大气污染控制工程课程设计——脱硫塔

《大气污染控制工程》

课程设计

学院：生态与环境学院

专业班级：环境工程

年级：

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指导教师：

完成日期：

目录

摘要 (1)

1. 背景介绍 (2)

1.1. 硫氧化物污染 (2)

1.2. 燃煤脱硫技术 (3)

1.2.1. 燃烧前脱硫 (3)

1.2.2. 燃烧中脱硫 (3)

1.2.3. 燃烧后脱硫 (3)

1.3. 湿法脱硫技术 (3)

1.3.1. 石灰石/石膏湿法脱硫 (3)

1.3.2. 氧化镁法脱硫 (4)

1.3.3. 双碱法脱硫 (4)

1.3.4. 氨法脱硫 (4)

1.3.5. 海水脱硫 (4)

2. 石灰石/石膏湿法脱硫技术 (5)

2.1. 主要特点 (5)

2.2. 反应原理 (5)

2.2.1. 吸收剂的反应 (5)

2.2.2. 吸收反应 (5)

2.2.3. 氧化反应 (6)

2.2.4. 其他污染物 (6)

2.3. 工艺流程 (7)

3. 设计任务与目的 (8)

3.1. 任务 (8)

3.2. 目的 (8)

3.3. 设计依据 (8)

4. 脱硫系统的设计 (9)

4.1. 脱硫系统设计的初始条件 (9)

4.2. 初始条件参数的确定 (9)

4.2.1. 处理风量的确定 (9)

4.2.2. 燃料的含S率及消耗量 (10)

4.2.3. 进气温度的确定 (10)

4.2.4. SO2初始浓度的确定 (10)

4.2.5. SO2排放浓度的确定 (10)

5. 脱硫系统的设计计算 (11)

5.1. 参数定义 (11)

5.2. 脱硫系统的组成及主要设备选型 (12)

5.2.1. SO2吸收系统 (12)

5.2.2. 烟气系统 (18)

5.2.3. 石灰石浆液制备系统 (20)

5.2.4. 石膏脱水系统 (21)

6. 参考文献 (25)

摘要

石灰石——石膏法脱硫工艺是世界上应用最广泛的一种脱硫技术，日本、德国、美国的火力发电厂采用的烟气脱硫装置约90%采用此工艺。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。

本文主要在给定工艺条件及分离要求下，选择合理的设计参数，计算吸收剂用量、出口浓度、必须的塔高，以及配套设施的设计计算。

1.背景介绍

1.1. 硫氧化物污染

主要是二氧化硫和三氧化硫的污染。SO2是重要的大气污染物，主要来自矿物燃料燃烧、含硫矿石冶炼和硫酸、磷肥生产等。全世界SO2的人为排放量每年约1.5亿吨，矿物燃料燃烧产生的占70%以上。自然产生的SO2数量很少，主要是生物腐烂生成的硫化氢在大气中氧化而成。SO3常和SO2一同排放，数量仅为SO2的1～5%。SO3很不稳定，能迅速与水结合成为硫酸。SO2的排放源，90%以上集中在北半球的城市和工业区，造成这些地区大气污染问题。英国伦敦曾多次发生由煤烟引起的大气污染的烟雾事件，这类烟雾被称为伦敦型烟雾。SO2在大气中一般只存留几天，除被降水冲洗和地面物体吸收一部分外，都被氧化为硫酸雾和硫酸盐气溶胶。硫酸盐在大气中可存留一个星期以上，飘移至1000公里以外，造成远离污染源处的污染或广域污染。SO2氧化为硫酸盐气溶胶的机制是很复杂的，大体可归纳为3种：①光化学氧化。在阳光照射下，SO2氧化为SO3,随即与水蒸气结合成硫酸，进而形成硫酸盐气溶胶。大气中的氮氧化物和碳氢化合物相互作用产生的氧化性自由基，也可氧化SO2，称为间接光化学氧化，其氧化速率显著高于前者。②液相氧化。SO2 溶解在微小水滴中再氧化为硫酸。有锰、铁、钒等起催化作用的金属离子或强氧化剂臭氧（O3)和过氧化氢存在时，氧化速率增大。③颗粒物表面反应，SO2被颗粒物吸附后再氧化。这种反应受湿度、pH值、金属离子等的影响。SO2氧化成的硫酸雾和硫酸盐称为二次颗粒物。这种颗粒物的粒径大部分在2微米以下。

SO2是无色气体，具有刺激性气味。大气中SO2浓度达1～5ppm时，会刺激呼吸道，可使气管和支气管的管腔缩小，气道阻力增大。SO2和飘尘具有协同效应，二者对人体健康的影响往往是不可分的（见二氧化硫污染对健康的影响）。慢性支气管炎患者在飘尘和SO2的浓度超过500微克/米3条件下生活24小时，病情会恶化。成年人长期生活在飘尘浓度为100～200微克/米3和SO2浓度为150～200微克/米3 条件下，可观察到呼吸系统疾病的症状。儿童比成年人更为敏感。高浓度SO2能使敏感的针叶树脱叶甚至枯死。树木长期接触SO2,生长会减

慢。地衣长期接触60微克/米3以下低浓底SO2,品种组成和分布会发生变化，从而导致生态系统的变化。SO2转变成的硫酸盐气溶胶散射阳光，使能见度降低。硫酸雾和酸性硫酸盐腐蚀金属、建筑材料和其他物品，并且造成酸雨。

1.2. 燃煤脱硫技术

1.2.1.燃烧前脱硫

物理法、化学法、生物法

1.2.2.燃烧中脱硫

型煤固硫剂、流化床锅炉燃烧脱硫。

1.2.3.燃烧后脱硫

燃烧后脱硫即烟气脱硫，是目前唯一大规模商业应用的脱硫方式。

按有无液相介入分类：湿法、半干法、干法、电子束法、海水法。

按脱硫剂种类分类：钙法、镁法、氨法、有机碱法、钠法（双碱法）。

1.3. 湿法脱硫技术

1.3.1.石灰石/石膏湿法脱硫

石灰石/石膏湿法脱硫技术经过四十余年的发展，已成为世界上技术最为成熟、应用最为广泛的脱硫工艺，在脱硫市场特别是大容量机组脱硫上占主导地位，约占电厂装机容量的85％。应用的单机容量已达1000MW。