煙氣脫硫

技

術(shù)

方

案

第一章工程概述

1.1項目概況

某鋼廠將就該廠燒結(jié)機后煙氣進行煙氣脫硫處理。現(xiàn)燒結(jié)機煙氣流程為燒結(jié)

機一除塵器一吸風機一煙囪。除塵器采用多管式除塵器，除塵效率不不大于

90%o重要原始資料如下：

重要原始資料表

項目單位數(shù)量

標態(tài)總煙氣量（濕）Nm3/h480000

吸風機數(shù)量臺2

吸風機出口煙氣溫度C140

實際煙氣量m/h726150

除塵器入口含塵濃度mg/Nm31590

除塵器效率%290

吸風機出口含塵濃度mg/Nm'W159

吸風機出口含硫濃度mg/Nm32345

1.2主流煙氣脫硫措施

煙氣脫硫（簡稱FGD）是世界上唯一大規(guī)模商業(yè)化應用H勺脫硫措施，是控制

酸雨和二氧化硫污染最為有效和重要的技術(shù)手段。

FGD其基本原理都是以一種堿性物質(zhì)來吸取S0?,就目前國內(nèi)實際應用工程,

按脫硫劑的種類劃分，F(xiàn)GD技術(shù)重要可分為如下幾種措施：

1、以石灰石、生石灰為基礎(chǔ)的鈣法；

2、以鎂口勺化合物為基礎(chǔ)的鎂法;

3、以鈉日勺化合物為基礎(chǔ)日勺鈉法或堿法；

4、以化肥生產(chǎn)中H勺廢氨液為基礎(chǔ)日勺氨法；

最為普遍使用的商業(yè)化技術(shù)是鈣法，所占比列在90%以上。而其中應用最

為廣泛口勺是石灰石一石膏濕法和循環(huán)流化床半干法煙氣脫硫系統(tǒng)。針對本工程，

我企業(yè)將就以上兩種脫硫措施分別進行設(shè)計、描述，井最終給出兩方案比較成果。

1.3重要設(shè)計原則

針對本脫硫工程建設(shè)規(guī)模，同步本著投資少、見效快、系統(tǒng)簡樸可靠等原則，

我方在設(shè)計過程中重要遵照如下重要設(shè)計原則：

1、脫硫劑采用外購成品石灰石粉（半干法為消石灰粉），廠內(nèi)不設(shè)脫硫劑制

備車間。

2、考慮到燒結(jié)機吸風機出口煙氣含硫濃度為2345mg/Nm3,濃度并不是很高,

在滿足環(huán)境保護排放指標的前提下，脫硫裝置的設(shè)計脫硫效率取290%。

3、脫硫裝置設(shè)單獨控制室，采用PLC程序挖制方式。同步考慮同主體工程

的信號連接。

4、脫硫裝置時布置盡量靠近煙囪以減少煙道日勺長度，減少管道阻力及工程

投資。

?可得到純度很高日勺脫硫副產(chǎn)品一石膏，為脫硫副產(chǎn)品日勺綜合運用發(fā)明了有利

條件;

