湿法钙基烟气脱硫吸收塔设计教材

1、一、钙基湿法脱硫工艺 21 工艺简介 2.2 化学反应过程 4.3 石灰石湿法烟气脱硫装置 5.4 FGD运行主要控制参数 8.二、工艺设计计算 91 基础资料处理 9.2 烟气量计算 1.0.3 吸收塔设计计算 1.1.4 配套设备选型 1.6.三、结垢问题及解决办法 181 脱硫系统中常出现的结垢及固体堆积现象 1. 82 结垢的原因 1.8.3 结垢的防止措施 2.0.四、总平面图设 计 2 11 一般规定 2.1.2 总平面布置 2.2.3 交通运输 2.2.4 管线布置 2.3.五、课程设计体会 23六、致谢 2 4七、附录 2 41 工艺设计主要依据的标准和规范 2.42 附图 2

2、.5.八、参考文献 2 5、钙基湿法脱硫工艺1 工艺简介石灰石 石膏湿法烟气脱硫工艺是目前世界上治理工业烟气脱硫工艺中应 用最广泛的一种脱硫技术。目前，其工艺技术完善、运行稳定、脱硫效率高、单 塔出力大，脱硫剂 石灰石地理分布广，价格低廉，特别适合工业规模的应用。石灰石石膏湿法烟气脱硫工艺流程图如图 1 所示。从锅炉引风机后烟道引 出的烟气，通过增压风机升压，烟气换热器（ GGH）降温后，进入吸收塔，在 吸收塔内与雾状石灰石浆液逆流接触，将烟气脱硫净化，经除雾器除去水雾后， 又经 GGH 升温至大于 75，再进入净烟道经烟囱排放。 脱硫剂石灰石粉则由磨 石粉厂破碎磨细成粉状， 通过制浆系统制成

3、一定浓度的石灰石浆液， 运行时根据 FGD 处理的烟气量和 SO2 的浓度，由循环泵不断地把新鲜浆液补充到吸收塔内。 当塔内石膏浆液达到一定浓度后由外排泵排出， 经一级旋流、 二级真空皮带脱水 后，得到含水率低于 10%的石膏，装车外运。 由于湿法脱硫的特点，有多种因素影响到吸收洗涤塔的长期可靠运行。（1）设备腐蚀化石燃料燃烧的排烟中含有多种微量的化学成分，如氯化物。在酸性环境中，他们对金属（包括不锈钢） 的腐蚀性相当强。 目前广泛应用的吸收塔材料是合金2C-276，其价格是常规不锈钢的 15 倍。为延长设备的使用寿命， 溶液中氯离子的 浓度不能太高。 为保证氯离子不发生浓缩， 有效的方法是在

4、脱硫系统中根据物料 平衡排除适量的废水，并以清水补充。（2）结垢和堵塞固体沉积主要以三种方式出现： 湿干结垢， 即因溶液或料浆中的水分蒸发而使 固体沉积； Ca（OH）2或CaCO3沉积或结晶析出； CaSO3或 CaSO4从溶液中结晶析 出。其中后者是导致脱硫塔发生结垢的主要原因， 特别是硫酸钙结垢坚硬、 板结， 一旦结垢难以去除， 影响到所有与脱硫液接触的阀门、 水泵、控制仪器和管道等。 硫酸钙结垢的原因是 SO42 和 Ca2 的离子积在局部达到过饱和。为此，在吸收塔 中要保持亚硫酸盐的氧化率在 20%以下。亚硫酸盐的氧化需在脱硫液循环池中完 成，可通过鼓气或者空气等方式进行， 形成的硫

5、酸钙发生沉淀。 从循环池返回吸 收塔的脱硫液中， 还因为含有足量的硫酸钙晶体， 起到了晶体的作用， 因此在后 续的吸收过程中，可防止固体直接沉积在吸收塔设备表面。（3）除雾器堵塞在吸收塔中， 雾化喷嘴并不能产生尺寸完全均一的雾滴， 雾滴的大小存在尺寸 分布。较小的雾滴会被气流所夹带，如果不进行除雾，雾滴将进入烟道，造成烟 道腐蚀和堵塞。 早期的除雾器通常用的是金属编织网， 容易因雾滴中的固体颗粒 沉积而堵塞。因此，除雾器必须易于保持清洁。（4）脱硫剂的利用率脱硫产物亚硫酸盐和硫酸盐可沉积在脱硫剂颗粒表面， 从而堵塞了这些颗粒的 溶解通道。 这会造成石灰石或石灰脱硫剂来不及溶解和反应就随产物排出

6、， 增加 了脱硫剂和脱硫产物的处理费用。 因此，脱硫液在循环池中的停留时间一般要达 到 510min 。实际停留时间设计与石灰石的反应性能有关，反应性能越差，为使 之完全溶解，要求它在池内的停留时间越长。（5）脱硫产物及综合利用半水亚硫酸钙通常是较细的片状晶体， 这种固体产物难以分离， 也不符合填埋 要求。而二水硫酸钙是大的圆形晶体，易于析出和过滤。因此，从分离的角度， 在循环池中鼓氧或空气将亚硫酸盐氧化为硫酸盐是十分必要的， 通常要保证 95% 的脱硫产物转化为硫酸钙。2 化学反应过程脱硫塔中烟气和石灰石脱硫剂进行着复杂的反应过程。 烟气中的主要有害成 分有 SO2、HCl、NOx 等；石灰

