Hunan Institute of Technology课程设计某发电厂烟气除尘脱硫工艺设计系部：安全与环境工程学院学生姓名：吴佳斌屈仁安陈磊孙祥指导教师：杨丽专业：环境工程班级：环境1201班完成时间：2015年6月设计从某发电厂烟气脱硫技术着手，主要根据国家大气污染物排放标准，设计适合中国国情的湿法除尘脱硫技术。
通过对比分析脱硫除尘工艺：湿法、半干法、干法和脱硫吸收器等确定了湿式石灰石/石灰一石膏法工艺为某发电厂烟气除尘脱硫工艺设计。
该工艺投资少、占地面积小、运行费用低、系统运行可靠性高、除尘脱硫效率高，完全达到了国家环保标准。
本文首先对烟气除尘方式及设备作了确定；然后对各种脱硫方式及其研究现状进行了简单的介绍；对简易石灰石/石膏湿法脱硫系统进行了简单的设备选型计算及选型，并对系统进行了总体布置设计。
关键字烟气除尘脱硫；湿式石灰石/石灰一石膏法前言 (1)1 概述 (2)1.1 设计简介 (2)1.2 废气中所含污染物种类、浓度及温度 (2)1.3 设计规模 (2)1.4 设计范围 (2)1.5 设计指标 (2)2 工艺总体方案设计 (3)2.1 总体设计准则 (3)2.2 废气处理方法选择 (3)2.2.1 脱硫方法 (3)3 烟气系统设计 (4)3.1 工艺介绍 (4)3.2 设计原则 (4)4 烟气脱硫工艺设计 (4)4.1 SO2吸收系统 (4)4.1.1 工艺介绍 (4)4.1.2 设计原则 (5)4.1.3 设备选型 (5)5 平面布置与高程布置 (8)6 结语 (10)参考文献 (11)前言大气是人类赖以生存的最基本的环境因素，构成了环境系统的大气环境子系统。
一切生命过程，一切动物、植物和微生物都离不开大气。
大气为地球生命的繁衍，人类的发展，提供了理想的环境。
它的状态和变化，时时处处影响到人类的活动与生存。
造成大气污染的原因，既有自然因素又有人为因素，尤其是人为因素，如工业废气、燃烧、汽车尾气和核爆炸等。
随着人类经济活动和生产的迅速发展，在大量消耗能源的同时，也将大量的废气、烟尘物质排入大气，严重影响了大气的质量，特别是在人口稠密的城市和工业区域。
造成大气污染的物质主要有：一氧化碳CO、二氧化硫SO2、一氧化氮NO、臭氧O3以及烟尘、盐粒、花粉、细菌、苞子等。
[1]如何在经济快速发展、能源需求增加的同时遏制大气污染已成为一项巨大的科技挑战。
我国政府采用综合措施，控制大气污染水平，包括：提高能源效率优化能源结构；改造和迁移污染工业；城市规划和绿化；机动车排污量控制；道路建设和管理等。
源头治理已成为大气污染控制中一项积极有效的措施，因而每个工厂中的除尘净化设施就显得尤为重要。
经济合理的除尘设备可将污染扼杀在“摇篮”中，还我们赖以生存的大气一片洁净。
1 概述1.1 设计简介本设计针对某发电厂排出的烟气，设计一套烟气脱硫除尘系统，使该锅炉烟气排放达到国家标准中二类区的排放标准。
该工厂废气量为11000 m3N/h，初始含尘浓度为6000 mg/m3，初始二氧化硫体积浓度为6 %，初始烟气温度为393K，烟气其余性质类似于空气。
1.2 废气中所含污染物种类、浓度及温度污染物种类：粉尘（飞灰、炭黑等）、二氧化硫等；初始烟气温度：393K（即120°C）；污染物排放量：废气排放量为11000 m3N/h，初始含尘浓度为6000 mg/m3，初始二氧化硫体积浓度为6 %；通过计算可得二氧化硫质量浓度为：(6%×1000)/22.4×64=171429 mg/m3。
