化工原理课程设计之半干法脱硫系统设计

化工原理课程设计一、课程设计总体说明综合应用学过的知识学会翻书、查资料、找数据培养独立工作能力、综合应用知识能力课程设计过程课程设计讲解，发设计任务；明确设计任务，拟定设计步骤；设计计算；写设计说明书；交说明书，回答提问设计脱硫系统整体方案烟气整体情况设计的依据及规范脱硫技术的选择脱硫技术的原理脱硫塔的设计（按喷淋空塔设计）装置型号及价格耗电量经济分析副产物全部采用A4纸打印，必须有封面、目录、姓名及同组人、年纪学号等必须要有流程图、基本布置图、主体塔的构造图，均必须采用CAD或其他画图软件。

必须要有全部成本费用、设备清单必须要有您小组认为的利润空间烟气温度均为150度，且不设换热器每一个设备必须提供详细的参数建议提供脱硫系统三维布置图目录摘要…………………………………………………………………………第一章绪论………………………………………………………1.烟气脱硫的概念………………………………2.烟气脱硫技术的发展………………………………3.烟气脱硫面临的问题………………………………4.烟气脱硫在生产工艺中的技术与应用………………………………第二章烟气脱硫的设计方案…………………………………1、脱硫技术的介绍…………………………………………2、烟气脱硫技术的选择…………………………………………3、喷雾干燥烟气脱硫技术…………………………………第三章喷雾干燥烟气脱硫工艺的计算…………………………………第四章工艺设计计算结果汇总与主要符号说明………………….第五章设计方案讨论………………….…………………….…第六章附录（计算程序及有关图表）………………….………………第七章参考文献…………………….…………………第八章结束语………………….…………………………………第九章带控制点的工艺流程图………………….…………………第十章设备条件图………………….…………………………………·摘要·绪论1、烟气脱硫的概念烟气脱硫英文名称：flue gas desulfurization, FGD; flue gas desulfurization.烟气脱硫定义1：从烟气中脱除硫氧元素的工艺过程。

烟气脱硫定义2：从煤炭燃烧或工业生产过程排放的废气中去除硫氧化物的过程。

烟气脱硫（Flue gas desulfurization，简称FGD）,在FGD技术中,按脱硫剂的种类划分,可分为以下五种方法：以CaCO3（石灰石）为基础的钙法，以MgO为基础的镁法，以Na2SO3为基础的钠法，以NH3为基础的氨法，以有机碱为基础的有机碱法。

根据控制SO2排放的工艺在煤炭燃烧过程中的位置，可将脱硫技术分为燃烧前、燃烧中和燃烧后三种。

燃烧前脱硫主要是选煤、煤气化、液化和水煤浆技术;然烧中脱硫指的是低污染燃烧、型煤和流化床燃烧技术:燃烧后脱硫也即所谓的烟气脱硫技术。

烟气脱硫是指从烟气中脱除硫氧化物的工艺过程或从煤炭燃烧或工业生产过程排放的废气中去除硫氧化物的过程。

2、烟气脱硫技术的发展1927年英国为了保护伦敦高层建筑的需要，在泰吾士河岸的巴特富安和班支赛德两电厂（共120MW），首先采用石灰石脱硫工艺。

据统计，1984年有SO2控制工艺189种，目前已超过200种。

主要可分为四类：（1）燃烧前控制-原煤净化（2）燃烧中控制-硫化床燃烧（CFB）和炉内喷吸收剂（3）燃烧后控制-烟气脱硫（4）新工艺（如煤气化/联合循环系统、液态排渣燃烧器）其中大多数国家采用燃烧后烟气脱硫工艺。

