某燃煤暖浴锅炉房烟气除尘脱硫系统设计.doc

大气污染控制工程课程设计
——某燃煤暖浴锅炉房烟气除尘脱硫系统设计

课题名称： 大气污染控制工程课程设计
专业班级：
学生学号：
学生姓名：
指导教师：
时间： 2015-7-10
目录
一、前言 1
1.1课程设计的目的 1
1.2烟气脱硫除尘的意义 1
1.3设计任务 1
1.4设计原始资料 2
1.4.1锅炉设备主要参数 2
1.4.2煤的工业分析 2
1.4.3烟气性质 2
1.4.4烟气排放标准 3
二、除尘系统的设计 4
2.1锅炉烟气的计算 4
2.1.1锅炉的设计耗煤量 4
2.1.2标准状态下理论需空气量 4
2.1.3标准状态下理论烟气量 4
2.1.4标准状态下实际烟气量 4
2.1.5工况下总烟气量 5
2.1.6标准状态下烟气含尘浓度 5
2.1.7标准状态下烟气中二氧化硫浓度的计算 5
2.2一级除尘工艺和设备的选择与计算 6
2.2.1一级除尘设备的选择 6
2.2.2旋风除尘器各部分的尺寸计算 6
2.2.3分割粒径的计算 8
2.3确定二级除尘设备选择与计算 9
2.3.1二级除尘器的选择 9
2.3.2袋式除尘器滤料的选择 10
2.3.3选择清灰方式 11
2.3.4袋式除尘器型号的选择 12
2.3.5总除尘效率 13
三、脱硫系统的设计 15
3.1 脱硫工艺的选择 15
3.1.1常见的烟气脱硫工艺 15
3.1.3脱硫技术的选择 18
3.2 湿法脱硫简介和设计 19
3.2.1基本脱硫原理 19
3.2.2 脱硫工艺流程 19
3.2.3 脱硫影响因素 20
3.3 脱硫中喷淋塔的计算 21
3.3.1 塔内流量计算 21
3.3.2 喷淋塔径计算 21
3.3.3 喷淋塔高计算 21
3.3.4 氧化钙的用量 22
四、烟囱设计 24
4.1烟囱计算 24
4.1.1烟囱高度计算 24
4.1.2烟囱直径的计算 24
4.1.3烟囱的抽力 25
4.1.4烟囱内温度降 25
五、管网布置 26
5.1 各装置及管道布置的原则 26
5.1.1管网布置原则 26
5.2管道规格和阻力计算 26
5.2.1管道管径计算 26
5.5.2 系统阻力计算 27
六、风机和电动机的计算 29
6.1风机规格的计算 29
6.1.1风机风量计算 29
6.1.2风机风压计算 29
6.2电机功率计算 31
6.2.1电动机功率计算 31
七、小结 32
参考文献 33

一、前言
1.1课程设计的目的
1．通过课程设计实践，树立正确的设计思想，培养综合运用大气污染控制设计课程和其他先修课程的理论与生产实际知识来分析和解决大气污染控制设计问题的能力。
2．学习大气污染控制设计的一般方法、步骤，掌握大气污染控制设计的一般规律。
3．进行大气污染控制设计基本技能的训练：例如计算、绘图、查阅资料和手册、运用标准和规范。

1.2烟气脱硫除尘的意义
我国是煤炭生产和消费大国,煤主要用作动力燃料和发电。煤中的碳、氢、氧、氮、硫等元素,在燃烧过程中生成SO2、NOx、CO2并产生大量粉尘,这些污染物尤其是SO2污染给自然环境和人体健康带来了很大的危害。控制燃煤烟气对大气的污染是保护大气环境的重中之重。目前减少燃煤污染的主要措施有：燃前脱硫、燃中固硫、燃后净化、建立大型干法选煤坑口电站、发展煤炭转化技术及寻找无污染替代燃料等。其中对燃煤烟气的脱硫除尘处理是减少燃煤烟气污染最直接的方法。
本次设计中燃煤锅炉所产生的烟气包含大量的烟尘和二氧化硫，如若不进行相应处理，会对周边大气环境造成严重污染，必须进行脱硫除尘处理之后达到相应排放标准之后才能排入大气环境。