7、石浆液主要由 Ca2+、Mg2+等离子组成。它们在溶 液中相互作用， 生成多种反应产物。 烟气中的 SO2 与石灰石浆液经过一系列的化 学反应，最后生成石膏。湿法烟气脱硫吸收过程多采用双膜理论模型解释。SO2的吸收过程以膜扩散的方式进行。在气液相间的物质迁移主要是分子扩散的结 果，物质迁移方向与相界面垂直。化学反应可以简化为下列过程。石灰石和石灰法湿法烟气脱硫的反应机理脱 硫 剂石灰石石灰溶 解SO2 (g)+ H 2O=SO2 (l) H2OSO2 (g)+H2O=SO2(l) H2O反 应SO2 (l ) H2O H 2SO3SO2(l) H2O H 2SO3H 2SO3 H HSO3 2

8、H SO32H 2SO3 H HSO3 2H SO32解 离H CaCO3 Ca2 HCO3CaO H2O Ca OH 2反 应2Ca OH 2 Ca2 2OH吸 收Ca2 SO32 0.5H 2O CaSO3 0.5H2OCa2 SO32 0.5H2O CaSO3 0.5H2O反 应2Ca2 HSO3 2H2O CaSO3 2H2O H2Ca2 HSO3 2H2O CaSO3 2H2O H中 和H HCO3 H2CO3H OH H2O反 应H2CO3 CO2 H2O总 反 应CaC3O SO2 0.5H2O CaS3O0.5H2O CO2CaO SO2 0.5H2O CaSO3 0.5H2O

9、石灰石系统中最关键的反应是 Ca2 的形成，因为 SO2正是通过 Ca2 与HSO3 反 应而得以从溶液中去除。 这一关键步骤也突出了石灰石系统和石灰系统的一个极 为重要的区别：石灰石系统中， Ca2 的产生于 H 浓度和 CaCO3 的存在有关；而 在石灰系统中， Ca2 的产生仅与氧化钙的存在有关。因此，为了保证液相有足 够的 Ca2 浓度，石灰石系统在运行时，其 pH较石灰系统的低，石灰石系统的最 佳操作 pH为 5.86.2，石灰系统为 8。3 石灰石湿法烟气脱硫装置 典型的石灰石湿法脱硫系统从功能上可以分为烟气系统、 石灰石浆液制备系 统、吸收塔系统、石膏脱水系统、废水处理系统、 公

10、用系统和事故浆液排放系统。(1) . 烟气系统 烟气系统通常包括一台单独的增压风机、一台气气换热器和电厂现有烟囱。 在增压风机上游和气气换热器再热侧系统出口下游都设有双百叶窗隔离挡板。 在 现有旁路烟道上亦安装有两个双百叶窗旁路挡板， 这些挡板的开度可以随烟气流 量的变化进行调节。每个烟气挡板可以配置两台密封风机，以防止烟气泄漏。GGH 利用未脱硫的热烟气 (一般 130150)加热已脱硫的洁净烟气 (一 般 4655)，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。在烟气离开吸收塔前， 会通过一个两级除雾器， 以除去烟囱中携带的细小液 滴。沉淀

11、在除雾器上的颗粒不利于烟气流经吸收塔， 会影响塔内压降和烟气流向 分布。为了防止固体颗粒积聚在除雾器上， 需定期对除雾器进行冲洗。 除雾器设 有冲洗水系统，工艺水从喷嘴喷出冲洗除雾器。(2) . 石灰石浆液制备系统 石灰石料应密切主要其水分含量， 进入石灰石粉制备系统磨粉机地入磨物料 的表面水分一般小于 1%，否则就会严重恶化操作， 甚至造成糊磨、 堵塞。同时 应 主要氯化物、 氟化物和煤灰等杂质不要混入石灰石料中， 以免影响脱硫系统的正 常运行和脱硫石膏的品质。石灰石浆液制备时，成品分经仓底的两套叶轮给料机输送到石灰石浆液池， 工业水通过水泵和调节阀门注入石灰石浆液池，调节石灰石浆液的密度至

12、 1230kg/m3（含固量 30%）。在石灰石浆液泵的出口管道设有密度监测点，从而保 证 30%的石灰石浆液的制备和供应。 配置合格的石灰石浆液通过石灰石浆液泵输 送到吸收塔下部浆液槽， 根据烟气负荷、 脱硫塔烟气入口的 SO2浓度和 PH 值来 控制喷入吸收塔的浆液量， 剩余部分返回浆液池。 为了防止结块和堵塞， 要使浆 液不断流动循环。（3）. 吸收塔系统吸收塔是烟气脱硫系统的核心装置， 要求气液接触面积大， 其他的吸收反应 良好，压力损失小，并且适用于大容量烟气处理。进入吸收塔的热烟气经过逆向喷淋浆液的冷却、洗涤，烟气中的 SO2 与浆 液进行吸收反应生成亚硫酸氢根（ HSO3-）。H

