大气设计说明书.doc

课 程 设 计

系 别： 环境与市政工程系
专 业： 环境工程
姓 名： 乔 旭
学 号： 021410232
指导教师： 张霞 姜立民 焦桂枝

河南城建学院
2013年1月10日

目 录

前 言 1 -
1设计任务 2
1.1课程设计的题目 4
1.2设计的原始资料 4
2设计计算 5
2.1 燃煤锅炉排烟量及烟尘和二氧化硫浓度的计算 5
2.2 除尘器的选择 6
3除尘系统的选择 7
3.1 预除尘设备的选择 7
3.1.1 旋风除尘器的工作原理、特点 10
3.1.2 旋风除尘器的结构设计及选用 11
3.2二级除尘设备的选择 12
3.2.1袋式除尘器的工作原理、特点 16
3.2.2脉冲袋式除尘器的结构设计及选型 19
4锅炉烟气脱硫工艺的选择 21
4.1. 脱硫工艺及脱硫吸收器选择 22
4.1.1 脱硫除尘工艺选择 22
4.1.2 脱硫吸收器的选择 21
6 烟囱的设计 26
7 系统阻力的计算 28
8风机和电动机选择的计算 29
9绘制图纸 30
10设计总结…………………………………………………………………………30
11主要的参考书目 30

- 1 -

前 言

我国大气污染严重，污染废气排放总量处于较高水平。为控制和整治大气污染，“九五”以来，我国在污染排放控制技术等方面开展了大量研究开发工作，取得了许多新的成果，大气污染的防治也取得重要进展。在“八五”、“九五”期间，国家辟出专款开展全球气候变化预测、影响和对策研究，在温室气体排放和温室效应机理、海洋对全球气候变化的影响、气候变化对社会经济与自然资源的影响等方面取得很大进展。近年来，我国环境监测能力有了很大提高，初步形成了具有中国特色的环境监测技术和管理体系，环境监测工作的进展明显。
我国国民经济的高速发展推动了我国环保科技研究领域不断拓展，我国早期的环境科学偏重单纯研究污染引起的环境问题，现在扩展到全面研究生态系统、自然资源保护和全球性环境问题；特别是污染防治，由工业“三废”治理技术，扩展到综合防治技术，由点源的治理技术，扩展到区域性综合防治技术，并研究开发了无废少废的清洁生产工艺、废物资源化技术等。
1.设计任务
1.1课程设计的题目
某化工有限公司三废混燃锅炉烟气脱硫除尘工程设计
1.2设计的原始资料
设计项目为160t/h+175t/h三废锅炉，燃料为某工业区洗中煤，掺烧化肥厂造气炉排出的废渣和废气。其中60t/h三废余热锅炉：燃用洗中煤及炉渣：12~16t/h，造气炉吹风气气流量50000~80000m3/h，H2S含量800~1000mg/m3；其中75t/h三废余热锅炉：燃用洗中煤及炉渣：15~20t/h，造气炉吹风气气流量50000~80000m3/h，H2S含量800~1000mg/m3。治理工程在厂区内60 m 50 m范围内，烟管出锅炉房的相对标高为3.5 m。
1. 煤质资料参数
序号
项目
符号
单位
1
工作基碳份
Car%
22~26
2
工作基氢份
Har%
1.9~2.4
3
工作基氧份
Oar%
8~10
4
工作基氮份
Nar%
---
5
工作基硫份
Sar%
0.6~1.0
6
工作基水份
Mar%
1.22~1.93
7
工作基灰份
Aar%
49~59
8
可燃挥发份
Vdaf%
14.5~15.6
9
工作基低位发热量
Qnet，ar MJ/kg
10.58

2. 灰成分分析

序号
名称
符号
单位
设计煤种
校核煤种
1
二氧化硅
SiO2
%
52.7
50.98
2
三氧化二铝
Al2O3
%
28.36
32.08
3
三氧化二铁
Fe2O3
%
5
3.85
4
氧化钙
CaO
%
4.64
4.12
5
氧化镁
MgO
%
1.38
1.44
6
氧化钾
K2O
%
1.79
1.04
7
氧化钠
Na2O
%
0.21
0.14
8
三氧化硫
SO3
%
1.51
2.26
9
五氧化二磷
P2O5
%
0.22
0.60
10
二氧化钛
TiO2
%
0.86
0.96

3. 气象和地理条件

序号
气象和地理条件
参数
1
多年平均大气温度
15.6℃
2
多年极端最高气温
42.3℃
3
多年极端最低气温
-15.3℃
4
多年平均相对湿度
67%
5
多年平均风速
2.4m/s
6
累年瞬时最大风速
20m/s
7
最大冻土深度
22cm
8
最大积雪深度
22cm
9
地基承载力
230kPa
10
抗震设防烈度
6度
11
设计基本地震加速度值
0.05g
标准状态下二氧化硫浓度排放标准：900mg/m3
2.设计计算
煤的组成成分
项目
Cy Hy Oy Ny Sy Ay Wy Vy
%
25.0 2.0 9.0 O 0.8 55.0 1.7 15.0

