石灰石石膏湿法烟气脱硫技术工艺原理及特点
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证脱硫剂的利用率和脱硫产物的品位。
5、钙硫比 •脱硫塔内脱硫剂所含钙的摩尔数与烟气中所含二氧化硫摩尔 数的比例。
相同脱硫率条件下，Ca/S越小，吸收剂的用量少，但电耗 会增加 •高的Ca/S会引起吸收剂过饱和凝聚,最终使反应的表面减少, 钙的利用率下降,不仅浪费了吸收剂,而且影响脱硫效率。
•石灰石湿法脱硫工艺的Ca/S一般控制在1.02~1.05。
4、吸收塔浆液的PH值
pH值—酸与碱
定义:
酸 = pH < 7
碱 = pH > 7
胃酸 亚硫酸 醋 典型洗涤塔 水 石灰石
石灰
pH
1
7
14
碱液
硫酸 可口可乐
二元酸 血
pH对HSO3-氧化速率的影响
• pH值太高，则容易造成设备的堵塞和结垢，同时使得脱 硫剂的利用率降低，脱硫产物的品位下降。
• 而pH值太低，则影响了脱硫效率。 • 所以必须选择合适的pH值，使得保证脱硫效率，同时保
• 3、液气比 • 指吸收塔洗涤单位体积烟气需要含碱性吸收剂的循环浆液
体积。
在相同的条件下，液气比越大，脱硫效率越高，但随之 ，动力的消耗就越大；烟气出口的温度就越低，造成烟 道腐蚀。
• 液气比（脱硫技术的核心内容）
所以，要根据具体的情况，选择合适的液气 比，使得在保证脱硫效率的同时，降低运行 费用。 因此,石灰石洗涤吸收塔的液气比一般控制 在15L/m3的范围较合适。
13、CI-含量 HCl浓度
CaCO3 +2 HCl<==>CaCl2+ CO2 +H2O 氯化钙却极易溶于水,所以Cl-的浓度相对较大,其腐蚀影响大得 多。如果没有被及时排除,降低其浓度,将造成很大的腐蚀破坏。 在脱硫系统中Cl-是引起金属腐蚀和应力腐蚀的重要原因。
14、脱硫塔的类型及结构
14、脱硫塔的类型及结构
11、入口烟气参数
▪ 烟温 ▪ FGD入口SO2浓度 ▪ O2浓度 ▪ 飞灰
烟温 烟温高，脱硫效率降低 烟温： 烟温高，脱硫效率降低
SO2浓度高,有利于其扩散,加快反应速度,使脱硫效率提高;但若浓度很高, 则效率下降。
O2浓度高,有利于亚硫酸根向硫酸根的转化,脱硫效率提高;但氧量太大, 可能是漏风严重,导致烟气在吸收塔内的停留时间缩短,影响脱硫效率。
•9、石膏浆液密度
密度过大，CaSO4·2H2O对SO2的吸收有抑制作用,脱硫率 会有所下降;而石膏浆液密度过低时, 将导致石膏中CaCO3含 量增高,石膏品质降低,而且浪费了石灰石。 因此运行中控制石膏浆液密度在一合适的范围内
10、吸收塔内烟气流速的影响 •指吸收塔内饱和烟气的表观平均速度
提高吸收塔内烟气流速, 增大了传质面积,提高脱硫效率。但 是,烟气流速增大,则烟气在吸收塔内的停留时间减少,脱硫效 率下降。 因此,从脱硫效率的角度来讲,吸收塔内烟气流速有一最佳值, 高于或低于此烟速,脱硫效率都会降低。
烟气脱硫脱硝技术
§1-2石灰石石膏湿法烟气脱硫技术工艺原理及特点
课型
新授课
课时
2
教学目标
知识目标：能了解燃煤电厂过程的化学反应。 技能目标：熟练掌握吸收塔模块典型分布区。
德育目标：培养实际操作及技能型人才。
教学重点 教学难点
1、脱硫过程的化学反应。 2、对脱硫剂的要求。
一、吸收塔模块典型分布区。 二、火电厂烟气脱硫运行主要变量。
低，不发泡，易再生，黏度小，比热容小。 • 4、不腐蚀或腐蚀小，以减少设备投资及维护费用。 • 5、来源丰富，容易得到，价格便宜。 • 6、便于处理及操作，不易产生二次污染。
六、烟气脱硫工艺过程几个相关概念和运行主要变量
•1、脱硫效率 •指脱硫装置脱除二氧化硫的量与未经脱硫前烟气中所含二氧 化硫量的百分比
