烟气脱硫技术方案

烟气脱硫

技

术

方

案

第一章工程概述

1.1项目概况

某钢厂将就该厂烧结机后烟气进行烟气脱硫处理。现烧结机烟气流程为烧结

机一除尘器一吸风机一烟囱。除尘器采用多管式除尘器，除尘效率不不大于

90%o重要原始资料如下：

重要原始资料表

项目单位数量

标态总烟气量（湿）Nm3/h480000

吸风机数量台2

吸风机出口烟气温度C140

实际烟气量m/h726150

除尘器入口含尘浓度mg/Nm31590

除尘器效率%290

吸风机出口含尘浓度mg/Nm'W159

吸风机出口含硫浓度mg/Nm32345

1.2主流烟气脱硫措施

烟气脱硫（简称FGD）是世界上唯一大规模商业化应用H勺脱硫措施，是控制

酸雨和二氧化硫污染最为有效和重要的技术手段。

FGD其基本原理都是以一种碱性物质来吸取S0?,就目前国内实际应用工程,

按脱硫剂的种类划分，FGD技术重要可分为如下几种措施：

1、以石灰石、生石灰为基础的钙法；

2、以镁口勺化合物为基础的镁法;

3、以钠日勺化合物为基础日勺钠法或碱法；

4、以化肥生产中H勺废氨液为基础日勺氨法；

最为普遍使用的商业化技术是钙法，所占比列在90%以上。而其中应用最

为广泛口勺是石灰石一石膏湿法和循环流化床半干法烟气脱硫系统。针对本工程，

我企业将就以上两种脱硫措施分别进行设计、描述，井最终给出两方案比较成果。

1.3重要设计原则

针对本脱硫工程建设规模，同步本着投资少、见效快、系统简朴可靠等原则，

我方在设计过程中重要遵照如下重要设计原则：

1、脱硫剂采用外购成品石灰石粉（半干法为消石灰粉），厂内不设脱硫剂制

备车间。

2、考虑到烧结机吸风机出口烟气含硫浓度为2345mg/Nm3,浓度并不是很高,

在满足环境保护排放指标的前提下，脱硫装置的设计脱硫效率取290%。

3、脱硫装置设单独控制室，采用PLC程序挖制方式。同步考虑同主体工程

的信号连接。

4、脱硫装置时布置尽量靠近烟囱以减少烟道日勺长度，减少管道阻力及工程

投资。

•可得到纯度很高日勺脱硫副产品一石膏，为脱硫副产品日勺综合运用发明了有利

条件;

