺陷， 导致腐蚀介质渗透的不可避免性。橡胶及鳞片衬里之所以被选择为烟气脱硫装置 的适用防腐蚀衬里技术，鳞片衬里是因其具有优异的抗渗透能力，橡胶是因其为 压延成型故胶板致密性好。(2) 防腐蚀衬层热

48、应力腐蚀失效：导致该区应力腐蚀失效原因除上述原因外， 还应特别注意吸收塔内喷浆区环境状态，该区为高温原烟气与低温吸收剂浆液交汇区(温度由120110C降至4550 C),对该区防腐衬层而言，温度急变将导 致处于不同温度区的衬层热膨胀状态不一样，形成不均匀热应力，其破坏性较恒定热环境下的热应力大得多。应力的存在增加了衬层内及界面间微裂纹及界面孔隙 等缺陷，且为缺陷发展及介质渗透创造了条件。吸收塔非喷浆区及氧化区，由于 环境温度较低，热应力小，衬层的应力腐蚀失效易较小。(3) 防腐蚀衬层固体物料磨损腐蚀失效：在脱硫氧化体系中，固体物料除烟 气所带粉尘外还有作为吸收剂的石灰石浆液及脱硫生成物硫酸钙。

49、导致衬层固体 物料磨损腐蚀失效的原因有五：一是石灰石浆液经浆液泵从喷浆管带压喷出，在与烟气中SQ反应过程中，同时冲刷衬层表面；二是吸收浆液自重落体对衬层产生较强的磨损能力。三是在高温环境下，树脂具有高温失强，橡胶具有高温热老化等特性，使衬 层本体强度降低或材质硬化，使磨损更为严重。四是吸收塔为现场拼焊制作，表面凹凸不平，其凸起部位更易因磨损而破坏。五是吸收塔氧化池底部因工艺机械搅拌及空气搅拌作用亦产生较强的磨损。(4) 防腐蚀衬层机械力损伤失效：此种情形主要发生在设备内件吊装及检修 时，特别应关注吸收塔氧化池底部氧化空气对底部衬层的吹冲破坏及空气管检修 时人为机械损伤。(5) 含亚硫酸热蒸汽腐

50、蚀区：该区指吸收塔原烟气入口延长段，在该区域，高温原烟气与低温吸收剂浆液交汇，浆液中的水被汽化并吸收原烟气中的SQ生成含H2SQ3水蒸汽，受汽化扩散能的作用向入口延长段扩散并进一步被高温原烟气加 热，经一段时间后达到平衡，在此区形成具有热冲击、间歇性交变热应力作用特 征的含亚硫酸热蒸汽腐蚀环境，特别是当该区设有冷却喷淋水时，该区还同时伴 随着空泡腐蚀作用，其腐蚀环境十分苛刻。橡胶衬里耐热性不足易热老化破坏，一般不锈钢因 C及HSQ的存在不耐腐蚀。米用鳞片衬里必须充分考虑其热冲击、间歇性交变热应力及空泡腐蚀作用特点，实 施有效补强措施。国内许多业主及设计方出于对非金属衬里技术的担心，往往在 该区

51、域选择价格昂贵的高镍基合金(如59合金等)纯金属结构。3.7.3吸收剂(石灰石浆液)传输及回收系统 腐蚀特点分析(1)石灰石浆液制备输送系统的主要腐蚀介质为CaCQ、水及微量Cl-和QH，对衬里而言腐蚀条件并不苛刻。石膏浆液处理输送系统的主要腐蚀介质为 CaSQ水及微量 Cl-、H2SQ和HSQ,对衬里而言腐蚀条件也不苛刻。(2)防腐蚀衬层固体物料磨损腐蚀失效：由于腐蚀环境温度较低，衬里本体 强度高，尽管固体物料含量大，但磨损腐蚀失效并不十分严重，故衬里磨损余量 适度考虑即可。18湖南理工学院本科毕业论文第四章物料平衡的计算19湖南理工学院本科毕业论文第四章物料平衡的计算第四章物料平衡的计算4

52、.1锅炉大气污染物排放标准为符合国家大气污染物排放标准要求，引用表4.1 （锅炉大气污染物排放限值）和表4.2 （火电厂锅炉大气污染物排放限值）作为参考准则。表4.1锅炉大气污染物排放限值污染物锅炉类型适用区域烟尘在用锅炉ABmg/m新改扩锅炉B二氧化硫在用锅炉ABmg/m新改扩锅炉B氮氧化物在用锅炉ABmg/m新改扩锅炉BW 7MWi时段n时段I时段 7MWn时段150禁排150801501001508010080400禁排400200400250400200250200400禁排400400400400400400400400燃煤锅炉燃轻柴油燃气锅炉燃油锅炉全部时段全部时段30105020

53、300300烟气黑度全部全部锅炉（林格曼,级）区域注：环境空气质量标准GB3095-199中规定的一类区域，燃煤锅炉烟尘排放限值为80mg/rra20湖南理工学院本科毕业论文第四章物料平衡的计算表4.2火电厂（站）锅炉大气污染物排放限值污染物锅炉类型燃煤锅炉a燃轻柴油燃油锅炉b全部时段燃气锅炉全部时段I时段n时段烟尘在用锅炉100303010mg/m改扩建锅炉30二氧化硫在用锅炉180010035020mg/m改扩建锅炉100氮氧化物在用锅炉650450300300mg/m改扩建锅炉450林格曼黑度（级）1级1级1级烟气黑度全部锅炉累计时间（分钟）6-4.2各种设计参数的确定本设计的任务要求以

54、及设计所用到的关键参数见表4.3表4.3设计参数物质类别设计参数烟气流量350000Nm/h （标干烟气）烟气中SQ的含量700 x 10-6m7m3烟气排出口 SQ的含量3 (2000-400)/2000=80.0 %CSO2按脱硫效率达到95%核算，则排出口 SO的含量为100mg/Nm4.4吸收剂消耗量的计算4.4.1净烟气中SO浓度在设计煤种情况下，烟气流量为 50000Nn/h，烟气中SO含量为2000mg/Nm按脱 硫效率达95%勺脱硫效率。净烟气中SQ含量C=G(1- 口)=2000 x( 1 95% =100mg/Nm式中：c 净烟气中SO含量；cy原烟气中so含量；4.4.2石灰石消耗量式中：Mcost“SO? RatM CaC3 Rr cent_Mcost 二 ns2 Rat M 吸