2.1 燃煤锅炉排烟量及烟尘和二氧化硫浓度的计算
⑴ 标准状态下理论空气量

=2.48
式中 C，H，S，O —— 分别代表煤中各元素所含得质量分数
⑵ 标准状态下理论烟气量

=2.72()
式中—— 标准状态下理论空气量
W-----煤中水分的质量分数
N-----N元素在煤中的质量分数
(3) 标准状态下实际烟气量

标准状态下烟气流量Q应以计,因此,

=3.73×68000
=25350()
式中a-----空气过量系数（查大气污染控制工程P.41 取a=1.4）
------标准状态下理论烟气量,
------标准状态下理论空气量,
(4)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（查大气污染控制工程 取=0.2）
-------煤中不可燃成分的含量
------标准状态下实际烟气量, ()
(5)标准状态下烟气中二氧化硫浓度的计算

式中S------煤中硫的质量分数
------标准状态下燃煤产生的实际烟气量,()
2.2 除尘器的选择
(1) 除尘效率

=99.2%
式中C------标准状态下烟气含尘浓度,
------标准状态下锅炉烟尘排放标准中规定值,

（2）除尘器的选择
工作状况下烟气流量

=121972.5
式中 Q-----标准状态下烟气流量,
-----工况下烟气温度,K
T------标准状态下温度,273K
K------漏风系数 （取0.05）
则烟气流速为
布袋除尘器的除尘效率很高，一般可达99.5%以上
3.1.工艺流程的确定
通过对该公司锅炉燃煤过程中产生的烟气量、烟尘浓度、二氧化硫浓度的计算可知，实际操作条件下，烟气量121972.5 (m3/h)，烟尘浓度为26810（mg/m3），二氧化硫浓度为4300（mg/m3）。按《锅炉大气污染物排放标准》(GB 13271-2001)中二类区标准执行。标准状态下烟尘浓度排放标准：200mg/m3，标准状态下二氧化硫浓度排放标准：900 mg/m3。要求达到国家行业的排放标准，则设计时要求除尘器的除尘效率达到(1-200／26810）×100%=99.2%,脱硫设备要求达到的脱硫效率为(1-900／4300）×100%=79.1%,
3.2除尘器的选择
3.2.1除尘器的选用要点：
确定除尘器的种类，型式和流量时，应考虑以下要点：
针对目前环保要求、污染物排放费用的征收情况以及静电除尘器和布袋除尘器在性能上的差异和在各行各业应用的实际情况，对两种除尘器在实际应用中的基本性能做一个简单客观的对比。
1）除尘效率
布袋除尘器：对人体有严重影响的重金属粒子及亚微米级尘粒的捕集更为有效。通常除尘效率可达99.99%以上，排放烟尘浓度能稳定低于50mg/Nm3，甚至可达10 mg/Nm3以下，几乎实现零排放。
而布袋除尘器的过滤机理决定了它不受燃烧煤种物化性能变化的影响，具有稳定的除尘效率。
针对目前国家环保的排放标准和排放费用的征收办法，布袋除尘器所带来的经济效益是显而易见的。
2）系统变化对除尘器的影响
燃煤锅炉的煤种相对稳定，但也不能避免遇到煤种或煤质发生变化的时候；锅炉系统是一个经常变动和调节的系统，因此从锅炉中出来的烟气物化性能、烟尘浓度、温度等参数也不能保证不发生变化。这一系列的变化，针对不同的除尘器会引起明显不同的变化。下面从主要的几个方面进行对比：
①除尘器：
烟尘浓度的变化只引起布袋除尘器滤袋负荷的变化，从而导致清灰频率改变（自动调节）。烟尘浓度高滤袋上的积灰速度快，相应的清灰频率高，反之清灰频率低，而对排放浓度不会引起变化。
②对静电除尘器：
烟尘浓度的变化直接影响粉尘的荷电量，因此也直接影响了静电除尘器的除尘效率，最终反映在排放浓度的变化上。通常烟尘浓度增加除尘效率提高，排放浓度会相应增加；烟尘浓度减小除尘效率降低，排放浓度会相应降低。
（2）锅炉烟尘量不变，送、引风机风量变化
①对布袋除尘器：
由于风量的变化直接引起过滤风速的变化，从而引起设备阻力的变化，而对除尘效率基本没有影响。风量加大设备阻力加大，引风机出力增加；反之引风机出力减小。
②对静电除尘器：
