燃煤锅炉烟气的脱硫处理毕业设计

《燃煤锅炉烟气的脱硫处理毕业设计》由会员分享，可在线阅读，更多相关《燃煤锅炉烟气的脱硫处理毕业设计（50页珍藏版）》请在装配图网上搜索。

1、中 国 矿 业 大 学（北京）本科生毕业设计（论文）中文题目： 英文题目： 姓 名： 学 号： 学 院： 专 业： 班 级： 指导教师： 职 称： 完成日期： 年 月 日中国矿业大学（北京）本科生毕业设计（论文）任务书学院 专业 班级 学号 学生姓名 任务下达日期： 年 月 日完成日期： 年 月 日题目：专题题目：主要内容和要求：院长签字： 指导教师签字：中国矿业大学（北京）本科生毕业设计（论文）指导教师评阅书学院 专业 班级 学生姓名 题目：专题题目：指导教师评语（学生的工作态度和独立工作能力；综合运用基础理论与专业知识解决问题的能力；理论依据和技术方法；取得的主要成果；取得的主要成果及创新

2、点；总体评价；建议成绩；存在问题、可否提交答辩等）：成绩： 指导教师签名： 年 月 日中国矿业大学（北京）本科生毕业设计（论文）评阅教师评阅书学院 专业 班级 学生姓名 题目：专题题目：评阅教师评语（论文选题的价值与意义；综合运用基础理论与专业知识解决问题的能力；工作量的大小；创新点评价；写作的规范程度建议成绩；存在问题、可否提交答辩等）： 成绩： 评阅教师签名： 年 月 日中国矿业大学（北京）2006级本科生毕业设计（论文）答辩及综合成绩学院：学生姓名： 学号： 专业： 班级：题目：专题题目：设计说明书（论文）： 页， 图纸: 张, 其它材料:答 辩 情 况提 出 问 题回 答 问 题正确基

3、本正确有一般性错误有原则性错误回答不清答辩成绩： 答辩小组长： 年 月 日指导教师评价成绩： 指导教师： 年 月 日评阅教师评价成绩： 评阅教师： 年 月 日答辩委员会评语及建议成绩：答辩委员会主任：年 月 日学院领导小组综合评价成绩：学院领导小组负责人：年 月 日 摘 要削减SO2的排放量，控制大气SO2污染，保护大气环境质量，是我国环境保护的重要课题之一。根据我国目前烟气脱硫技术发展情况，简述了炉前脱硫、炉内脱硫和炉后脱硫三种脱硫工艺技术，并重点介绍了湿法烟气脱硫技术，在此基础上提出了适用于中小型燃煤锅炉的烟气脱硫技术。根据该热水锅炉的设计参数，通过经济性及差异性等评价分析，提出了双碱法脱

4、硫系统工艺流程，并进行经济效益评估。因该技术具有除尘效率高，运行费用低，可在较低的液气比下得到较高的脱硫效率，同时还可大大提高石灰石的利用效率，并且无污水排放，没有二次污染。关键词：烟气脱硫；中小型锅炉；燃煤； 双碱法ABSTRACTSO2 emissions cuts, and control of atmospheric pollution, protect the SO2 atmospheric environmental quality and environmental protection in China is one of the important issues. Accor

5、ding to the present situation of flue gas desulfurization technology development, described the furnace front desulfurization, furnace and furnace desulfurizer after three desulfurization technology desulfurization, and mainly describes the wet flue gas desulfurization technique is proposed based on

6、 small coal-fired boilers is applicable to the flue gas desulfurization technology. According to the design parameters of hot water boiler, through the economy and different evaluation analysis, the double system exists process, and evaluates economic benefit. Because of this technology has high eff

7、iciency, low operating cost, can be in the lower than the liquid gas desulfurization efficiency under high, also can greatly improve the efficiency and limestone no sewage, no secondary pollution.Keywords：FGD；mid and mini-scale boiler；bunkercoal；TFGD目 录1概 述11.1选题背景11.2选题依据11.3控制SO2排放的方法21.31炉外脱硫21.3