1.3 设计规模废气处理量：11000 m3N/h；二氧化硫排放量为171429 mg/m3（理论值）备注：本方案均按理论值设计。
1.4 设计范围从车间排气管汇合后出口开始，经装置入口至排风机出口之间，所有工艺设备、连接管道、管件、阀门、风机、电气装置等。
1.5 设计指标废气排放标准应执行GB16297-1996 《大气污染物综合排放标准》[1]中的二级标准，具体见表1-1。
表1-1 废气排放标准按上表之，执行标准应为：烟尘小于等于200mg/m3，二氧化硫小于等于900mg/m3。
由此可以计算出相关的除尘效率和脱硫效率[1]：总除尘效率计算：按照总除尘效率公式：η=（G c/G i)×100% = [(G i-G o)/G i]×100%其中：G i、G o、G c——分别为除尘器进口、出口和落入灰斗的尘量。
（mg/m3）解得：错误！未找到引用源。
η=[(6000-150)/6000]×100%=97.5% 总脱硫效率计算：φ=(C i-C o)/C i×100%其中：C i、C o、C c——分别为吸收塔进口和出口处二氧化硫的含量。
（mg/ m3）解得：φ=[(171429-1200)/171429]×100%≈99.3%错误！未找到引用源。
2 工艺总体方案设计2.1 总体设计准则（1）严格执行国家环境保护有关法规，按规定的排放标准，使处理后的废气各项指标达到且优于标准指标。
（2）采用先进、合理、成熟、可靠的处理工艺，并具有显著的环境效益、社会效益和经济效益。
（3）工艺设计与设备选型能够在生产运行过程中具有较大的灵活性和调节余地，确保达标排放。
（4）在运行过程中，便于操作管理、便于维修、节省动力消耗和运行费用。
[7] 2.2 废气处理方法选择2.2.1 脱硫方法湿式石灰石/石灰一石膏法石灰石/石灰—石膏湿法烟气脱硫工艺采用价廉易得的石灰石作脱硫吸收剂，石灰石经破碎磨细成粉状与水混合搅拌制成吸收浆液。
也可以将石灰石直接湿磨成石灰石浆液。
当采用石灰为吸收剂时，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以及鼓入的空气进行化学反应，最终反应产物为石膏。
同时去除烟气中部分其他污染物，如粉尘、HCl、HF 等。
脱硫后的烟气经除雾器除去带出的细小液滴，经热交换器加热升温后排入烟囱。
[5]脱硫石膏浆经脱水装置脱水后回收。
[5]3 烟气系统设计3.1 工艺介绍从锅炉引风机后的总烟道上引出的烟气，通过增压风机升压接入烟气—烟气换热器降温，通过袋式除尘器，继而再进入吸收塔。
在吸收塔内脱硫净化，经除雾器除去水雾后，又经烟气—烟气换热器升温至80°C以上，再接入主体烟道经烟囱排入大气。
在主体发电工程烟道上设置旁路挡板门，当锅炉启动、装置故障、检修停运时，烟气由旁路挡板经烟囱排放。
[12]3.2 设计原则当锅炉从启动到锅炉处于最大连续蒸发量条件下，该装置的烟气系统都能正常运行，并留有一定的裕量，当烟气温度超过限定的温度时，烟气旁路系统启运。
系统中设置一台静叶可调轴流式增压风机，其性能能适应锅炉负荷变化的要求。
设置烟气换热器，利用原烟气的热量加热净烟气。
在设计条件下能保证烟囱入口的烟气温度不低于80ºC。
在烟气脱硫装置的进、出口烟道上设置双挡板门用于锅炉运行期间脱硫装置的隔断和维护，在旁路烟道上装设单挡板门。
系统设计合理布置烟道和挡板门，考虑锅炉低负荷运行工况，并确保净烟气不倒灌。
