某市2×300 MW火电机组湿法脱硫工艺设计

1.摘要火电机组脱硫工艺处理技术在国内火电机组烟气脱硫工程中得到了大量的应用，这些脱硫工艺处理技术基本都是从国外发达国家引进的。

我们在引进过程中，不断地消化和吸收国外先进的脱硫技术，并通过一些火电机组脱硫工程示范项目的建设，逐渐掌握这些技术，同时完成脱硫装置的国产化，最终填补国家在环境保护中有关大气污染处理技术上的空白。

针对国内火电机组的实际情况，约９５％的火电厂采用湿法烟气脱硫技术，采用干法烟气脱硫技术的火电机组比较少，在湿法烟气脱硫技术中，基本上都采用石灰石．石膏法脱硫技术，原因是该技术成熟稳定，应用业绩最多且国内石灰石矿产量丰富，作为吸收剂的成本非常低。

该处理技术分为三个主要部分：一是烟气与脱硫吸收剂进行化学反应的部分，该部分是脱硫工艺的重点，主要有烟气的引入系统，原烟道、净烟道、烟道密封空气、烟道档板、烟气换热器和增压风机等；用于液体和气体进行化学反应的反应器吸收塔、浆液再循环系统、氧化风机系统和吸收塔除雾器等。

二是脱硫剂制备部分，主要有石灰石接收系统、石灰石输送系统和石灰石储存设备：石灰石磨制系统，湿式球磨机系统、石灰石浆液箱等。

三是脱硫副产品的处理部分，主要有石膏一级脱水系统旋流设备、石膏二级脱水系统真空皮带脱水机、石膏输送系统和储存系统等。

2.我国烟气脱硫技术概况2.1三类脱硫技术湿法脱硫技术、干法脱硫技术和半干法脱硫技术。

湿法脱硫技术是应用得最广泛、工业业绩最多、运行稳定和技术成熟性最好的脱硫技术。

2.2湿法脱硫技术2.2.1电子束氨法脱硫技术：电子束氨法脱硫技术简称ＥＡ—ＦＧＤ技术，以氨作为脱硫脱硝剂，氨与烟气中的二氧化硫和硝化物混合后，在电子束的作用下生成硫酸氨和硝酸氨。

生成的硫酸氨和硝酸氨可以作为肥料，不产生二次污染。

2.2.2氨法脱硫技术氨法脱硫工艺（ＮＡＤＳ）是近年来发展的一项新的湿法脱硫技术，具有低投资，低能耗的特性。

氨法是用氨水洗涤含Ｓ０２的废气，形成（Nth）2SO3-NH)HsO3吸收液体系，该溶液中（Ｎ出）2SO3对SO2具有很好的吸收能力，它是氨法中的主要吸收剂。

吸收Ｓ０２以后的吸收液可用不同的方法处理获得不同的产品。

氨法吸收是将氨水通入吸收塔中，使其与含Ｓ０２的废气接触，2.2.3双碱法脱硫技术用碱金属如ＮａＯＨ，Ｎａ２Ｃ０３，ＮａＨＣ０３，Ｎａ２Ｓ０３等的水溶液吸收Ｓ０２，然后在另一石灰反应器中用石灰或石灰石将吸收Ｓ０２后的溶液再生，再生后的吸收液循环使用，而Ｓ０２则以石膏的形式析出，生成亚硫酸钙和石膏。

2.2.4海水烟气脱硫技术：由于雨水将陆上岩层的碱性物质带到海水，天然海水含有大量的可溶性盐，其中主要成分是氯化钠和硫酸盐及一定量的可溶性碳酸盐。

海水通常呈碱性，自然碱度约为１．２．２．５ｍｍｏｌ／１，这使得海水具有天然的酸碱缓冲能力及吸收Ｓ０２能力，当Ｓ０２被海水吸收，再经过处理氧化为无害的硫酸盐而溶于海水中。

3火电厂脱硫设计条件及燃煤原始数据的一系列计算3.1火电厂主要概况根据国家环保政策，对大气污染实行总量控制，要求所有的新建电厂必须加装脱硫装置，本工程设计新建ＸＸ电厂厂址选择２Ｘ３００ＭＷ机组，每台机组配备１台最大连续出力为１０２５ｔ／ｈ的锅炉，锅炉燃用烟煤，设计采用每台炉配１套脱硫装置，主要脱硫工艺技术采用石灰石．石膏湿法脱硫技术。

