烟气脱硫
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各组分 重量/g 物质的量/mol 需氧/mol
C 657 54.75 54.75
S 17 0.53 0.53
水分 灰分 90 181 16（分子） 0.72（分子） 5 8 -0.72 H 32 O 23
理论需氧量=54.75+0.53+8-0.72=62.56mol/Kg(煤) 理论空气量=62.56×（3.76+1） =297.79 mol/Kg(煤)=6.67 m3/Kg (煤) (标态)
273 105 Q' 273 20.9m / s v bh 0.42 1.2 3600 27420
由设计手册查得该条件下除尘器的阻力为1245Pa。 （2）脱硫装置 选用内装80mm陶瓷拉西环（整砌），吸收液为石灰石浆 液，逆流接触。 由物料平衡及所选吸收装置类型知：
4082 103 0.064m ol/ m 3 标 64 1200 CG 2 103 0.019m ol/ m 3 标 64 Ls minCB 2 GB CG1 CG 2 27420 (0.064 0.019) 1233.9m ol/ h CG1
由
4
D12 5 3600 Q' 得D1
Q'
4Q' 5 3600
又 所以：
Q ( 273 80 ) （Q 27420 m 3 / Kg） 273
D1
4Q 273 80 1.58m 5 3600 273
其中：Q′—实际处理量（操作温度80℃ ,m3/h）
CSO2 0.53 62 103 / 8.31 4082m g / m 3 C烟尘 181 103 30% 6534m g / m 3 8.31
2、确定烟气除尘脱硫工艺并进行物料衡算 锅炉烟气除尘脱硫工艺与脱硫方法有关。干法脱硫：先除尘后脱 硫；湿法脱硫：多种方法，视实际情况而定。可行的途径有： ①利用现有除尘设备，设计脱硫装置； ②取消原除尘设备，设计除尘脱硫新系统。