工艺过程
化学反应
向吸收塔添加石灰石浆液 石灰石溶解
浆液喷淋或鼓泡 向吸收塔鼓入氧化空气
SO2的吸收 亚硫酸盐的氧化
浆液循环、搅拌
硫酸盐的形成及 石膏结晶
主要化学反应：
• 吸收： SO2＋H2O H+＋HSO3-H+＋SO32-
• 溶解： CaCO3 ＋ H+ Ca2+ ＋HCO3-
• 中和： HCO3- ＋ H+ CO2＋ H2O
• 浆液在反应罐内停留时间长有助于石灰石浆液与SO2完 全反应。但是,延长浆液在反应罐(或池)的停留时间,会导 致反应罐的容积增大,氧化空气量和搅拌机容量增大,设 备费用和运行成本增加。
•8、吸收液过饱和度的影响
•当超过某一饱和度后,石膏结晶会在悬浊液内已经 存在的石膏晶体上生长。当相对饱和度达到某一更高值时,就 会形成晶 核,同时石膏晶体在其他物质表面上生长,导致吸收塔浆液池表 面结垢。
四、吸收塔不同区域发生的主要化学反应
3、中和区 •CaCO3+ 2H+ → Ca2+ +H2O+CO2 •Ca2+ + SO42- + 2H2O → CaSO4·2H2O
五、湿法烟气脱硫对脱硫剂的要求
• 1、吸收能力高。 • 2、选择性好。 • 3、挥发性低，无毒，不易燃烧，化学稳定性好，凝固点
——脱硫前烟气中SO2的折算浓度，mg/m3; •不盲目追求过高的脱硫率，因为高的脱硫率是要用高的投资 和运行费用作为代价的
• 2、吸收剂的利用率 • 等于单位时间内从烟气中吸收的二氧化硫摩尔数除以同时
间内加入系统的吸收剂中钙的总摩尔数
湿法的吸收剂利用率——>90% 半干法——约50% 干法 ——<30%
飞灰量大,阻碍石灰石消溶,降低脱硫效率,降低副产品的品质,引起脱水 系统的堵塞。
12、石灰石品质
石灰石来料品质对脱硫装置的影响
成份 氧化钙 氧化镁
水份 二氧化硅 三氧化二铁 三氧化二铝 其它惰性物
符号 CaO MgO H2O SiO2 Fe2O3 Al2O3
作
用
有效成分，并非愈多越好，活性要好。
有助脱硫，不利于结晶和脱水，偏无用成分。
6、浆液循环量的影响。
增加了浆液的循环量,提高L/G的同时,也就加大了 CaCO3与SO2的接触反应时间,从而提高了SO2的去除率 。
但是,过高的浆液循环量将导致运行费用和初投资增加 。
• 7、浆液停留时间的影响。
• (1)吸收塔停留时间,是指液体与烟气在吸收塔中的接触 时间。
• (2)浆液在反应罐内停留时间(τc),又称固体物停留时间, 是指CaSO4·2H2O在吸收塔浆液罐(或池)中沉淀、结晶 的停留时间。
吸收塔设备图 循环管 循环泵
净烟气出口 除雾器 喷淋层
烟气进口 浆液 搅拌器
四、吸收塔不同区域发生的主要化学反应
• 1、吸收区
• 吸收过程（吸收剂为石灰石）
•
SO2 + H2O → H+ + HSO3-
•
H2SO3- → H+ + HSO3-
•
四、吸收塔不同区域发生的主要化学反应
2、氧化区 •H+ + HSO3- + 1/2O2 → 2H++ SO42•CaCO3+ 2H+ → Ca2+ +H2O+CO2 •Ca2+ + SO42- + 2H2O → CaSO4·2H2O
教学方法
讲授、分析、比较
教学媒体 授课时间
16高热百度文库：2.28 3.4节
黑板、粉笔、多媒体
教材分析
本课题主要是通过分析燃煤电厂过程的化学反应、吸收塔模 块典型分布区，为电厂的安全运行提供基本的数据。
教后记
熟练讲解实际电厂中脱硫装置吸收塔模块典型分布区。
布置作业
无
作业情况
典型的工程全景
二、石灰石湿法烟气脱硫工艺过程的描述