8、.2炉内脱硫21.3.3烟气脱硫32烟气脱硫技术32.1干法烟气脱硫技术42. 1. 1电子束脱硫法42. 1. 2循环硫化床脱硫技术42. 2半干法脱硫技术52. 2. 1喷雾干燥法52. 2. 2炉内喷钙脱硫尾部增湿活化工艺523湿法烟气脱硫技术62.3.1钙基烟气脱硫技术62.3.2镁基烟气脱硫技术72.3.3双碱法烟气脱硫技术82.3.4氨法烟气脱硫技术92.3.5海水脱硫技术102.3.6微生物法烟气脱硫技术112.4湿法和干法烟气脱硫的优缺点113中小型锅炉烟气脱硫特点及技术123.1中小型锅炉烟气脱硫的主要特点123.2中小型锅炉烟气脱硫工艺的选择133.3适用于中小型锅炉烟气脱

9、硫的主要技术153.3.1石灰法153.3.2钠碱法163.3.3双碱法163.3.4氧化镁法183.3.5氨法193.3.6循环流化床（CFB）技术193.3.7旋喷干燥（SDA）法203.3.8炉内喷钙烟气增湿活化工艺（LIFAC）213.3.9悬浮吸收技术213.3.10吸附脱硫工艺214设计参数及原则224.1设计参数224.2设计原则235工艺选择245.1钠钙双碱法脱硫的主要优点255.2双碱法脱硫原理255.3影响因素275.3.1液气比对脱硫率的影响275.3.2吸收剂pH值对脱硫率的影响275.3.3 Na+浓度对脱硫率的影响275.4工艺流程图285.5平面布置图296 投

10、资估算及经济评价306.1投资估算306.2运行费用估算（单套脱硫系统）316.2.1物料衡算316.2.2消耗脱硫剂费用326.2.3电费326.2.4 人工费326.2.5水费336.2.6年运行费用337 效益评估337.1经济评估347.2环境及社会效益34参考文献35致 谢37翻译部分38英文原文38中文译文49中国矿业大学（北京）2006级本科生毕业设计（论文）1概 述1.1选题背景在目前和今后相当长的一段时间内，我国的能源结构是以煤为主，煤炭在中国能源结构中的比重高达70%，而且中高硫煤较多。煤的燃烧排放的大量的SO2是造成我国大气污染的最大污染源，由此带来日益严重的大气污染及酸

11、雨问题，已成为制约我国国民经济和社会持续发展的重要影响因素。酸雨不仅严重腐蚀建筑物和公共设施,而且毁坏大面积的森林和农作物。如何经济有效地控制燃煤中的排放是我国乃至世界能源和环保领域亟待解决的关键性问题。减少燃煤产生的SO2污染，消减SO2的排放量，控制大气SO2污染，保护大气环境质量，是目前及未来相当长的时间内我国环境保护的重要课题之一。据统计，中国SO2年排放量已超过1600万吨，其中中小型燃煤锅炉排放的SO2占总排放量的36.6%。1.2选题依据我国中小型燃煤锅炉因其数量多、范围广、治理难度大及投资限制等诸多因素，成为控制SO2排放的大难题。我国中小型锅炉以燃煤为主，煤中所含的硫燃烧后几

12、乎全部转化为二氧化硫，如不经处理，直接排放于大气，将严重影响周围的环境。随着现代化的高速发展，中小型锅炉数量迅速增加SO2的排放量随之剧增。据统计，1996年我国煤炭产量达13.97亿吨，占全国一次能源总产量的75%左右，1996年全国废气中排放的二氧化硫达到2430万吨，其中约85%是燃煤排放的，煤炭的大量直接燃烧是造成城市大气中二氧化硫和烟尘污染的最直接原因，致使二氧化硫年日均值超过国家二级标准的城市不断增多，酸雨污染域逐步扩展。因此，研究中小型锅炉烟气脱硫是十分重要的，它被列为“九五”国家重点攻关课题。为进一步贯彻保护环境、实施可持续发展战略，落实2010年远景目标纲要，中国政府出台了中

13、华人民共和国环境保护法、中华人民共和国大气污染防治法等一系列法规和标准。“十五”计划规定，2005年后“两控区”内的SO2排放量要减少20%。为了治理大量燃煤造成的严重酸雨危害，国家不断加大SO2排放的治理力度。总之，为了节能减排、保护环境，促进经济社会的可持续发展，对燃煤锅炉烟气的脱硫处理已成为一项刻不容缓的大事。1.3控制SO2排放的方法控制SO2排放可以采用多种方法,主要途径有3个:燃烧前脱硫、燃烧中脱硫和燃烧后脱硫(即烟气脱硫)。其中烟气脱硫技术被认为是控制SO2最为行之有效的途径。1.31炉外脱硫煤燃烧前脱硫即炉外脱硫常用方法是洗煤，即在燃煤送入炉膛燃烧前进行加工，去除煤中的硫份，降

