电厂燃煤锅炉脱硫设计

电厂燃煤锅炉脱硫设计 Company Document number：WUUT-WUUY-WBBGB-BWYTT-1982GT 大气污染控制 课程设计（论文） 题目：燃煤电厂锅炉烟气脱硫装置设计（石灰石-石膏法） 学生姓名：李剑霞 专业： 环境工程 班级： 13级1班 学号： 成绩： 2017年 1 月 摘要 本课程设计的任务是1000M的超超临界机组锅炉烟气的脱硫装置的设计，所用的方法是比较成熟的湿式石灰石-石膏法，主要的设计内容包括根据锅炉的生产能力、媒质、燃煤量等数据计算烟气量和SO2的浓度，对锅炉烟气工艺流

程、设备选择进行计算选择，以 期达到理想的处理效果。 关键词：烟气脱硫工艺、石灰石-石膏法、烟气量、脱硫设备 目录 引言 我国硫资源紧缺，60％需要进口，对外依存度高。与此同时，我国SO2排

放量却高居世界首位，提高SO2利用率可大幅减少硫资源的进口量。通常，大

气中SO2主要来源于煤炭燃烧，占SO2总排量的 94%，而火电SO2排放量又占

总排量的60%。随着我国对大气污染和环境保护的日益重视，烟气脱硫技术得到了快速发展，脱硫技术越来越多，脱硫效率也越来越高。目前，我国烟气脱硫技术主要有干法、半干法和湿法三种。其中湿法脱硫工艺应用最广，湿法脱硫包括氨法（即氨－硫酸铵法）、石灰石法（石灰石－石膏法）、碱法（钠碱与双碱法）和金属氧化物吸收法等，我国90%以上的烟气脱硫工程采用的是石灰石－石膏湿法脱硫工艺。石灰石法主要应用在火电、钢铁和有色冶炼行业，而氮肥、焦化和煤化工行业多以氨法为主。 石灰石－石膏法脱硫技术已有几十年的运行经验是目前世界技术上成熟、实用业绩最多、运行状况较稳定的脱硫工艺。石灰石－石膏法脱硫是把石灰石磨成粉后与水混合，职称石灰石浆液，不断补充道吸收塔内。烟气在吸收塔内向上流动北乡下流动的循环浆液以逆流方式洗涤，循环浆液则通过循环泵向上输送到喷浆层内设置的喷嘴喷射到吸收塔中，气体和液体得以充分接触，一边脱除SO2、SO3、HCl和HF，同时生成的CaSO4在吸收塔底部与鼓入的氧化空

气发生化学反应，最终生成石膏。吸收塔底部的石膏浆液先在水力激流器中脱水支含固量余额40%，然后经带式真空过滤机过滤，得到含水量小于10%的石膏。脱硫后的经验起经两级除雾器去除水分，通过烟道进入烟囱排向大气。石灰石－石膏法脱硫工艺系统主要包括：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，脱硫效率高达95%，吸收器利用率90%，钙 硫比低，脱硫塔阻力约2000kPa，脱硫副产品为石膏。在不同的烟气负荷及SO2浓度下均可保持较高的脱硫效率和较好的系统稳定性。 1 设计任务书 设计题目 燃煤电厂锅炉烟气脱硫装置设计（石灰石-石膏法） 设计的目的与要求 课程设计是本科生培养目标的重要环节，是专业知识深化和系统提高的重要过程，以培养学生的实践能力、创新精神、理论联系实际能力等综合素质为目的。 课程设计基本要求如下： ①培养学生正确的设计思想和技术经济观点，理论联系实际的工作作风、严肃认真的科学态度； ②培养学生综合运用、巩固与扩展所学的基础理论和专业知识，提高学生独立分析和解决问题的能力； ③学生在查阅文献和收集资料、理论分析、经济技术分析、方案制定、绘图、计算等基本技能方面得到进一步的训练和提高。 设计依据标准 《环境空气质量标准》GB 3095-2012 《火电厂大气污染物排放标准》GB 13223-2011 《锅炉大气污染物排放标准》GB 13271-2014 《火电厂烟气排放连续监测技术规范》HJ/T 75-2007 《工业企业设计卫生标准》GB Z1-2010 《燃煤烟气脱硫设备第一部分：燃煤烟气湿法脱硫设备》GB/ 《火电厂烟气脱硫工程技术规范书石灰石/石灰－石膏法》HJ/T179-2005 《火电厂石灰石∕石灰-石膏湿法烟气脱硫系统运行导则》DL/T 1149-2010 设计条件 1000 M超超临界机组 表1-1 锅炉设备的主要参数 额定蒸发量 主蒸汽压力 主蒸汽温度 燃煤量 排烟温度 （t/h） （MPa） （℃） （t/h） （℃） 2943 605 400 140~150

