一种石灰石—石膏法烟气脱硫塔液气比的计算方法
燃煤电厂烟气脱硫技术简介
燃煤电厂烟气脱硫技术简介摘要：现阶段，社会经济发展速度显著加快，一定程度上提升了人们物质生活水平，使煤炭资源紧张程度加剧，且可持续发展思想与环保理念深入人心。
火电厂污染物的排放量大，对于能源的消耗也更多，因而有必要加大控制力度，对脱硫脱硝与烟气防尘技术进行优化与改善，使污染物的实际排放量得以降低，全面优化能源的利用效果。
由此可见，深入研究并分析火电厂锅炉脱硫脱硝与烟气除尘技术十分有必要。
关键词：燃煤；电厂；烟气脱硫技术引言通过燃烧煤炭、天然气、石油等能源物质实现由化学能向电能的转化，是中国现阶段最主要的电力生产方式。
随着人们生活水平的提升，对于电能的需求也在不断增加，进而导致了较为严重的烟气污染问题。
在这样的情况下，有必要围绕电厂实际运行情况落实完善的锅炉烟气脱硫、脱硝及烟气除尘技术，同时进一步提升对于烟气污染的治理能力，确保可以在发电过程中有效落实可持续发展的绿色理念。
1燃煤电厂烟气脱硫技术各国从脱硫技术的要求出发，已经开发了很多燃煤锅炉控制SO2排量技术，并应用于工程中。
这些技术总结起来分为燃烧前脱硫、燃烧中脱硫和燃烧后脱硫。
利用化学、物理或生物方法脱去煤中硫被称为燃烧前脱硫，因其工艺成本高，尚未得到广泛应用。
在燃烧过程中对煤进行脱硫称为燃烧中脱硫，主要有循环流化床锅炉燃烧脱硫技术和炉内喷钙技术。
燃烧后脱硫（Flue Gas Desulfurization，FGD）是对燃烧后的烟气进行脱硫，主要有海水法、石灰石—石膏法、氨吸收法和双碱法，是目前世界范围内应用最广泛、规模最大的脱硫技术。
西安某火电厂1#、2#机组（2×300MW）采用石灰石—石膏湿法脱硫工艺，使用石灰石作为脱硫剂，工艺上将其研磨成细粉与水混合制成吸收浆，吸收浆与烟气在吸收塔内混合接触，浆液中的碳酸钙与烟气中SO2、空气混合接触并发生氧化反应，最终生成二水石膏。
脱硫后的烟气经换热器加热升温后排入空气，余下的石膏浆经脱水处理后回收并循环利用。
石灰石-石膏湿法低浓度二氧化硫烟气脱硫工艺
本文主要讲述了工业石灰石-石膏湿法低浓度二氧化硫烟气脱硫工艺，认真分析了该工艺的工艺路线（基本原理）、工艺系统、以及影响该工艺的具体因素和脱硫石膏的运用与发展。
①工艺路线（基本原理）：CaCO3+SO2+1/2H2O=CaSO3·1/2H2O+CO2CaSO3·1/2H2O+SO2+1/2H2O=Ca(HSO3)22CaSO3·1/2H2O+O2+3H2O=2CaSO4·2H2OCa(HSO3)2+1/2O2+H2O=CaSO4·2H2O+SO2②工艺流程方框图如下：③工艺系统：主要分析了吸收剂制备系统、烟气及SO2吸收系统、石膏处理系统、FGD装置用水系统、脱硫废水处理系统、压缩空气系统等系统。
④影响因素：主要分析了吸收塔洗涤浆液的PH、吸收塔内的液气比、烟速和烟气温度、钙硫比、石灰石浆液颗粒细度、石膏过饱和度、浆液停留时间等影响因素。
⑤脱硫石膏的运用与发展：主要介绍了石膏在各方面在一些用途，以及石膏用于制硫酸的思路。
1.1前言二氧化硫是主要大气污染物之一，严重影响环境，威胁人们的生活健康。
削减二氧化硫的排放量，保护大气环境质量，是目前及未来相当长时间内我国环境保护的重要课题之一。
目前，国内外处理低浓度二氧化硫烟气的方法有许多，如氨法、钙法、钠法、铝法、氧化法、吸附法、催化法及电子束法等。
但由于受到技术可靠性、经济合理性、及行业生产特点等限制，当前比较成熟且广泛运用的方法主要有三种，即氨法、钙法和钠法。
氨法是烟气脱硫方法中较传统的工艺，该法采用液氨或氨水作为吸收剂，吸收效率高、脱硫彻底。
钙法是采用石灰水或石灰乳洗涤含二氧化硫的烟气，技术成熟，生产成本低，但吸收速率慢、吸收能力小、装置运行周期短。