试设计蒸发量为20t/h的燃煤锅炉烟气的除尘脱
硫装置。要求排放烟气达到国家排放标准。
已知：燃煤的组成（质量比）如下：C=65.7%，灰分
=18.1%，S=1.7%，H=3.2%，水分=9.0%，O=2.3%（含N量不
计），锅炉热效率=75%，空气过剩系数为1.2，低位发热量 =20939KJ/Kg，水的蒸发热为2570.8KJ/Kg，烟尘的排放因子
pH 液气比 钙硫比 气流速度 浆液的固体含量
–
–
SO2浓度
吸收塔结构
3、改进的石灰石/石灰湿法烟气脱硫 1）加入己二酸的石灰石法
• 己二酸抑制气液界面上SO2溶解造成的pH值降低，
加速液相传质 • 己二酸钙的存在增加了液相与SO2的反应能力 • 降低钙硫比
2）添加硫酸镁
• SO2以可溶性盐的形式吸收，解决结垢问题
• 固体捕集
• 固体废物处置
5、其他湿法脱硫工艺
• 氨法
– 氨水做吸收剂
NH 3 SO2 H 2O ( NH 4 ) 2 SO3 ( NH 4 )2 SO3 SO2 H 2O 2 NH 4 HSO3
6、干法脱硫技术
– 干法喷钙脱硫
6、干法脱硫技术
– 循环流化床烟气脱硫
四、高浓度SO2尾气的回收和净化
五、低浓度SO2烟气脱硫
燃烧设施直接排放的SO2浓度通常为10-4～10-3数量级 由于SO2浓度低，烟气流量大，烟气脱硫通常比较昂贵
1、分类
– 脱硫产物处置方式：抛弃法和再生法
– 脱硫产物状态：湿法和干法
2、石灰石/石灰法
– 目前应用最广泛的脱硫技术
2.石灰石/石灰法洗涤
CaCO3的理论需要量： 实际用量：
12339 M CaCO3 12339 100103 123.4Kg / h . .
2 123.4 246.8Kg / h
为减少结垢，可在循环槽内加入已二酸，其加入量为2Kg/t（石灰石）。
又
0.064 27420 YG1 0.0014 0.14% 27420 103 22.4 PG1 0.14% 1.013 105 141.8 Pa YG 2 0.019 22.4 103 0.0004 0.04% PG 2 0.04% 1.013 105 40.5 Pa
4.喷雾干燥法烟气脱硫
– 主要过程
• 吸收剂制备 • 吸收和干燥 Ca(OH )2 ( s) SO2 ( g ) H 2O(l ) CaSO3 2 H 2O( s)
CaSO3 2 H 2O( s) 0.5O2 ( g ) CaSO4 2 H 2O( s)
本例题拟采用先有除尘设施，后加脱硫装置的工艺。 其流程为：锅炉烟气→除尘设施→脱硫设施→烟囱排放
物料衡算：烟气排放达到SO2≤1200mg/m3，烟尘≤250 mg/m3（GB13271—91 中规定二类区二级标准）。
需指明：2000年1月以后新锅炉，SO2≤900mg/m3，烟尘≤200 mg/m3 据此得： （示意图）
所以塔径：
D
4Q 2.08m u
圆整为D=2.2m，（圆整时直径1m以上间隔为200mm）
填料塔的横截面积：
D2 3.14 2.2 2 3.8m 2 4 4
任一截面上气体质量流率：
27420 3 10 G 22.4 322.1Kmol/(m 2 h) 3.8
3、改进的石灰石/石灰湿法烟气脱硫 3）双碱流程
• 用碱金属或碱类水溶液吸收SO2，后用石灰或石 灰石再生 • 解决结垢问题和提高Ca的利用率
4.喷雾干燥法烟气脱硫
– 一种湿－干法脱硫工艺，市场份额仅次于湿钙法
– 脱硫过程
• SO2被雾化的Ca(OH)2浆液或Na2CO3溶液吸收 • 温度较高的的烟气干燥液滴形成干固体废物 • 干废物由袋式或电除尘器捕集 – 设备和操作简单，废物量小，能耗低（湿法的1/2～1/3)
排放
锅 CSO2=4082mg/m3 炉 烟 C烟尘=6534mg/m3 气
除 尘
CSO2不变 C烟尘=250mg/m3
脱 硫
CSO2=1200mg/m3 C烟尘不变
粉尘172 kg/h
Leabharlann Baidu
回收SO279 kg/h
3、除尘器、脱硫装置的选择设计
（1）除尘器
选用立式麻石水膜除尘器，水膜除尘器内烟气上升速度在3.55m/s之间为宜，取5m/s，于是：
1）反应机理
清洁气体 出口
去湿器
水洗喷管 污染气体 入口 浆液喷嘴
循环泵
多孔板
搅拌器
氧化空气 入口
• ２、石灰石/石灰法洗涤
2）影响因素及问题
– 设备腐蚀 – 结垢和堵塞 – 除雾器阻塞
– 脱硫剂的利用率
– 液固分离 – 固体废物的处理处置
２、石灰石/石灰法洗涤 3） 工艺操作条件：
– – – – –
7、同时脱硫脱氮工艺
1）电子束辐射法
7、同时脱硫脱氮工艺
• 2）干法同时脱硫脱氮工艺
六、燃煤锅炉烟气除尘脱硫设计计算
现有的工艺有：先除尘后脱硫、先脱硫后除尘和脱 硫除尘一体化工艺等。 1、燃煤锅炉烟气脱硫系统计算步骤如下： ① 确定锅炉燃煤量，烟气量，烟气组成，性质等； ② 确定除尘脱硫工艺流程并进行物料衡算； ③ 除尘脱硫设备的设计； ④ 管道系统的选择。
为30%。
解：（1）锅炉燃煤量： 据已知条件，可得蒸发量为20t/h的锅炉所需热量为
2570 8 20 103 51.4 106 KJ / h .
