锅炉烟气除尘脱硫工程工艺设计(精).doc
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锅炉烟气除尘脱硫工程工艺设计
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。
采用湿法脱硫工艺,要考虑吸收器的性能,其性能的优劣直接影响烟气的脱硫效率、系统的运行费用等。
旋流板塔吸收器具有负荷高、压降低、不易堵、弹性好等优点,可以快速吸收烟尘,具有很高的脱硫效率。
1主要设计指标
1）二氧化硫（SO2）排放浓度<500mg/m3,脱硫效率≥80.0%;
2）烟尘排放浓度<150mg/m3,除尘效率≥99.3%;
3）烟气排放黑度低于林格曼黑度Ⅰ级;
4）处理烟气量≥15000m3/h;
5）处理设备阻力在800～1100Pa之间,并保证出口烟气不带水;
6）出口烟气含湿量≤8.0%。
2脱硫除尘工艺及脱硫吸收器比较选择
2.1脱硫除尘工艺比较选择
脱硫除尘工艺比较选择如表1所示
脱硫工艺
湿法
半干法
干法
石灰石石膏法
钠法
双碱法
氧化镁法
氨法
海水法
喷雾干燥
炉内喷钙
循环流化床
等离子体
脱硫效率/%
90～98
90～98
90～98
90～98
90～98
70～90
70～85
60～75
60～90
≥90
可靠性
高
高
高
高
一般
高
一般
一般
高
高
结垢
易结垢
不结垢
不结垢
不结垢
不结垢
不结垢
易结垢
易
易
不结垢
堵塞
堵塞
堵塞
不堵塞
不堵塞
不堵塞
不堵塞
堵塞
堵塞
堵塞
不堵塞
占地面积
大
小
中
小
大
中
中
中
中
中
运行费用
高
很高
一般
低
高
低
一般
一般
一般
一般
投资
大
小
较小
小
大
较小
较小
小
较小
大
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。
相比之下,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。
2.2脱硫吸收器比较选择
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2所示。
吸收器类型
持液量
逆流接触
防堵性能
操作弹性
设备阻力
除尘性能
喷淋塔
低
是
中
较好
低
差
填料塔
高
是
差
较好
中
中
湍球塔
中
是
好
中
中
较好
筛板塔
中
是
中
中
中
较好
旋流板塔
高
是
好
好
低
好
表2吸收设备中:
喷淋塔液气比高,水消耗量大;筛板塔阻力较大,防堵性能差;填料塔防堵性能差,易结垢、黏结、堵塞,阻力也较大;湍球塔气液接触面积虽然较大,但易结垢堵塞,阻力较大。
相比之下,旋流板塔具有负荷高、压降低、不易堵、弹性好等优点,适用于快速吸收过程,且具有很高的脱硫效率。
因此,选用旋流板塔脱硫除尘器。
3脱硫除尘原理
3.1氧化镁法脱硫原理
氧化镁法脱硫的主要原理:
在洗涤中采用含有MgO的浆液作脱硫剂,MgO被转变为亚硫酸镁（MgSO3）和硫酸镁（MgSO4）,然后将硫从溶液中脱除。
氧化镁法脱硫工艺有如下特点:
1）氧化镁法脱硫工艺成熟,目前日本、中国台湾应用较多,国内近年有一些项目也开始应用。
2）脱硫效率在90.0%～95.0%之间。
3）脱除等量的SO2,MgO的消耗量仅为CaCO3的40.0%。
4）要达到90.0%的脱硫效率,液气比在3～5L/m3之间,而石灰石-石膏工艺一般要在10～15L/m3之间。
5）我国MgO储量约80亿t,居世界首位,生产量居世界第一。
3.2旋流板塔吸收器脱硫除尘原理
来自锅炉的含尘烟气首先进入文丘里管,进行初级喷雾降尘脱硫处理,而后以15～22m/s的流速切向进入旋流板塔筒体,首先通过离心力的作用,烟气中的大颗粒被甩向塔壁,并被自上而下流动的吸收液捕集。
当烟气高速通过旋流塔板时,叶片上的吸收液被吹成很小的雾滴,尘粒、吸收液和雾滴相互之间在碰撞、拦截、布朗运动等机理的作用下,粒子间发生碰撞,粒径不断增大。