烟气脱硫则以湿式石灰石/石膏法脱硫工艺作为主流。

自本世纪30年代起已经进行过大量的湿式石灰石/石膏法研究开发，60年代末已有装置投入商业运行。

ABB公司的第一套实用规模的湿法烟气脱硫系统于1968年在美国投入使用。

1977年比晓夫公司制造了欧洲第一台石灰/石灰石石膏法示范装置。

IHI（石川岛播磨）的首台大型脱硫装置1976年在矶子火电厂1、2号机组应用，采用文丘里管2塔的石灰石石膏法混合脱硫法。

三菱重工于1964年完成第一套设备，根据其运转实绩，进行烟气脱硫装置的开发。

第一代FGD系统：在美国和日本从70年代开始安装。

早期的FGD系统包括以下一些流程：石灰基流质；钠基溶液；石灰石基流质；碱性飞灰基流质；双碱（石灰和钠）；镁基流质；Wellman-Lord流程。

采用了广泛的吸收类型，包括通风型、垂直逆流喷射塔、水平喷射塔，并采用了一些内部结构如托盘、填料、玻璃球等来增进反应。

第一代FGD的效率一般为70%~85%。

除少数外，副产品无任何商用价值只能作为废料排放，只有镁基法和Wellman-Lord法产出有商用价值的硫和硫酸。

特征是初投资不高，但运行维护费高而系统可靠性低。

结垢和材料失效是最大的问题。

随着经验的增长，对流程做了改进，降低了运行维护费提高可靠性。

第二代FGD系统：在80年代早期开始安装。

为了克服第一代系统中的结垢和材料问题，出现了干喷射吸收器，炉膛和烟道喷射石灰和石灰石也接近了商业运行。

然而占主流的FGD技术还是石灰基、石灰石基的湿清洗法，利用填料和玻璃球等的通风清洗法消失了。

改进的喷射塔和淋盘塔是最常见的。

流程不同其效率也不同。

最初的干喷射FGD可达到70%~80%，在某些改进情形下可达到90%，炉膛和烟道喷射法可达到30%~50%，但反应剂消耗量大。

随着对流程的改进和运行经验的提高，可达到90%的效率。

美国所有第二代FGD系统的副产物都作为废物排走了。

然而在日本和德国，在石灰石基湿清洗法中把固态副产品强制氧化，得到在某些工农业领域中有商业价值的石膏。

第二代FGD系统在运行维护费用和系统可靠性方面都有所进步。

第三代FGD系统：炉膛和烟道喷射流程得到了改进，而LIFAC和流化床技术也发展起来了。

通过广泛采用强制氧化和钝化技术，影响石灰、石灰石基系统可靠性的结垢问题基本解决了。

随着对化学过程的进一步了解和使用二基酸（DBA）这样的添加剂，这些系统的可靠性可以达到95%以上。

钝化技术和DBA 都应用于第二代FGD系统以解决存在的问题。

许多这些系统的脱硫效率达到了95%或更高。

有些系统的固态副产品可以应用于农业和工业。

在德国和日本，生产石膏已是电厂的一个常规项目。

随着设备可靠性的提高，设置冗余设备的必要性减小了，单台反应器的烟气处理量越来越大。

在70年代因投资大、运行费用高和存在腐蚀、结垢、堵塞等问题，在火电厂中声誉不佳。

经过15年实践和改进，工作性能与可靠性有很大提高，投资和运行费用大幅度降低，使它的下列优点较为突出：（1）有在火电厂长期应用的经验；（2）脱硫效率和吸收利用率高（有的机组在Ca/S接近于1时，脱硫率超过90%）；（3）可用性好（最近安装的机组，可用性已超过90%）。

人们对湿法的观念，从而发生转变。

目前它是应用最广，技术最成熟的工艺，运行可靠、检修周期长，采用经济实用、廉价的石灰石细粉作为吸收剂，与烟气中的SO2反应，经过几个反应步骤，生成副产品石膏。

椐统计，全世界现有烟气脱硫装置中，湿法约占85%（其中石灰石/石膏系统为36.7%，其它湿法48.3%），喷雾干燥系统8.4%，吸收剂再生系统3.4%，烟道内喷吸收剂1.9%。

3、烟气脱硫面临的问题4、烟气脱硫在生产工艺中的技术与应用我国烟气脱硫控制技术的研究开发始于60年代初，对燃煤电厂、燃煤工业锅炉和冶金废气开展了烟气脱硫工艺研究、设备研制，取得实验室小试和现场中试结果。