14、低煤经燃烧产生的烟气中的二氧化硫含量。但该方法使煤的成本升高。1.3.2炉内脱硫煤在燃烧过程中脱硫即炉内脱硫常用方法是在煤中掺烧固硫剂，煤在燃烧过程中产生的二氧化硫与固硫剂结合生成固体化合物随炉渣排出。该方法经济可靠，应用较广。1.3.3烟气脱硫即在锅炉尾部后除去烟气中所含的二氧化硫，主要方法有2种，一是从烟气中回收硫，变废为宝，综合利用，这在技术上是可行的，且回收效果也很好，但回收硫装置投资大。二是湿法脱硫技术，该方法是以碱性药剂作为吸收剂，在旋流除尘脱硫塔内，烟气与吸收液充分接触反应，生成亚硫酸盐和硫酸盐，随灰水排至沉灰池沉淀处理，达到水质标准后的清水循环使用。该方法目前已较广泛地应用于中

15、小型工业锅炉的烟气脱硫。2烟气脱硫技术所谓烟气脱硫就是应用化学或者物理的方法将烟气中的SO2予以固定和脱除。按照脱硫方式和产物的处理形式划分,烟气脱硫一般可分为干法、半干法和湿法3类。2.1干法烟气脱硫技术2. 1. 1电子束脱硫法烟气经喷雾冷却塔后进入反应器,在高能量的电子束照射下,烟气中的各种气体分子如NO、O2和水蒸气发生辐射反应,产生大量的离子自由基等活性物质。这些活性离子与SO2和NOx反应生成硫酸和硝酸,再与先加入的的氨反应生成硫酸铵和硝酸铵。其优点是:工艺简单,并且可以同时高效脱硫、脱硝,脱硫率在95%上,脱硝率在80%上;脱硫过程不需要废水处理;反应副产品硫酸铵和硝酸铵可作为化

16、肥的原料;占地面积小,适合于旧厂改造。其缺点为投资和运行费用非常高,技术含量高。2. 1. 2循环硫化床脱硫技术循环流化床锅炉脱硫是近几年来国内较广泛应用的一种脱硫技术。其特点是:燃料适应性广,几乎可燃用各种优、劣质燃料;燃烧效率高,对无烟煤可达97%.对其他煤种可达98% 99. 5%;脱硫效率高。脱硫效率可达85% 90%;两段低温燃烧,NOx排放量小6时,脱硫效率高且随pH增大变化平缓;当pH6时,其氧化速率变化不明显,因此建议选择低pH值;当加入硫代硫酸钠为抑制剂时,发现其对于亚硫酸盐的氧化具有很强的抑制作用,随着硫代硫酸钠浓度的增加,其对于亚硫酸盐氧化的抑制作用增加,当硫代硫酸钠的浓

17、度为12.67 mol/L时,其对于亚硫酸盐氧化的抑制作用可达到97.6%。双碱法由于采用液相吸收,而亚硫酸氢盐通常比亚硫酸盐更易溶解,从而可避免钙基脱硫法所经常遇到的结垢问题,且可以得到纯度较高的副产品石膏。此法的缺点是,在操作过程中, Na2SO3会发生氧化副反应生成Na2SO4, Na2SO4较难再生,需不断地向系统中补充Na2SO3或NaOH,增加碱的耗量,且会影响副产物石膏的质量。2.3.4氨法烟气脱硫技术氨法烟气脱硫,通常分为两步,即SO2的脱除和NH4HSO3的氧化。前一步骤的主要目的是洗涤烟气中的SO2,净化烟气,并生成(NH4)2SO3溶液。氧化过程则将(NH4)2SO3溶液