3.2电厂主要技术装备3.3主要分析资料表1 燃料工业分析和元素分析表3.4入口烟气参数表2 主要工艺指标入口烟气参数是脱硫工艺的主要设计数据，烟气中的含硫量，以及其他相关的数据要求，如烟气的流量等，对脱硫系统的设计提供了依据。

3.5燃烧产生的烟气量3.5.1标准状况下理论空气量以1kg 中硫烟煤燃烧为基础，则：C 401.6 33.47 33.47H 47.9 47.9 11.975O 27.8 1.7375 0.86875 N 13.3 0.95 —S 25.5 0.796875 0.796875A 365.2 ——W 118.7 5.47 —所以理论需氧量为：Q 1=33.47+11.975-0.86875+0.795875=45.373mol/kg假定干空气中氮和氧的摩尔比为3.78，则1kg 中硫煤完全燃烧所需要的理论 空气量为：Q 2=Q 1×(3.78+1)=45.373×(3.78+1)=216.88mol/kg 3.5.2理论烟气量Q 3=33.47+0.796875+45.373*3.78+47.9=253.68mol/kg 3.5.3实际烟气量空气过剩系数 α=1.35 时，实际烟气量为：Q 4=Q 3+Q 2×0.35=253.68+216.88×0.35=329.59mol/kg 即329.59×22.4|102500=7.2m3/kg烟气流量Q 应以h m 3计，设实际耗煤量为m=2400kg,所以标况下实际烟气量：Q=Q 4×m=7.2×1650=11880h m 3 3.5.4烟气含尘浓度 烟气含尘浓度： 334m m g 1306006.1311.82.36529.0==⨯=⨯=m g Q A V C 、 式中：V ——飞灰率 A ——灰分Q 4——标准状态下实际烟气量，kg m 33.5.5二氧化硫浓度%3.068.253796875.01==C4脱硫技术选择及使用标准4.1设计条件・在锅炉燃用设计煤质和校核媒质ＢＭＣＲ工况下，处理全烟气量时的脱硫效 率不小于９５．２％。

・在脱硫设计煤质的烟气条件下，锅炉二氧化硫排放量增加３０％时，经脱硫后的二氧化硫挥放依然可以满足最新的环保要求及过剩空气系数为１．５５时（引风机出口），二氧化硫排放为４００ｍｇ／Ｎｍ３（干基）。

4.2脱硫效率保证ＦＧＤ系统在验收试验期间将保持吸收塔９５．２％的脱除效率。

烟囱入口烟气温度和除雾器出口的水雾含量。

烟囱入口的烟气温度在ＢＭＣＲ工况下为８０＂Ｃ或更高，其烟气携带水滴含量应低于１００ｍｇ／Ｎｍ３（湿基） 4.3脱硫技术选择及使用标准自由水份低于或等于１０％，溶解于石膏中的ａ（氯）含量低于溶解于石膏中的Ｆ（氟）含量低于溶解于石膏中的Ｍｇ（镁）含量。

4.4工艺设计标准和规范首先选择国家标准，但不低于ＩＥＣ标准：・对设备引起的噪音水平采用中国标准・对劳动和卫生采用中国标准 ・以下标准和规范均为采用的标准不限于此：5.烟气脱硫工艺设计计算5.1脱硫工艺组成及流程干法和半干法脱硫，目前湿法脱硫应用广泛（常用方法有：石灰/石灰石吸收法，氢氧化钠吸收法，氨吸收法。

）5.1.1石灰石/石灰法湿法烟气脱硫技术的工艺流程石灰石/石灰法湿式烟气脱硫技术的工艺流程如图1 所示。

锅炉烟气经除尘、冷却后送入吸收塔，吸收塔内用调配好的石灰石或石灰浆液洗涤含SO的烟气，洗涤净化后的烟气经除雾和再热后排放。

吸收塔内排出的吸收液流入循环槽，加入新鲜的石灰石或石灰浆液进行再生石灰石/石灰法湿法烟气脱硫技术的工艺流程5.2吸收塔5.2.1吸收塔本体设计吸收塔系统包括塔体；吸收塔氧化池、中和池搅拌器；浆液喷管、喷嘴；除雾器；吸收塔浆液循环泵；氧化风机；排浆泵；除雾器；氧化空气喷管的冲洗水系统等，还包括辅助的放空和排空设施。