13、SO3-被鼓入的空气氧化为硫酸根 （SO42-），SO42-与浆液中的钙离子（ Ca2+）反应生成硫酸钙（ CaSO4），CaSO4 进 一步结晶为石膏 （CaSO42 H2O）。同时烟气中的 Cl、F 和灰尘等大多数杂质也在 吸收塔中被去除。 含有石膏、 灰尘和杂质的吸收剂浆液的一部分被排入石膏脱水 系统。吸收塔中装有水冲洗系统，将定期进行冲洗，以防止雾滴中的石膏、灰尘 和其他物质堵塞元件。吸收塔主要有喷淋塔、 填料塔、 液柱塔和鼓泡塔四种类型， 将在下一章详细 讨论。（4）. 石膏脱水系统 在吸收塔浆液槽中石膏不断产生，为了使浆液密度保持在设定的运行范围 内，将石膏浆液（ 15%20%固体

14、含量）通过石膏浆液泵打入脱水站。该站包括 一个水力旋流器及浆液分配器， 在这里将石膏浆液中的水予以脱除， 使底流石膏 固体含量达到 50%。在水力旋流器中， 石膏浆液流进一个圆柱箱中， 并由此流到 敞开的各个旋流子中， 在此处根据入口压力的大小， 可将石膏输送至旋流器的底 流，将滤液送入石膏水力旋流器上部的溢流箱内。 底流的石膏被送至真空皮带过 滤机进一步脱水至含水小于 10%。溢流含 3%5%的细小固体微粒在重力作用下 流入滤液箱，最终返回到吸收塔。 旋流器的溢流被输送到废水旋流站进一步分离 处理。(5) . 废水处理系统在湿式石灰石 /石膏 FGD 工艺中， 由于烟气中氯化物的溶解提高了脱

15、硫吸收 液中氯离子的浓度， 不可避免地要产生一定量废水。 氯离子浓度的增高会引起脱 硫率的下降和 CaSO4 结垢倾向的增大，并对副产品石膏的品质产生影响。 FGD 装置的废水主要来自石膏脱水系统的旋流器溢流液、真空皮带机的滤液或冲洗 水。废水处理的工艺大致分为中和、脱重金属、絮凝、浓缩、澄清、污泥处理几 部分。中和是采用 Ca(OH)2 作为中和剂加入脱硫废水中， 一方面可以中和水的酸 性，另外还可以脱除 F-，并使部分重金属沉淀下来。 接下来向废液中加入有机硫 化物，进一步脱除重金属离子。 絮凝的作用是通过添加絮凝剂去除上工段中过剩 的硫化物，加速废水中悬浮物的沉降。 絮凝后的废水进入澄清

16、池时进行浓缩分离。 浓缩后的污泥一部分经脱水后抛弃， 一部分返回中和池或絮凝池， 以提高絮凝池 的固体含量，加速絮凝过程。澄清池的溢流则进入后处理水箱，用稀盐酸调节 PH 后排放。(6) . 公用系统公用系统由工艺水系统、 工业水系统、 冷却水系统和压缩空气系统等子系统 构成，为脱硫系统提供各类用水和控制用气。FGD 的工艺水一般来自电厂循环水，并输送至工艺水箱中。工艺水由工艺 水泵从工艺水箱输送到各用水点。 FGD 装置运行时，由于烟气携带、废水排放 和石膏携带水而造成水损失。 工艺水由除雾器冲洗水泵输送到除雾器， 冲洗除雾 器，同时为吸收塔提供补充用水，以维持吸收塔内的正常液位。此外，各设

17、备的 冲洗、灌注、密封和冷却等用水也采用工艺水。FGD 冷却水主要用户有增压风机电机、氧化风机电机、循环浆液泵电机、 磨机主轴承、减速器电机，此外，部分冷却水还用于氧化空气增湿冷却。FGD 的工业水一般来自电厂补充水，并输送至工业水箱中。(7) . 事故浆液排放系统浆液排放系统包括事故浆液储罐系统和地坑系统。当 FGD 装置大修或发生 故障需要排空 FGD 装置内浆液时，塔内浆液由浆液排放泵排至事故浆液箱直至 泵入口低液位跳闸， 其余浆液依靠重力自流至吸收塔的排放坑， 再由地坑泵打入 事故浆液储罐。 事故浆液储罐用于临时储存吸收塔内的浆液。 地坑系统有吸收塔 区地坑、石灰石浆液制备系统地坑和石

18、膏脱水地坑，用于储存 FGD 装置的各类 浆液，同时还具有收集、输送或储存设备运行、运行故障、检验、取样、冲洗、 清洗过程或渗漏而产生的浆液。主要设备包括搅拌器和浆液泵。4 FGD 运行主要控制参数FGD 系统在正常运行中， 运行人员应该按照表 1 来控制 FGD 系统的主要参 数。表 1 FGD 主要控制参数主要控制参数优化值主要控制参数优化值脱硫效率95%烟囱入口烟气温度80吸收剂利用率95%石膏表面水质量百分比10%浆液 PH 值55.5CaCO3 残留质量百分比3%浆液密度310501150kg/m 3亚硫酸盐质量百分比 0.4%液气比1018石膏中 Cl-含量100mg/L（1）脱硫