1.3设计任务
1.根据锅炉生产能力、燃煤量、煤质等数据计算烟气量、烟尘浓度和SO2浓度。
2.净化系统设计方案分析，包括净化设备的工作原理及特点；运行参数的选择与设计；净化效率的影响因素等。
3.根据排放标准论证选择除尘系统（本设计要求采用除尘器为旋风除尘器的二级除尘系统）。
4.确定旋风除尘器型号（要求阻力不大于900 Pa），计算旋风除尘器各部分的尺寸、烟囱高度、出口内径和系统总阻力。
5.根据粉尘粒径分布数据计算所设计旋风除尘器的分割粒径、分级效率和总效率。
6.确定二级除尘设备型号，计算设备主要尺寸。
7.计算除尘系统的总除尘效率及粉尘排放浓度。
8.按照工程制图要求绘制旋风除尘器结构图和烟气净化系统平面布置图各一张。

1.4设计原始资料
1.4.1锅炉设备主要参数
表1-1 锅炉设备的主要参数
锅炉型号
额定蒸发量(t/h)
热效率
耗煤量(kg/h)
排烟温度(℃)
DZL8-1.25-AII型
10
80%
—
160

1.4.2煤的工业分析
表1-2 煤的工业分析（质量比，含N量不计）
低位发热量（kJ/kg）
CY
HY
SY
OY
灰分
水分
19757
77.80%
5.00%
0.40%
2.00%
5.80%
9.00%

1.4.3烟气性质
表1-3 烟气中烟尘颗粒粒径分布
平均粒径/um
0.5
6
7.5
15
25
35
45
55
﹥60
粒径分布/%
3
10
15
20
16
10
6
3
17
烟尘的排放因子：30%；
烟气温度：433 K；
烟气密度：1.26 kg/m3；
尘粒密度：2250 kg/m3；
空气过剩系数：α＝1.4；
水的蒸发热：2570.8 kJ/kg；
烟气其他性质按空气计算。

1.4.4烟气排放标准
按锅炉大气污染物排放标准（GB13217－2014）中二类区标准执行：
标准状态下颗粒物浓度排放标准：≦50 mg/m3；
标准状态下SO2排放标准：≦300 mg/m3；

二、除尘系统的设计
2.1锅炉烟气的计算
2.1.1锅炉的设计耗煤量
Mc==1626.5（）
式中：Mc——锅炉耗煤量；
MW——水的蒸发量；
C——水的蒸发热；
——煤的低位发热值；

2.1.2标准状态下理论需空气量

=8.184
式中——分别为煤中各元素所含的质量分数。

2.1.3标准状态下理论烟气量（空气含湿量13.0）

=8.723
式中——标准状态下理论空气量，；
——煤中水分所占质量分数，%；
——N元素在煤中所占质量分数，%。
2.1.4标准状态下实际烟气量

=12.049()
式中——空气过量系数；
——标准状态下理论烟气量，；
——标准状态下理论空气量，。
又因为：标准状态下烟气量以计，因此，

所以：已知，设计耗煤量得则标准状态下总烟气流量为：
=19597.6（）

2.1.5工况下总烟气量
=31083.4（）
式中 ——标准状况下的烟气流量，；
——工况下烟气温度，433K；
——标准状态下的温度，273K。

2.1.6标准状态下烟气含尘浓度

式中——排烟中飞灰占煤中不可燃成分的质量分数；
——煤中不可燃成分的含量；
——标准状态下实际烟气量，。
已知：，， ；代入公式得：

2.1.7标准状态下烟气中二氧化硫浓度的计算

式中——煤中可燃硫的质量分数；
——标准状态下燃煤产生的实际烟气量， 。
已知：，；代入公式得：

2.1.8净化系统应达到的效率
除尘器系统的总除尘效率：η==96.53%
脱硫系统效率：η==54.82%
2.1.9武汉地区气象资料
年平均气温17℃，年平均大气压101.71kPa.