?采用空塔型式使吸取塔內(nèi)徑減小，同步減少了占地面積；

?采用價廉易得的石灰石作為吸取劑；

?系統(tǒng)具有較高的可靠性，系統(tǒng)可用率可達97%以上；

?對鍋爐燃煤煤質(zhì)變化適應性很好；

?對鍋爐負荷變化有良好的適應性。

2.2反應原理

用于清除SOx的漿液搜集在吸取塔漿池內(nèi)。吸取塔漿池分為氧化區(qū)和結(jié)晶區(qū)，

在上部氧化區(qū)內(nèi)，氧化空氣通過一種分派系統(tǒng)吹入，在pH值為4~5的)漿液中生成石

管；在結(jié)晶區(qū)，石膏晶種逐漸增大，并生成為易于脫水的較大的晶體，新的石灰石

漿液也被加入這個區(qū)域。

化學反應過程描述如下：

石灰石日勺溶解：CaCO3+C02+H20-Ca(HCO3)2

與S02反應：Ca：HCO3)2+2S023Ca(IISO3)2+2C02

氧化：Ca(HSO3)2+CaC03+02f2CaS04+C02+H20

石膏生成：CaS04+2H20->CaS04X2H20

清除S02總反應方程式：

CaC03+S02+%02+2H20-CaS04X2H20+C02

石灰石在水中的低溶解性在吸取塔內(nèi)被二氧叱碳提高。通過溶解過程，生成碳

酸氫鈣。碳酸氫鈣與二氧化硫反應生成可溶日勺亞硫酸氫鈣。

在氧化區(qū)，亞硫酸氫鈣與空氣中日勺氧發(fā)生反應，生成硫酸鈣。漿液中日勺硫酸鈣

再結(jié)晶生成二水硫酸鈣，即石膏。

整個脫硫反應在吸取塔塔內(nèi)區(qū)域日勺化學反應如圖2.2所示。

2.3本方案系統(tǒng)描述

本工程石灰石一石膏濕法煙氣脫硫裝置重要由如下系統(tǒng)構(gòu)成：

1)吸取劑制備與供應系統(tǒng)

本脫硫方案以石灰石粉作為脫硫吸取劑。合格的石灰石粉由罐車運送到廠內(nèi)。

通過氣力輸送送入石灰石粉倉，經(jīng)料倉底部日勺稱重式給料機送入石灰石漿液箱進行

攪拌、配比。石灰石粉和水持續(xù)加入脫硫劑漿液箱，在脫硫劑漿液箱中石灰石漿液

含固濃度為20^30%(wt)o漿液經(jīng)泵送入脫硫吸取塔內(nèi)。為使?jié){液混合均勻、防止

沉淀，在脫硫劑漿液箱頂部裝設(shè)有頂進式攪拌器。

2)S02吸取系統(tǒng)

SO2吸取系統(tǒng)是煙氣脫硫系統(tǒng)的關(guān)鍵，重要包括吸取塔、循環(huán)漿液泵、氧化風

機、石膏排放泵及攪拌器等設(shè)施、設(shè)備。在吸取塔內(nèi)，煙氣中的SO2被吸取漿液洗

凈煙氣Punnedgas

Ca(HCO3>2?2HCI4Cod??2CO2?2HQRoactionwithHCI

Ca(HCO3)2?2HF4CaF??2CO2*2HReactonwithHF

在吸欖區(qū)漿液A

^

OHCI.HF.SO2反應

Cft(HCO))?2SO-CafHSO^?2CO

Q麻煙氣222RwciionwithSO

atpH<6,5

X吸收區(qū)

XSOHCIHF

2Absorptionzone

OpH.level4,5-6,?

C*T

氧化空氣Oxidationzone

。pH-Icvel4-5Oxidationof

Calciumsulfite

0CNHSC>3)2?CaCOj?，-2CaSO,?CO?HO在美化區(qū)W收酸朽

匕f22

ttrz氧化區(qū)國化生成書青

Formation

ofGwsum

CaSO,?2H2。―CaS042H2O

O結(jié)晶區(qū)存結(jié)晶區(qū)石音晶體的

Z者大、石灰石的幗?

CaCO?CO?H0Ca(HCO)Dissolutionof

32232Imcstoce

圖2.2吸取塔各區(qū)域化學反應原理圖

滌并與漿液中的CaC03發(fā)生反應，在吸取塔底部日勺循環(huán)漿池內(nèi)被輸送來的I空氣

強制氧化，最終身成石膏晶體，由石膏漿液排出泵排出吸取塔送入石膏漿處理系統(tǒng)