钠法是使用碳酸钠或氢氧化钠等碱性物质吸收含二氧化硫的烟气，具有吸收能力大、吸收速率快、脱硫效率高、设备简单、操作方便等优势，但最大的问题是原料钠碱较贵，生产成本高。
石灰石-石膏法脱硫数据计算
M5
t/h
m2*2/3
引风机出口飞灰总量
m2
t/h
Vtgy-o2*mh
未反应的CaCO3
M6
t/h
M3/(ca/s)*((ca/s)-1))
CaCO3带入的杂质
M7
t/h
M3'*(1-P/100)
脱硫产物总量
M8
t/h
M4+M5+M6+M7
皮带机出口石膏产量
M9
t/h
M8/
石膏纯度
Vy'
Nm3/kg
Vy0+(alfa'-1)V0+(alfa'-1)V0
4
干烟气量
Vgy'
Nm3/kg
VRO20+VN20+(alfa'-1)V0
烟气含氧量和含湿量计算：
序号
名称
符号
单位
计算公式或数值来源
1
烟气中的水分
VH2O'
Nm3/kg
VH2O0+(alfa'-1)V0
2
烟气中的氧量
VO2'
Nm3/kg
石灰石-石膏法脱硫数据计算
烟气量计算：
序号
名称
符号
单位
计算公式或数值来源
1
理论空气量
V0
Nm3/kg
(Car++
燃烧产物理论体积
Vy0
Nm3/kg
VN20+VRO20+VH2O0
1）
氮气
VN20
Nm3/kg
+
2）
二氧化物
（完整word版）石灰石-石膏湿法脱硫系统的设计计算
（完整word版）⽯灰⽯-⽯膏湿法脱硫系统的设计计算⽯灰⽯-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。
石灰石—石膏法脱硫工艺
石灰石-石膏法湿法烟气脱硫工艺内烟气向上流动且被向下流动的循环浆液以逆流方式洗涤。
循环浆液则通过喷浆层内设置的喷嘴喷射到吸收塔中，以便脱除S02 S03 HCL和HF,与此同时在“强制氧化工艺”的处理下反应的副产物被导入的空气氧化为石膏（CaSO4?2H2O ，并消耗作为吸收剂的石灰石。
循环浆液通过浆液循环泵向上输送到喷淋层中，通过喷嘴进行雾化，可使气体和液体得以充分接触。
每个泵通常与其各自的喷淋层相连接，即通常采用单元制。
在吸收塔中，石灰石与二氧化硫反应生成石膏，这部分石膏浆液通过石膏浆液泵排出，进入石膏脱水系统。
脱水系统主要包括石膏水力旋流器（作为一级脱水设备）、浆液分配器和真空皮带脱水机。
经过净化处理的烟气流经两级除雾器除雾，在此处将清洁烟气中所携带的浆液雾滴去除。
同时按特定程序不时地用工艺水对除雾器进行冲洗。
进行除雾器冲洗有两个目的，一是防止除雾器堵塞，二是冲洗水同时作为补充水，稳定吸收塔液位。
在吸收塔出口，烟气一般被冷却到46—55 C左右，且为水蒸气所饱和。
通过GGH将烟气加热到80C以上，以提高烟气的抬升高度和扩散能力。
最后，洁净的烟气通过烟道进入烟囱排向大气。
石灰石-石膏湿法烟气脱硫工艺的化学原理如下：①烟气中的二氧化硫溶解水，生成亚硫酸并离解成氢离子和HS0-3离子；②烟气中的氧和氧化风机送入的空气中的氧将溶液中H S0-3氧化成SO2-4:③吸收剂中的碳酸钙在一定条件下于溶液中离解出Ca2+;④在吸收塔内，溶液中的SO2-4、Ca2+及水反应生成石膏（CaS04- 2H20。
化学反应式分别如下：①S02 + H23 H2S0S H++ HS0-3②H+ + HS0-3+ 1/202 T 2H++ SO2-4③CaC03 + 2H++ H23 Ca2++ 2H2O^ C02f④Ca2+ + SO2-4+ 2H2S CaS04- 2H2O由于吸收剂循环量大和氧化空气的送入，吸收塔下部浆池中的HS0-3或亚硫酸盐几乎全部被氧化为硫酸根或硫酸盐，最后在CaS04达到一定过饱和度后，结晶形成石膏-CaS04 - 2H20石膏可根据需要进行综合利用或作抛弃处理。
石灰石石膏湿法烟气脱硫工艺的化学原理