2.2一级除尘工艺和设备的选择与计算
2.2.1一级除尘设备的选择
根据设计任务书要求，选择旋风除尘器作为一级除尘装置对烟气进行一级除尘，本设计要求总除尘器应达到的除尘效率：h=1--=1-=96.57%，所以应后置二级除尘器，本设计拟采用袋式除尘器作为二级除尘器，因其对小粒径颗粒的除尘效率高，净化效果好。

2.2.2旋风除尘器各部分的尺寸计算
工况下烟气流量：=31083.4（）=8.634
根据气体的含尘浓度、粉尘性质、分离要求、允许阻力损失、除尘效率等因素，选择XLT/A除尘器。
进口气速:
=14.82(m/s)
式中——进口气速，m/s;
∆P——压力损失,∆P≦900Pa;
ξ——局部阻力系数,ξ=6.5;
ρ——气体的密度,ρ=1.26kg/
为保证系统压降不大于900Pa，<14.82m/s

表2-1 CLT/A (XLT/A)型旋风除尘器的处理气量
组合
形式
进口风速
（m/s）
型号
CLT/A
-3.0
CLT/A
-3.5
CLT/A
- 4. 0
CLT/A
- 4. 5
CLT/A
- 5. 0
CLT/A
- 5. 5
CLT/A
- 6. 0
CLT/A
- 6. 5
CLT/A
- 7.5
CLT/A
- 7. 5
CLT/A
- 8. 0
筒径/mm
ϕ300
ϕ350
ϕ400
ϕ450
ϕ500
ϕ550
ϕ600
ϕ650
ϕ700
ϕ750
ϕ800
净化能力/(m3/h)
单筒
12
670
910
1180
1500
1860
2240
2670
3130
3630
4170
4750
15
830
1140
1480
1870
2320
2800
3340
3920
4540
5210
5940
18
1000
1360
1780
2250
2780
3360
4000
4700
5440
6250
7130
双筒
12
1140
1820
2360
3000
3720
4480
5340
6260
7260
8340
9500
15
1660
2280
2960
3740
4640
5600
6680
7840
9080
10420
11880
18
2000
2720
3560
4500
5560
6720
8000
9400
10880
12500
14260
三筒
12
2010
2730
3540
4500
5580
6720
8010
9390
10890
12510
14250
15
2490
3420
4440
5610
6960
8400
10020
11760
13620
15630
17820
18
3000
4080
5340
6750
8340
10080
12000
14100
16320
18750
21390
四筒
12
2680
3640
4720
6000
7440
8960
10680
12520
14520
16680
19000
15
3320
4480
5920
7480
9280
11200
13360
15680
18160
20840
23760
18
4000
5440
7120
9000
11120
13440
16000
18800
21760
25000
28520
六筒
12
4020
5460
7080
9000
11160
13440
16020
18780
21780
25020
28500
15
4980
6840
8880
11220
13920
16800
20040
23520
27240
31260
35640
18
6000
8160
10680
13500
16680
20160
24000
28200
32640
37500
42780

根据烟气的处理量选择表中六筒CLT/A-8.0旋风除尘器（ϕ800mm）作为一级除尘器。
进口截面积：
=0.108
式中A——进口截面积,;
D——筒径，m.

表2-2 XLT/A旋风除尘器的比例尺寸
尺寸名称
XLT/A
数值/m
入口宽度b

0.208
入口高度h

0.519
筒体直径D
3.85b
0.800
排出管直径de
0.6D
0.480
筒体长度L
2.26D
1.808
锥体长度H
2.0D
1.600
灰口直径d1
0.3D
0.240
根据：得进口气速为：
=Q/A=13.32m/s
式中——进口气速，m/s;
A——进口截面积,;
Q——标准状况下的烟气流量，.

计算系统压降，并联除尘系统压降为单筒除尘器的1.1倍，则：
×1.1=799Pa<900Pa
故符合设计要求。

2.2.3分割粒径的计算
假设接近圆筒壁处的气流切向速度近似等于气流的入口速度，=13.12m/s,取内、外涡旋交界面圆柱直径，计算得：
涡流指数：n=1-(1-0.67D0.14)= 0.60
交界面处气流切向速度：==22.42m/s
外涡旋气流平均径向速度：==0.33m/s
分割粒径：
==5.5m=5.5
根据经验公式计算分级效率：

计算结果见下表：
表2-3 旋风除尘器的分级效率
平均粒径/um
0.5
6
7.5
15
25
35
45
55
﹥60
粒径分布/%
3
10
15
20
16
10
6
3
17
分级效率
0.008
0.543
0.650
0.881
0.954
0.976
0.985
0.990
1.000
总效率η/%
83.75

