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:xxxxx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→CO2+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

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： 脱硫循环池池

工业水 烟 囱 经除尘器除尘后的烟气 引风机 脱硫塔

石灰石浆池

脱硫液 石灰石浆液

CaCO 3

出气阀门

旁路阀门 进气阀门 塔内氧化系统

脱水系统 脱硫液

工艺水池 脱硫废弃物

滤液

循环利用 经炉内脱硫将

SO 2浓度降至

3000mg/m 3 事故水池

（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

（2）进气温度，单位：℃；

（3）SO 2初始浓度，单位：mg/m3或mg/Nm3；

（4）SO 2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SO 2初始浓度设计值时，可用燃料中的含S 率及消耗量去计算SO 2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SO 2浓度换算。

4.2.4 SO 2初始浓度的确定

SO 2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。SO 2初始量计算公式如下:

S+O 2→SO 2

32 64

C SO2=2×B ×S ar /100×ηso2/100×109

C SO2-SO 2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SO 2的转化率，%,一般取0.85；