石灰石-石膏湿法烟气脱硫工艺的化学原理一、概述：脱硫过程就是吸收，吸附，催化氧化和催化还原，石灰石浆液洗涤含SO2烟气，产生化学反应分离出脱硫副产物，化学吸收速率较快与扩散速率有关，又与化学反应速度有关，在吸收过程中被吸收组分的气液平衡关系，既服从于相平衡（液气比L/G，烟气和石灰石浆液的比），又服从于化学平衡（钙硫比Ca/S，二氧化硫与炭酸钙的化学反应）。
1、气相：烟气压力，烟气浊度，烟气中的二氧化硫含量，烟尘含量，烟气中的氧含量，烟气温度，烟气总量2、液相：石灰石粉粒度，炭酸钙含量，黏土含量，与水的排比密度，3、气液界面处：参加反应的主要是SO2和HSO3－，它们与溶解了的CaCO3的反应是瞬间进行的。
二、脱硫系统整个化学反应的过程简述：1、? SO2在气流中的扩散，2、? 扩散通过气膜3、? SO2被水吸收，由气态转入溶液态，生成水化合物4、? SO2水化合物和离子在液膜中扩散5、? 石灰石的颗粒表面溶解，由固相转入液相6、? 中和（SO2水化合物与溶解的石灰石粉发生反应）7、? 氧化反应8、? 结晶分离，沉淀析出石膏，三、烟气的成份：火力发电厂煤燃烧产生的污染物主要是飞灰、氮氧化物和二氧化硫，使用静电除尘器可控制99%的飞灰污染。
四、二氧化硫的物理、化学性质：①.?二氧化硫SO2的物理、化学性质：无色有刺激性气味的有毒气体。
密度比空气大，易液化（沸点-10℃），易溶于水，在常温、常压下，1体积水大约能溶解40体积的二氧化硫，成弱酸性。
SO2为酸性氧化物，具有酸性氧化物的通性、还原性、氧化性、漂白性。
还原性更为突出，在潮湿的环境中对金属材料有腐蚀性，液体SO2无色透明，是良好的制冷剂和溶剂，还可作防腐剂和消毒剂及还原剂。
②.?三氧化硫SO3的物理、化学性质：由二氧化硫SO2催化氧化而得，无色易挥发晶体，熔点16.8℃，沸点44.8℃。
SO3为酸性氧化物，SO3极易溶于水，溶于水生成硫酸H2SO4,同时放出大量的热，③.?硫酸H2SO4的物理、化学性质：二元强酸，纯硫酸为无色油状液体，凝固点为10.4℃，沸点338℃，密度为1.84g/cm3,浓硫酸溶于水会放出大量的热，具有强氧化性（是强氧化剂）和吸水性，具有很强的腐蚀性和破坏性，五、石灰石湿－石膏法脱硫化学反应的主要动力过程：1、气相SO2被液相吸收的反应：SO2经扩散作用从气相溶入液相中与水生成亚硫酸H2SO3亚硫酸迅速离解成亚硫酸氢根离子HSO3－和氢离子H＋，当PH值较高时，HSO3二级电离才会生成较高浓度的SO32－，要使SO2吸收不断进行下去，必须中和电离产生的H＋，即降低吸收剂的酸度，碱性吸收剂的作用就是中和氢离子H＋当吸收液中的吸收剂反应完后，如果不添加新的吸收剂或添加量不足，吸收液的酸度迅速提高，PH值迅速下降，当SO2溶解达到饱和后，SO2的吸收就告停止，脱硫效率迅速下降2、吸收剂溶解和中和反应：固体CaCO3的溶解和进入液相中的CaCO3的分解，固体石灰石的溶解速度，反应活性以及液相中的H＋浓度（PH值）影响中和反应速度和Ca2+的氧化反应，以及其它一些化合物也会影响中和反应速度。
石灰石石膏法烟气脱硫技术及应用
水力旋流器和真空皮带脱 水机
事故浆池、区域浆池及排 放管路
5.过程反应
吸收液通过喷嘴雾化喷入吸收塔，
分散成细小的液滴并覆盖吸收塔的
整个断面。这些液滴与塔内烟气逆 （1）吸收反应
流接触，发生传质与吸收反应，烟 （2HF被吸收。 SO2吸收产物的氧化和中和反应在 吸收塔底部的氧化区完成并最终形
吸收速率＝吸收推动力/吸收系数（传质阻力为吸收系数的 倒数）
5.1.2强化吸收反应的措施：
a)提高SO2在气相中的分压力（浓度），提高气相传质动力。
b)采用逆流传质，增加吸收区平均传质动力。
c)增加气相与液相的流速，高的Re数改变了气膜和液膜的界面， 从而引起强烈的传质。