湿式吸收塔或吸收塔系统设计成喷淋塔，喷淋塔的主要特点是石灰石浆液通过循环泵的作用从上向下喷射。

5.2.2吸收塔周围配管及设备布置吸收塔周围配管主要包括浆液循环管，石灰石浆液管，石膏浆液排浆管，工艺水给水管、氧化空气喷管等。

浆液循环泵布置在吸收塔附近的底层，氧化风机布置在吸收塔附近的二层，吸收塔氧化池四台搅拌器侧进，成对称布置，，氧化空气喷管布置在搅拌器叶片之前侧。

排浆泵也布置在塔附近。

5.2.3再循环系统设计吸收塔内喷淋层设计为三层，每一台循环泵对应一层喷淋层；运行的再循环泵数量根据吸收浆液流量的要求来选定，以达到每台锅炉负荷的吸收效率。

为避免泵的每个吸入端堵塞，吸入口配备滤网，通过测量前后压差来判断滤网是否堵塞，发生堵塞之后，运行人员将对滤网进行清洗。

吸收塔再循环系统包括循环泵、管道系统、喷淋组件及喷嘴，使吸收浆液及原烟气进行充分的接触。

5.2.4氧化空气和搅拌器吸收塔氧化池设一套氧化空气喷管，以有效的氧化亚硫酸根为硫酸根。

当氧化空气通过喷管喷出时，使氧化池内浆液产生很多细小的泡沫，在空气与浆液间形成很高的气．液接触面积，产生很高的氧化率。

氧化池有足够的容积来容纳足够的液体并确保合适的停留时间使亚硫的液体并确保合适的停留时间使亚硫酸根完全氧化为硫酸根。

氧化空气喷管布置在搅拌器附近，均匀布置，以满足氧化要求。

氧化空气喷嘴与吸收塔搅拌器配合使用，喷嘴布置在搅拌器周围，以实现充分的氧化量。

搅拌器的作用是防止浆液沉淀，并结合化学氧化反应要求而配置，本装置配置有４台搅拌器，成对称布置。

5.2.5除雾器设计除雾器一般设计为上下两层，水平地安装在吸收塔的上部位置，烟气经过除雾器脱除雾滴后，就进入净烟道，进入ＲＧＧＨ的升温侧。

除雾器上的水滴被收集起来返回吸收塔氧化池。

烟气经过除雾器后有一定的压力损失，但不会影响烟气进入净烟道。

5.2.6吸收塔的选择5.3吸收塔内流量计算假设吸收塔内平均温度为80℃，压力为120KPa，则吸收塔内烟气流量为：)1(325.101273273K Pat Q Qv +⨯⨯+⨯= 式中：Qv ——吸收塔内烟气流量，s m 3Q ——标况下烟气流量，s m 3 K ——除尘前漏气系数，0~0.1 Qv=()23.405.01120325.1012738027336005.13381=+⨯⨯+⨯（s m 35.4吸收塔径计算依据石灰石烟气脱硫的操作条件参数，可选择吸收塔内烟气流速 v=3m/s ，则吸收塔截面A 为： 41.1323.4v ===V Q A ㎡ 则塔直径d 为：d=m 34.114.341.144=⨯=πA取塔径mm 1600=D D 。

5.5吸收塔高度计算吸收塔可看做由三部分组成，分成为吸收区、除雾区和浆池（1）吸收区高度：依据石灰石法烟气脱硫的操作条件参数得，设吸收塔喷气液反应时间t=3s ，则吸收塔的吸收区高度为：=⨯=⨯=33t v 1H 9m吸收区一般设置3～6个喷淋层，每个喷淋层都装有多个雾化喷嘴，本设计 中设置4 个喷淋层，喷淋层间距为2m ，入口烟道到第一层喷淋层的距离为2m ， 最后一层喷淋层到除雾器的距离1m 。

（2）除雾区高度：除雾器用来分离烟气所携带的液滴,在吸收塔中,由上下两 极除雾器(水平或菱形) 及冲水系统(包括管道、阀门和喷嘴等) 构成。

每层除雾 器上下各设有冲洗喷嘴 。

最后一层喷淋层到除雾器的距离1m,除雾器的高度为2.5m ,除雾器到吸收烟道出口的距离为0.5m 。