毕业设计论文：某燃煤锅炉房烟气除尘脱硫系统设计

大气污染控制工程课程设计报告

全压Pa=1000N/m

风机的 转速功率

机号

r/min kW No8

1120

11

2

型号

袋数，每袋过滤

2

个 面积，m 110

1

过滤风

总过滤2

m速，2

面积，m

m/min 110

3

处理风

3

量，m/h 19800

全压Pa=1500N/m

风机的 转速功率

机号

r/min kW No8

1250

15

2

DS/A-11×10

根据以上参考材料，可得出DS/A-10×9型袋式除尘器的相关参数如下表，

表3-8 DS/A-10×9型袋式除尘器参数

除尘器型号

滤袋规格 滤袋材质 处理风量 滤袋数量

Ф0.16×2m 聚四氟乙烯纤维材料

19800m3/h 110个

DS/A-10×9型袋式除尘器

滤袋总过滤面积 过滤风速 清灰方式 设计除尘效率

110m2 3m/min 机械振动 99.9%

3.2 脱硫设备设计

3.2.1常见的烟气脱硫工艺

脱硫技术是将煤中的硫元素用钙基等方法固定成为固体防止燃烧时生成SO2。 燃烧后的烟气脱硫工艺常见的有以下几种：

1.石膏脱硫法

石膏脱硫法的工作原理是：将石灰石粉加水制成浆液作为吸收剂泵入吸收塔与烟气充分接触混合，烟气中的二氧化硫与浆液中的碳酸钙以及从塔下部鼓入的空气进行氧化反应生成硫酸钙，硫酸钙达到一定饱和度后，结晶形成二水石膏。经吸收塔排出的石膏浆液经浓缩、脱水，使其含水量小于10%，然后用输送机送至石膏贮仓堆放，脱硫后的烟气经过除雾器除去雾滴，再经过换热器加热升温后，由烟囱排入大气。）由于吸收塔内吸收剂浆液通过循环泵反复循环与烟气接触，吸收剂利用率很高，钙硫比较低，脱硫效率可大于95%。

2.氨水洗涤法脱硫工艺

该脱硫工艺以氨水为吸收剂，副产硫酸铵化肥。锅炉排出的烟气经换热器冷却至90~100℃，进入预洗涤器经洗涤后除去HCI和HF，洗涤后的烟气经过液滴分离器除去水滴进入前置洗涤器中。在前置洗涤器中，氨水自塔顶喷淋洗涤烟气，烟气中的SO2被洗涤吸收除去，经洗涤的烟气排出后经液滴分离器除去携带的水滴，进入脱硫洗涤器。在该洗

11

大气污染控制工程课程设计报告

涤器中烟气进一步被洗涤，经洗涤塔顶的除雾器除去雾滴，进入脱硫洗涤器。再经烟气换热器加热后经烟囱排放。 3.烟气循环流化床脱硫工艺

烟气循环流化床脱硫工艺由吸收剂制备、吸收塔、脱硫灰再循环、除尘 石灰 石膏法脱硫工艺流程器及控制系统等部分组成。该工艺一般采用干态的消石灰粉作为吸收剂，或者其它对二氧化硫有吸收反应能力的干粉或浆液作为吸收剂。

由锅炉排出的烟气从吸收塔（即流化床）底部进入。（吸收塔底部为一个文丘里装置，烟气流经文丘里管后速度加快，并在此与很细的吸收剂粉末互相混合，颗粒之间、气体与颗粒之间剧烈摩擦，形成流化床，）。在喷入均匀水雾降低烟温的条件下，吸收剂与烟气中的二氧化硫反应生成CaSO３ 和CaSO４。脱硫后携带大量固体颗粒的烟气从吸收塔顶部排出，进入再循环除尘器，被分离出来的颗粒经中间灰仓返回吸收塔，由于固体颗粒反复循环达百次之多，故吸收剂利用率较高。

此工艺所产生的副产物呈干粉状，主要由飞灰、CaSO3、CaSO4和未反应完的吸收剂Ca(OH)2等组成，适合作废矿井回填、道路基础等。

典型的烟气循环流化床脱硫工艺，当燃煤含硫量为2%左右，钙硫比不大于1.3时，脱硫率可达90%以上，排烟温度约70℃。此工艺在国外目前应用在10~20万千瓦等级机组。由于其占地面积少，投资较省，尤其适合于老机组烟气脱硫。 3.2.2比对脱硫技术

SO2的控制技术可分为燃烧前脱硫、燃烧中脱硫和燃炔的脱硫（亦称为烟气脱硫）三种。由于烟气中的硫以SO2形态存在，脱除较易，烟气脱硫（FGD)是目前应用最广泛、效率最高的脱硫技术，也是控制SO2排放的主要手段。

本课程设计中含硫烟气为低浓度SO2烟气，由于其烟气量大，直接选择采用烟气脱硫工艺进行净化。

根据脱硫过程是否加入液体和脱硫产物的干湿形态可将烟气脱硫方法分为湿法、半干法、干法。湿法脱硫里应用溶液或浆液吸收SO2，其直接产物也是溶液或浆液，具有工艺成熟，脱硫效率高、操作简单等优点，但脱硫液处理较麻烦，容易造成二次污染，且脱硫后烟气的温度较低，不利于扩散。干法烟气脱硫过程无液体介入，完全在干燥状态下进行，且脱硫产物也为干粉状，因而工艺简单投资较低，净化后温度降低很少，利于扩散，且无废水排出，但净化效率一般不高。半干法里用雾化的脱硫剂或浆液脱硫。但在脱硫过程中，