脫水。在吸取塔日勺出口設(shè)有除霧潛，以除去脫硫后煙氣帶出口勺細小液滴，使煙氣在

含液滴量低于100mg/Nm3下排出。

目前，濕法脫硫吸取塔已將脫硫、氧化、除塵三項功能集于一體，使系統(tǒng)大為

簡化。

吸取塔為圓柱體、鋼構(gòu)造，防腐內(nèi)襯。吸取塔底部為循環(huán)漿池，上部分為噴淋

層和除霧器。

噴淋層設(shè)在吸取塔日勺中上部，每個噴淋層都是由一系列噴嘴構(gòu)成，其作用是將

循環(huán)漿液進行細化噴霧。一種噴淋層包括母管和支管，母管日勺側(cè)向支管成衣排列，

噴嘴就布置在其中。噴嘴的這種布置安排可使吸取塔斷面上實現(xiàn)均勻H勺噴淋效果。

吸取塔循環(huán)泵將塔內(nèi)的漿液循環(huán)打入噴淋層，為防止塔內(nèi)沉淀物吸入泵體

導致泵口勺堵塞或損壞及噴嘴口勺堵塞，循環(huán)泵前裝有網(wǎng)格狀濾網(wǎng)（塔內(nèi)）。單臺循環(huán)泵

故障時，F(xiàn)GD系統(tǒng)可正常進行，若所有循環(huán)泵均停運，F(xiàn)GD系統(tǒng)將保護停運，煙氣走

旁路。

當脫硫系統(tǒng)解列或出現(xiàn)事故停機需要檢修時，吸取塔內(nèi)日勺吸取漿液由排漿泵排

出，存入事故漿罐中，以便對脫硫塔進行維修。

3）煙氣系統(tǒng)

燒結(jié)機所有煙氣經(jīng)除塵器、引風機、脫硫系統(tǒng)入口擋板門后進入脫硫吸取塔，

經(jīng)洗滌脫硫后的煙氣溫度約50C,通過脫硫系統(tǒng)出口擋板門進入總煙道，最終經(jīng)煙

囪排入大氣。

鍋爐正常運行時，脫硫系統(tǒng)亦同步運行，只在特殊狀況及故障狀況時容許脫硫

系統(tǒng)走旁路，此時鍋爐在無脫硫裝置的狀況下（煙氣通過總煙道）運行。正常運行時,

無論脫硫裝置處在何種工況下運行都不能對燒結(jié)機產(chǎn)生任何影響。吸取塔低負荷運

行時，按吸取塔特性停運一層噴嘴。脫硫系統(tǒng)投運時，脫硫系統(tǒng)口勺進、出口擋板門

打開，煙道旁路擋板門關(guān)閉。

在燒結(jié)機啟動過程中或脫硫系統(tǒng)解列、需要檢修時，脫硫系統(tǒng)進、出口擋板門

關(guān)閉，煙道旁路擋板門打開，機組煙氣經(jīng)引風機和總煙道直接進入煙囪排出。

4）脫硫石膏處理系統(tǒng)

從脫硫吸取塔排出口勺石膏漿固體物濃度含量約為15%-20%,本工程脫硫石膏

按以綜合運用為主考慮，在不能運用時采用拋棄方式。為了便于石膏的運送和貯存,

需要進行脫水處理。石膏漿經(jīng)水力旋流器濃縮至固體物含量約40-50%后進入石膏

脫水裝置，經(jīng)脫水處理后日勺石膏固體物表面含水率不不不大于10%,脫水石膏送入

石膏庫房中寄存待運。

石膏旋流器分離出來的溢流液及濃石膏瀝水進入石膏濾液回收水箱（池）。經(jīng)由

石膏濾液回收水泵打回吸取塔及脫硫劑漿液箱進行循環(huán)運用。其中一部分過濾水將

作為廢水排至鋼廠廢水處理車間集中處理。

5）工藝水及其他輔助系統(tǒng)