2.3确定二级除尘设备选择与计算
2.3.1二级除尘器的选择
经过一级除尘的烟气中主要含有小直径颗粒，又因为所处理烟气的流量较大，可选用的除尘器主要为电除尘器和袋式除尘器。
电除尘器的优缺、点:
l 除尘效率符合该锅炉，且使用寿命长，运行费低于袋式除尘器。
l 电除尘的电场风速基本控制在≤0.8m/s~≤1.2m/s之间，过低设备体积相应增大，过高排放浓度不达标。
l 由于工况下烟气流量达到29164.335（m3N/h）,阻碍了电除尘的设计与使用。
l 并且电除尘器初投入成本也较高，虽然寿命长，但出现破损和故障，并不便于设备维护，
袋式除尘器优、缺点：
l 除尘效率高，可捕集粒径大于0.3微米的细小粉尘，除尘效率可达99%以上。
l 使用灵活，处理风量可由每小时数百立方米到每小时数十万立方米，可以直接设于室内，作为机床附近的小型机组，也可作成大型的除尘室，即“袋房”。
l 结构比较简单，运行比较稳定，初投资较电除尘器少,维护方便
l 布袋除尘器相比于电除尘器在运行阻力上的优势，但设备造价较高。
综上，选取袋式除尘器作为该燃煤锅炉的粉尘处理器。

2.3.2袋式除尘器滤料的选择
滤料是组成袋式除尘器的核心部分，其性能对袋式除尘器操作有很大影响。选择滤料是必须考虑含尘气体的特征，如颗粒和气体性质（温度、湿度、粒度和含尘浓度等）。性能良好的滤料应容尘量大、吸湿性小、效率高、阻力低、使用寿命长，同时具备耐温、耐磨、耐腐蚀、机械强度高等优点。
表2-4 各种纤维的主要性
材料
抗拉张度，MPa
使用温度，℃
断裂延伸%
耐磨性能
耐酸性能
耐碱性能
可燃性能
干态
湿态
最高
长期
天然纤维
棉
3.0～4.9
3.3～6.4
95
75～85
3～7
较好
差
较好
可燃
羊毛
1.0～1.7
0.8～1.6
100
80～90
25～35
较好
较好
差
可燃
蚕丝
3.4～4.0
2.1～2.8
90
70～80
15～25
较好
较好
差
可燃
化学纤维
锦纶
4.5～6.4
3.7～6.4
120
75～85
25～60
良好
差
较好
可燃
涤纶
4.3～6.5
6.3～6.5
150
130
20～50
良好
较好
较好
可燃
腈纶
2.5～5.0
2.0～4.5
150
110～130
25～50
较好
较好
较好
可燃
维纶
4.0～9.0
3.2～7.9
180
115
9～26
良好
较好
良好
可燃
丙纶
4.5～7.5
4.5～7.5
100
85～95
25～60
较好
良好
良好
可燃
氯纶
2.5～4.0
2.5～4.0
80～90
65～70
20～70
较好
良好
良好
不可燃

材料
抗拉张度，MPa
使用温度，℃
断裂延伸%
耐磨性能
耐酸性能
耐碱性能
可燃性能
干态
湿态
最高
长期
聚四氟乙烯纤维
1.2～1.8
1.2～1.8
\
-180～250
15～33
较好
良好
良好
不可燃
黏胶纤维
2.5～3.1
1.4～2.0
\
<260
16～22
差
较好
差
不可燃
玻璃纤维
6.0～7.3
3.9～4.7
315
250
3～4
差
较好
差
不可燃

该锅炉烟气的温度为433k，聚四氟乙烯纤维材料的耐磨性能、耐酸、碱性能以及使用温度，符合该燃煤锅炉的使用条件，所以选用聚四氟乙烯纤维材料作为布袋滤料。

2.3.3选择清灰方式
清灰是袋式除尘器能否长期持续工作的决定因素，它的基本要求是从滤袋上迅速而均匀地剥落沉积的粉尘，同时又能保持一定的一次粉尘层，不损失滤袋。
表2-5 袋式除尘器的使用比对表
粉尘种类
纤维种类
清灰方式
过滤气速/（m˙min-1）
粉尘比阻力系数[N˙min˙（g˙m）-1]
飞灰（煤）
玻璃、聚四氯乙烯
逆气流脉冲
喷吹机械振动
0.58～1.8
1.17～2.51
水泥
玻璃、丙烯酸系聚酯
机械振动
0.46～0.64
2.00～11.69
铜
玻璃、丙烯酸系
机械振动逆气流
0.18～0.82
2.51～10.86
炭黑
玻璃、诺梅克斯、丙烯酸系、聚四氯乙烯
逆气流机械振动
0.34～0.49
3.67～9.35