风量的变化对设备没有什么太大影响，但是静电除尘器的除尘效率随风量的变化非常明显。若风量增大，静电除尘器电场风速提高，粉尘在电场中的停留时间缩短，虽然电场中风扰动增强了荷电粉尘的有效驱进速度，但是这不足以抵偿高风速引起的粉尘在电场中驻留时间缩短和二次扬尘加剧所带来的负面影响，因此除尘效率降低非常明显；反之，除尘效率有所增加，但增加幅度不大。
（3）温度的变化
①对布袋除尘器：
烟气温度太低，结露可能会引起“糊袋”和壳体腐蚀，烟气温度太高超过滤料允许温度易“烧袋”而损坏滤袋。但是如果温度的变化是在滤料的承受温度范围内，就不会影响除尘效率。引起不良后果的温度是在极端温度（事故/不正常状态）下，因此对于布袋除尘器就必须设有对极限温度控制的有效保护措施。
②对静电除尘器：
烟气温度太低，结露就会引起壳体腐蚀或高压爬电，但是对除尘效率是有好处的；烟气温度升高，粉尘比电阻升高不利于除尘。因此烟气温度直接影响除尘效率，且影响较为明显。
（4）烟气物化成分（或燃烧煤种）变化
①对布袋除尘器：
烟气的物化成份对布袋除尘器的除尘效率没有影响。但是如果烟气中含有对所有滤料都有腐蚀破坏的成分时就会直接影响滤料的使用寿命。
②对静电除尘器：
烟气物化成份直接引起粉尘比电阻的变化，从而影响除尘效率，而且影响很大。影响最为直接的是烟气中硫氧化物的含量，通常硫氧气化物的含量越高，粉尘比电阻越低，粉尘越容易捕集，除尘效率就高；反之，除尘效率就低。另外烟尘中的化学成分（如硅、铝、钾、钠等含量）的变化也将引起除尘效率的明显变化。
（5）气流分布
　 ①对布袋除尘器：
除尘效率与气流分布没有直接关系，即气流分布不影响除尘效率。但除尘器内部局部气流分布应尽量均匀，不能偏差太大，否则会由于局部负荷不均或射流磨损造成局部破袋，影响除尘器滤袋的正常使用寿命。
②对静电除尘器：
静电除尘器非常敏感电场中的气流分布，气流分布的好坏直接影响除尘效率的高低。在静电除尘器性能评价中，气流分布的均方根指数通常是评价一台静电除尘器的好坏的重要指标之一。
（6）空气预热器及系统管道漏风
①对布袋除尘器：
对于耐氧性能差的滤料会影响布袋寿命，比如：RYTON滤料，但是除尘效率不受影响。由于混入冷风系统风量增加导致系统阻力增加。
②对静电除尘器：
设备阻力无明显变化，但是系统风量增加提高了电场风速对除尘效率有影响。
3）运行与管理
（1）运行与管理
①对布袋除尘器：
运行稳定，控制简单，没有高电压设备，安全性好，对除尘效率的干扰因素少，排放稳定。由于滤袋是布袋除尘器的核心部件，是布袋除尘器的心脏，且相对比较脆弱、易损，因此设备管理要求严格。
②对静电除尘器：
运行中对除尘效率的干扰因素多，排放不稳定；控制相对较为复杂，高压设备安全防护要求高。由于静电除尘器均为钢结构，不易损坏，相对于布袋除尘器，设备管理要求不很严格。
（2）停机和启动
①对布袋除尘器：
方便，但长期停运时需要做好滤袋的保护工作。
②对静电除尘器：
方便，可随时停机。
（3）检修与维护
①对布袋除尘器：
可实现不停机检修，即在线维修。
②对静电除尘器：
检修时一定要停机
4）设备投资
（1）对于常规的烟气条件和粉尘（主要是指比较适合静电除尘器的烟气），两种除尘器排放浓度要达到目前较低的环保要求（如150mg/m3）初期投资布袋除尘器比静电除尘器约高20-35%左右
（2）对于低硫高比电阻粉尘、高SIO2、AL2O3类不适合静电除尘器捕集的粉尘，两种除尘器要达到目前较低的环保要求（如150mg/m3）初期投资静电除尘器和布袋除尘器相当或静电除尘器投资高些。
（3）通常条件下达到相同的除尘效率或者说达到相同的排放浓度，静电除尘器的投资通常要比布袋除尘器的投资高。
5）运行维护费用
（1）运行能耗
对布袋除尘器：风机能耗大，清灰能耗小。
对静电除尘器：风机能耗小，电场能耗大。
（2）维护费用
　布袋除尘器的维护检修费用主要是滤袋更换费，从目前实际运行情况来看，一次滤袋的更换费用只需要1.5-2年排污费比静电除尘器的少缴部分就可以抵偿。
　静电除尘器的维护维修费用主要是对阳极板、阴极线和振打锤等的更换等。此项费用较高，但年限比较长，约6年左右。
通过比较，选择袋式除尘器。
3.2.1袋式除尘器的工作原理、特点