• 1、过程阶段： • （1）气态反应物从气相内部迁移到气-液界面。 • （2）气态反应物穿过气-液界面进入液相，并发生化学反应。 • （3）反应组分从液相界面迁移到液相内部。 • （4）进入也想的反应组分与液相组分发生反应。 • （5）已溶解的反应物的迁移和由反应引起的浓度梯度产生的
反应物的迁移。
• 该工艺采用石灰石作为脱硫吸收剂，石灰石经破碎磨细 成粉状与水混合搅拌制成吸收浆液。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 酸钙以及鼓入的氧化空气进行化学反应吸收脱除二氧化 硫，最终产物为石膏。脱硫后的洁净烟气通过除雾器除 去雾滴经烟囱排放，脱硫渣石膏可以综合利用。
三、脱除SO2的化学反应机理
• 氧化： SO32- ＋O2 SO42-
• 结晶： Ca2+ ＋SO32- ＋ H2O CaSO3·1/2H2O Ca2+ ＋SO42- ＋ H2O CaSO4·2H2O
影响脱硫效率的因素
一、参与脱硫反应的物质（烟气、石灰石粉、工艺水） 二、运行控制（pH,停留时间）
石灰石-石膏法流程示意图
结晶体，与反应无关。
无用成分，越少越好。塔内及所有流通部位的磨蚀根源。
无用成分，越少越好。
无用成分，越少越好。甚为坚硬，磨机功耗大增。
无用成分，影响反应、增加磨蚀。
• 颗粒度
石灰石粒径越小，其溶解速率快、溶解度越高、扩散性能 越好，可以有效地加强SO2的吸收，降低吸收塔的液气比。
石灰石颗粒粒径变粗还会导致大量石灰石颗粒在吸收塔底 部的沉积，造成浆液循环泵叶轮、吸收塔浆液喷嘴等设备 的磨损和堵塞。
为了保证较高的脱硫效率,同时防止结垢和堵塞,要求脱硫塔具 有持液量大,气液间相对速度高,较大的气液接触面积,吸收区长, 气液接触时间长,内部构件少,压降小等特点。
15、脱硫装置的可利用率
• 指脱硫装置每年正常运行时间与发电机组每年总运行时 间的百分比。
A – B-C
可用率 =
x100%
A A：发电机组每年的总运行时间，h B:脱硫装置每年因脱硫系统故障导致的停运时间,h C:脱硫装置强迫降低出力等效停运时间
5、钙硫比 •脱硫塔内脱硫剂所含钙的摩尔数与烟气中所含二氧化硫摩尔 数的比例。
相同脱硫率条件下，Ca/S越小，吸收剂的用量少，但电耗 会增加 •高的Ca/S会引起吸收剂过饱和凝聚,最终使反应的表面减少, 钙的利用率下降,不仅浪费了吸收剂,而且影响脱硫效率。
•石灰石湿法脱硫工艺的Ca/S一般控制在1.02~1.05。
4、吸收塔浆液的PH值
pH值—酸与碱
定义:
酸 = pH < 7
碱 = pH > 7
胃酸 亚硫酸 醋 典型洗涤塔 水 石灰石
石灰
pH
1
7
14
碱液
硫酸 可口可乐
二元酸 血
pH对HSO3-氧化速率的影响
• pH值太高，则容易造成设备的堵塞和结垢，同时使得脱 硫剂的利用率降低，脱硫产物的品位下降。
• 而pH值太低，则影响了脱硫效率。 • 所以必须选择合适的pH值，使得保证脱硫效率，同时保
• 3、液气比 • 指吸收塔洗涤单位体积烟气需要含碱性吸收剂的循环浆液
体积。
在相同的条件下，液气比越大，脱硫效率越高，但随之 ，动力的消耗就越大；烟气出口的温度就越低，造成烟 道腐蚀。
• 液气比（脱硫技术的核心内容）
所以，要根据具体的情况，选择合适的液气 比，使得在保证脱硫效率的同时，降低运行 费用。 因此,石灰石洗涤吸收塔的液气比一般控制 在15L/m3的范围较合适。
13、CI-含量 HCl浓度
CaCO3 +2 HCl<==>CaCl2+ CO2 +H2O 氯化钙却极易溶于水,所以Cl-的浓度相对较大,其腐蚀影响大得 多。如果没有被及时排除,降低其浓度,将造成很大的腐蚀破坏。 在脱硫系统中Cl-是引起金属腐蚀和应力腐蚀的重要原因。
14、脱硫塔的类型及结构
14、脱硫塔的类型及结构
11、入口烟气参数