粉尘种类
纤维种类
清灰方式
过滤气速/（m˙min-1）
粉尘比阻力系数[N˙min˙（g˙m）-1]
飞灰（焚烧）
玻璃
逆气流
0.76
30
石膏
棉、丙烯酸系
机械振动
0.76
1.05～3.16
氧化铁
诺梅克斯

0.64
20.17
石灰窟
玻璃
逆气流
0.7
1.5
氧化铅
聚酯
逆气流、机械振动
0.3
9.5
烧结尘
玻璃
逆气流
0.7
2.08

滤料特性除与纤维本身的性质有关外，还与滤料表面结构有很大关系。表面光滑的滤料容尘量小、清灰方便，适用于含尘浓度低，黏性大的粉尘，采用的过滤速度不宜过高。表面起毛的滤料容尘量大，粉尘能深入滤料内部，可以采用较高的过滤速度，但必须及时清灰。
对于袋式除尘器对袋式除尘器效果影响较大的清灰方式：
1、 机械振动：一般采用电动自动进行。对其布袋可以使之垂直方向振动，也可以在水平方向振动。振动的部位可以在上部、下部、中部，选取在哪个部位取决于除尘器的结构。机械振动结构非常简单，只装上附着式振动器便可，是最经济的一种清灰方式。
2、 脉冲喷吹：使用范围有限，只能应用于外滤式除尘器。
3、 逆向气流反吹或反洗清灰：
参照资料，综合考虑了含尘气体的温度、湿度、酸碱性，粉尘粒径，黏性、弹落灰尘的难易程度以及经济性。采用的清灰方式为：机械振动。这种清灰方式的除尘器结构简单，清灰效果好，经济投入小。

2.3.4袋式除尘器型号的选择

表2-6 LD型机械振打袋式除尘器的技术性能
型号
形式
分室数
滤袋数
过滤面积/m2
处理气量
/(m3/h)
压力损失/Pa
排出管数
质量/kg
尺寸/mm
A
L
LD14-56