•采用空塔型式使吸取塔内径减小，同步减少了占地面积；

•采用价廉易得的石灰石作为吸取剂；

•系统具有较高的可靠性，系统可用率可达97%以上；

•对锅炉燃煤煤质变化适应性很好；

•对锅炉负荷变化有良好的适应性。

2.2反应原理

用于清除SOx的浆液搜集在吸取塔浆池内。吸取塔浆池分为氧化区和结晶区，

在上部氧化区内，氧化空气通过一种分派系统吹入，在pH值为4~5的)浆液中生成石

管；在结晶区，石膏晶种逐渐增大，并生成为易于脱水的较大的晶体，新的石灰石

浆液也被加入这个区域。

化学反应过程描述如下：

石灰石日勺溶解：CaCO3+C02+H20-Ca(HCO3)2

与S02反应：Ca：HCO3)2+2S023Ca(IISO3)2+2C02

氧化：Ca(HSO3)2+CaC03+02f2CaS04+C02+H20

石膏生成：CaS04+2H20->CaS04X2H20

清除S02总反应方程式：

CaC03+S02+%02+2H20-CaS04X2H20+C02

石灰石在水中的低溶解性在吸取塔内被二氧叱碳提高。通过溶解过程，生成碳

酸氢钙。碳酸氢钙与二氧化硫反应生成可溶日勺亚硫酸氢钙。

在氧化区，亚硫酸氢钙与空气中日勺氧发生反应，生成硫酸钙。浆液中日勺硫酸钙

再结晶生成二水硫酸钙，即石膏。

整个脱硫反应在吸取塔塔内区域日勺化学反应如图2.2所示。

2.3本方案系统描述

本工程石灰石一石膏湿法烟气脱硫装置重要由如下系统构成：

1)吸取剂制备与供应系统

本脱硫方案以石灰石粉作为脱硫吸取剂。合格的石灰石粉由罐车运送到厂内。

通过气力输送送入石灰石粉仓，经料仓底部日勺称重式给料机送入石灰石浆液箱进行

搅拌、配比。石灰石粉和水持续加入脱硫剂浆液箱，在脱硫剂浆液箱中石灰石浆液

含固浓度为20^30%(wt)o浆液经泵送入脱硫吸取塔内。为使浆液混合均匀、防止

沉淀，在脱硫剂浆液箱顶部装设有顶进式搅拌器。

2)S02吸取系统

SO2吸取系统是烟气脱硫系统的关键，重要包括吸取塔、循环浆液泵、氧化风

机、石膏排放泵及搅拌器等设施、设备。在吸取塔内，烟气中的SO2被吸取浆液洗

净烟气Punnedgas

Ca(HCO3>2♦2HCI4Cod?♦2CO2♦2HQRoactionwithHCI

Ca(HCO3)2♦2HF4CaF?♦2CO2*2HReactonwithHF

在吸榄区浆液A

^

OHCI.HF.SO2反应

Cft(HCO))♦2SO-CafHSO^♦2CO

Q麻烟气222RwciionwithSO

atpH<6,5

X吸收区

XSOHCIHF

2Absorptionzone

OpH.level4,5-6,«

C*T

氧化空气Oxidationzone

。pH-Icvel4-5Oxidationof

Calciumsulfite

0CNHSC>3)2♦CaCOj♦，-2CaSO,♦CO♦HO在美化区W收酸朽

匕f22

ttrz氧化区国化生成书青

Formation

ofGwsum

CaSO,♦2H2。―CaS042H2O

O结晶区存结晶区石音晶体的

Z者大、石灰石的帼・

CaCO»CO♦H0Ca(HCO)Dissolutionof

32232Imcstoce

图2.2吸取塔各区域化学反应原理图

涤并与浆液中的CaC03发生反应，在吸取塔底部日勺循环浆池内被输送来的I空气

强制氧化，最终身成石膏晶体，由石膏浆液排出泵排出吸取塔送入石膏浆处理系统

脱水。在吸取塔日勺出口设有除雾潜，以除去脱硫后烟气带出口勺细小液滴，使烟气在

含液滴量低于100mg/Nm3下排出。

目前，湿法脱硫吸取塔已将脱硫、氧化、除尘三项功能集于一体，使系统大为

简化。

吸取塔为圆柱体、钢构造，防腐内衬。吸取塔底部为循环浆池，上部分为喷淋

层和除雾器。