袋式除尘器是一种干式的高效除尘器，它利用多孔的袋状过滤元件的过滤作用进行除尘。由于它具有除尘效率高（对于0.1um的粉尘，效率高达98%~99%）、适应性强、使用灵活、结构简单、工作稳定、便于回收粉尘、维护简单等优点。因此，袋式除尘器在冶金、化学、陶瓷、水泥、食品等不同工业部门中得到广泛的应用，在各种高效除尘器中，是最有竞争力的一种除尘设备。
  袋式除尘器的工作原理：袋式除尘器所使用的滤料本身的网孔较大，一般为20~50um，表面起绒的滤料约为5~10um。因此，新滤袋的除尘效率只有40%左右（1um粉尘）。当含尘空气通过滤料时，由于纤维的筛滤、拦截、碰撞、扩散和静电的作用，将粉尘阻留在滤料上，形成初层。同滤料相比，多孔的初层具有更高的除尘效率。因此，袋式除尘器的过滤作用主要是依*这个初层及以后逐渐堆积起来的粉尘层进行。随着集尘层的变厚，滤袋两侧压差变大，使除尘器的阻力损失增大，处理的气体量减小。同时，由于空气通过滤料孔隙的速度加快，使除尘效率下降。因此除尘器运行一段时间后，因此进行清灰，清除掉集尘层，但不破坏初层，以免效率下降。
常用袋式除尘器有简易袋除尘器、机械振打袋式除尘器、脉冲喷吹袋式除尘器和气环式袋式除尘器。
(1) 机械振打袋式除尘器
利用机械装置使滤袋产生振动而清灰的袋式除尘器。此类除尘器的特点是施加于粉尘层的动能较少而次数较多，因此要求滤料薄而光滑，质地柔软，有利于传递振动，在过滤面上生成足够的振动力。
中部振打袋式除尘器，又称ZX型袋式除尘器。基本部件由滤袋、箱体、灰斗、振打清灰装置、进出风管及螺旋输送机等部分组成。含尘气体由灰斗上部进入，然后向上进入滤袋，粉尘积于滤袋内表面，净气经滤料由阀箱向外排出。箱体由隔板分成相等滤袋数目的多个仓，袋底开口，并固定于底板的短管上，袋顶由帽盖封闭，并悬吊在振打机构的吊架上。箱体的顶盖上装有阀箱及振打机构。
特点：具有较高、稳定的除尘效率和较低的阻力，构造简单，滤袋装卸方便，维护 容易，应用范围较广。
(2)脉冲袋式除尘器
脉冲袋式除尘器有侧喷脉冲、顺喷脉冲、对喷脉冲、气箱脉冲、大型分室脉冲、旁插扁袋脉冲、离线脉冲、环隙喷吹、回转清灰脉冲袋式除尘器等多种形式。
含尘空气进气口进入除尘箱，因气体突然扩张，流速骤然降低，颗料较粗的粉尘，靠其自重力向下沉降，落入灰斗。细小粉尘通过各种效应被吸附在滤袋外壁，经滤袋过滤后的净化空气，通过文氏管进入上箱体，从出气口排出，被吸附在滤袋外壁的粉尘，随着时间的增长，越积越厚，除尘器阻力逐渐上升，处理的气体量不断减少，为了使除尘器经常保持有效状态，设备阻力稳定在一定的范围内，就需要清除吸附在滤袋外面的积灰。
消灰过程是由控制仪按规定要求对各个电磁脉冲阀发出指令，依次打开阀门，顺序向各组滤袋内喷吹高压空气。于是，气包内压缩空气经由喷吹管的孔眼穿过文氏管进入滤袋（称为一次风）。而当喷吹的高速气流通过文氏管——引射器的一刹那，数位于一次的周围空气被诱导同时进入袋内（称二次风）。由于这一、二次风形成一股与过滤气流相反的强有力逆向气流射入袋内，使滤袋在一瞬间急剧从收缩——膨胀——收缩，以及气流反向作用，逐将吸附在袋壁外面的粉尘清除下来。由于清灰时向袋内喷吹高压空气是在几组滤袋间依次进行的，并不切断需要处理的含尘空气。所以在清灰过程中，除尘器的压力损失和被处理的含尘气体量都几何不变。这一点就是脉冲袋式除尘器的先进性之一。
特点： 清灰方式作用强度很大，而且其强度和频率都可以调节，所以清灰效果好。
(3)气环式风袋式除尘器
含尘气体从上部进入顶部的分布室，均匀进入各个滤袋内，净化后的气体经排气管排出。吸附在滤袋内壁的粉尘和纤维缝中的粉尘，被气环箱喷出的高速空气吹落，吹落的粉尘沉降到集灰斗中，经输送机械送走。气环箱紧贴滤袋靠机械传动装置作周期性上下移动，每移动一次，即完成一次清灰过程。
特点：适用于高湿度、高浓度的含尘气体；可采用小型高压鼓风机作为气源，过滤风速大，投资省，由于装在机体外部，所以维修管理方便；不需要高精度的控制仪表，造价较低。主要缺点：气环箱上下移动时紧贴滤袋，使滤袋磨损加快，故障率较高。
它们的性能比较见表
除尘种类
概略除尘效率﹪
适用净化程度
经济指标
使用年限
粒径/μm
投资
耗钢量
/ｋｇ．ｍ－３
其他（水、电、压缩空气）
﹤1
1～５
５～１０
简易袋除尘器
﹤３０
﹤８０
﹤９５