需煤量为：
51.4 106 3.3 103 Kg / h 3.3t / h 20939 75%
（2）烟气排放量及组成（以燃煤1Kg为基础）
据前知石灰石吸收二氧化硫的气速宜在1.6-2.5m/s范围，液气比在0.8~8.2l/m3 之间，当取气速2.4m/s，液气比1.4l/m3时，体积总传质系数KAGa为1.085×103Kmol/(m3· Pa)，传质阻力受气膜阻力控制。吸收塔内温度为30℃，因而： h·
27420 273 30 Q' 30433 .2m 3 / h 273
粉尘出口 250mg/m3
粉尘入口 6534mg/m3
除 尘 系 统
η≥96.2%
除尘量：（6534-250）×2.74×104×10-6=172(Kg/h)
SO2出口 1200mg/m3
SO2入口 4082mg/m3
脱 硫 系 统
η≥71%
脱硫量：（4082-1200）×2.74×104×10-6=79（Kg/h)
Q —标况下的烟气量，m3/h。
立式麻石水膜 除尘器结构图
1-环形集水管； 2-扩散器； 3-挡水堰； 4-水跃入区； 5-溢水槽； 6-筒体内壁； 7-烟道进口； 8-挡水； 9-锥形灰斗； 10-插板门； 11-水封池； 12-灰沟
由选用MCLS—1.6型麻石水膜除尘气，此时烟气进口速度为：
填料层高度H：
PA1 322.1 141.8 H ln ln 3.66m 3 5 K Ga P PA2 1.085 10 1.013 10 40.5 G
经圆整填料层高度取3.8m，合3800mm。
理论空气量下烟气组成：（mol） CO2：54.75，SO2：0.53，H2O：16+5=21， N2：62.56×3.76=235.23 理论烟气量： 54.75+0.53+21+235.23=311.51 mol/Kg=6.98 m3/Kg 实际烟气量：（标态） 6.98+6.67×（1.2-1）=8.31 m3/Kg 3.3t/h煤的烟气量（标态）： 3.3×103×8.31=2.74×104 m3/h 烟气组成（标态）：
C 657 54.75 54.75
S 17 0.53 0.53
水分 灰分 90 181 16（分子） 0.72（分子） 5 8 -0.72 H 32 O 23
理论需氧量=54.75+0.53+8-0.72=62.56mol/Kg(煤) 理论空气量=62.56×（3.76+1） =297.79 mol/Kg(煤)=6.67 m3/Kg (煤) (标态)
273 105 Q' 273 20.9m / s v bh 0.42 1.2 3600 27420
由设计手册查得该条件下除尘器的阻力为1245Pa。 （2）脱硫装置 选用内装80mm陶瓷拉西环（整砌），吸收液为石灰石浆 液，逆流接触。 由物料平衡及所选吸收装置类型知：
4082 103 0.064m ol/ m 3 标 64 1200 CG 2 103 0.019m ol/ m 3 标 64 Ls minCB 2 GB CG1 CG 2 27420 (0.064 0.019) 1233.9m ol/ h CG1
由
4
D12 5 3600 Q' 得D1
Q'
4Q' 5 3600
又 所以：
Q ( 273 80 ) （Q 27420 m 3 / Kg） 273
D1
4Q 273 80 1.58m 5 3600 273
其中：Q′—实际处理量（操作温度80℃ ,m3/h）
CSO2 0.53 62 103 / 8.31 4082m g / m 3 C烟尘 181 103 30% 6534m g / m 3 8.31