同时高温烟气向液体传热时,尘粒被降温,使水汽凝结在粒子表面,粒子质量也随之增大,在旋流塔板的导向作用下,旋转运动加剧,产生强大的离心力,粉尘很容易从烟气中脱离出来被甩向塔壁,在重力作用下流向塔底,实现气固分离。
对于烟气中那些微细尘粒,在通过一级塔板后不可能全部被捕集,还有一定数量的尘粒逸出,当其通过多层塔板后,微细尘粒凝并,质量不断增大后被捕集、分离,从而达到最佳除尘效果。
4脱硫除尘工艺设计
4.1主要设计参数
主要设计参数:
处理烟气量15000m3/h;烟气温度150～160℃;脱硫除尘塔入口烟温150～160℃;脱硫除尘塔出口烟温55℃;脱硫塔入口烟气SO2浓度2500mg/m3（计算值）;脱硫效率>83.0%（设计值）;脱硫剂氧化镁粉>200目,纯度>90.0%;液气比2～3L/m3;脱硫剂耗量14kg/h（max）;脱硫剂浆液浓度10.0%;吸收塔入口烟气粉尘浓度22g/m3（计算值）;除尘效率99.3%（设计值）。
4.2脱硫除尘工艺设计说明
烟气脱硫除尘工艺可分为脱硫剂配制系统、烟气脱硫除尘系统和循环水系统三大部分。
每台锅炉配备1台旋流板塔,锅炉烟气从烟道切向进入文丘里而后高速进入主塔底部,在塔内螺旋上升中与沿塔下流的脱硫液接触,进行脱硫除尘,经脱水板除雾后,由引风机抽出排空。
脱硫液从旋流板塔上部进入,在旋流板上被气流吹散,进行气液两相的接触,完成脱硫除尘器后从塔底流出,通过明渠流到综合循环池。
4.3脱硫剂制备系统工艺流程设计说明
脱硫剂MgO乳液的制备系统主要由灰斗、螺旋给料机、乳液贮槽、搅拌机、乳液泵等组成。
4.4脱硫除尘工艺设备设计说明
1）文丘里管:
文丘里管由满缩管、吼管和扩张管三部分组成。
2）旋流板塔:
脱硫除尘塔（旋流板塔）塔体采用麻石砌筑,主塔平台、支架、梯子等为碳钢,塔内件包括喷头、旋流板、脱水器、检修孔、支架、接管,这些物件均采用316L不锈钢材质,以确保整套装置的使用寿命。
设备外径为2540mm（塔壁厚220mm）,高度为17000mm。
3）副塔:
塔体采用麻石砌筑,主塔平台、支架、梯子等为碳钢,塔内包括一层脱水器,增加脱水效果。
设备外径为2000mm（塔壁厚200mm）,高度为17000mm。
4.5废水处理系统
脱硫废水产生量较小,约0.5t/h,pH在6～7之间,主要含SO3,MgSO4和固体悬浮物等,建议将其汇入工厂原有沉淀池污水处理系统一并处理。
4.6烟气排放分析
经湿法脱硫洗涤净化后的冷烟气经脱水器脱水后,温度降至露点以下,通常为50～60℃,所含水蒸气已近饱和,极易结露,对后续烟道腐蚀性较大,采用蒸汽再热器提高烟气扩散温度（≥80℃）后经烟囱排放。
通过对锅炉烟气污染物净化,最终排放烟气中污染物浓度预计为:
烟尘≤140mg/m3,SO2≤450mg/m3。
5投资估算和经济分析
1）工程主要费用:
46.01万元。
2）运行费用:
按月运行720h（30d×24h/d）,电费0.6元/度,水费1.62元/t,MgO450元/t计,职工月工资按800元/人计,各项运行费用合计0.69万元/月。
3）效益:
环境效益,每月减少烟尘排放472.0t,SO2排放45.4t;综合社会效益,按国内外资料统计,以每排放1.0tSO2引起综合经济损失500元计,每月可减少综合经济损失2.27万元;企业效益,节支增收合计每月25.86万元。
5结论
1）旋流板塔氧化镁湿法除尘脱硫工艺通过工程实例证明,其系统运行可靠性高,除尘脱硫效率高,完全达到了国家环保标准,在技术上是完全可靠的。
2）旋流板塔氧化镁湿法除尘脱硫技术投资少,占地面积小,运行费用低,非常适合我国的国情。
3）旋流板塔氧化镁湿法除尘脱硫技术不但在技术和经济上是可行的,而且经济效益和社会效益都非常显著。
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