中细净化
较大
较少
少量电能

取决于滤布的性能
机械振打袋式
﹤９０
﹤９９
﹤９９
较大
０.１～０.２５
少量电能
脉冲喷吹袋式
﹤９０
﹤９９
﹤９９
中
０.１～０.２

少量电能及压缩空气
气环式袋
﹤９０
﹤９９
﹤９９
中

综合比较，将选用机械振打袋式除尘器。
3.2.2机械振打袋式除尘器的结构设计及选型
根据粉尘的性质、处理气量和效率，结合表13-30布袋除尘器的应用情况（查现代烟气除尘技术），13-2布袋除尘器的过滤风速（查现代烟气除尘技术），13-28LDB对喷式脉冲袋式除尘器的主要技术性能(查三废处理工程技术手册 废气卷)选ZC-144/5机械回转反吹扁袋除尘器
主要性能如表6所示

型号
过滤面积(m2)
处理风量
袋长(m)
圈数
袋数(条)
效率%
阻力
外型尺寸(直径×高)（mm）
重量（kg）
规格
V米/分
m3/h

B
950
2.0-2.5
114000-142500
5.0
4
240
ф4380×10370
18270

机械振打袋式除尘器
结构：含尘气流由切向进入过滤室上部空间，大颗料及凝聚尘粒在离心力作用下沿筒壁旋落灰斗，小颗料尘弥散于过滤室袋间空隙，从而被除尘滤袋阻留，净化空气透过除尘布袋经花板上滤袋导口汇集于清洁室，由通风机吸入而排入大气中。随着过滤的进行，阻力逐渐增加，当达到反吹风控制阻力上限时，由差压变送器发出讯号自动启动反吹风机构工作；具有足够动量的反吹风气流由旋壁喷口吹入滤袋导口，阻挡过滤气流并改变袋内压力工况，引起滤袋实质性振击，抖落粉尘，旋臂分圈逐个反吹，当滤袋阻力降到下限时，反吹风机构自动停止工作
特点：①除尘器配套由低压喷吹装置，喷吹压力降低至0.2-0.4Mpa，清灰能耗低。
②因采用对喷的方式，滤袋长度可增至5m以上，比一般脉冲清灰滤袋要长2.5m-3m，所以，在同样的占地面积上，过滤面积可增加50%左右，使袋式除尘器的占地面积小，钢材消耗低。
③弹簧形的袋笼使滤袋磨损少，寿命长，且滤袋安装调整方便，箱体结构合理。
工作原理：当滤袋表面的粉尘负荷增大，达到一定阻力时，由脉冲控制仪发出指令，按顺序触发各控制阀，开启脉冲阀，使气包内的压缩空气从喷吹管各喷孔中以极高的速度喷出一次空气流，通过引射器诱导二次气流，一起喷入滤袋，造成滤袋瞬间急剧膨胀或收缩，从而使附着在滤袋上的粉尘脱落，每次喷吹的时间很短，约0.1-0.2s，由控制仪进行切换，每分钟内可有多排滤袋得到清灰。
设计计算
1.确定滤料：PTFE（聚四氯乙烯）纤维（查现代烟气除尘技术P487）
2.确定过滤面积A=Q/V=121972.5/60/2.3=255㎡
3.实际过滤风速V=121972.5/60/950=2.22m/min=0.037m/s
4. 压力损失：由除尘器的机构阻力，清洁滤料阻力和滤料上积附的粉尘层阻力三部分机构△P=△Pc+△Pf△+Pd
=1000
4.锅炉烟气脱硫工艺的选择
目前, 世界上烟气脱硫工艺有上百种, 但具有实用价值的工艺仅十几种。根据脱硫反应物和脱硫产物的存在状态可将其分为湿法、干法和半干法 3 种。湿法脱硫工艺应用广泛, 占世界总量的 85.0%, 其中氧化镁法技术成熟, 尤其对中、小锅炉烟气脱硫来说, 具有投资少, 占地面积小, 运行费用低等优点, 非常适合我国的国情。
4.1. 脱硫工艺及脱硫吸收器选择