鋼廠來口勺脫硫用水即工藝水重要用于吸取塔補水、吸取劑加濕攪拌用水、吸取

塔除霧器沖洗用水以及管道沖洗、機泵潤滑冷卻用水。

FGD裝置的漿液管道和漿液泵等，在停運時需要進行沖洗，其沖洗水就近搜集

在排水池內(nèi)，本工程設(shè)置一種排水池。

事故漿液箱設(shè)計為當吸取塔需檢修排空時可貯存單個吸取塔內(nèi)漿池漿液，并可

作為吸取塔重新啟動時日勺石膏晶種。本工程設(shè)置.1套事故漿液系統(tǒng)作漿液返回吸取

塔用。

2.4石灰石一石膏濕法煙氣脫硫裝置重要設(shè)備清單

重要設(shè)備清單

序號"稱規(guī)格型號單位數(shù)量備注

1煙氣系統(tǒng)

1.1煙道鋼制噸約60

1.2煙氣擋板

1.2.1FGD入口原煙氣擋板電動單軸雙百葉窗型個2

1.2.2FGD出口凈煙氣擋板電動單軸雙百葉窗型個2

1.2.3FGD旁路煙氣擋板電動雙軸雙百葉窗型個2

密到空氣風機離心風機臺2擋板門配套

型式：電加熱器；加熱級

密封空氣加熱器臺1擋板門配套

數(shù):2級，溫升100C；

流量:480000Nm3；揚程：

1.3增壓風機1700Pa；雙吸雙支撐離心公1

式；電機功率：560kW

2S02吸取系統(tǒng)

總高度21.5m、塔底反應

2.1吸取塔池直徑7米，漿液容積座1

250in3

2.2吸取塔漿液循環(huán)泵

型式:臥式離心泵；電機;

吸取塔漿液循環(huán)泵A臺1

額定功率：185kW

型式：臥式離心泵；電機;

吸取塔漿液循環(huán)泵B臺1

額定功率：150kW

型式：臥式離心泵;電機;

吸取塔漿液循環(huán)泵C臺1

額定功率：150kW

型式：羅茨風機；入口流

量：2200Nnr7h；出口壓力:

2.3氧化風機仆2

75kPa；電機：額定功率：

75kW；

2.4吸取塔攪拌器電機；額定功率：Ilk%臺3

型式：臥式離心泵；揚程：

2.5石膏漿液排出泵臺2

30mH；體積流量：30n?/h

3排空系統(tǒng)

3.1事故漿液箱鋼制,V=250m3,06mx座1

9.3m

事故漿液箱攪拌器頂進式N=18.5KW臺1

型式：臥式離心泵；揚程：

3.3事故漿液泵臺1

20mH；體積流量：25m7h

4石膏脫水系統(tǒng)

4.1石膏旋流站Q=25m3/h臺1

4.2真空皮帶脫水機Q=3.3t/h分1

Q=2100m3/h,真空度

4.3真空泵臺1

-50kPa

4.4回收水池V=40m3,個1

4.5回收水池攪拌器頂進式，N=5.5kW介1

4.6回收水泵Q=30m3/h,H=27m臺2

5石灰石漿液制備系統(tǒng)