4
56
112
16800
784〜980

7606

3003
LD14-70

5
70
140
21000
1
8533

3753
LD14-84
单
6
84
168
25200

9963

4503
LD14-98

7
98
196
29400

11332
2250
5253
LD14-112
列
8
112
224
33600

11998

6003
LD14-126

9
126
252
37800
2
14130

6753
LD14-140

10
140
280
42000

16500

7503
LD14-2X56

4X2
112
224
33600
784〜980

14491

3003
LD14-2X70

5X2
140
280
42000
1
15406

3753
LD14-2X84
双
6X2
168
336
50400

20218

4503
LD14-2X98

7X2
196
392
58800

23148
4500
5253
LD14-2X112
列
8X2
224
448
67200

25961

6003
LD14-2X126

9X2
252
504
75600
2
28507

6753
LD14-2X140

10X2
280
560
84000

30698

7503
根据锅炉排放的烟气量Q=31083.4（），选择上表中的LD14-112型机械振打袋式除尘器作为二级除尘器,除尘效率大于98%。

2.3.5总除尘效率
总除尘效率==1-(1-83.75%)(1-98%)=99.68%>96.53%
该除尘系统可行。

图2-1 型机械振打袋式除尘器示意图
三、脱硫系统的设计
3.1脱硫工艺的选择
3.1.1常见的烟气脱硫工艺
脱硫技术是将煤中的硫元素用钙基等方法固定成为固体防止燃烧时生成SO2。
燃烧后的烟气脱硫工艺常见的有以下几种：
A.石膏脱硫法
   石膏脱硫法的工作原理是：将石灰石粉加水制成浆液作为吸收剂泵入吸收塔与烟气充分接触混合，烟气中的二氧化硫与浆液中的碳酸钙以及从塔下部鼓入的空气进行氧化反应生成硫酸钙，硫酸钙达到一定饱和度后，结晶形成二水石膏。经吸收塔排出的石膏浆液经浓缩、脱水，使其含水量小于10%，然后用输送机送至石膏贮仓堆放，脱硫后的烟气经过除雾器除去雾滴，再经过换热器加热升温后，由烟囱排入大气。）由于吸收塔内吸收剂浆液通过循环泵反复循环与烟气接触，吸收剂利用率很高，钙硫比较低，脱硫效率可大于95%。
B.氨水洗涤法脱硫工艺
   该脱硫工艺以氨水为吸收剂，副产硫酸铵化肥。锅炉排出的烟气经换热器冷却至90~100℃，进入预洗涤器经洗涤后除去HCI和HF，洗涤后的烟气经过液滴分离器除去水滴进入前置洗涤器中。在前置洗涤器中，氨水自塔顶喷淋洗涤烟气，烟气中的SO2被洗涤吸收除去，经洗涤的烟气排出后经液滴分离器除去携带的水滴，进入脱硫洗涤器。在该洗涤器中烟气进一步被洗涤，经洗涤塔顶的除雾器除去雾滴，进入脱硫洗涤器。再经烟气换热器加热后经烟囱排放。
C.烟气循环流化床脱硫工艺
　　烟气循环流化床脱硫工艺由吸收剂制备、吸收塔、脱硫灰再循环、除尘 石灰 石膏法脱硫工艺流程器及控制系统等部分组成。该工艺一般采用干态的消石灰粉作为吸收剂，或者其它对二氧化硫有吸收反应能力的干粉或浆液作为吸收剂。 
　　由锅炉排出的烟气从吸收塔（即流化床）底部进入。（吸收塔底部为一个文丘里装置，烟气流经文丘里管后速度加快，并在此与很细的吸收剂粉末互相混合，颗粒之间、气体与颗粒之间剧烈摩擦，形成流化床，）。在喷入均匀水雾降低烟温的条件下，吸收剂与烟气中的二氧化硫反应生成CaSO３和CaSO４。脱硫后携带大量固体颗粒的烟气从吸收塔顶部排出，进入再循环除尘器，被分离出来的颗粒经中间灰仓返回吸收塔，由于固体颗粒反复循环达百次之多，故吸收剂利用率较高。 
　　此工艺所产生的副产物呈干粉状，主要由飞灰、CaSO３、CaSO４和未反应完的吸收剂Ca(OH)2等组成，适合作废矿井回填、道路基础等。 
   典型的烟气循环流化床脱硫工艺，当燃煤含硫量为2%左右，钙硫比不大于1.3时，脱硫率可达90%以上，排烟温度约70℃。此工艺在国外目前应用在10~20万千瓦等级机组。由于其占地面积少，投资较省，尤其适合于老机组烟气脱硫。 
3.1.2比对脱硫技术
SO2的控制技术可分为燃烧前脱硫、燃烧中脱硫和燃炔的脱硫（亦称为烟气脱硫）三种。由于烟气中的硫以SO2形态存在，脱除较易，烟气脱硫（FGD)是目前应用最广泛、效率最高的脱硫技术，也是控制SO2排放的主要手段。
本课程设计中含硫烟气为低浓度SO2烟气，由于其烟气量大，直接选择采用烟气脱硫工艺进行净化。
根据脱硫过程是否加入液体和脱硫产物的干湿形态可将烟气脱硫方法分为湿法、半干法、干法。湿法脱硫里应用溶液或浆液吸收SO2，其直接产物也是溶液或浆液，具有工艺成熟，脱硫效率高、操作简单等优点，但脱硫液处理较麻烦，容易造成二次污染，且脱硫后烟气的温度较低，不利于扩散。干法烟气脱硫过程无液体介入，完全在干燥状态下进行，且脱硫产物也为干粉状，因而工艺简单投资较低，净化后温度降低很少，利于于扩散，且无废水排出，但净化效率一般不高。半干法里用雾化的脱硫剂或浆液脱硫。但在脱硫过程中，雾滴被蒸发干燥，直接产物是干态粉末，具有干法和湿法脱硫优点。

表3-1 一些烟气脱硫方法介绍
原理
方法分类
脱硫剂
脱硫方法
干湿
状态
脱硫产物
处理
终产品

吸
收
石灰石/石灰法
Ca(OH)2CaCO3
石灰石/石灰直接喷射法
干法
－
－

炉内喷钙-炉厚活化法
半干法
抛弃或利用
脱硫灰
喷雾干燥法
半干法
抛弃或利用
脱硫灰
循环流化床脱硫法
半干法
抛弃或利用
脱硫灰
增湿灰循环脱硫法
半干法
抛弃或利用
脱硫灰
湿式石灰石/石灰-石膏法
湿法
氧化
石膏
石灰-亚硫酸钙法
湿法
加工产品
亚硫酸钙
氨法
(NH4)2SO3
氨-酸法
湿法
酸化分解
浓SO2、化肥
氨-亚氨法
湿法
氨中和
亚硫酸铵
氨-硫氨法
湿法
氧化
硫酸铵
NH3·H2O
新氨法
湿法
酸分解制酸
化肥、硫酸

