烟气脱硫吸收塔设计

烟气脱硫吸收塔设计 摘 要 在概述我国烟气脱硫技术现状，介绍了一些国外的烟气脱硫技术的基础上分析了我国燃煤锅炉烟气脱硫技术的发展前景。本文针对设计任务书中所给出的烟气含量和脱硫要求，结合我国烟气脱硫的技术现状选择了顺应吸收塔发展潮流的喷淋塔作为设计对象来实现石灰石－石膏湿法烟气脱硫，主要设计吸收塔部分。 本设计用于小型机组的烟气脱硫，这套工艺采用了脱硫、除尘和就地强制氧化同时完成的高性能化组合塔型。设计塔内烟气的流速为3 m•s-1 ，液气比为18 L•m-3，钙硫比为1.04。喷淋塔主体、除雾器和再热器依次垂直布置，这样塔的整体布局将会更加紧凑，占地面积较小。采用价廉易得的石灰石为原料，脱硫产物石膏品质优良，可代替天然石膏使用。采取了回收与抛弃兼容的处理方法。 本文还介绍了湿式石灰石-石膏烟气脱硫工艺的各个子系统，大致确定了本工艺中选用各子系统的的处理流程、装置和设备。并对所设计的烟气脱硫工艺进行了技术经济分析。

关键词：湿法烟气脱硫，喷淋塔，石灰石－石膏法 ABSTRACT After summarizes the flue gas desulphurization technical present situation of our country，also introduces some overseas technologies of flue gas desulphurization. This thesis analyzed developing prospect of the flue gas desulphurization technologies of our country. The spray scrubber, which is the developing trend of absorption tower ,is designed for CaCO3－CaSO4 wet flue gas desulphurization in this paper according to the composition of the fume gas and the desulphurization request. The major mission of the paper is design of the absorber. The system is fit for small-sized unit in thermal .The technology uses the high-performance integral spray scrubber, in which the function of desulphurization、dedusting and forced oxidation on the spot are possessed simultaneously. The designed velocity of flue gas in countercurrent section is 3 m•s-1. The liquid/gas ratio is 18 L•m-3 and Ca/S ratio is 1.04. Spray tower, mist eliminator, reheaters are arranged one on top of another vertically, therefore the tower area layout of it is more compact and the occupied land area is smaller. The raw material is limestone because of its low-price, the product-gypsum is reliable enough to take the place of natural gypsum. The treatment of part of the gypsum being recovered and part being abandoned was adopt. This thesis introduces the subsystems of the WFGD technology and ascertains the technological process、devices and equipments of every subsystem approximately. And also carries out economical and technical analyze of the WFGD system designed. KEY WORDS：wet flue gas desulphurization(WFGD)，spray scrubber，limestone-gypsum technology

目 录 前 言 1 第1章 脱硫方案的选择以及塔体选型 6 1.1 脱硫方案的选择 6 1.2 塔型选择 6 1.3 氧化方式的选择[9] 7 1.4 石灰石－石膏法WFGD的工艺原理 8 1.4.1石灰石－石膏法WFGD反应机理 8 1.4.2 SO2的吸收 10 第2章 石灰石-石膏法WFGD系统概述 11 2.1 典型工艺流程 11 2.2 工艺设备布置 12 2.3 脱硫风机的布置 13 第3章 喷淋塔的设计计算 15 3.1 设计初值 15 3.1.1 燃煤数据分析 15 3.1.2 烟气状态 16 3.2吸收塔喷淋区设计 16 3.2.1吸收区内径和塔截面积 17 3.2.2 喷淋塔吸收区喷淋层 18 3.2.3 喷浆管的设计 19 3.2.4 喷淋层的雾化喷嘴 19 3.2.5 喷雾管道的设计与布置 21 3.2.6喷淋塔烟气入口、出口及多孔托盘 22 3.3喷淋塔氧化区的设计 24 3.3.1持液槽 24 3.3.2喷淋塔氧化槽的隔板 25 3.3.3 喷淋塔持液槽的搅拌器和挡板 26 3.3.4喷淋塔氧化区的氧化管道（空气分布器） 27 3.3.5喷淋塔氧化风机 28 3.4喷淋塔除雾区的设计 29 3.5泵的选型 30 3.5.1 循环泵选型 30 3.5.2 排出泵选型 31 3.6 塔体的高度设计 32 3.6.1 持液槽 32 3.6.2 连接区 33 3.6.3 吸收区 33 3.6.4 除雾区 33 3.6.5 吸收塔总高 34 3.7喷淋塔主要技术经济指标 34 第4章 子系统分述 35 4.1 烟气热交换系统 35 4.2石灰石浆制备系统 38 4.3 SO2吸收系统 39 4.4石膏制备及处置系统 42 4.5废水处理系统 44 4.6公共系统 45 第6章 可*性分析 46 第7章 脱硫系统经济分析 47 第8章 结论 48 致 谢 49 参考文献 50 英语科技论文 52 文献翻译 61