喷淋层设在吸取塔日勺中上部，每个喷淋层都是由一系列喷嘴构成，其作用是将

循环浆液进行细化喷雾。一种喷淋层包括母管和支管，母管日勺侧向支管成衣排列，

喷嘴就布置在其中。喷嘴的这种布置安排可使吸取塔断面上实现均匀H勺喷淋效果。

吸取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

导致泵口勺堵塞或损坏及喷嘴口勺堵塞，循环泵前装有网格状滤网（塔内）。单台循环泵

故障时，FGD系统可正常进行，若所有循环泵均停运，FGD系统将保护停运，烟气走

旁路。

当脱硫系统解列或出现事故停机需要检修时，吸取塔内日勺吸取浆液由排浆泵排

出，存入事故浆罐中，以便对脱硫塔进行维修。

3）烟气系统

烧结机所有烟气经除尘器、引风机、脱硫系统入口挡板门后进入脱硫吸取塔，

经洗涤脱硫后的烟气温度约50C,通过脱硫系统出口挡板门进入总烟道，最终经烟

囱排入大气。

锅炉正常运行时，脱硫系统亦同步运行，只在特殊状况及故障状况时容许脱硫

系统走旁路，此时锅炉在无脱硫装置的状况下（烟气通过总烟道）运行。正常运行时,

无论脱硫装置处在何种工况下运行都不能对烧结机产生任何影响。吸取塔低负荷运

行时，按吸取塔特性停运一层喷嘴。脱硫系统投运时，脱硫系统口勺进、出口挡板门

打开，烟道旁路挡板门关闭。

在烧结机启动过程中或脱硫系统解列、需要检修时，脱硫系统进、出口挡板门

关闭，烟道旁路挡板门打开，机组烟气经引风机和总烟道直接进入烟囱排出。

4）脱硫石膏处理系统

从脱硫吸取塔排出口勺石膏浆固体物浓度含量约为15%-20%,本工程脱硫石膏

按以综合运用为主考虑，在不能运用时采用抛弃方式。为了便于石膏的运送和贮存,

需要进行脱水处理。石膏浆经水力旋流器浓缩至固体物含量约40-50%后进入石膏

脱水装置，经脱水处理后日勺石膏固体物表面含水率不不不大于10%,脱水石膏送入

石膏库房中寄存待运。

石膏旋流器分离出来的溢流液及浓石膏沥水进入石膏滤液回收水箱（池）。经由

石膏滤液回收水泵打回吸取塔及脱硫剂浆液箱进行循环运用。其中一部分过滤水将

作为废水排至钢厂废水处理车间集中处理。

5）工艺水及其他辅助系统

钢厂来口勺脱硫用水即工艺水重要用于吸取塔补水、吸取剂加湿搅拌用水、吸取

塔除雾器冲洗用水以及管道冲洗、机泵润滑冷却用水。

FGD装置的浆液管道和浆液泵等，在停运时需要进行冲洗，其冲洗水就近搜集

在排水池内，本工程设置一种排水池。

事故浆液箱设计为当吸取塔需检修排空时可贮存单个吸取塔内浆池浆液，并可

作为吸取塔重新启动时日勺石膏晶种。本工程设置.1套事故浆液系统作浆液返回吸取

塔用。

2.4石灰石一石膏湿法烟气脱硫装置重要设备清单

重要设备清单

序号"称规格型号单位数量备注

1烟气系统

1.1烟道钢制吨约60

1.2烟气挡板

1.2.1FGD入口原烟气挡板电动单轴双百叶窗型个2

1.2.2FGD出口净烟气挡板电动单轴双百叶窗型个2

1.2.3FGD旁路烟气挡板电动双轴双百叶窗型个2

密到空气风机离心风机台2挡板门配套

型式：电加热器；加热级

密封空气加热器台1挡板门配套

数:2级，温升100C；

流量:480000Nm3；扬程：

1.3增压风机1700Pa；双吸双支撑离心公1

式；电机功率：560kW

2S02吸取系统

总高度21.5m、塔底反应

2.1吸取塔池直径7米，浆液容积座1

250in3

2.2吸取塔浆液循环泵

型式:卧式离心泵；电机;

吸取塔浆液循环泵A台1

额定功率：185kW

型式：卧式离心泵；电机;

吸取塔浆液循环泵B台1

额定功率：150kW

型式：卧式离心泵;电机;

吸取塔浆液循环泵C台1

额定功率：150kW

型式：罗茨风机；入口流

量：2200Nnr7h；出口压力:

2.3氧化风机仆2

75kPa；电机：额定功率：

75kW；

2.4吸取塔搅拌器电机；额定功率：Ilk%台3

型式：卧式离心泵；扬程：

2.5石膏浆液排出泵台2

30mH；体积流量：30n?/h

3排空系统

3.1事故浆液箱钢制,V=250m3,06mx座1

9.3m

事故浆液箱搅拌器顶进式N=18.5KW台1

型式：卧式离心泵；扬程：

3.3事故浆液泵台1

20mH；体积流量：25m7h

4石膏脱水系统

4.1石膏旋流站Q=25m3/h台1

4.2真空皮带脱水机Q=3.3t/h分1

Q=2100m3/h,真空度

4.3真空泵台1

-50kPa

4.4回收水池V=40m3,个1

4.5回收水池搅拌器顶进式，N=5.5kW介1

4.6回收水泵Q=30m3/h,H=27m台2

5石灰石浆液制备系统

5.1钢制石灰石粉贮仓V有效=120m3个1

5.2石灰石浆液箱V有效=40m3个1

5.3石灰石浆液箱搅拌器顶进式，N=7.5kW台1

5.4石灰石浆液泵Q=20nl3/h,H=22m台2

第三章循环流化床半干法脱硫方案

3.1反应原理

来自烧结机出来的烟气,通过烟道进入吸取塔U此处高温烟气与加入的吸取剂，、

循环灰分充足混合，进行初步的脱硫反应，然后通过吸取塔底部H勺文丘里管加速，

吸取剂、循环脱硫灰受到气流的冲击作用而悬浮起来，形成循环流化床，进行充足

日勺脱硫反应。循环流化床具有最佳日勺热和物质传送特性，在这区域内流体处在剧烈日勺

时湍流状态，循环流化床内的Ca/S值可抵达40-50,这是由于细小颗粒和烟气之间

最大速差而决定的。颗粒反应界面不停摩擦，碰撞更新，极大地强化了脱硫反应的

传质与传热。

在吸取塔的文丘里H勺出口扩管段设一套高压喷水装置，喷入口勺水通过雾化后首

先增湿颗粒表面，另首先使烟温降至高于露点温度15-20C,发明良好的脱硫反应

温度，吸取剂与S02充足日勺反应，重要生成亚硫酸钙CaS03­1/21120,,硫酸钙

CaS04­1/2H20,和碳酸钙CaC03,他们和飞灰一起由清洁烟气携带到吸取塔顶部，

然后在背面日勺布袋除尘.器中分离出来。分离出来产物由斜槽循环回吸取塔，以延长吸

取剂颗粒的停留时间，减少工艺过程中Ca/S摩尔比。同步这套系统在Ca/S摩尔

比稍有增长日勺状况下,就可以使脱硫率抵达90%以上。对于少许脱硫副产品，由需方

负责将其转运到除灰系统。

图3.1循环流化床半干法脱硫工艺流程图

3.2化学过程

CFB-FGD日勺化学反应原理是烟气中日勺S02和几乎所有的S03、HCL、HF等，在

Ca(OH)2粒子日勺液相表而发生化学反应，重要化学反应方程式如下：

Ca(OH)2+S02=CaSO3*・1/2H20+1/2H20

Ca(OH)2+S03二CaSO4木•1/2H20+1/2H20

CaSO3*・1/2H20+1/202=CaS04*・1/2H20

Ca(0H)2+2HC1=CaC12*・2H20

Ca(0H)2+C02=CaC03+1120

Ca(0H)2+2HF=CaF2+2H20

与其他脱硫工艺相比，循环流化床半干法脱硫工艺日勺重要特点为：

・脱硫效率较高，可达90%以上；

•工艺流程相对比较简朴，系统占地面积小，可以做到脱硫、除尘一体化；

•无脱硫副产物，无废水；

•吸取塔、烟道等设备无腐蚀问题，不需防腐；

•系统具有较高的可靠性，系统可用率可达95%以上；

3.3脱硫岛重要工艺系统

1)烟气系统

从烧结机出来口勺烟气经除尘器、吸风机，从吸取塔底部进入吸取塔，在吸取塔

