半干法脱硫与方案

烟气脱硫

技术方

第一章工程概述

1.1项目概况

某钢厂将就该厂烧结机后烟气进行烟气脱硫处理。现烧结机烟气流程为烧结

机一除尘器一吸风机一烟囱。除尘器采用多管式除尘器，除尘效率大于90%。

主要原始资料如下：

1.2主流烟气脱硫方法

烟气脱硫（简称FGD是世界上唯一大规模商业化应用的脱硫方法，是控制酸雨和二氧化硫污染最为有效和主要的技术手段。

FGD其基本原理都是以一种碱性物质来吸收SO,就目前国内实际应用工程, 按脱硫剂的种类划分，FGD技术主要可分为以下几种方法：

1、以石灰石、生石灰为基础的钙法；

2、以镁的化合物为基础的镁法；

3、以钠的化合物为基础的钠法或碱法；

4、以化肥生产中的废氨液为基础的氨法；

最为普遍使用的商业化技术是钙法，所占比例在90%以上。而其中应用最

为广泛的是石灰石-石膏湿法和循环流化床半干法烟气脱硫系统。针对本工程，我公司将就

以上两种脱硫方法分别进行设计、描述，并最终给出两方案比较结果。1.3 主要设计原则针对本脱硫工程建设规模，同时本着投资少、见效快、系统简单可靠等原则，我方在设计过程中主要遵循以下主要设计原则：

1、脱硫剂采用外购成品石灰石粉（半干法为消石灰粉），厂内不设脱硫剂制备车间。

2、考虑到烧结机吸风机出口烟气含硫浓度为2345 mg/Nd3,浓度并不是很高,

在满足环保排放指标的前提下，脱硫装置的设计脱硫效率取》90%。

3、脱硫装置设单独控制室，采用PLC程序控制方式。同时考虑同主体工程的信号连接。

4、脱硫装置的布置尽可能靠近烟囱以减少烟道的长度，减少管道阻力及工程投资。

第二章 石灰石-石膏湿法脱硫方案

2.1工艺简介

石灰石-石膏湿法脱硫工艺是目前世界上应用最为广泛和可靠的工艺。该工艺

以石灰石浆液作为吸收剂，通过石灰石浆液在吸收塔内对烟气进行洗涤， 发生反应, 以去除烟

气中的S02反应产生的亚硫酸钙通过强制氧化生成含两个结晶水的硫酸 钙（石膏）。

图2.1 石灰石—石膏湿法脱硫工艺流程图

工艺流程图如图2.1所示，该工艺类型是：圆柱形空塔、吸收剂与烟气在塔内 逆向流动、

吸收和氧化在同一个塔内进行、塔内设置喷淋层、氧化方式采用强制氧 化。

与其他脱硫工艺相比，石灰石-石膏湿法脱硫工艺的主要特点为： •脱硫效率高，可达95%以上；

•吸收剂化学剂量比低，脱硫剂消耗少； •液/气比（L/G ）低，使脱硫系统的能耗降低；

•可得到纯度很高的脱硫副产品一石膏，为脱硫副产品的综合利用创造了有利 条件；

•采用空塔型式使吸收塔内径减小，同时减少了占地面积； •采用价廉易得的石灰石作为吸收剂；

•系统具有较高的可靠性，系统可用率可达 97%以上； •对锅炉燃煤煤质变化适应性较好； •对锅炉负荷变化有良好的适应性。

2.2反应原理

厂工艺朮

吸收塔

脉冲悬评 氧化空弋

<

吸收利荼施

用于去除SOx的浆液收集在吸收塔浆池内。吸收塔浆池分为氧化区和结晶区，在上部氧化区内，氧化空气通过一个分配系统吹入，在pH值为4~5的浆液中生成石膏；在结晶区，石膏晶种逐渐增大，并生成为易于脱水的较大的晶体，新的石灰石浆液也被加入这个区域。