18、氧化成(NH4)2SO4溶液,然后干燥结晶。使用开放式连续氨法脱硫实验系统分别在反应环境温度为40、50、60、70、80和90条件下进行烟气脱硫实验。实验结果表明,氨对SO2的脱除率最高达到99%,最低也在60%以上;在低温下脱硫率很高,随着温度的升高,脱硫率开始下降;温度继续升高,脱硫率则开始上升;大约温度为705时,脱硫率为最低。因此在实际氨法脱硫工程中,脱硫过程温度宜控制在60以下或在80以上。氨法烟气脱硫技术工艺简单,脱硫效率高,且副产物(NH4)2SO4可用作化肥。但在脱硫过程中(NH4)2SO4溶液的氧化需要额外补充能量,增加了系统的能耗和运行费用;且氨的挥发损失,以及由此引起尾

19、气中存在气溶胶,使得氨的利用率不高,同时产生了二次污染。这些缺点都制约着氨法烟气脱硫技术的进一步发展。2.3.5海水脱硫技术烟气中SO2被海水吸收转化成HSO3-和SO32-,此过程所产生的H+与海水中的CO32-、HCO3-反应生成CO2和H2O,这就使得海水具有较大的SO2吸收容量。海水的天然碱度(pH值在7.38.6之间)是影响脱硫效率的主要因素,其中所含有的大量CO32-和HCO3-是控制海水pH值的主要因素。研究了海水烟气脱硫过程中所排出的酸化海水的中和问题。从吸收塔里排出的酸化海水在排放之前,先利用天然海水的碱度中和,再通过曝气池使CO2反渗透溶解到酸化海水中以强化中和效果。研究结

20、果表明,随着曝气速率、海水盐度、SO2的溶解浓度及温度的提高,中和速率加快。该法以海水作为吸收剂,节约淡水资源,不存在废弃物处理及结垢堵塞等问题,且脱硫效率高,建设和运行费用低,适合我国的技术现状,但仅适用于沿海城市的废气处理,应用局限性较大。2.3.6微生物法烟气脱硫技术微生物法烟气脱硫是利用微生物水溶液或悬浮乳液吸收气相中硫化物,然后利用微生物脱除液相中溶解的硫化物。微生物脱硫过程是先利用厌氧菌种将硫酸盐还原为H2S,再经过好氧菌种把H2S氧化成硫,硫再与金属离子结合成硫化物沉淀。利用自制的鼓泡反应器,进行了含氧化亚铁硫杆菌的酸性铁溶液脱除烟气中SO2的实验研究。结果表明,Fe3+在脱硫实

21、验过程中既有催化作用,又有氧化作用;细菌将Fe2+氧化为Fe3+,再通过Fe3+氧化脱硫。当初始Fe3+质量浓度为7.37g/L时,脱硫10 h,其效率仍高达80%;较细菌直接脱硫相比,脱硫率明显提高。以电厂粉煤灰治理烟气中的SO2,利用粉煤灰中的碱性氧化物进行初级脱硫,同时脱硫细菌在适宜条件下的迅速繁殖将粉煤灰水中的不溶性Fe2O3离子化,使微生物脱硫和Fe3+的催化作用结合起来,脱硫效率能达到80%以上。微生物法可在常温常压下操作,设备要求简单,投资少,能耗低,操作费用低,无二次污染;但也存在投资工艺不成熟,菌种的驯化时间较长等缺点。2.4湿法和干法烟气脱硫的优缺点湿法烟气脱硫技术以其脱硫

22、效率高、适应范围广、钙硫比低、技术成熟、副产物石膏可做商品出售等优点,成为当今占主导地位的烟气脱硫方法。另外该技术具有投资大、动力消耗大、占地面积大、设备复杂、运行费用和技术要求高等缺点,限制了它的发展速度。干法脱硫技术与湿法相比具有投资少、占地面积小、运行费用低、设备简单、维修方便、烟气无需再热等优点,可是它却存在钙硫比高、脱硫效率低、副产物不能商品化等缺点。3中小型锅炉烟气脱硫特点及技术3.1中小型锅炉烟气脱硫的主要特点小型锅炉是泛指容量在60t/h以下的锅炉。在我国，4t/h以下的锅炉数量占小型锅炉总数的70%以上。其主要特点为：（1）功能以供热为主，基本都是工业锅炉；（2）布局分散，遍