通过对脱硫除尘工艺———湿法、半干法、干法的对比分析: 石灰石- 石膏法虽然工艺非常成熟,但投资大, 占地面积大, 不适合中、小锅炉。氧化镁法具有投资少、占地面积小、运行费用低等优点, 因此, 本方案选用氧化镁法脱硫工艺。
1.氧化镁法脱硫的反应机理
氧化镁的脱硫机理与氧化钙的脱硫机理相似，都是碱性氧化物与水反应生成氢氧化物，再与二氧化硫溶于水生成的亚硫酸溶液进行酸碱中和反应，氧化镁反应生成的亚硫酸镁和硫酸镁再经过回收SO2后进行重复利用或者将其强制氧化全部转化成硫酸盐制成七水硫酸镁。
脱硫过程中发生的主要化学反应有
MgO＋H2O=Mg(OH)2
Mg(OH)2＋SO2=MgSO3＋H2O
MgSO3＋H2O+SO2=Mg(HSO3)2
MgSO3＋1/2O2=MgSO4
氧化镁再生阶段发生的主要反应有
MgSO3 →MgO＋SO2
MgSO4→MgO＋SO3
Mg(HSO3)2→MgO＋H2O＋2SO2
SO2＋1/2O2→SO3
SO3＋H2O→H2SO4
当对副产物进行强制氧化制MgSO4·7H2O出售时
MgSO3＋1/2O2→MgSO4
MgSO4＋7H2O→MgSO4·7H2O
2.氧化镁法脱硫工艺的流程简介
目前已经商业化运行的湿法脱硫工艺中氧化镁脱硫技术是一种前景较好的脱硫技术，该工艺较为成熟，投资少，结构简单，安全性能好，并且能够减少二次污染，脱硫剂循环利用，降低了脱硫成本，能够带来一定的经济效益。相对于钙法脱硫而言，避免了简易湿法存在着的一系列的问题，比如管路堵塞、烟温过低、烟气带水和存在二次水污染等等；同时与较为完整的石灰石/石膏法，占地面积小，运行费用低，投资额大幅减小，综合经济效益得到很大的提高。镁法的整个工艺流程可以分为副产品制硫酸和制七水硫酸镁两种，以下分别将工艺叙述以下：
（一）制硫酸
从锅炉出来的烟气烟温大都在140℃以上，里面含有大量的二氧化碳、灰尘和二氧化硫，同时也包括氢氟酸、氢氯酸和三氧化硫等酸性气体。烟气首先进入除尘系统，通过静电除尘器或者布袋除尘器将99%以上的灰尘收集下来作为建筑材料出售给水泥厂等相关企业，既能增加企业收益又能避免因为尘粒而堵塞喷头降低脱硫效率。
经除尘后的烟气从脱硫塔底部进入脱硫反应塔，在脱硫塔烟气入口处设有喷水降温的装置，将烟气的温度降到比较适于SO2发生化学反应，在烟气进口上方装有一层旋流板，目的是减缓烟气流速增加反应时间以及达到烟气在塔内均匀分布的效果。在旋流板的上面有三层喷头不断的喷淋脱硫剂浆液，与从下而上的烟气进行逆向接触，充分的进行反应。为了减少设备的结构堵塞问题以及减小塔内压力损失过大保证烟气畅通，塔体内不设任何支撑或检修架。经洗涤后的烟气湿度比较大，需要对它进行脱水处理，一般是在吸收塔内喷淋层的上方安装两层除雾器。同时在除雾器的上面又安装了自动工艺水冲洗系统以便及时处理运行一段时间后除雾器上面的积灰。
从脱硫塔内出来的烟气温度一般在55~60℃左右，并且烟气中仍含有少许水分，直接排放容易造成风机带水腐蚀风机叶片和烟囱。因此，在风机前面通过加热将烟气温度提高后再进行排放，这样就能避免风机的烟囱的腐蚀。