2、确定烟气除尘脱硫工艺并进行物料衡算 锅炉烟气除尘脱硫工艺与脱硫方法有关。干法脱硫：先除尘后脱 硫；湿法脱硫：多种方法，视实际情况而定。可行的途径有： ①利用现有除尘设备，设计脱硫装置； ②取消原除尘设备，设计除尘脱硫新系统。
试设计蒸发量为20t/h的燃煤锅炉烟气的除尘脱
硫装置。要求排放烟气达到国家排放标准。
已知：燃煤的组成（质量比）如下：C=65.7%，灰分
=18.1%，S=1.7%，H=3.2%，水分=9.0%，O=2.3%（含N量不
计），锅炉热效率=75%，空气过剩系数为1.2，低位发热量 =20939KJ/Kg，水的蒸发热为2570.8KJ/Kg，烟尘的排放因子
pH 液气比 钙硫比 气流速度 浆液的固体含量
–
–
SO2浓度
吸收塔结构
3、改进的石灰石/石灰湿法烟气脱硫 1）加入己二酸的石灰石法
• 己二酸抑制气液界面上SO2溶解造成的pH值降低，
加速液相传质 • 己二酸钙的存在增加了液相与SO2的反应能力 • 降低钙硫比
2）添加硫酸镁
• SO2以可溶性盐的形式吸收，解决结垢问题
• 固体捕集
• 固体废物处置
5、其他湿法脱硫工艺
• 氨法
– 氨水做吸收剂
NH 3 SO2 H 2O ( NH 4 ) 2 SO3 ( NH 4 )2 SO3 SO2 H 2O 2 NH 4 HSO3
6、干法脱硫技术
– 干法喷钙脱硫
6、干法脱硫技术
– 循环流化床烟气脱硫
四、高浓度SO2尾气的回收和净化
五、低浓度SO2烟气脱硫
燃烧设施直接排放的SO2浓度通常为10-4～10-3数量级 由于SO2浓度低，烟气流量大，烟气脱硫通常比较昂贵
1、分类
– 脱硫产物处置方式：抛弃法和再生法
– 脱硫产物状态：湿法和干法
2、石灰石/石灰法
– 目前应用最广泛的脱硫技术
2.石灰石/石灰法洗涤
CaCO3的理论需要量： 实际用量：
12339 M CaCO3 12339 100103 123.4Kg / h . .
2 123.4 246.8Kg / h
为减少结垢，可在循环槽内加入已二酸，其加入量为2Kg/t（石灰石）。
又
0.064 27420 YG1 0.0014 0.14% 27420 103 22.4 PG1 0.14% 1.013 105 141.8 Pa YG 2 0.019 22.4 103 0.0004 0.04% PG 2 0.04% 1.013 105 40.5 Pa
4.喷雾干燥法烟气脱硫
– 主要过程
• 吸收剂制备 • 吸收和干燥 Ca(OH )2 ( s) SO2 ( g ) H 2O(l ) CaSO3 2 H 2O( s)
CaSO3 2 H 2O( s) 0.5O2 ( g ) CaSO4 2 H 2O( s)
本例题拟采用先有除尘设施，后加脱硫装置的工艺。 其流程为：锅炉烟气→除尘设施→脱硫设施→烟囱排放
物料衡算：烟气排放达到SO2≤1200mg/m3，烟尘≤250 mg/m3（GB13271—91 中规定二类区二级标准）。
需指明：2000年1月以后新锅炉，SO2≤900mg/m3，烟尘≤200 mg/m3 据此得： （示意图）
所以塔径：
D
4Q 2.08m u
圆整为D=2.2m，（圆整时直径1m以上间隔为200mm）
填料塔的横截面积：
D2 3.14 2.2 2 3.8m 2 4 4
任一截面上气体质量流率：
27420 3 10 G 22.4 322.1Kmol/(m 2 h) 3.8
3、改进的石灰石/石灰湿法烟气脱硫 3）双碱流程
• 用碱金属或碱类水溶液吸收SO2，后用石灰或石 灰石再生 • 解决结垢问题和提高Ca的利用率
4.喷雾干燥法烟气脱硫
– 一种湿－干法脱硫工艺，市场份额仅次于湿钙法
– 脱硫过程