23、及城乡各地，而且多处于人群聚居地和工商业区；（3）燃料以煤为主，约占90%，燃油和燃气的小锅炉仅占10%左右；（4）燃煤来源不稳定，一般多为统配煤，因此煤质不易保证，通常硫分在1%上下，灰分在20%以上；（5）燃烧方式比较落后，90%以上的小锅炉都是低效的层燃炉，效率多在60%75%之间，链条炉占2/3，往复炉占1/4，甚至还有振排炉、下饲炉和抛煤炉等；（6）负荷波动较大，开停频繁，因此化学腐蚀严重，对设备、材料均有较高的要求；（7）排放烟囱低矮，多在1560m之间。不易排放扩散，对生活带空气污染的贡献率高达40%65%；（8）烟气成分复杂，净化难度大，投资运行费用高，副产物的回收利用价值小；

24、（9）机械化和自控水平低，运行管理差，脱硫设备达标和连续运行相对困难。3.2中小型锅炉烟气脱硫工艺的选择中小型锅炉烟气脱硫工艺与大型火电厂的烟气脱硫工艺原理基本相同，工艺选择的依据原则也是一致的，即技术、经济和工程三统一的原则，技术上要成熟可行，经济上要合理，性价比高，工程上要具备实施的可能性。迄今，经过实践检验的烟气脱硫工艺不下20种，真正适用于中小型锅炉的却不多，因此必须根据其特点和具体实施的条件加以综合、分析和比较才能确定。在比较中，要强调因地、因厂、因炉制宜，不可随意、随机、随大流，必须严格执行有关排放标准和总量控制，不可过分追求脱硫效率和经济效益，应当立足于“短、易、实”，即短流程，

25、易操作，实在有效。从总体上讲，确定中小型锅炉烟气脱硫适用工艺的条件主要取决于以下3项：（）锅炉的容量，即需处理的烟气量；（）燃煤的硫分，直接影响烟气的SO2浓度；（）环境排放标准。总而言之，湿式工艺的普遍优势是脱硫效率较高，大多在90%95%以上，对烟气浓度的适应能力较强。主要劣势是占地多，设备腐蚀严重，废水须处理。干（半干）式工艺的普遍优势是流程短，占地少，无腐蚀，一次投资比湿法节省1/4。但其主要劣势是脱硫效率相对较低，一般只有85%90%。湿式或干（半干）式烟气脱硫工艺共同的特点是处理中小烟气量和SO2中低浓度；副产物基本上都需要妥善处理。因此，中小型锅炉烟气脱硫适用技术选择的难点在于更

26、加着重于经济性和差异性，所谓经济性就是在性价比方面的要求可能更高，差异性就是在因地制宜，因厂制宜，甚至因炉制宜方面的要求可能更加具体和凸显重要。3.3适用于中小型锅炉烟气脱硫的主要技术3.3.1石灰法以石灰为脱硫剂，制成乳液对烟气进行洗涤，吸收其中的SO2。这个化学过程既简单又复杂。在CaOSO2SO3CO2H2O体系中存在着一系列的平衡关系。石灰中的Ca、Mg，飞灰中的K、Na、Cl等，气体中的CO2、SO2、SO3、O2和NOx等相互作用，可以生成40多种酸性或中性产物和7种固体物质。其中，离子型反应22个，固液反应6个，气液反应2个。这是一个十分复杂的气液固三相体系。其中的不少机理至今还

27、未被揭示。石灰法处理烟气时，用一定浓度的石灰乳吸收二氧化硫，生成亚硫酸钙，其反应如（1）式所示：Ca（OH）2+SO2CaSO31/2H2O+1/2H2 (1)反应生成的亚硫酸钙在系统中由于空气的氧化作用，部分氧化生成硫酸钙，其反应机理如下：CaSO31/2H2O+H-=CaO2+HSO3-+1/2H2O (2)HSO3-+1/2O2=SO42-+H+ (3)Ca2+SO42-+2H2O=CaSO42H2O (4)较完全的氧化反应必须要在酸性条件下(即H+浓度较高时)，反应生成的产物为二水石膏。在洗涤塔内，首先是SO2被吸收，因为SO2易溶于水（1体积水可溶解40体积的SO2），生成呈弱酸性的