5.1鋼制石灰石粉貯倉V有效=120m3個1

5.2石灰石漿液箱V有效=40m3個1

5.3石灰石漿液箱攪拌器頂進式，N=7.5kW臺1

5.4石灰石漿液泵Q=20nl3/h,H=22m臺2

第三章循環(huán)流化床半干法脫硫方案

3.1反應原理

來自燒結(jié)機出來的煙氣,通過煙道進入吸取塔U此處高溫煙氣與加入的吸取劑，、

循環(huán)灰分充足混合，進行初步的脫硫反應，然后通過吸取塔底部H勺文丘里管加速，

吸取劑、循環(huán)脫硫灰受到氣流的沖擊作用而懸浮起來，形成循環(huán)流化床，進行充足

日勺脫硫反應。循環(huán)流化床具有最佳日勺熱和物質(zhì)傳送特性，在這區(qū)域內(nèi)流體處在劇烈日勺

時湍流狀態(tài)，循環(huán)流化床內(nèi)的Ca/S值可抵達40-50,這是由于細小顆粒和煙氣之間

最大速差而決定的。顆粒反應界面不停摩擦，碰撞更新，極大地強化了脫硫反應的

傳質(zhì)與傳熱。

在吸取塔的文丘里H勺出口擴管段設(shè)一套高壓噴水裝置，噴入口勺水通過霧化后首

先增濕顆粒表面，另首先使煙溫降至高于露點溫度15-20C,發(fā)明良好的脫硫反應

溫度，吸取劑與S02充足日勺反應，重要生成亞硫酸鈣CaS03-1/21120,,硫酸鈣

CaS04-1/2H20,和碳酸鈣CaC03,他們和飛灰一起由清潔煙氣攜帶到吸取塔頂部，

然后在背面日勺布袋除塵.器中分離出來。分離出來產(chǎn)物由斜槽循環(huán)回吸取塔，以延長吸

取劑顆粒的停留時間，減少工藝過程中Ca/S摩爾比。同步這套系統(tǒng)在Ca/S摩爾

比稍有增長日勺狀況下,就可以使脫硫率抵達90%以上。對于少許脫硫副產(chǎn)品，由需方

負責將其轉(zhuǎn)運到除灰系統(tǒng)。

圖3.1循環(huán)流化床半干法脫硫工藝流程圖

3.2化學過程

CFB-FGD日勺化學反應原理是煙氣中日勺S02和幾乎所有的S03、HCL、HF等，在

Ca(OH)2粒子日勺液相表而發(fā)生化學反應，重要化學反應方程式如下：

Ca(OH)2+S02=CaSO3*?1/2H20+1/2H20

Ca(OH)2+S03二CaSO4木?1/2H20+1/2H20

CaSO3*?1/2H20+1/202=CaS04*?1/2H20

Ca(0H)2+2HC1=CaC12*?2H20

Ca(0H)2+C02=CaC03+1120

Ca(0H)2+2HF=CaF2+2H20

與其他脫硫工藝相比，循環(huán)流化床半干法脫硫工藝日勺重要特點為：

?脫硫效率較高，可達90%以上；

?工藝流程相對比較簡樸，系統(tǒng)占地面積小，可以做到脫硫、除塵一體化；

?無脫硫副產(chǎn)物，無廢水；

?吸取塔、煙道等設(shè)備無腐蝕問題，不需防腐；

?系統(tǒng)具有較高的可靠性，系統(tǒng)可用率可達95%以上；

3.3脫硫島重要工藝系統(tǒng)

1)煙氣系統(tǒng)

從燒結(jié)機出來口勺煙氣經(jīng)除塵器、吸風機，從吸取塔底部進入吸取塔，在吸取塔

內(nèi)經(jīng)噴水減溫后，進入吸取塔后的布袋除塵器，最終經(jīng)引風機排入主煙道。本工程

脫硫除塵器為布袋除塵器，入口濃度約為1000g/Nm3,出口濃度為50mg/Nm3。

2)脫硫灰循環(huán)系統(tǒng)

脫硫除塵器下部設(shè)一套完整日勺脫硫灰循環(huán)系統(tǒng)，根據(jù)脫硫除塵器日勺構(gòu)造，每套

系統(tǒng)設(shè)兩路空氣斜槽。正常運行時，除塵器脫硫灰經(jīng)空氣斜槽所有送入吸取塔，以

增長脫硫劑在吸取塔內(nèi)日勺停留時間，減少運行成本；當灰斗中的料位高于最高安全

料位時，打開排灰旁路系統(tǒng)，將部分循環(huán)灰經(jīng)氣力輸送排入電廠除灰系統(tǒng)。

3）流化風系統(tǒng)

為防止脫硫劑在消石灰倉底部板結(jié)、堵塞，以及脫硫劑、循環(huán)灰輸送過程的堵

塞現(xiàn)象日勺發(fā)生，每個消石灰下方配一套流化風系統(tǒng)；同樣，根據(jù)除塵器日勺設(shè)計規(guī)定,

脫硫除塵器日勺每個灰斗下方均設(shè)有流化風。

4）脫硫劑制備、儲存及輸送系統(tǒng)