• SO2被雾化的Ca(OH)2浆液或Na2CO3溶液吸收 • 温度较高的的烟气干燥液滴形成干固体废物 • 干废物由袋式或电除尘器捕集 – 设备和操作简单，废物量小，能耗低（湿法的1/2～1/3)
排放
锅 CSO2=4082mg/m3 炉 烟 C烟尘=6534mg/m3 气
除 尘
CSO2不变 C烟尘=250mg/m3
脱 硫
CSO2=1200mg/m3 C烟尘不变
粉尘172 kg/h
Leabharlann Baidu
回收SO279 kg/h
3、除尘器、脱硫装置的选择设计
（1）除尘器
选用立式麻石水膜除尘器，水膜除尘器内烟气上升速度在3.55m/s之间为宜，取5m/s，于是：
1）反应机理
清洁气体 出口
去湿器
水洗喷管 污染气体 入口 浆液喷嘴
循环泵
多孔板
搅拌器
氧化空气 入口
• ２、石灰石/石灰法洗涤
2）影响因素及问题
– 设备腐蚀 – 结垢和堵塞 – 除雾器阻塞
– 脱硫剂的利用率
– 液固分离 – 固体废物的处理处置
２、石灰石/石灰法洗涤 3） 工艺操作条件：
– – – – –
7、同时脱硫脱氮工艺
1）电子束辐射法
7、同时脱硫脱氮工艺
• 2）干法同时脱硫脱氮工艺
六、燃煤锅炉烟气除尘脱硫设计计算
现有的工艺有：先除尘后脱硫、先脱硫后除尘和脱 硫除尘一体化工艺等。 1、燃煤锅炉烟气脱硫系统计算步骤如下： ① 确定锅炉燃煤量，烟气量，烟气组成，性质等； ② 确定除尘脱硫工艺流程并进行物料衡算； ③ 除尘脱硫设备的设计； ④ 管道系统的选择。
为30%。
解：（1）锅炉燃煤量： 据已知条件，可得蒸发量为20t/h的锅炉所需热量为
2570 8 20 103 51.4 106 KJ / h .
需煤量为：
51.4 106 3.3 103 Kg / h 3.3t / h 20939 75%
（2）烟气排放量及组成（以燃煤1Kg为基础）
据前知石灰石吸收二氧化硫的气速宜在1.6-2.5m/s范围，液气比在0.8~8.2l/m3 之间，当取气速2.4m/s，液气比1.4l/m3时，体积总传质系数KAGa为1.085×103Kmol/(m3· Pa)，传质阻力受气膜阻力控制。吸收塔内温度为30℃，因而： h·
27420 273 30 Q' 30433 .2m 3 / h 273
粉尘出口 250mg/m3
粉尘入口 6534mg/m3
除 尘 系 统
η≥96.2%
除尘量：（6534-250）×2.74×104×10-6=172(Kg/h)
SO2出口 1200mg/m3
SO2入口 4082mg/m3
脱 硫 系 统
η≥71%
脱硫量：（4082-1200）×2.74×104×10-6=79（Kg/h)
Q —标况下的烟气量，m3/h。
立式麻石水膜 除尘器结构图
1-环形集水管； 2-扩散器； 3-挡水堰； 4-水跃入区； 5-溢水槽； 6-筒体内壁； 7-烟道进口； 8-挡水； 9-锥形灰斗； 10-插板门； 11-水封池； 12-灰沟
由选用MCLS—1.6型麻石水膜除尘气，此时烟气进口速度为：
填料层高度H：
PA1 322.1 141.8 H ln ln 3.66m 3 5 K Ga P PA2 1.085 10 1.013 10 40.5 G
经圆整填料层高度取3.8m，合3800mm。
理论空气量下烟气组成：（mol） CO2：54.75，SO2：0.53，H2O：16+5=21， N2：62.56×3.76=235.23 理论烟气量： 54.75+0.53+21+235.23=311.51 mol/Kg=6.98 m3/Kg 实际烟气量：（标态） 6.98+6.67×（1.2-1）=8.31 m3/Kg 3.3t/h煤的烟气量（标态）： 3.3×103×8.31=2.74×104 m3/h 烟气组成（标态）：