▪ 烟温 ▪ FGD入口SO2浓度 ▪ O2浓度 ▪ 飞灰
烟温 烟温高，脱硫效率降低 烟温： 烟温高，脱硫效率降低
SO2浓度高,有利于其扩散,加快反应速度,使脱硫效率提高;但若浓度很高, 则效率下降。
O2浓度高,有利于亚硫酸根向硫酸根的转化,脱硫效率提高;但氧量太大, 可能是漏风严重,导致烟气在吸收塔内的停留时间缩短,影响脱硫效率。
•9、石膏浆液密度
密度过大，CaSO4·2H2O对SO2的吸收有抑制作用,脱硫率 会有所下降;而石膏浆液密度过低时, 将导致石膏中CaCO3含 量增高,石膏品质降低,而且浪费了石灰石。 因此运行中控制石膏浆液密度在一合适的范围内
10、吸收塔内烟气流速的影响 •指吸收塔内饱和烟气的表观平均速度
提高吸收塔内烟气流速, 增大了传质面积,提高脱硫效率。但 是,烟气流速增大,则烟气在吸收塔内的停留时间减少,脱硫效 率下降。 因此,从脱硫效率的角度来讲,吸收塔内烟气流速有一最佳值, 高于或低于此烟速,脱硫效率都会降低。
烟气脱硫脱硝技术
§1-2石灰石石膏湿法烟气脱硫技术工艺原理及特点
课型
新授课
课时
2
教学目标
知识目标：能了解燃煤电厂过程的化学反应。 技能目标：熟练掌握吸收塔模块典型分布区。
德育目标：培养实际操作及技能型人才。
教学重点 教学难点
1、脱硫过程的化学反应。 2、对脱硫剂的要求。
一、吸收塔模块典型分布区。 二、火电厂烟气脱硫运行主要变量。
低，不发泡，易再生，黏度小，比热容小。 • 4、不腐蚀或腐蚀小，以减少设备投资及维护费用。 • 5、来源丰富，容易得到，价格便宜。 • 6、便于处理及操作，不易产生二次污染。
六、烟气脱硫工艺过程几个相关概念和运行主要变量
•1、脱硫效率 •指脱硫装置脱除二氧化硫的量与未经脱硫前烟气中所含二氧 化硫量的百分比
工艺过程
化学反应
向吸收塔添加石灰石浆液 石灰石溶解
浆液喷淋或鼓泡 向吸收塔鼓入氧化空气
SO2的吸收 亚硫酸盐的氧化
浆液循环、搅拌
硫酸盐的形成及 石膏结晶
主要化学反应：
• 吸收： SO2＋H2O H+＋HSO3-H+＋SO32-
• 溶解： CaCO3 ＋ H+ Ca2+ ＋HCO3-
• 中和： HCO3- ＋ H+ CO2＋ H2O
• 浆液在反应罐内停留时间长有助于石灰石浆液与SO2完 全反应。但是,延长浆液在反应罐(或池)的停留时间,会导 致反应罐的容积增大,氧化空气量和搅拌机容量增大,设 备费用和运行成本增加。
•8、吸收液过饱和度的影响
•当超过某一饱和度后,石膏结晶会在悬浊液内已经 存在的石膏晶体上生长。当相对饱和度达到某一更高值时,就 会形成晶 核,同时石膏晶体在其他物质表面上生长,导致吸收塔浆液池表 面结垢。
四、吸收塔不同区域发生的主要化学反应
3、中和区 •CaCO3+ 2H+ → Ca2+ +H2O+CO2 •Ca2+ + SO42- + 2H2O → CaSO4·2H2O
五、湿法烟气脱硫对脱硫剂的要求
• 1、吸收能力高。 • 2、选择性好。 • 3、挥发性低，无毒，不易燃烧，化学稳定性好，凝固点
——脱硫前烟气中SO2的折算浓度，mg/m3; •不盲目追求过高的脱硫率，因为高的脱硫率是要用高的投资 和运行费用作为代价的
• 2、吸收剂的利用率 • 等于单位时间内从烟气中吸收的二氧化硫摩尔数除以同时
间内加入系统的吸收剂中钙的总摩尔数
湿法的吸收剂利用率——>90% 半干法——约50% 干法 ——<30%
飞灰量大,阻碍石灰石消溶,降低脱硫效率,降低副产品的品质,引起脱水 系统的堵塞。
12、石灰石品质
石灰石来料品质对脱硫装置的影响
成份 氧化钙 氧化镁
水份 二氧化硅 三氧化二铁 三氧化二铝 其它惰性物
符号 CaO MgO H2O SiO2 Fe2O3 Al2O3
作
用