28、水合物SO2H2O，通常被称为亚硫酸（H2SO3），而实际上H2SO3并不存在，在水溶液中呈离解状态。溶液中主要存在H+和HSO3-，SO32-很少。亚硫酸是二价酸，与碱作用可以生成正盐和酸式盐，即亚硫酸盐和亚硫酸氢盐。在亚硫酸盐中，只有碱金属盐和铵盐溶于水，其他所有的盐类均属难溶盐，而所有的酸式盐也都溶于水。这在烟气脱硫工艺中是一个十分重要的性质，必须了解和掌握。生石灰（CaO）不溶于水，消化成熟石灰Ca(OH)2后，比较容易与溶于水中的SO2作用，生成亚硫酸钙。亚硫酸钙可以直接作为副产品销往市场，也可进一步氧化成石膏。石灰法的优越处在于石灰的反应活性比石灰石强，液相阻力小，反应速度快，Ca

29、利用率高。但缺点是容易发生结垢堵塞。少数中小型锅炉采用此工艺，大型锅炉宁可采用石灰石法。3.3.2钠碱法钠碱法处理烟气时，用一定浓度的NaOH溶液吸收二氧化硫，生成亚硫酸钠和硫酸钠。碱法使用的NaOH或Na2CO3对SO2的亲和力很强，具有将所有化合物保持在溶液中的能力，避免结垢堵塞，并且能适应吸收-再生循环操作。这是它的最显著的优势，但钠碱的价格较高，其消耗费用在运行成本中约占30%。3.3.3双碱法所谓双碱法，表示该工艺使用的脱硫剂有两种碱性物质。通常，第一碱为钠基碱，用于吸收过程；第二碱为钙基碱，用于再生过程。之所以这样做，简单说就是避免吸收塔内结垢堵塞和减少钠碱耗量，降低成本。实际上，

30、双碱法是钠碱法的改良工艺，它可充分发挥钠碱吸收的优越性，而消耗的脱硫剂主要是价廉的石灰。吸收液中的钠碱通过再生，大部分可循环回用。常用的钠钙双碱法，在启动时以纯碱液吸收SO2（不用液体烧碱的原因在于其中含有氯离子，具有腐蚀性等有害影响，而固体烧碱氯离子虽较少，但价格高），吸收液用石灰乳再生。NaCO3溶液在启动后其中CO32-基本被驱除；吸收液再生后循环使用。循环过程中的主要反应如下：1、 脱硫过程：Na2CO3+SO2Na2SO3+CO2 (5)2NaOH+ SO2Na2SO3+H2O (6)Na2SO3+SO2+H2O2NaHSO3 (7)其中（5）式为启动阶段Na2CO3溶液吸收SO2的

31、反应；（6）式为再生液PH值较高时（高于9）,溶液吸收的主要反应；（7）式为溶液PH值低于（59）时的主反应。2、 再生过程（用石灰乳）：2NaHSO3+Ca(OH)2Na2SO3+CaSO3 (8)Na2SO3+Ca(OH)22NaOH+CaSO3 (9)(8)式为第一步再生反应，(9)式为再生至PH9以后继续发生的主反应。所生成的CaSO3及副产物CaSO4以半水化合物形成共沉淀。此外，在运行过程中，还会有副反应氧化反应发生，见（3）式。双碱法的工艺在理论上是相当完美的，但在实际运行中仍然存在两个问题需要关注：（1）吸收过程的副反应产生的少量Na2SO4，在再生过程中十分困难，这是因为石膏

32、有一定的溶解度，当溶液中含有相当量的SO32-、OH-时，Ca2+的浓度较低，CaSO4不能沉淀下来。（2）再生后的清液虽然主要含NaOH，但毕竟还有很少量的Ca2+，循环回用中会逐渐集聚，当局部条件有利于结晶时便可能产生垢堵物。尽管这种几率很低，但还是存在的，尤其是在生产管理不严密的情况下，石灰浆液倒灌入塔的现象时有发生，结垢堵塞往往难以避免。3.3.4氧化镁法氧化镁法的化学反应过程和脱硫装置组成基本上类似于石灰/石灰石法。前半部是制浆和吸收，后半部是脱硫产物的处理。在副产物中主要是MgSO3水合物，也有少部分MgSO4水合物。前者微溶于水，后者易溶于水。如果不予再生回收，可将直接排放部分加