12

大气污染控制工程课程设计报告

雾滴被蒸发干燥，直接产物是干态粉末，具有干法和湿法脱硫优点。

表3-9 一些烟气脱硫方法介绍

原

方法分类

理

石灰石/石灰直接喷射法 炉内喷钙-炉厚活化法

喷雾干燥法

Ca(OH)2

石灰石/石灰法

CaCO3

增湿灰循环脱硫法 湿式石灰石/石灰-石膏法

石灰-亚硫酸钙法

氨-酸法

(NH4)2SO3

氨法

吸 收

Na2SO3(NaOH、Na2CO3)

钠碱法

钠盐-酸分解法

海水中CO3、HCO3等

海水脱硫

碱性物质

间接石灰石/石

灰法

Na2SO3或NaOH Al2(SO4)3?Al2O3

MgO

金属氧化物法

ZnO MnO 活性炭

吸

活性炭吸附法 附

活性炭(NH4)2HPO4

磷铵肥法

湿法

合、氧化 萃取、氨综

磷铵复肥

双碱法 碱性硫酸铝-石膏法

氧化镁法 氧化锌法 氧化锰法 活性炭制酸法

湿法 湿法 湿法 湿法 湿法 湿法

再生 石灰中和 石灰中和 加热分解 加热分解 电解 水洗

稀硫酸 石膏 石膏 浓SO2 浓SO2、氧化锌

金属锰

海水脱硫法

湿法

排入大海

－

2--

干湿

脱硫剂

脱硫方法

状态 干法 半干法 半干法 半干法 半干法 湿法 湿法 湿法 湿法 湿法 湿法 湿法 湿法 湿法

脱硫产物

终产品

处理 － 抛弃或利用 抛弃或利用 抛弃或利用 抛弃或利用

氧化 加工产品 酸化分解 氨中和 氧化 酸分解、制酸 热再生 碱综合 酸化分解

－ 脱硫灰 脱硫灰 脱硫灰 脱硫灰 石膏 亚硫酸钙 浓SO2、化肥 亚硫酸铵 硫酸铵 化肥、硫酸 浓SO2 亚硫酸钠 浓SO2、冰晶石

循环流化床脱硫法

氨-亚氨法 氨-硫氨法

NH3?H2O 新氨法 亚硫酸钠循环法 亚硫酸钠法

13

大气污染控制工程课程设计报告

O2及钒催化剂

催化氧化法

氧化

高能电子氧化法

等离子体

脉冲电晕等离子

干法

氨中和

硫铵

稀H2SO4及Fe催化剂

自由基

3+

干式氧化法 液相氧化法 电子束照射法

干法 湿法 干法

浓H2SO4吸收 石灰中和 氨中和

硫酸 石膏 硫铵

3.2.3脱硫技术的选择

我国由于地域辽阔，各地经济条件，燃煤煤质、脱硫剂来源、环保要求等不尽相同，结合相关材料，该锅炉脱硫技术的选用应考虑以下主要原则：

A.技术成熟、运行可靠，至少在国外已有商业化先例，并有较多的应用业绩。 B.脱硫后烟气中的SO2达到(GB13271-2001)中二类标准。

C.脱硫设施的投资和运行费用适中，一般应低于电厂主体工程总投资的15%以下，烟气脱硫后发电成本增加不超过0.03元/（KW?h）

D.脱硫剂供应有保障，占地面积小，脱硫产物可回收利用或卫生处理处置。 E.通过之前对基础资料的物料衡算，该燃煤锅炉的脱硫效率应达到77.20%。 综合以上的分析和要求，我们组最终决定选用石灰石/石灰－石膏法作为该锅炉的脱硫工艺。采用该工艺的优势如下：

A. 首先石灰石/石灰－石膏法开发较早，工艺成熟，Ca/S比较低，且在国外应用广泛。（美国脱硫工艺80%是石灰石/石膏法，德国有90%，日本也有75%以上）

B. 从表3-9中看出，燃煤发电机组大多数选用湿法石灰石/石膏FGD技术。而且吸收塔中，以喷淋空塔为主。

C. 该工艺在我国有先例：上海闸北电厂曾进行过工业试验，重庆珞璜电厂中FGD占电厂总投资11.5%。

3.3 湿法脱硫简介和设计

3.3.1 基本脱硫原理

石灰石/石灰石膏法是采用石灰石或石灰浆液脱出烟气中SO2并副产石膏的脱硫方法。该法开发较早，工艺成熟，Ca/S比较低，操作简便，吸附剂价廉易得，所得石膏副产品可做为轻质建筑材料。因此，这种工艺应用广泛。上海闸北电厂曾进行过工业实验，重庆珞璜电厂从日本三菱重工公司引进了配套2×360MW机组的石灰石-石膏法脱硫装置。 该脱硫过程以石灰石或石灰浆液为吸收剂吸收烟气中SO2，主要分为吸收和氧化两个

14