内经喷水减温后，进入吸取塔后的布袋除尘器，最终经引风机排入主烟道。本工程

脱硫除尘器为布袋除尘器，入口浓度约为1000g/Nm3,出口浓度为50mg/Nm3。

2)脱硫灰循环系统

脱硫除尘器下部设一套完整日勺脱硫灰循环系统，根据脱硫除尘器日勺构造，每套

系统设两路空气斜槽。正常运行时，除尘器脱硫灰经空气斜槽所有送入吸取塔，以

增长脱硫剂在吸取塔内日勺停留时间，减少运行成本；当灰斗中的料位高于最高安全

料位时，打开排灰旁路系统，将部分循环灰经气力输送排入电厂除灰系统。

3）流化风系统

为防止脱硫剂在消石灰仓底部板结、堵塞，以及脱硫剂、循环灰输送过程的堵

塞现象日勺发生，每个消石灰下方配一套流化风系统；同样，根据除尘器日勺设计规定,

脱硫除尘器日勺每个灰斗下方均设有流化风。

4）脱硫剂制备、储存及输送系统

本工程一台钢制消石灰仓，消石灰粉由带自卸装置日勺罐车将脱硫剂送入消石灰

仓，消石灰仓顶部设有一台脉冲布袋除尘器。消石灰由气力输送从消石灰仓输送至

吸取塔。输送系统重要由输送风机及电加热器、插板阀、电动旋转阀、冲板式流量

计、空气斜槽等构成。

5）工艺水系统

本工程配置一套完整的工艺水系统，其作用是将进入吸取塔日勺高温烟气经喷水

减温后使烟温减少至脱硫效率最高且保证吸取塔不腐蚀日勺最佳温度。减温水喷嘴采

用回流型式，布置在吸取塔文丘里喷嘴日勺上方，一路运行，一路备用。

工艺水系统重要由工艺水箱、高压水泵、滤网、控制阀、回流喷嘴等构成，当

机组负荷变化时，通过调整回流管线上调整阀的开度来控制回流水量，从而保证喷

入吸取塔的水量及雾化效果。

6）压缩空气系统

本工程CFB-FGD岛用压缩空气由需方提供，重要用于脉冲布袋除尘器、吸取塔

底部事故放灰的I流化和所有H勺气动阀门等。

3.4循环流化床半干法烟气脱硫装置重要设备清跑

重要设备清单

序号名称规格型号单位数量备注

1烟气系统

1.1烟道钢制吨约65

1.2烟气挡板

1.2.1FGD入口原烟气挡板电动单轴双百叶窗型个2

1.2.2FGD出口净烟气挡板电动单轴双百叶窗型个2

1.2.3FCD旁路烟气挡板电动双轴双百叶窗型个2

密封空气风机离心风机台2挡板门配套

型式：电加热器；加热级

密封空气加热器台1挡板门配套

数:2级，温升100C；

流量:480000Nm3；扬程：

1.3增压风机3200Pa；双吸双支撑离心台1

式：电机功率：ICOOkW

1.4布袋除尘器过滤面积17599m2台1

2S02吸取系统

总高度38.5m、吸取塔直

2.1吸取塔座1

径6.6m

3灰循环系统

3.1斜槽流化风风机离心风机台、2

型式：电加热器；加热级

3.2斜槽流化风电加热器台1

数:2级，温升100C；

3.3气力斜槽台3

4工艺水系统

4.1工艺水箱V有效-40m3台1

4.2工艺水泵Q=50m3/h,H=4MPa台2

5消石灰粉系统

5.1钢制消石灰石粉贮仓V有效=200m3个1

5.2粉仓流化风机离心风机台2

型式：电加热器；加热级

5.3电加热器台1

数:2级，温升100C；

第四章方案比较

4.1方案比较

表4.1方案比较表

综合比较

序号项目单位石灰石一石膏湿法循环流化床半干法

1系统成熟程度非常成熟非常成熟

2系统脱硫率%29590

3系统可用率%295295

4系统复杂程度复杂中等

5系统自动化程度if高

6系统后烟尘浓度mg/Nm1W50W50

7初投资离低

8电耗S?低

9水耗腐低

10气耗低高

11与否需要防腐