为了保证在脱硫塔内设备检修时不影响锅炉的正常运行，增加一旁路系统，通过挡板门控制烟气的走向，用于保护脱硫系统，同时也不会对锅炉的运行产生任何不利的影响。
对于氧化镁来说，在吸收塔内与二氧化硫反应后变成亚硫酸镁，部分被烟气中的氧气氧化变成硫酸镁。混合浆液通过脱水和干燥工序除去固体的表面水分和结晶水。
干燥后的亚硫酸镁和硫酸镁经再生工序内对其焙烧，使其分解，可得到氧化镁，同时析出二氧化硫。焙烧的温度对氧化镁的性质影响很大，适合氧化镁再生的焙烧温度为660~870℃。当温度超过1200℃时，氧化镁就会被烧结，不能再作为脱硫剂使用。
焙烧炉排气中的二氧化硫浓度为10~16%，经除尘后可以用于制造硫酸，再生后的氧化镁重新循环用于脱硫。
a、 烟气系统
烟气系统是指包括预除尘器、旁路、烟气升温装置和烟囱在内的若干处理烟气的体系。
在该系统内烟气经过除尘降温处理将从锅炉出来的烟气调整到比较适宜的反应条件，同时在设备出现故障或系统运行不正常时烟气可从旁路通过，保证整个电厂系统的正常运行，烟气升温的目的是为了降低烟气的含水率，利于从烟囱排出的烟气能够尽快扩散。
b、 浆液制备系统
外购氧化镁粒径如果符合脱硫要求，不需要粉碎可以直接进入消化装置制成浓度在15~25%的浆液，然后通过浆液输送泵送至吸收塔内，完成脱硫目的。
c、   SO2吸收系统
吸收塔是SO2吸收的主要场所，材质大都采用普通钢结构另加防腐层，塔底是浆液池，塔的中间是喷淋层，上面是除雾器。浆液在塔内不断的进行循环，当浆液浓度达到一定的程度时就通过浆液输出泵排到浆液处理系统中去。
d、 浆液处理系统
从吸收塔内出来的浆液主要是亚硫酸镁和硫酸镁溶液，在要求对氧化镁再生时首先应该将溶液提纯，然后进行浓缩、干燥，干燥后的亚硫酸镁在850℃下，存在碳的情况下煅烧重新生成氧化镁和二氧化硫，煅烧生成的氧化镁再返回吸收系统，收集到纯度较高的二氧化硫气体被送入硫酸装置制硫酸。
（二）制七水硫酸镁
该工艺与上述工艺相差不大，只是在脱硫剂浆液的处理方式上有所不同。在脱硫塔内二氧化硫和氢氧化镁反应之后生成的亚硫酸镁进入吸收塔底浆液池，由鼓风机往浆液池强制送风，氧化成硫酸镁。含硫酸镁的水连续循环使用于脱硫过程，当循环水中硫酸镁浓度达到一定条件后由泵打入集水池内，接着送至硫酸镁脱杂系统。脱硫污水经脱杂设备去除杂质之后，硫酸镁溶液经浓缩设备结晶出七水硫酸镁。回收的七水硫酸镁经干燥后包装贮仓，水从七水硫酸镁（ MgSO4∙7H2O）分离回收后输送到脱硫塔循环使用。
与上一过程相比，所不同的地方主要是
a、 吸收系统
为了提高硫酸镁的纯度在吸收塔的浆液槽内需要加强制氧化，因此吸收塔的结构与再生氧化镁的塔体结构就有所不同，氧化的同时需要不停的搅拌，动力消耗也会相应提高。
b、 增加了除杂系统
在吸收塔出来的浆液含有很多杂质，会影响硫酸镁的品质，因此需要增加除杂系统对硫酸镁溶液进行提纯。
c、 浓缩系统
提纯后的硫酸镁溶液需要进行浓缩，将溶液制成高浓度的浓溶液，然后再除去多余的水分将硫酸镁溶液转化成带七个结晶水的硫酸镁，最后可以根据用户的不同要求选择不同的包装方式进行成品处理就可以了
4.1.2 脱硫吸收器的选择
脱硫吸收器的选择原则, 主要是看其液气接触条件、设备阻力以及吸收液循环量。脱硫吸收器比较选择如表9所示。