d)强化氧化，加快已溶解SO2的电离和氧化，当亚硫酸被氧化 以后,它的浓度就会降低,会促进了SO2的吸收。
脱硫效率高，>95%。 技术成熟，运行可靠性高。 对煤种的适应性强。 吸收剂资源丰富，价格低廉。 脱硫副产物便于综合利用。 站地面积大，运行费用高。
3.脱硫系统
烟气系 统
吸收液 系统
浆液控 制系统 石膏脱 水系统
排放系 统
烟道、烟气挡板、密封风机、 气——气加热器
吸收塔、除雾器及其冲洗设 备
磨机（湿磨时用）、粉仓 （干粉制浆时用）、浆液箱、
福 建 鑫 泽 环 保 设 备 工 程 有 限 公 司
石灰/石灰石-石膏法烟气脱硫技术是用于130t/h以上容量的 锅炉烟气脱硫技术。烟气经除尘后，通过吸收塔入口区从浆 液池上部进入塔体，在吸收塔内，热烟气逆流向上与自上而 下的浆液（循环喷射）接触发生化学吸收反应，并被冷却。 添加的石灰石浆液由石灰石浆泵输送至吸收塔，与吸收塔内 的浆液混合，混合浆液经循环向上输送由多喷嘴层喷出。浆 液从烟气中吸收硫的氧化物（SOX）以及其他酸性物质，在 液相中硫的氧化物（SOX）与碳酸钙反应，生成亚硫酸钙。 吸收塔自上而下可分为吸收区和氧化结晶区两个部分：上部 洗手去pH值较高，有利于SO2等酸性气体的吸收；下部氧化 区域在底pH值下运行，有利于石灰石的溶解，有利于副产 品的生成反应。从吸收塔排出的石膏浆液经浓缩、脱水，使 其含水量小于10%，生成石膏产品。
石灰石-石膏法脱硫数据计算
估计
泵与风机冷却用水
Mwq
t/h
估计
单套脱硫装置耗水量
Mw
t/h
Mgyc+Mgys+Mww+Mwe+Mgyw+Mwq
总的脱硫装置耗水量
Mw'
t/h
n*Mw
氧化空气量计算：
序号
名称
符号
单位
计算公式或数值来源
需氧量
Vo2
kg/h
SO2---1/2O2
kmol/h
Vo2/32
需空气量
Vk
Nm3/h
Vo2/32*22.41/0.21
2）
二氧化物
VRO20
Nm3/kg
0.01866(Car+0.375Sar)
3）
水蒸汽
VH2O0
Nm3/kg
0.111Har+0.0124Mar+0.0161V0
3
燃烧产物实际体积
Vy'
Nm3/kg
Vy0+0.0161(alfa'-1)V0+(alfa'-1)V0
4
干烟气量
Vgy'
Nm3/kg
VRO20+VN20+(alfa'-1)V0
烟气比热kcal/Nm3.℃100℃
kcal/Nm3.℃200℃
i1kcal/Nm3.℃插值法: tpy
i2插值法求85℃比热
t℃t=126-i2*(85-50)/i1
i3kcal/Nm3.℃插值法: t
塔内烟气放热量
Q1
kJ/h
V ' * i3*4.18*(t-50)
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一种石灰石—石膏法烟气脱硫塔液气比的计算方法
石灰石-石膏法烟气脱硫塔液气比是指塔内液相和气相的体积比。
液相主要是喷入的石灰石浆液和脱硫产生的石膏浆液，气相即烟气。
液气比是影响烟气脱硫效率和石膏产量的重要参数之一。
计算石灰石-石膏法烟气脱硫塔液气比的方法如下：
液相体积的计算：
液相体积=喷入石灰石浆液的流量×石灰石浆液比重+脱硫产生的石膏浆液流量×石膏浆液比重。
其中，石灰石浆液比重一般为1.2~1.4g/cm³，石膏浆液比重一般为1.6~1.8g/cm³。
气相体积的计算：
气相体积=烟气排放量×(1-烟气中干基氧含量)/(烟气中干基氧含量×标准状态下空气与烟气的密度比)。
其中，烟气中干基氧含量、标准状态下空气密度和烟气密度比可参考国家标准GB/T16157-2012。
液气比的计算：
液气比=液相体积/气相体积。
需要注意的是，液气比的合理范围取决于具体工艺及设备参数，在操作中应根据实际情况进行调整。