有效成分，并非愈多越好，活性要好。
有助脱硫，不利于结晶和脱水，偏无用成分。
6、浆液循环量的影响。
增加了浆液的循环量,提高L/G的同时,也就加大了 CaCO3与SO2的接触反应时间,从而提高了SO2的去除率 。
但是,过高的浆液循环量将导致运行费用和初投资增加 。
• 7、浆液停留时间的影响。
• (1)吸收塔停留时间,是指液体与烟气在吸收塔中的接触 时间。
• (2)浆液在反应罐内停留时间(τc),又称固体物停留时间, 是指CaSO4·2H2O在吸收塔浆液罐(或池)中沉淀、结晶 的停留时间。
吸收塔设备图 循环管 循环泵
净烟气出口 除雾器 喷淋层
烟气进口 浆液 搅拌器
四、吸收塔不同区域发生的主要化学反应
• 1、吸收区
• 吸收过程（吸收剂为石灰石）
•
SO2 + H2O → H+ + HSO3-
•
H2SO3- → H+ + HSO3-
•
四、吸收塔不同区域发生的主要化学反应
2、氧化区 •H+ + HSO3- + 1/2O2 → 2H++ SO42•CaCO3+ 2H+ → Ca2+ +H2O+CO2 •Ca2+ + SO42- + 2H2O → CaSO4·2H2O
教学方法
讲授、分析、比较
教学媒体 授课时间
16高热百度文库：2.28 3.4节
黑板、粉笔、多媒体
教材分析
本课题主要是通过分析燃煤电厂过程的化学反应、吸收塔模 块典型分布区，为电厂的安全运行提供基本的数据。
教后记
熟练讲解实际电厂中脱硫装置吸收塔模块典型分布区。
布置作业
无
作业情况
典型的工程全景
二、石灰石湿法烟气脱硫工艺过程的描述
• 1、过程阶段： • （1）气态反应物从气相内部迁移到气-液界面。 • （2）气态反应物穿过气-液界面进入液相，并发生化学反应。 • （3）反应组分从液相界面迁移到液相内部。 • （4）进入也想的反应组分与液相组分发生反应。 • （5）已溶解的反应物的迁移和由反应引起的浓度梯度产生的
反应物的迁移。
• 该工艺采用石灰石作为脱硫吸收剂，石灰石经破碎磨细 成粉状与水混合搅拌制成吸收浆液。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 酸钙以及鼓入的氧化空气进行化学反应吸收脱除二氧化 硫，最终产物为石膏。脱硫后的洁净烟气通过除雾器除 去雾滴经烟囱排放，脱硫渣石膏可以综合利用。
三、脱除SO2的化学反应机理
• 氧化： SO32- ＋O2 SO42-
• 结晶： Ca2+ ＋SO32- ＋ H2O CaSO3·1/2H2O Ca2+ ＋SO42- ＋ H2O CaSO4·2H2O
影响脱硫效率的因素
一、参与脱硫反应的物质（烟气、石灰石粉、工艺水） 二、运行控制（pH,停留时间）
石灰石-石膏法流程示意图
结晶体，与反应无关。
无用成分，越少越好。塔内及所有流通部位的磨蚀根源。
无用成分，越少越好。
无用成分，越少越好。甚为坚硬，磨机功耗大增。
无用成分，影响反应、增加磨蚀。
• 颗粒度
石灰石粒径越小，其溶解速率快、溶解度越高、扩散性能 越好，可以有效地加强SO2的吸收，降低吸收塔的液气比。
石灰石颗粒粒径变粗还会导致大量石灰石颗粒在吸收塔底 部的沉积，造成浆液循环泵叶轮、吸收塔浆液喷嘴等设备 的磨损和堵塞。
为了保证较高的脱硫效率,同时防止结垢和堵塞,要求脱硫塔具 有持液量大,气液间相对速度高,较大的气液接触面积,吸收区长, 气液接触时间长,内部构件少,压降小等特点。
15、脱硫装置的可利用率
• 指脱硫装置每年正常运行时间与发电机组每年总运行时 间的百分比。
A – B-C
可用率 =
x100%
A A：发电机组每年的总运行时间，h B:脱硫装置每年因脱硫系统故障导致的停运时间,h C:脱硫装置强迫降低出力等效停运时间