19、效率脱硫效率表示 FGD 系统能力的大小。脱硫效率是由许多因素决定的，诸如 FGD 系统运行的钙硫比、液气比、烟气的状态以及煤种的变化。但是SO2 排放标准则往往要求烟气中 SO2 的浓度或总量在任何情况下均不超过规定的控制值。 因此，应保证在锅炉的最差工况下， FGD 系统运行的最低脱硫效率仍能满足排 放标准的要求，同时尽量使 FGD 系统长期经济运行。（2）吸收剂利用率吸收剂利用率指用于脱除的吸收剂占加入 FGD 系统吸收剂总量的质量分 数，即脱硫效率与 Ca/S 比。吸收剂的利用率与 Ca/S比有密切关系，达到一定脱 硫效率时所需要的 Ca/S 比越低，钙的利用率越高，所需吸收剂数量及产

20、生脱硫 产物的量也越少，可大大降低 FGD 系统的运行费用。（3）浆液 PH 值典型湿法 FGD 系统中浆液对 SO2的吸收程度受气液两相 SO2浓度差的控制。 要是烟气中 “毫克/升”级的 SO2 在较短的时间内和有限的脱硫设备内达到排放标 准，必须提高 SO2的溶解速率，这主要通过调整和控制浆液的 PH 值来实现。另 外，浆液的 PH 值不仅对 SO2 的脱除效率有显著影响，而且对运行可靠性亦有显 著影响。低 PH 值运行时，一方面 SO2排放量显著提高，难以达到排放标准；另 一方面，设备腐蚀也会显著加剧， 不能保证设备运行安全。 高 PH 值运行时， SO2 含量会显著降低，但 PH 值

21、太高会使脱硫设备内部固体颗粒堆积而结垢，使设备 堵塞，无法正常运行，不能保证设备安全运行。（4）浆液密度石灰 石灰石湿法烟气脱硫技术中， 由于吸收剂在水中的溶解度很小， 它们 在水中形成溶液的脱硫容量不能满足工程的要求， 故采用含有固体颗粒的浆液来 吸收 SO2。常用的石灰石湿法脱硫装置中气液接触时间很短， 因此石灰石浆液的 初始吸收速率对脱硫装置的脱硫效率有很大影响， 其吸收 SO2 容量亦反映出该吸 收剂的脱硫能力。（5）液气比 液气比是指与流经吸收塔单位体积烟气量相对应的浆液喷淋量， 它直接影响 设备尺寸和操作费用。 液气比决定酸性气体吸收所需要的吸收表面， 在其他参数 一定的情况下，

22、提高液气比相当于增加了吸收塔的喷淋密度， 使液气间的接触面 积增大， 脱硫效率也将增大。 要提高吸收塔的脱硫效率， 提高液气比是一个重要 的技术手段。（6）烟囱入口烟气温度 如果脱离后饱和湿烟气直接排放不仅对烟囱造成腐蚀，而且还引起环境污 染。因此， 脱硫后的湿烟气必须加热到规定温度。 国内普遍采用英国的排烟温度 规定，即脱硫后烟囱入口烟气温度不低于 80。、工艺设计计算1 基础资料处理根据资料列出本电厂风向频率表如表 3 所示。表 3 电厂风向频率表风向北风东北风东风东南风南风西南风西风西北风静风频率%20.09.68.38.06.07.213.114.713.1从风向资料中可以看出， 北风

23、、 西北风和西风频率较高， 因此平面布置时应将办公住宿区安排在北方向，烟气污水处理区安排在南方向2 烟气量计算（1）烟气量计算取 100g 煤为研究对象，煤的组成成分见表 4。表 4 燃煤成分分析表成分CHSO灰分水分合计含量%72.12.43.72.210.68.399.3含量 mol6.0082.40.1160.2750.46生成物 CO2、H2O、 SO2的摩尔分数分别是 6.008mol、1.66mol、0.116mol。 理论燃烧需氧量：nstoichnCnHns nO26.008 2.40.116 0.2756.587 mol4 2 4 2 100gdrycoal设锅炉燃烧的过剩空

24、气系数 a=1.12，取空气湿度为 0.0117。则 100g 煤完全燃烧所需空气量：ntota l n s(t0o.ai c2h)1(1 X ) 6. 518.701.2211. 0 11 7 3m5.o5l 4g1d0r 0y c oa l即：ntotal 22.41000 0.1335.54 22.4 m37.961000 0.1kgcoal100g煤完全燃烧产生的烟气量：noutnCnH2nS nstoicha0.21nout6.008 1.2 0.116 6.5871.120.211.0117 136.28mol100gdrycoal即：v nout 22.4 36.28 22.4

25、8.13 m3v 1000 0.1 1000 0.1 8.13kgcoal2）SO2的流量计算10已知锅炉每小时用煤 85t，则标况烟气流量：Qv 85 1000 8.13 691050m3 / h 191.96Nm3 /sSO2的摩尔百分含量：ySO2nSO20.116 0.003197 3197ppm ，nout36.28则标况下烟气中 SO2 的流量为：QSO 691050 0.003197 2209.3Nm3 /h 0.61Nm3 / s根据脱硫率为 92%，得到出口 SO2 的流量为：QSO （1 0.92） 2209.3Nm3 /h 176.74Nm3 /h（3）石灰石消耗量每天产