钠碱法
Na2SO3(NaOH、Na2CO3)
亚硫酸钠循环法
湿法
热再生
浓SO2
亚硫酸钠法
湿法
碱综合
亚硫酸钠
钠盐-酸分解法
湿法
酸化分解
浓SO2、冰晶石
海水脱硫
海水中CO32-、HCO3-等碱性物质
海水脱硫法
湿法
排入大海
－
原理
方法分类
脱硫剂
脱硫方法
干湿状态
脱硫产物处理
终产品
吸收
间接石灰石/石灰法
Na2SO3或NaOH
双碱法
湿法
石灰中和
石膏
Al2(SO4)3·Al2O3
碱性硫酸铝-石膏法
湿法
石灰中和
石膏
金属氧化物法
MgO
氧化镁法
湿法
加热分解
浓SO2
ZnO
氧化锌法
湿法
加热分解
浓SO2、氧化锌
MnO
氧化锰法
湿法
电解
金属锰
吸附
活性炭吸附法
活性炭
活性炭制酸法
湿法
水洗再生
稀硫酸
活性炭(NH4)2HPO4
磷铵肥法
湿法
萃取、氨综合、氧化
磷铵复肥
氧化
催化氧化法
O2及钒催化剂
干式氧化法
干法
浓H2SO4吸收
硫酸
稀H2SO4及Fe3+催化剂
液相氧化法
湿法
石灰中和
石膏
高能电子氧化法
自由基
电子束照射法
干法
氨中和
硫铵
等离子体
脉冲电晕等离子
干法
氨中和
硫铵

3.1.3脱硫技术的选择
我国由于地域辽阔，各地经济条件，燃煤煤质、脱硫剂来源、环保要求等不尽相同，结合相关材料，该锅炉脱硫技术的选用应考虑以下主要原则：
A. 技术成熟、运行可靠，至少在国外已有商业化先例，并有较多的应用业绩。
B. 脱硫后烟气中的SO2达到(GB13271-2014)中二类大气污染物排放标准。
C. 通过之前对基础资料的物料衡算，该燃煤锅炉的脱硫效率应达到54.82%。
D. 脱硫剂供应有保障，占地面积小，脱硫产物可回收利用或卫生处理处置。
综合以上的分析和要求，我们组最终决定选用石灰石/石灰－石膏法作为该锅炉的脱硫工艺。采用该工艺的优势如下：
A. 首先石灰石/石灰－石膏法开发较早，工艺成熟，Ca/S比较低，且在国外应用广泛。（美国脱硫工艺80%是石灰石/石膏法，德国有90%，日本也有75%以上）。
B. 从表3-9中看出，燃煤发电机组大多数选用湿法石灰石/石膏FGD技术。而且吸收塔中，以喷淋空塔为主。
3.2 湿法脱硫简介和设计
3.2.1基本脱硫原理
石灰石/石灰石膏法是采用石灰石或石灰浆液脱出烟气中SO2并副产石膏的脱硫方法。该法开发较早，工艺成熟，Ca/S比较低，操作简便，吸附剂价廉易得，所得石膏副产品可做为轻质建筑材料。因此，这种工艺应用广泛。上海闸北电厂曾进行过工业实验，重庆珞璜电厂从日本三菱重工公司引进了配套2×360MW机组的石灰石-石膏法脱硫装置。
该脱硫过程以石灰石或石灰浆液为吸收剂吸收烟气中SO2，主要分为吸收和氧化两个步骤。首先生成亚硫酸钙，然后亚硫酸钙再被氧化为硫酸钙，整个过程发生的主要反应如下：
①吸收
CaO+H2O→Ca(OH)2
Ca(OH)2+SO2→CaSO3·1/2H2O+1/2H2O
CaCO3+SO2+1/2H2O→CaSO3·1/2H2O+CO2↑
CaSO3·1/2H2O+SO2+1/2H2O→Ca(HSO3)2
②氧化
2CaSO3·1/2H2O+O2+3H2O→2CaSO4·2H2O
Ca(HSO3)2+1/2O2+H2O→CaSO4·2H2O+SO2↑