化学反应过程描述如下：

石灰石的溶解：CaCO3 + CO2 + H2O > Ca(HCO3)2

与SO2反应：Ca(HCO3)2 + 2SO2 > Ca(HSO3)2 + 2CO2

氧化：Ca(HSO3)2 + CaCO3 + O2 > 2CaSO4+ CO2 + H2O

石膏生成：CaSO4 + 2H2O > CaSO4 x 2H2O

去除SO2总反应方程式：

CaCO3+ SO2 +? O2 + 2H2O > CaSO4X 2H2O + CO2

石灰石在水中的低溶解性在吸收塔内被二氧化碳提高。通过溶解过程，生成碳酸氢钙。碳酸氢钙与二氧化硫反应生成可溶的亚硫酸氢钙。

在氧化区，亚硫酸氢钙与空气中的氧发生反应，生成硫酸钙。浆液中的硫酸钙再结晶生成二水硫酸钙，即石膏。

整个脱硫反应在吸收塔塔内区域的化学反应如图 2.2所示。

2.3本方案系统描述

本工程石灰石-石膏湿法烟气脱硫装置主要由以下系统组成：

1) 吸收剂制备与供应系统

本脱硫方案以石灰石粉作为脱硫吸收剂。合格的石灰石粉由罐车运送到厂内。通过气力输送送入石灰石粉仓，经料仓底部的称重式给料机送入石灰石浆液箱进行搅拌、配比。石灰石粉和水连续加入脱硫剂浆液箱，在脱硫剂浆液箱中石灰石浆液含固浓度为20~30% (wt)。浆液经泵送入脱硫吸收塔内。为使浆液混合均匀、防止沉淀，在脱硫剂浆液箱顶部装设有顶进式搅拌器。

2) SO2吸收系统

SO2吸收系统是烟气脱硫系统的核心，主要包括吸收塔、循环浆液泵、氧化风机、石膏排放泵及搅拌器等设施、设备。在吸收塔内，烟气中的SO2被吸收浆液洗

图22 吸收塔各区域化学反应原理图

涤并与浆液中的CaCO 我生反应，在吸收塔底部的循环浆池内被输送来的空气 强制氧化，最终生成石膏晶体，由石膏浆液排出泵排出吸收塔送入石膏浆处理系统 脱水。在吸收塔的出口设有除雾器，以除去脱硫后烟气带出的细小液滴，使烟气在 含液滴量低于100mg/Nm3T 排出。

目前，湿法脱硫吸收塔已将脱硫、氧化、除尘三项功能集于一体，使系统大为 简化。 吸收塔为圆柱体、钢结构，防腐内衬。吸收塔底部为循环浆池，上部分为喷淋 层和除雾器。

喷淋层设在吸收塔的中上部，每个喷淋层都是由一系列喷嘴组成，其作用是将 循环浆液进行细化喷雾。一个喷淋层包括母管和支管，母管的侧向支管成对排列， 喷嘴就布置在其中。喷嘴的这种布置安排可使吸收塔断面上实现均匀的喷淋效果。

吸收塔循环泵将塔内的浆液循环打入喷淋层，为防止塔内沉淀物吸入泵体 造成泵的

堵塞或损坏及喷嘴的堵塞， 循环泵前装有网格状滤网（塔内）。单台循环泵 故障时，FGD 系统可正常进行，若全部循环泵均停运，FGD 系统将保护停运，烟气走 旁路。

当脱硫系统解列或出现事故停机需要检修时，吸收塔内的吸收浆液由排浆泵排 出，存入事故浆罐中，以便对脱硫塔进行维修。

3）烟气系统

烧结机全部烟气经除尘器、引风机、脱硫系统入口挡板门后进入脱硫吸收塔， 经洗涤脱硫后的烟气温度约50C,经过脱硫系统出口挡板门进入总烟道， 最终经烟 囱排入大气。

锅炉正常运行时，脱硫系统亦同时运行，只在特殊情况及故障情况时允许脱硫

系统走旁

挣烟气

SO 5 Hfill HF

CafHCOs^ + 2HCI 4 CaC^ * 2C0^ * ZH^O C*(hCQj}j + 2HF 』 CfFj + 2CQ 3 + 2MjO

CftllCQ)^* 25Q 2 4 C*fHSO 3}2 * aCOj

吸收区

^tecrpit-ciiniciiK

pHdevefl

dwidAilDiti Tone

PH4BVBI 4-S

Ca(HSOj^ *CaCC5 +

2口記$ + C02 * HjO

筑化区

CaSOf + 2Hl 2O —t CaSDi 2H,0

结殆区

CfllCOg * COj. * P 2Q

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