前 言 煤炭为我国的第一能源。随着我国经济的快速发展，煤炭消耗量不断增加，二氧化硫的排放量也日趋增多，造成二氧化硫污染和酸雨的严重危害。1999年我国二氧化硫排放总量为1857万吨，其中工业来源为1460万吨，生活来源为397万吨[1]。酸雨区面积占国土面积的30％，主要分布在长江以南、青藏高原以东的广大地区及四川盆地。 酸雨使得森林枯萎，土壤和湖泊酸化，植被破坏，粮食、蔬菜和水果减产，金属和建筑材料被腐蚀。空气中的二氧化硫也严重地影响人们的身心健康，它还可形成硫酸酸雾，危害更大。 我国政府高度重视酸雨和二氧化硫污染的防治，国务院环委会、全国人大常委会、国家环保局等召开了一系列酸雨和二氧化硫污染综合防治的会议并制定通过相应法律法规。国家环保局局长解振华指出：成熟的二氧化硫污染控制技术和设备是实现两控区控制目标的关键因素。他同时指出：为了实现酸雨和二氧化硫污染控制目标，要加快国产脱硫技术和设备的研究、开发、推广和应用[2]。因此研究开发适合我国国情的烟气脱硫技术和装置，吸收消化国外先进的脱硫是当前的迫切任务。 二氧化硫控制方法多种多样，可以分为三大类： ⑴ 燃烧前脱硫，如洗煤等[3]； ⑵ 燃烧中脱硫，如型煤固硫、炉内喷钙[4]等； ⑶ 燃烧后脱硫，即烟气脱硫（FGD），是目前应用最广、效率最高的脱硫技术。 ㈠ 烟气脱硫技术的现状

⒈ 烟气脱硫经典工艺 ⑴ 湿法脱硫 目前较成熟、运行较稳定的方法。由于是气液反应,脱硫反应速率快、效率高、脱硫剂利用率高。但其废水处理量大,运行成本也较高。目前世界上已开发的湿法烟气脱硫技术，主要有石灰石（石灰）－石膏法、双碱法、海水脱硫、氨吸收法、氧化镁法等。其中石灰石（石灰）－石膏法有以下特点： ① 脱硫效率高，可达95％以上。 ② 技术成熟，运行可*性高，费用低。特别是新建的大机组采用该工艺，使用寿命长，可取得良好的投资效益。 ③ 对煤种适应范围广，采用高硫份燃煤，也能获得较高的脱硫效率，达到排放标准。 ④ 吸收剂原料石灰石价廉易得，便于降低运行成本。 ⑤ 副产品脱硫石膏品位好，虽不足以抵消运行费用，至少可以避免二次污染。 ⑵ 半干法脱硫 ⅰ炉内喷钙式活化(LIFAC)法 在传统炉内喷钙法基础上增加了活化反应器,并促进喷水增湿。脱硫效率可达到75%-80%左右。 ⅱ旋转喷雾干燥(SDA)法 此法是利用喷雾干燥的原理,将吸收剂(如石灰浆液)雾化喷入吸收塔内,使得吸收剂与烟气中的SO2发生化学反应。得到的固体以废渣形式排出。 ⑶ 干法脱硫 传统是用石灰苏打(CaO-Na2CO3)干粉来除去烟道内废气所含的SO2。从而得到干粉状钙盐和钠盐及未反应的干燥粉尘的混合产物的方法。 ⒉ 新工艺发展现状 由于传统工艺存在效率低、操作复杂等特点,在科技的发展和环保要求下,许多国家已不局限于传统工艺，新工艺不断被研究开发出来。 ⑴ 荷电干式喷射脱硫(CDSI)法 此法是美国ALANCO公司开发的专利技术。其技术核心是吸收剂以高速通过高压静电电晕充电区,得到强大的静电荷后,被喷射到烟气中,扩散形成均匀的悬浮状态。此法投资及占地仅为传统湿法的10%～27%。但脱硫效率相对较低。 ⑵ 电子束照射(EBA)法 其原理是在烟气进入反应器之前先加入氨气,然后在反应器中用电子加速器产生的电子束照射烟气,使水蒸气与氧等分子激发产生氧化能力强的自由基,这些自由基使烟气中的SO2很快氧化，产生硫酸。再和氨气反应形成硫酸氨。其主要特点是系统简单,操作方便,过程易于控制,副产物可用于生产化肥。脱硫成本低于传统方法。但此法需要大功率、长期温度的电子枪,同时需要防辐射屏蔽。 ⑶ 脉冲电晕等离子体(PPCP)法 是日本专家增田闪一在EBA法的基础上提出的。它是*脉冲高压电源在普通反应器中形成等离子体,产生高能电子。此法设备简单,操作简便,投资是EBA法的60%。 除以上介绍的以外,近年发展的新工艺还有ABB公司开发的新型集成半干式脱硫(NID)法,适合于海边工厂的海水脱硫工艺、常温精脱硫工艺[5]等。 ㈡ 国外主要的几种烟气脱硫技术简介