26、生 SO2 的总量为 53016m3，即 2375117mol。设系统钙硫比为 1.11， 石灰石纯度为 90%，则石灰石消耗为：m 2375117 1.11 100/ 0.9 10 6 292.9t /d 12749.9kg / h烟气量计算参数项目数字煤的质量 /g100过剩空气系数1.12空气湿度0.0117钙硫比1.113 吸收塔设计计算（1）吸收塔选型吸收塔是燃煤烟气湿法脱离装置的核心设备， SO2 的吸收与脱硫产物 亚硫 酸钙的氧化均是在吸收塔内完成的。 根据企业接触形式不同， 可把常用的吸收塔 类型分为喷淋塔、填料塔、鼓泡塔、液柱吸收塔四种形式。各种类型吸收塔的类 型技术特性对比

27、见于表 2。表 2 四种类型吸收塔的技术特性对比项目喷淋塔填料塔鼓泡塔液柱塔11吸收区为空塔段，塔内上部设多层以球状高分子材塔内下部喷嘴以喷嘴，浆液经喷嘴料或格栅为填将烟气垂直鼓入液柱形式向上喷雾化后向下喷淋，料，浆液自上而浆液内，烟气以射浆液，烟气自径SO2 吸收区为空下流过填料，在沸腾状从浆液中向进入塔内。液柱结构与原理塔段，浆液以弥散填料表面形成液鼓泡向上逸出，上行至最高点，而的雾状通过吸收膜，顺流的烟气气泡在逸出过程后弥散开来，以水区与逆流的烟气流过填料间隙，中与浆液传质幕形式下落，浆液传质与液膜发生传质在上下行程中与上行烟气传质脱硫率95%95%90%左右95%液气比最小， 液气不需

28、浆液循环接触面积大， 塔内易结垢、堵塞，泵、喷嘴，气液喷嘴孔径较大，不优缺点结构简单， 系统压系统阻力较大，接触面大，不受易堵塞，对脱硫剂力损失小， 但喷嘴对石灰石粒径和烟气含尘量影粒径及烟气含尘易堵塞、 磨损， 对烟气含尘量要求响，但系统阻力量要求低，工作稳脱硫剂粒径要求较高大，装置体积相定高对较大由于喷淋塔结构简单， 操作与维护方便， 脱硫效率高而且在工程上的应用比 较成熟，喷淋塔成为湿法脱硫工艺的主流塔型。 因此本工艺选择喷淋塔脱硫技术。（2）吸收塔设计计算1） 吸收塔直径设计吸收塔的直径（ D）可由吸收塔出口实际烟气体积流量和烟气流速确定，烟 气流速通常为 3.04.5m/s，工程实践

29、表明， 3.64.2m/s 是性价比较高的流速区域， 因此，本工程的实际烟气流速设为 4.0m/s。吸收塔直径计算公式为：12Q A v （ D）2 v2式中 Q 为烟气体积流量， m3/h；v 为烟气流速， m/s；A 为烟气过流断面面积，2m。12设塔内的操作温度为 50，则此条件下的烟气流量为 :Q 191.96 323.15/ 293.15 211.6m3 / s则吸收塔直径为：4Q 4 191.96D8.21m ，取 8.3m。v 4.02) 喷淋塔塔高设计 吸收区高度( h1 )：吸收区高度 h1 一般指烟气进口水平中心线到喷淋层中心线的距离。 容积吸收率的定义为： 含有二氧化硫的

30、烟气通过喷淋塔， 塔内喷淋浆液将烟 气中的 SO2 浓度降低到符合排放标准的程度，将此过程中塔内总的二氧化硫吸 收量平均计算到吸收区高度内的塔内容积中 ,即为吸收塔的平均容积负荷 平均 容积吸收率，以 表示。其表达式如下：QCK0V0 h1其中， 平均容积吸收率， kg/(m3 )；C标准状态下进口烟气的质量浓度， kg/m ；V 吸收区容积， m3； 给定的二氧化硫吸收率() ；本设计方案为 92h1 吸收塔内吸收区高度， m；K0常数，K0=3600v273/(273+t)其数值取决于烟气流速 v(m/s)和操作 温度 () ；将 的单位换算成 kg/( m 2 .h)，可以写成：=360

31、0 64 273 v y1 /h122.4 273 t 1 1在喷淋塔操作温度为 100 50 75 ，烟气流速为 v=4.0m/s、脱硫效率2=0.92，又烟气流速 y1=0.3197%。总结已经有的经验， 容积吸收率范围在 5.5-6.513Kg/（ m3 h）之间，取 =6 kg/（ m3 h），代入上式可得：6=3600 64 273 4.0 0.003197 0.92 / h122.4 273+75故吸收区高度 h1=15.8m。如果仅从脱硫技术角度考虑， 设计时 应取低值以求保险； 但如果考虑经济 因素， 低则塔容积增大，会使投资、运行维护费用等增加。 在吸收区中，喷 嘴布置分为

32、26 层，喷淋层间距 0.82m，脱硫率要求低时可减少，低负荷时可停运某一层。本设计方案喷淋层设为 4 层，间距 2m。 烟气进口高度 h2，出口高度 h2 ：根据工艺要求，进出口流速（一般为 12m/s-30m/s）确定进出口面积，一般希望进气在塔内能够分布均匀， 且烟道呈正方形， 故高度尺寸取得较小， 但宽度 不宜过大，否则影响稳定性。其计算公式如下：h uQL式中： u烟气入口气速，一般取 1415m/s；本设计取 15m/s；L烟气进、出口宽度；273 145 3Q高温状态下烟气进口流量为： 191.96 273 145 293.9m3 / s 。 273烟气进出口宽度占塔内径的 60