80年代以来，开展了一系列研究、开发和产业化工作。

原国家科委组织了“七五”和“八五”攻关项目，对国际上现有脱硫技术主要方法进行研究和实用性工程装置实验；国家自然科学基金委员会设立课题支持脱硫技术的基础研究，取得了很多成绩。

目前我国自行研究开发的烟气脱硫方法，尚处在工业化示范试验阶段。

国家科技部在“九五”期间，组织“中小锅炉实用脱硫防尘技术与装备研究及产业化”攻关课题，其中包括针对燃煤电厂烟气脱硫技术，采用脉冲电晕等离子体烟气脱硫新技术研究；与此同时，引进了脱硫技术项目，进行示范规模试验和工业化运行应用。

我国电厂烟气脱硫技术起步于1961年，科研院所和高等院校相继投入研究开发力旦，进行于法、湿法和半干法等等的烟气脱硫的探索研究，国家科技部(原国家科委)“七五”“八五”和“九五”的脱硫专项支持取得极好进展。

但目前我国自行开发的烟气脱硫工程，尚处在小试、中试阶段。

工业化、产业化技术不多·烟气脱硫的设计方案1、脱硫技术的介绍世界各国研究开发和商业应用的烟气脱硫技术估计超过200种。

普遍使用的商业化技术是钙法，所占比例在90%以上。

按吸收剂及脱硫产物在脱硫过程中的干湿状态又可将脱硫技术分为湿法、干法和半干（半湿）法。

湿法FGD技术是用含有吸收剂的溶液或浆液在湿状态下脱硫和处理脱硫产物。

该工艺绝大多数采用碱性浆液或溶液作吸收剂，其中石灰石或石灰为吸收剂的强制氧化湿式脱硫方式是目前使用最广泛的脱硫技术。

石灰石或石灰洗涤剂与烟气中SO2反应，反应产物硫酸钙在洗涤液中沉淀下来，经分离后即可抛弃，也可以石青形式回收。

目前的系统大多数采用了大处理量洗涤塔，300MW 机组可用一个吸收塔，从而节省了投资和运行费用。

系统的运行可靠性已达99%以上，通过添加有机酸可使脱硫效率提高到95%以上。

其它湿式脱硫工艺包括用钠墓、镁基、海水和氮作吸收剂，一般用于小型电厂和工业锅炉。

以海水为吸收剂的工艺具有结构简单、不用投加化学品、投资小和运行费用低等特点。

氨洗涤法可达很高的脱硫效率，副产物硫酸铁和硝酸钱是可出售的化肥。

该法具有脱硫反应速度快、设备简单、脱硫效率高等优点，但普遍存在腐蚀严重、运行维护费用高及易造成二次污染等问题。

干法FGD技术的脱硫吸收和产物处理均在干状态下进行。

干法脱硫工艺主要是喷吸收剂工艺。

按所用吸收剂不同可分为钙基和钠基工艺，吸收剂可以干态、湿润态或浆液喷入。

喷入部位可以为炉膛、省煤器和烟道。

当钙硫比为2时.干法工艺的脱硫效率可达50-70%.钙利用率达50%。

该法具有无污水废酸排出、设备腐蚀程度较轻，烟气在净化过程中无明显降温、净化后烟温高、利于烟囱排气扩散、二次污染少等优点，但存在脱硫效率低，反应速度较慢、设备庞大等问题。

半干法FGD技术是指脱硫剂在干燥状态下脱硫、在湿状态下再生（如水洗活性炭再生流程），或者在湿状态下脱硫、在干状态下处理脱硫产物（如喷雾干燥法）的烟气脱硫技术。

特别是在湿状态下脱硫、在干状态下处理脱硫产物的半干法，以其既有湿法脱硫反应速度快、脱硫效率高的优点，又有干法无污水废酸排出、脱硫后产物易于处理的优势而受到人们广泛的关注。

喷雾干燥法属于半干法脱硫工艺。

该法利用石灰浆液作吸收剂，以细雾滴喷入反应器，与SO2边反应边干燥，在反应器出口，随着水分蒸发，形成了干的颗粒混合物。