石灰石-石膏湿法脱硫系统的设计计算解析

石灰石 - 石膏湿法脱硫系统

设计

（内部资料）

编制: x xxxx 环境保护有限公司

2014年 8 月

1.石灰石 - 石膏法主要特点

（ 1）脱硫效率高，脱硫后烟气中二氧化硫、烟尘大大减少，脱硫效率高达 95％以上。（2）技术成熟，运行可靠性高。国外火电厂湿法脱硫装置的投资效率一般可达98％以上，特别是新建的大机组采用湿法脱硫工艺，使用寿命长，可取得良好的投资效益。

（3）对燃料变化的适应范围宽，煤种适应性强。无论是含硫量大于 3％的高硫燃料，还是含

硫量小于 1％的低硫燃料，湿法脱硫工艺都能适应。

（4）吸收剂资源丰富，价格便宜。石灰石资源丰富，分布很广，价格也比其它吸收剂便宜。（5）脱硫副产物便于综合利用。副产物石膏的纯度可达到 90％，是很好的建材原料。

（6）技术进步快。近年来国外对石灰石 - 石膏湿法工艺进行了深入的研究与不断改进，可望使该工艺占地面积较大、造价较高的问题逐步得到妥善解决。

（7）占地面积大，一次性建设投资相对较大。

2.反应原理

（1）吸收剂的反应

购买回来石灰石粉（CaCO3）由石灰石粉仓投加到制浆池，石灰石粉与水结合生成脱硫浆液。

（2）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（气）+H2O→H2SO3（吸收）

H2SO3→ H+ +HSO3－

H+ +CaCO3→ Ca2+ +HCO3－（溶解）

Ca2+ +HSO3－ +2H2O→ CaSO3·2H2O+H+（结晶）

H+ +HCO3－→ H2CO3（中和）

H2CO3→ CO 2+H2O

总反应式： SO2＋ CaCO3+2H2O→CaSO3·2H2O+CO2

（3）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 HSO3－在反应池中被氧化空气完全氧化并结晶，反应如下：

CaSO3＋1/2O2→ CaSO4（氧化）

CaSO4+2H2O→CaSO4·2H2O（结晶）

4）其他污染物

烟气中的其他污染物如 SO 3、Cl －、F －

和尘都被循环浆液吸收和捕集。 SO 3、HCl 和 HF 与悬浮液中的石灰石，按以下反应式发生反应：

SO 2＋H 2O →2H ＋＋SO 32－

Ca CO 3 +2HCl<==>CaCl 2 + H 2O+ CO 2

Ca CO 3 +2HF <==>CaF 2 +H 2O+ CO 2 3. 工艺流程

工业水 石灰石浆池 事故水池

石灰石浆液

CaCO 3

3.1 工艺说明 经过除尘器处理后的烟气由引风机接入脱硫吸收塔，在主烟道上设置旁路挡板门，当锅炉 启动、进入 FGD 的烟气超温和 FGD 装置故障停运时，烟气由旁路挡板经烟囱排放。烟气经吸 收塔进气口进入塔内，折转向上运动（入口处装有紧急喷淋装置） ，烟气进入首层喷淋层与吸 收浆液进行传质吸收，随之进入多层喷淋层进行烟气脱硫洗涤，发生复杂的化学反应，利用 脱硫塔底部循环池储存脱硫液进行循环使用。脱硫渣浆液经曝气氧化后送入脱水系统进行处 理，经脱水后的滤液返回至循环池。脱硫后的净烟气通过除雾装置除去烟气中的水分，然后 通过脱硫塔顶部排出口排至烟道，在经烟道排至烟囱排入大气。

4. 脱硫系统的设计

4.1 脱硫系统设计的初始条件 在进行脱硫系统设计时，所需要的初始条件一般有以下几个：

（1）处理烟气量，单位： m3/h 或 Nm3/h ；

（2）燃料的含 S 率及消耗量，单位： %、

t/h

脱硫液

脱硫废弃

（2）进气温度，单位：℃；

（3）SO2 初始浓度，单位： mg/m3或 mg/Nm3；

（4）SO2排放浓度 , 单位： mg/m3或 mg/Nm3；

（5）锅炉蒸汽量，单位： t/h ；

4.2初始条件参数的确定

4.2.1处理风量的确定

处理烟气量的大小是设计脱硫系统的关键，一般处理烟气量由业主方给出或从除尘器尾部引风机风量大小去确定。若只知道锅炉蒸汽量，可由以下经验系数去计算：

（1）针对循环流化床锅炉，煤粉锅炉等烧煤锅炉，可按 1t 蒸汽对应 2500m3风量计算；

（2）针对蔗渣锅炉、生物质锅炉等烧生物质燃料锅炉，可按 1t 蒸汽对应 3333m3风量计算；

所计算出来的处理风量最终圆整数，例如：75×2500=187500m3/h,圆整后取值

188000m3/h （3）处理风量还存在标况状态（ mg/m3）和工况状态（ mg/Nm3）的换算，换算采用理想气体状态方程： PV = nRT（P、n、R均为定值）

V1/T1=V2/T2

V1: mg/Nm3 ，T1：273K； V2: mg/m3 ，T2：t+273K（t 为进气温度）；

4.2.2燃料的含 S 率及消耗量

当没有 SO2初始浓度设计值时，可用燃料中的含 S 率及消耗量去计算 SO2 初始浓度。

4.2.3进气温度的确定进气温度为经过除尘后进入脱硫塔的烟气温度值，进气温度大小关系到脱硫系统烟气量的换算和初始 SO2 浓度换算。

4.2.4SO 2初始浓度的确定

SO2 初始浓度一般由业主方给出，并且由此计算脱硫系统中各项设备参数，也是系统选择液

气比的重要依据。 SO2 初始量计算公式如下 :

S+O 2→ SO2

32 64

9

C SO2=2× B× S ar/100 ×η so2/100 × 10

C SO2-SO2初始量 ,mg； B- 锅炉 BMCR负荷时的燃煤量， t/h ；

S ar- 燃料的含 S率，%；ηso2- 煤中 S变成 SO2的转化率， %,一般取 0.85 ；

4.2.4SO 2排放浓度的确定

一般根据所在地区环保标准确定。

4.3 脱硫系统的设计计算