吸收塔内由于氧化副反应生成溶解度很低的石膏，很容易在吸收塔内沉积下来造成结垢和堵塞。溶液pH值愈低，氧化副反应愈容易进行。

3.2.2 脱硫工艺流程
并流式石灰石/石灰-石膏法工艺流程。锅炉烟气经除尘、冷却后送入吸收塔，吸收塔内用配置好的石灰石或石灰浆液洗涤含SO2烟气，经洗涤净化的烟气经除雾和再热后排放。石灰浆液在吸收SO2后，成为含有亚硫酸和亚硫酸氢钙的混合液，在母液槽中用硫酸将其混合液的pH值调整为4～4.5，用泵送入氧化塔，在氧化塔内60～80。C下被4.9×105Pa的压缩空气氧化。生成的石膏经增稠器使其沉积，上清液返回吸收循环系统，石膏浆经离心机分立得到石膏。
该工艺的主要设备为吸收塔和氧化塔；
①吸收塔 吸收塔是整个工艺的核心设备，其性能对SO2的去除率有很大影响，从技术和经济两方面进行权衡，选择喷淋塔为吸收塔；
②氧化塔 为了加快氧化速度，做为氧化用的空气进入塔内必须分散成微细的气泡，以增大气液的接触面积。

3.2.3 脱硫影响因素
①浆液的PH值 吸收塔洗涤浆液中pH值的高低直接影响SO2 的吸收率及设备的结垢、腐蚀程度等, 而且脱硫过程的pH值是在一定范围内变化的。长期的研究和工程实践表明,湿法烟气脱硫的工艺系统采用的石灰石浆液的PH值控制在5.8～6.2，石灰石浆液PH一般控制在7左右；
②液气比 液气比对吸收推动力、吸收设备的持液量有影响。增大液气比对吸收起促进作用，但大气液比对设备要求高且费用高，实际中要视情况而定。本系统采用15L/m3；
③石灰石的粒度 一般来说，粒度减小，脱硫率及石灰石利用率高。为了保证脱硫石膏的综合利用及减少废水的排放量，用于脱硫的石灰石中CaCO3的含量宜高于90%；
④吸收温度 低洗涤温度有利于SO2 的吸收。所以要求整个浆液洗涤过程中的烟气温度都在100℃以下。100℃左右的原烟气进入吸收塔后, 经过多级喷淋层的洗涤降温, 到吸收塔出口时温度一般为(45～70)℃；
⑤烟气流速选用3.5m/s；
⑥结垢，这是该石灰石/石灰-石膏法脱硫工艺的组要缺点。除吸收塔满足高持液量、有较大的气液接触面积等外，可在吸收液中添加镁离子、氯化钙、己二酸等。

3.3 脱硫中喷淋塔的计算
3.3.1 塔内流量计算
假设喷淋塔内平均温度为，压力为120KPa，则喷淋塔内烟气流量为：

式中：——喷淋塔内烟气流量，；
——标况下烟气流量，；
代入公式得：
=5.44
3.3.2 喷淋塔径计算
依据石灰石烟气脱硫的操作条件参数，可选择喷淋塔内烟气流速，则喷淋塔截面A为：
1.55 (m2)
则塔径d为：
1.405m
取塔径D=1500mm
3.3.3 喷淋塔高计算
喷淋塔可看做由三部分组成，分成为吸收区、除雾区和浆池。
(1)吸收区高度
依据石灰石法烟气脱硫的操作条件参数得，选择喷淋塔喷气液反应时间t=4s，则喷淋塔的吸收区高度为：

(2)除雾区高度
除雾器设计成两段。每层除雾器上下各设有冲洗喷嘴。最下层冲洗喷嘴距最上层(3.4～3.5)m。
则取除雾区高度为：
(3)浆池高度
浆池容量V1按液气比浆液停留时间t1确定：

式中：
—液气比，取；
—工况下烟气量，；
—浆液停留时间，；
一般t1为，本设计中取值为，则浆池容积为：
35.25m3
选取浆池直径等于或大于喷淋塔，本设计中选取的浆料池直径为3m，然后再根据计算浆池高度：
4.9894m
式中：—浆池高度，；
—浆池容积，；
—浆池直径，。
从浆池液面到烟气