煤的工业分析值（收到基）：

Cdaf=%，Hdaf=%，Odaf=%，Sdaf=%，Ndaf=%；War=%；Aar=%；Vdaf=%； 应用基低位发热量：22095 KJ/kg 空气过剩系数：a= 烟气最高温度130℃ 烟气密度（标准状况下）： kg/m3 空气含水（标准状况下）： kg/m3 烟气在锅炉出口的压力：91 KPa 石灰石化学成分：CaCO3>%；MgO<%；Fe2O3<%；Al2O3
<%；

吸收剂含水率2%，体积密度1250 g/m3，堆积静止角度38°。
年平均大气压力 KPa；最低温度平均值℃；最高温度平均值℃；冬季室外
风速平均值 m/s；夏季室外风速平均值 m/s；海拔高度150 m。
连接锅炉、净化设备及烟囱等净化系统的管道长度假设为230 m，90°弯头
11个。
设计内容
a.根据燃煤的原始数据计算锅炉燃烧产生的烟气量，SO2浓度；
b.脱硫设备结构设计计算（包括吸收塔、浆液循环装置、氧化空气和搅拌
器、除雾器、石灰石制备和贮存装置等）；
c. 烟囱设计计算；
d. 管道系统设计，阻力计算，风机电机的选择
设计应完成的工作
编写设计说明书：设计说明书按设计程序编写、包括方案的确定，设计计
算、设备选择和有关设计的简图等内容。课程设计说明书应有封面、目录、前
言、正文、小结及参考文献等部分，文字应简明、通顺、内容正确完整，书写
工整、左侧装订成册；
系统图一张。系统图应按比例绘制、标出设备、管件编号，并附明细表。
系统平面布置图一张。
2石灰石-石膏法烟气脱硫概述
该工艺采用的是湿式石灰石-石膏脱硫法。
锅炉烟气经电除尘器除尘后，通过增压风机、喷淋增湿降温后进入吸收
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
2、SO3
、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（CaSO
42H2
O），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46~55℃左右，且为水蒸气所饱和。通过GGH将烟气加热到
80℃以上，以提高烟气的抬升高度和扩散能力。
图2-1 石灰石/石灰-石膏湿法烟气脱硫工艺流程图
反应原理
吸收液通过喷嘴雾化喷入吸收塔，分散成细小的液滴并覆盖吸收塔的整个
断面。这些液滴与塔内烟气逆流接触，发生传质与吸收反应，烟气中的SO
2
、

SO3及HCl 、HF被吸收。SO2吸收产物的氧化和中和反应在吸收塔底部的氧化
区完成并最终形成石膏。 为了维持吸收液恒定的pH值并减少石灰石耗量，石
灰石被连续加入吸收塔，同时吸收塔内的吸收剂浆液被搅拌机、氧化空气和吸
收塔循环泵不停地搅动，以加快石灰石在浆液中的均布和溶解。
化学过程
强制氧化系统的化学过程描述如下：
（1）吸收反应
烟气与喷嘴喷出的循环浆液在吸收塔内有效接触,循环浆液吸收大部分
SO2，反应如下：
SO2＋H2O→H2SO3（溶解）
H2SO3H
＋＋HSO3－
（电离）

吸收反应的机理：
吸收反应是传质和吸收的的过程，水吸收SO
2
属于中等溶解度的气体组份

的吸收，根据双膜理论，传质速率受气相传质阻力和液相传质阻力的控制，
吸收速率＝吸收推动力/吸收系数（传质阻力为吸收系数的倒数）
强化吸收反应的措施：
a)提高SO2在气相中的分压力（浓度），提高气相传质动力。
b)采用逆流传质，增加吸收区平均传质动力。
c)增加气相与液相的流速，高的Re数改变了气膜和液膜的界面，从而引起
强烈的传质。
d)强化氧化，加快已溶解SO2的电离和氧化，当亚硫酸被氧化以后,它的浓
度就会降低,会促进了SO
2
的吸收。

e)提高PH值，减少电离的逆向过程，增加液相吸收推动力。
f)在总的吸收系数一定的情况下，增加气液接触面积，延长接触时间，
如：增大液气比，减小液滴粒径，调整喷淋层间距等。
g)保持均匀的流场分布和喷淋密度，提高气液接触的有效性。
（2）氧化反应
一部分HSO3－在吸收塔喷淋区被烟气中的氧所氧化，其它的HSO
3
－

在反应

池中被氧化空气完全氧化，反应如下：
HSO3－＋1/2O2→HSO4－
HSO4－ H＋＋SO4 2－
氧化反应的机理：