33、%90%。本设计取入口宽度为内径的 80%，出口宽度为内径的 60%。则：L入 =8.3 0.8=6.64mL 出=8.3 0.6=4.98m所以由上面公式得：h2=293.9 156.64=2.95取 3.0 h2=293.9154.98=3.91取 4.0 浆液池高度 h3：浆池容量 V1 的计算表达式如下：14V1 L Q t11 G 1式中：L/G 液气比，取 15L/m3；33Q 烟气标准状态湿态容积， m3/h，Q=191.96m3/s； t1 浆液停留时间， 48min，取 t1=4min=240s。由上式可得喷淋塔浆液池体积：3 V1=(L/G) Qt1=15191.96 24

34、0/1000=691m3选取浆液池内径略大于吸收区内径，内径 D=9m4 69110.9m根据 V 计算浆液池高度 h3：项目范围吸收塔入口宽度与直径之比 / %6090入口烟道到第一层喷淋层的距离 / m23.5喷淋层间距 / m1.22最顶端喷淋层到除雾器的距离 / m1.22除雾器高度 / m2.03.0除雾器到吸收塔出口的距离 / m0.51吸收塔出口宽度与直径之比 / %60100h34V1D223.14 9.02吸收塔高度参考表 除雾区高度 h4 ：除雾区分为 2 层，本设计高度确定为 3.0m，即 h4=3.0m。 烟道入口到第一层喷淋层的距离 h5=23.5m；本设计取 3m

35、烟气进口底部至浆液面的距离 h6：一般定为 0.81.2m 为宜，本设计方案取 1m。 最顶层喷淋层到除雾器的距离 h7=1.22m；本设计取 1.2m15 除雾器到吸收塔出口的距离 h8=0.51m；本设计取 0.6m。因此喷淋塔最终的高度为：H=0.6+1.2+1+3+6+10.9+4.0+3.0+8+=37.6 整值 38m。吸收塔设计计算参数项目数值烟气流速 m/s4塔内的操作温度 /50二氧化硫吸收率（）92%烟气流量 m3/s293.9吸收塔直径8.3烟气标准状态湿态容积 m3/h191.96浆液停留时间 /min4浆液 PH 值55.5浆液池直径 /m9吸收区高度 /m15.8烟

36、气进口高度 /m3.0烟气出口高度 /m4.0浆液池高度 /m10.9除雾区高度 /m3烟道入口到第一层喷淋层的距离 /m3烟气进口底部至浆液面的距离 /m1最顶层喷淋层到除雾器的距离 /m1.2除雾器到吸收塔出口的距离 /m0.6喷淋塔最终的高度 /m384 配套设备选型（1）再循环系统设计 本设计中的烟气含硫量较低， 循环泵可采用单元制。 吸收塔内喷淋层设计为4 层，每台循环泵对应一层喷淋层；运行的再循环泵数量根据吸收浆液流量的要 求确定，以达到每台锅炉负荷的吸收效率。 4 层喷淋布置能够满足整套装置对脱 硫效率的要求。循环浆液量为要脱除 SO2 的量与单位循环浆液吸收 SO2 能力的比值

37、。本设计 中要脱除的 SO2 量为 0.92 85100064/1000=5004.8kg/h，单位体积循环浆液吸收16 SO2 的能力约为 0.20g/L，可计算得出循环浆液量为 5004.8/0.20=25024m3/h。本 设计中采用 4 台浆液循环泵，每台泵的流量为 7000m3/h。（2）氧化风机的设计及选型 亚硫酸钙和亚硫酸氰盐的氧化分为两个部分， 一是吸收塔内烟气中氧气进入 浆液液滴的自然氧化，二是空气通过曝气管网进入浆液池的强制氧化。考虑空气富裕量，氧化所需的氧气流量，等于 SO2烟气量，即 0.61 m3/s，则 相应的湿空气量为： 0.61（3.78+1）（1+0.0117

38、）= 2.94m3/s=10504m3/h。采用 4台 L4866WD-2型罗茨风机，电机型号为 Y315L-6，流量为 6960 m3/h。 风压为 49050Pa，两备两用。（3）氧化吸收池搅拌机的选型在吸收塔底部浆液池设有 4 台侧进式搅拌机，用来使石灰石固体颗粒在浆液 中保持均匀悬浮状态， 保证浆液对 SO2 的吸收和反应能力。 搅拌器的搅拌直径为 10.0m，转速 130r/min，功率 3kw。搅拌器的转速不能太高，否则不利于石膏晶 体成长，且会造成叶轮磨损。（4）石灰石浆泵的选型上已算出石灰石用量为 12749.9kg/h。石灰石浆液由制浆系统配制而成，调 节浆液密度至 1230

39、kg/m3（含固量 30%），则相应的体积用量为：312749.9/（1230 0.3）=34.55m3/h设计采用的石灰石浆泵为 2 台双相流泵，流量为 50 m3/h，扬程为 50m，一 用一备。（5）脱硫增压风机的选型增压风机是用于克服 FGD 装置的烟气阻力，将原烟气顺利引入脱硫系统， 并稳定锅炉引风机出口压力的设备。其运行特点是低压头、大流量、转速低。在 安装了烟气脱硫系统的情况下， 锅炉的送、引风机将无法克服 FGD 的烟气阻力， 所以必须设置增压风机。湿法烟气脱硫系统中一般采用轴流风机或离心风机。根据设计的实际入口烟气流量，以及吸收塔、 GGH、烟道的总压力损失， 取三部分的压力

