半干法脱硫方案

烟气脱硫

技术方案

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—除尘器—吸风机—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SO2，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/Nm3，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SO2，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－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

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 ×2H2O

去除SO2总反应方程式：

CaCO3+ SO2 + ½ O2 + 2H2O CaSO4 ×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2.2 吸收塔各区域化学反应原理图

涤并与浆液中的CaCO3发生反应，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/Nm3下排出。

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50℃，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。