33、以曝气处理以满足污水纳管的要求，另一部分则返回吸收系统使用。如果要求再生处理，则在系统中添加阻氧剂，尽量减少MgSO3的氧化副反应，因为MgSO3的热解温度只有800,而MgSO4的分解温度是1124，同时还需投加炭或CO还原剂。再生获得的MgO可以返回制浆系统，在脱硫塔循环使用。然而再生过程的能耗和再生装置的一次投资是巨大的，企业往往难以接受。因此一般中小型锅炉均是采用氧化镁法脱硫工艺，优先考虑采用的方案是废水直排或部分回用。3.3.5氨法氨法是以氨基碱性物质为脱硫剂，既是用(NH4)2SO3-NH4HSO3溶液吸收净化烟气中的SO2，由于吸收液的处理方法不同而产生不同的工艺命名，如氨-酸法

34、、氨-硫铵法、氨-亚铵法、氨-石膏法等。氨法的化学原理与钠碱法基本类似。氨水溶液进入洗涤系统中立即产生(NH4)2SO3和NH4HSO3。前者对SO2有更强的吸收能力，是氨法的主要吸收剂。随着吸收过程的进行，NH4HSO3浓度不断增大，吸收能力下降。必须补充加氨使NH4HSO3转化成(NH4)2SO3。因此，在(NH4)2SO3-NH4HSO3-H2O体系中存在HSO-、SO2-和NH+。当pH为4.27.0时，三者的关系可表示为：NH4-=HSO3-+2SO32-。氨法的化学过程比钠法更复杂，因为这里不仅有浓度因素，还有蒸汽化的因素。氨法系统无结垢问题，但存在NH3泄漏和铜腐蚀。氨法的最大优

35、点是副产物有一定价值，可充抵部分运行费用。氨法受限于氨源，而且价格贵，不可能被中小型锅炉普遍采用。3.3.6循环流化床（CFB）技术流态化技术是一项成熟的工程技术，广泛应用于燃烧、化学反应和物料输送等行业。利用流化床作为脱硫反应设备，并不是什么高新技术。脱硫石灰颗粒被含SO2的烟气流化，同时发生脱硫化学反应，由于气固两相密切接触，剧烈湍动，颗粒表面不断更新，SO2从气相分离出来，生成固态产物，随烟气流至收尘器捕获。脱硫灰全部或部分循环，以满足脱硫率和Ca利用率的要求确定循环倍率。现代循环流化床脱硫技术的脱硫率可达到90%甚至95%以上，工程上的许多问题（如输灰、循环、补充流化等）都已基本解决。

36、不过，CFB技术仍然只能适用于中等气量和中低浓度条件。有人在多方面进行尝试，意在提高脱硫性能、降低工程造价、突破容量和浓度限制，如采用稀相悬浮技术和半干法操作等，均取得一定成效。从现有状况看，该技术完全有可能成为中型锅炉烟气净化的首选工艺之一。大型炉对于它未必十分适用，小型炉却因投资费用大而用不起。3.3.7旋喷干燥（SDA）法旋喷干燥法是以石灰乳液为脱硫剂的半干法脱硫技术。奶粉制造是它的原型，技术发端于丹麦尼罗公司，上世纪70年代中期曾风行于美国，后发现它的效能和适用性受到局限，而暂时中止其规模发展，但始终没有终止它的优化和改进。目前第三代技术已渐完善。脱硫效率从80%提高到90%以上，连续

37、运转率也达到90%。由于它的投资和运行费用相对于传统湿式工艺可减少1/4，而且没有腐蚀和废水处理，因而重新获得环保科技界的肯定，特别是中型锅炉和垃圾焚烧行业等颇为赞许。旋喷干燥技术的自控水平较高，因而只要设计合理，精确操作和连续运行就不会成为难题。由于这是半干式过程，反应性能远强于干法脱硫过程，效率接近湿法而回避了湿法的一系列问题。可以预计，旋喷干燥法工艺将成为中型锅炉烟气脱硫的又一项首选技术。3.3.8炉内喷钙烟气增湿活化工艺（LIFAC）LIFAC工艺首创于芬兰。早期的发展基础是炉内直喷石灰石，简捷而节省费用。但随着环保标准的提高，这种纯干法脱硫的效率只有30%40%，根本无法达标。在这种