40、损失分别为 1500、1000、500Pa，总计 3000Pa，可选用轴流式静 叶可调风机。17三、结垢问题及解决办法石灰石/石膏湿法烟气脱硫系统运行经常遇到的最严重的问题就是结垢、堵 塞，结垢可导致脱硫塔内部构件上固体物质的堆积， 同时也会造成仪表和流程控 制失灵，最终导致整个系统的停运。 经过几十年的不断改进， 结垢问题完全可通 过合理的结构设计和运行操作来解决。1 脱硫系统中常出现的结垢及固体堆积现象结垢现象主要发生在以下区域：(1) . 湿/干界面。热烟气被冷却的吸收塔区域，气流及气体分布的波动从湿态 变成干态的区域。(2) . 吸收塔喷淋层及喷嘴。(3) . 烟道入口、导流板。(4)

41、 . 出口烟道。(5) . 除雾器。(6) . GGH。(7) . 氧化空气管道。(8) . 浆液管道2 结垢的原因(1) 工艺参数控制不当 自然 /抑制氧化工艺在自然氧化工艺中，氧化率受燃煤含硫量、烟气中 O2 浓度、浆液中溶解的 催化金属元素影响。当燃低硫煤(含硫量低于 1%)时，亚硫酸钙的氧化速率可 大于 80%；当燃煤含硫量低于 0.5%时，氧化率趋于 100%；当燃高硫煤(含硫量 大于 3%)的氧化率大多在 15%50%。在自然氧化工艺中， 浆液中的石膏浓度相 对降低，除雾器叶片极易产生石膏的过饱和， 同时存在于浆液中的石膏晶种又少， 结垢即很容易发生，特别是当燃烧高硫煤、脱硫剂的利

42、用率又较低时。18 强制氧化工艺在最小过饱和度的条件下， 完成结晶反应需要足够大的储浆池容积和较高的 固体悬浮物。当储浆池的容积足够大时，池内浆液中CaSO4 将处于轻度过饱和状态。与 CaSO3 一样，洗涤液经过吸收区后，浆液中 Ca2+、 SO42-浓度的变化与单 位体积内吸收的 SO2 浓度成正比，此时若 L/G 太小，密度太低，浆液中的石膏 RS 可能超过临界值 1.31.4，从而导致结垢的发生。（2）设计问题 管道流速太小 石膏浆液的腐蚀性强，沉淀快，沉淀有自密实的倾向。因此，管道设计中首 先要考虑的是防止发生石膏浆液沉淀。据介绍，管径和管道的倾斜度（020）对沉积的形成影响不大，

43、主要是石膏浆液的浓度和流速。 当浆液浓度为 10%14% 时，流速 0.67m/s 是沉淀形成的临界值。装有调节阀的管道要在阀门入口端的官道上安装回流管。 当阀全关时， 回流 浆液流速不低于引起沉淀的最低流速，否则调节阀要设定最小开度。提高流速对防止沉淀有利，但不可过高，易造成管道磨损增加。 管道坡度不合理，未设排空装置 在布置设计中要力求避免管道下凹， 否则应在管道的最低点安装排空阀， 停 运时用水冲洗。对于斜度不大，较长的管道也应设置停运自动冲洗装置。 干湿交界处未设相应装置 干湿交界处的结垢可通过合理的设计来避免， 如烟道入口处设计莲蓬、 氧化 空气降温增湿等均可有效避免或减轻干湿交界处

44、的结垢。（3）仪表不准确液位计、密度计、 PH 计不准时，极易造成溢流、堵塞现象，如因吸收塔液 位计不准，使浆液产生溢流， 有时吸收塔外的溢流排出管及溢流箱未定期冲洗而 堵住，致使浆液反流至吸收塔入口。（4）其他问题 浆液中有机械异物或垢片，最易在阀门或管道大小头处造成堵塞。 泵的出力严重下降，使向高位输送的管道堵塞。19 阀门内漏。 管内结垢。 氧化风机故障停运，浆液进入氧化配气母管并很快沉淀，多次发生此种 事故后易诱发风机喘振。3 结垢的防止措施结垢可以通过严格控制浆液的 PH 值、石灰石利用率、控制保证储浆池足够 的停留时间、添加品种、内部结构简化、保持内部构件湿润、拐角圆滑过渡、优 化

45、 L/G 、提高镁离子浓度、添加有机酸、保持储浆池内足够浓度的固体含量等措 施来防止。（1）优化设计实践表明，做好以下几点，可大大减少 FGD 系统结垢的发生。 当进入脱硫塔中的烟气含尘量较少时，储浆池内的固体含量应不小于 8% （质量比）；当进入脱硫塔中的烟气含尘量较高（如某些除尘脱硫一体化设备） ， 储浆池内的固体含量不应小于 15%。脱硫浆液中含有 1%的石膏晶种即可降低结 垢速率达 40%。 储浆池应能提供至少 8min 的时间以便彻底消除石膏的过饱和度。 当石灰石的利用率大于 85%时，对除雾器进行间歇冲洗即可消除除雾器的 软垢。当石灰石利用率小于 85%时，间隙清洗无法保证除雾器不