表9
吸收器类型
持液量
逆流接触
防堵性能
操作弹性
压降
除尘性能
喷淋塔
低
是
差
好
低
差
筛板塔
高
是
中
中
高
好
填料塔
中
是
中
好
中
好
湍球塔
高
是
差
差
高
好
旋流板塔
高
是
好
好
低
好

吸收设备中: 喷淋塔液气比高, 水消耗量大; 筛板塔阻力较大, 防堵能差; 湍球塔气液接触面积虽然较大, 但易结垢堵塞, 阻力较大。填料塔防堵性能一般, 结垢、黏结、堵塞也时有发生，虽然旋流板塔具有负荷高、压降低、不易堵、弹性好等优点, 但还不成熟很不利于计算。因此, 选用填料塔作为脱硫吸收器。
（1）填料塔的结构特点
　　 填料塔是以塔内的填料作为气液两相间接触构件的传质设备。填料塔的塔身是一直立式圆筒，底部装有填料支承板，填料以乱堆或整砌的方式放置在支承板上。填料的上方安装填料压板，以防被上升气流吹动。液体从塔顶经液体分布器喷淋到填料上，并沿填料表面流下。气体从塔底送入，经气体分布装置（小直径塔一般不设气体分布装置）分布后，与液体呈逆流连续通过填料层的空隙，在填料表面上，气液两相密切接触进行传质。填料塔属于连续接触式气液传质设备，两相组成沿塔高连续变化，在正常操作状态下，气相为连续相，液相为分散相。
　　当液体沿填料层向下流动时，有逐渐向塔壁集中的趋势，使得塔壁附近的液流量逐渐增大，这种现象称为壁流。壁流效应造成气液两相在填料层中分布不均，从而使传质效率下降。因此，当填料层较高时，需要进行分段，中间设置再分布装置。液体再分布装置包括液体收集器和液体再分布器两部分，上层填料流下的液体经液体收集器收集后，送到液体再分布器，经重新分布后喷淋到下层填料上。
　　填料塔具有生产能力大，分离效率高，压降小，持液量小，操作弹性大等优点。
　　填料塔也有一些不足之处，如填料造价高；当液体负荷较小时不能有效地润湿填料表面，使传质效率降低；不能直接用于有悬浮物或容易聚合的物料；对侧线进料和出料等复杂精馏不太适合等。
　 （2）填料塔填料
　　填料是填料塔中的传质元件，它可以有不同的分类。填料的类型有两大类：拉西环矩鞍填料；鲍尔环；鲍尔环是在拉西环的壁面上开一层或两层长方形小窗。波纹填料有丝网形和孔板形两大类。
对填料的基本要求有：传质效率高，要求填料能提供大的气液接触面。即要求具有大的比表面积，并要求填料表面易于被液体润湿。只有润湿的表面才是气液接触表面。生产能力大，气体压力降小。因此要求填料层的空隙率大。不移引起偏流和沟流。经久耐用具有良好的耐腐蚀性，较高的机械强度和必要的耐热性。取材容易，价格便宜。
4.2 吸收器的计算
（1）脱硫效率

= 79.1％
(2)填料塔的设计计算
①选择填料
由于处理的物料操作温度较高且具有腐蚀性所以选瓷制矩鞍填料
②计算塔径
进气烟气中SO2的浓度为：4300mg/

=0.00151
选择脱硫率为90%
由 得=0.000151
由气液平衡方程式，其中 m=28
得：x1*= y1/m=0.00151/28=0.000054

根据=（1.1-2.0）=1.1×25.2=30
气体的流量在标况下
Q=76050 m3/h
=21.12 m3/s
G= =943.7mol/s
又L/G=30，所以L=21025mol/s=503.575Kg/s (取溶液M=23 CaCO3约为7%)
查得资料 在操作条件下（50℃） ρL=4800Kg/ m3 ， 纯水ρL=988.1Kg/ m3
μL=60×10-5=0.6cp
气体的密度：
气体在操作条件（50℃）下的质量流量：Q=22.12Kg/s
故
查图乱堆填料泛点线，根据横坐标0.64,查得纵坐标为0.064
则由
取=988.1/4800=0.206
由表查得填料因子=130m-1 （50mm尺寸 d=75mm）
得液泛速度=
空塔气速
塔径 DT==2.8m
其中填料塔塔径和填料径的径比DT/d=2.8/0.75=18.1>10 符合要求
③填料层高度
塔径 DT=2.8m 得塔截面积
经查资料可知，在1atm 293k下SO2在清水中的气相总传质系数
Kya=0.056Kmol/ m3s ，
又因溶液中的传质系数比其在水中的大1-2倍。
所以在1atm 50℃下SO2在溶液中的传质系数
Kya=0.14Kmol/ m3s G=11.82 Kg/s 且M=32.16g/mol
V=0.37kmol/s

Y1*=X1=28×0.000023=0.000644

=0.000099
NOG==4.1
填料层高度 Z= HOG×NOG=4.52×4.1=18.2m
将填料层分为四段，每段高度为4.8m
经查资料△P=200mmH2O=2026.5Pa
④布液装置
填料塔塔径为1.4m 且液体的体积流量为
因此 其布液装置选用溢流槽式布液器
其中溢流槽式布液器是适应性较好的分布器，特别适宜于大流量操作。一般用于塔径D大于1000mm场合，其有若干个喷淋槽及置于其上的分配槽组成，对于本塔塔径为1400mm，查表5-35《塔设备