压力表、温度计和SO2分析仪等用于运行和观察的仪表，安装在烟道上。
在烟气系统中，设有人孔和卸灰门。
所有的烟气挡板门易于操作, 在最大压差的作用下具有100%的严密性。
[19]4 烟气脱硫工艺设计4.1 SO2吸收系统4.1.1 工艺介绍石灰石浆液通过循环泵从吸收塔浆池送至塔内喷嘴系统，与烟气接触发生化学反应吸收烟气中的SO2，在吸收塔循环浆池中利用氧化空气将亚硫酸钙氧化成硫酸钙。
石膏排出泵将石膏浆液从吸收塔送到石膏脱水系统。
脱硫后的烟气夹带的液滴在吸收塔出口的除雾器中收集，使净烟气的液滴含量不超过保证值。
[14]SO2吸收系统包括：吸收塔、吸收塔浆液循环及搅拌、石膏浆液排出、烟气除雾和氧化空气等几个部分，还包括辅助的放空、排空设施。
4.1.2 设计原则湿式吸收塔或吸收塔系统设计成没有预洗涤塔的液柱塔，没有填料等内部件。
SO 3吸收设备尽可能模块化设计。
包括吸收塔和整个循环浆池。
液柱的设计能保证SO 2的去除量。
吸收浆液将从搅拌的吸收塔浆池由泵送至喷嘴系统，浆液向上喷射，并在重力作用下回到反应池，在上升和下降过程中，吸收SO 2，吸收浆液将收集在吸收塔浆池内返回喷嘴循环利用。
吸收塔壳体设计能承受压力、管道推力和力矩、风和地震荷载，以及承受所有其他作用于吸收塔上的荷载。
支撑和加强件能防止塔体倾斜和晃动。
塔内管道、除雾器支架应有足够的强度和刚度。
夹带的浆液将在浆液喷雾系统下游的除雾器中收集。
吸收塔循环浆池中无需加入硫酸或其他化合物就能用就地增强浆液氧化的方法完成亚硫酸钙的氧化。
吸收塔循环浆池容积保证吸收塔排出石膏的品质要求。
尽可能通过消除死角和其他诸如在贮槽中设搅拌器的措施来避免浆液沉淀。
[15]吸收塔底面能完全排空液体。
吸收塔浆液排出系统能在15小时之内排空吸收塔。
整个吸收塔整体寿命为30年。
4.1.3 设备选型（1）吸收塔吸收塔采用液柱塔。
主要性能参数见下：① 总体物理参数：入塔烟气量Q （标态）：11000 m 3/h ；其中SO 2含量为：11000×6%=660 m 3/h ； 出塔烟气量（标态）：11000×(1-0.06)=10340 m 3/h （理想状态下）；入塔SO 2质量浓度：171429 mg/m 3；出塔SO 2质量浓度：1200 mg/m 3；烟气入口温度为80°C ，出口温度为40°C ；烟气流速：3 m/s ；据资料石灰石吸收SO 2时，浆液pH 宜为5.6，浆液固体含量为10%～15%，钙/硫比为1.1～1.3。
取浆液固体含量为13%，吸收塔内平均温度为80，钙/硫比为1.2。
喷淋吸收塔可以分为除雾区、喷淋吸收区和氧化区三大部分，具体计算如下： A ：除雾区除雾器的最优断面烟气流速：98.201.00001.0000)(11002.0P )P (P 221≈÷⨯⨯=÷⨯⨯=K UGK 式中：K ——除雾器系数，由除雾器结构决定[13]，通常取0.107～0.305；P 2——烟气密度，单位为kg/m 3；P 1——液体的密度，单位为kg/m 3。
B ：喷淋吸收区脱硫塔中的烟气温度为80，所以脱硫塔中单位时间内烟气体积为：Q t =(Q/t)T 2/T 1 =(11000/3600×(80+273))/273≈3.95 m 3/s式中：T 1——塔内温度，K ；T 2——进气条件下的温度，K 。
上述得知，接触时间2～5秒为宜，所以选取接触时间为4秒，所以4秒内脱硫塔内存留的烟气量 Q 4s =4×Q t =4×3.95=15.8 m 3。