46、结垢， 需要对除 雾器进行连续冲洗才能保持结垢不超过 10%。 在脱硫塔及其循环浆液 （洗涤液）的设计中，应注意各局部的 PH 值大小、 相对饱和度，以防局部结垢的发生。 采用憎水性好的材质做填料， 配置喷雾液滴均匀分散的喷嘴， 采用无浆液 停滞的塔结构等措施。 对于烟尘的堆积、 浆液中固形物的沉积以及结垢等造成的堵塞， 除采用优 化的结构外，还应在设计上充分考虑采用水洗、调节 PH 以及在脱硫设备停运时 进行搅拌等处理对策。 对于回转式 GGH，设置吹灰装置和运行中的冲洗设计； 对于热媒式 GGH，设置清洗装置，简洁配置传热管20（2）预防措施 提高锅炉电除尘的效率和可靠性，使 FGD 入口

47、烟尘在设计范围内，原烟 气含尘量高时的保护停 FGD。 运行控制吸收塔浆液中石膏过饱和度最大不超过 1.4。 选择合理的 PH 值运行，尤其避免 PH 值的急剧变化，保持吸收剂利用率 在设计范围内，即 Ca/S1.03。 保证吸收塔浆液充分氧化，对抑制氧化工艺，使用阻氧剂。 向吸收塔中加入添加剂如镁离子、乙二酸等。 适当增加液气比。四、总平面图设计1 一般规定根据火力发电厂烟气脱硫设计技术规程 （ DL/5196-2004）的规定，总平 面图布置有如下要求：（1）脱硫装置的总体设计应符合下列要求：工艺流程合理，烟道短捷；交通运输便捷； 方便施工，有利于维护检修； 合理利用地形、地质条件； 充分

48、利用厂内公用设施； 节约用地，工程量小，运行费用低； 符合环境保护、劳动安全和工业卫生要求。（2）技改工程应避免拆迁运行机组的生产建（构）筑物和地下管线。当不能 避免时，应采取合理的过渡措施。（3）吸脱硫收剂卸料及贮存场所宜布置在人流相对集中设施区的常年最小风 频的上风侧。212 总平面布置（ 1）吸收塔宜布置在烟囱附近， 浆液循环泵应紧邻吸收塔布置。 吸收剂制备 及脱硫副产品处理场地宜在吸收塔附近集中布置， 或结合工艺流程和场地条件因 地制宜布置。（ 2）脱硫装置与主体工程不能同步建设而需要预留脱硫场地时， 宜预留在紧 邻锅炉引风机后部烟道及烟囱的外侧区域。 场地大小应根据将来可能采用的脱硫

49、 工艺方案确定。在预留场地上不应布置不便拆迁的设施。（3）石灰石石膏湿法事故浆池或事故浆液箱的位置应考虑多套装置共用的 方便。（ 4）脱硫废水处理间宜紧邻石膏脱水车间布置， 并有利于废水处理达标后与 主体工程统一复用或排放。 紧邻废水处理间的卸酸、 卸碱场地应选择在避开人流 的偏僻地带。（ 5）石膏仓或石膏贮存间宜与石膏脱水车间紧邻布置， 并应设顺畅的运输通 道。石膏仓下面的净空高度仓或石膏贮存间宜与石膏脱水车间紧邻布置， 并应设 顺畅的汽车运输通道。石膏仓下面的净空高度不应低于 4.5m。3 交通运输（ 1）脱硫吸收剂及副产品的运输方式应根据地区交通运输现状、 物流方向和 电厂的交通条件进行

50、技术经济比较确定。（ 2）脱硫岛内宜设方便的道路与厂区道路形成路网， 道路类型应与主体工程 一致。运输吸收剂及脱硫副产品的道路宽度宜为6.07.0m，转弯半径不小于9.0m，用作一般消防、运行、维护检修的道路宽度宜为 3.5m或 4.0m，转弯半径 不小于 7.0m。（ 4）吸收剂及脱硫副产品汽车运输装卸停车位路段纵坡宜为平坡， 当布置困 难时，坡度不宜大于 1.5%。（ 5）脱硫岛内装置密集区域的道路宜采用混凝土块铺砌等硬化方式处理，以便于检修及清扫。（ 6） 进厂吸收剂应设有计量装置和取样化验装置，也可与电厂主体工程共224 管线布置（1）管线综合布置应根据总平面布置、 管内介质、 施工及维护检修等因素确 定，在平面及空间上应与主体工程相协调。（2）管线布置应短捷、顺直，并适当集中，管线与建筑物及道路平行布置， 干管宜靠近主要用户或支管多的一侧布置。（ 3）脱硫装置区的管线除雨水下水道和生活污水下水道外， 其它宜采用综合 架空方式敷设。过道路地段，净高不低于 5.0m；低支架布置时，人行地段净高 不低于 2.5m；低支墩地段，管道支墩宜高出地面 0.15m0.30m。（ 4）雨水下水管、 生活污水管、 消防水管及各类沟道不宜平行布置在道路行 车道五、课程设计体会在课堂上， 老师也讲解了这个工艺