本工程一臺鋼制消石灰倉，消石灰粉由帶自卸裝置日勺罐車將脫硫劑送入消石灰

倉，消石灰倉頂部設(shè)有一臺脈沖布袋除塵器。消石灰由氣力輸送從消石灰倉輸送至

吸取塔。輸送系統(tǒng)重要由輸送風機及電加熱器、插板閥、電動旋轉(zhuǎn)閥、沖板式流量

計、空氣斜槽等構(gòu)成。

5）工藝水系統(tǒng)

本工程配置一套完整的工藝水系統(tǒng)，其作用是將進入吸取塔日勺高溫煙氣經(jīng)噴水

減溫后使煙溫減少至脫硫效率最高且保證吸取塔不腐蝕日勺最佳溫度。減溫水噴嘴采

用回流型式，布置在吸取塔文丘里噴嘴日勺上方，一路運行，一路備用。

工藝水系統(tǒng)重要由工藝水箱、高壓水泵、濾網(wǎng)、控制閥、回流噴嘴等構(gòu)成，當

機組負荷變化時，通過調(diào)整回流管線上調(diào)整閥的開度來控制回流水量，從而保證噴

入吸取塔的水量及霧化效果。

6）壓縮空氣系統(tǒng)

本工程CFB-FGD島用壓縮空氣由需方提供，重要用于脈沖布袋除塵器、吸取塔

底部事故放灰的I流化和所有H勺氣動閥門等。

3.4循環(huán)流化床半干法煙氣脫硫裝置重要設(shè)備清跑

重要設(shè)備清單

序號名稱規(guī)格型號單位數(shù)量備注

1煙氣系統(tǒng)

1.1煙道鋼制噸約65

1.2煙氣擋板

1.2.1FGD入口原煙氣擋板電動單軸雙百葉窗型個2

1.2.2FGD出口凈煙氣擋板電動單軸雙百葉窗型個2

1.2.3FCD旁路煙氣擋板電動雙軸雙百葉窗型個2

密封空氣風機離心風機臺2擋板門配套

型式：電加熱器；加熱級

密封空氣加熱器臺1擋板門配套

數(shù):2級，溫升100C；

流量:480000Nm3；揚程：

1.3增壓風機3200Pa；雙吸雙支撐離心臺1

式：電機功率：ICOOkW

1.4布袋除塵器過濾面積17599m2臺1

2S02吸取系統(tǒng)

總高度38.5m、吸取塔直

2.1吸取塔座1

徑6.6m

3灰循環(huán)系統(tǒng)

3.1斜槽流化風風機離心風機臺、2

型式：電加熱器；加熱級

3.2斜槽流化風電加熱器臺1

數(shù):2級，溫升100C；

3.3氣力斜槽臺3

4工藝水系統(tǒng)

4.1工藝水箱V有效-40m3臺1

4.2工藝水泵Q=50m3/h,H=4MPa臺2

5消石灰粉系統(tǒng)

5.1鋼制消石灰石粉貯倉V有效=200m3個1

5.2粉倉流化風機離心風機臺2

型式：電加熱器；加熱級

5.3電加熱器臺1

數(shù):2級，溫升100C；

第四章方案比較

4.1方案比較

表4.1方案比較表

綜合比較

序號項目單位石灰石一石膏濕法循環(huán)流化床半干法

1系統(tǒng)成熟程度非常成熟非常成熟

2系統(tǒng)脫硫率%29590

3系統(tǒng)可用率%295295

4系統(tǒng)復雜程度復雜中等

5系統(tǒng)自動化程度if高

6系統(tǒng)后煙塵濃度mg/Nm1W50W50

7初投資離低

8電耗S?低

9水耗腐低

10氣耗低高

11與否需要防腐