38、条件下，最可行的改造方案就是在炉后实施烟气增湿，使飞灰中过半未参加反应的脱硫剂在炉后完成第二次脱硫，结果总的脱硫效率可能达到75%左右，基本可以满足环保要求；而改造的费用并不很多，仅需加设增湿活化塔。经过20多年的实践和改进，LIFAC技术已日益成熟，在中型锅炉烟气脱硫工作中可占一席之地。3.3.9悬浮吸收技术悬浮吸收技术以NID为代表，实际上是一种半干式吸收装置，在烟道上设置该反应器，让烟气与吸收剂在反应器中频繁接触，类似稀相输送床的形式。为了克服干式气-固直接反应的不足，采用两种方法改善反应过程的条件，一种是将烟气增湿活化，另一种是将吸收剂润湿喷入，将气-固之间的二相反应变成气-液-固之间

39、的三相反应，可以加速反应过程，提高效率和钙的利用率，反应之后直接送入袋式收尘器进行分离。副产物呈粉末状，回收方便，系统无腐蚀，操作容易，装置可以小型化、系列化。3.3.10吸附脱硫工艺吸附脱硫工艺采用吸附剂脱除SO2，重点是吸附剂的确定。常用的吸附剂是活性炭（AC），此外还有半焦分子筛等。活性炭吸附SO2属于物理吸附，活性炭对SO2的吸附能力除了与活性炭组成和表面特征有关外，还与吸附条件相关，如温度、水汽分压以及杂质影响等。物理吸附的吸附量有限，但如果吸附剂表面加以碘浸渍处理或烟气中有O2和水汽存在，将可能发生表面化学反应，从而使吸附能力大大提高。用活性炭吸附净化锅炉烟气，国内外已进行了大量的

40、研发工作，但至今未能实现大型化，主要原因是：吸附器的设计存在难度，装置庞大，切换操作吸附与再生相当复杂；设备腐蚀严重；副产物稀硫酸难觅出路，浓缩成本太高；运行成本高。4设计参数及原则4.1设计参数热水锅炉烟气脱硫原始参数 DZL系列卧式快装水管热水锅炉6t/h热水锅炉基本参数：型号：DZL4.2-1.0/115/70-AZJ 额定热功率：4.2MW 出水压力：1.0MPa 额定出口/进口温度：115/70原有陶瓷多管除尘器：型号：DIC-6 处理风量：18000m3/h 除尘效率：97%锅炉引风机：电机型号：Y225S-4 功率：37KW 流量：14997-20622 m3/h 全压：4313

41、-4034Pa烧的煤是横山煤含硫是14.2设计原则（1）低成本，高效益。采用双碱法脱硫技术，在确保达到设计指标的前提下，结合厂方的实际情况,尽可能降低脱硫除尘工程的投资和运行费用；（2）充分利用现有设备、设施，因地制宜，优化组合后制定具有针对性的技术方案；（3）管理和维护方便，系统运行稳定可靠。5工艺选择综上，经过综合考虑，主要从因地制宜和经济性的分析并结合该锅炉的设计参数，运用双减法是性价比相对较高的工艺。双减法可避免吸收塔内结垢堵塞和减少钠碱耗量，降低成本。钠钙双碱法对该热水锅炉烟气脱硫来说,具有脱硫除尘效率高,投资少,占地面积小,运行费用低等优点。系统脱硫液循环使用，运行无污水排放，没有

42、二次污染。5.1钠钙双碱法脱硫的主要优点(1)技术成熟，运行稳定可靠。主要设备、设置故障率低，因此不会因脱硫设备故障影响电站过路的安全运行。(2)工艺先进，运行费用低。因钠碱活性极强极高，所以只用很低的液气比就可达到高效率的脱硫效果，又因用廉价的钙碱再生、钠碱重复利用，就大大降低了运行成本。(3)工程投资少，经济效益高。那钙双减法工程投资仅为其他湿法技术的2/33/4；脱硫效率同样达到90%95%，脱硫后的SO2和烟尘排放完全满足环保要求。(4)对煤种变化的适应性强。用钠碱液作为脱硫剂，工艺吸收效果好，吸收剂利用率高，可根据锅炉煤种变化，适当调节PH值、液气比等因子，以保证设计脱硫率的实现。(

43、5)脱硫除尘一体化。经过喷淋、吸收、吸附、再生等物理化学过程，以及脱水、除雾，达到脱硫、除尘、除湿、净化烟气的目的。(6)节能、节水、节省脱硫剂效果显著。实现双减法“三高、二低、一小”的特点。即：脱硫效率高、可利用率高、可靠性高；投资成本低，运行费用低；占地面积小。5.2双碱法脱硫原理常用的钠钙双碱法，在启动时以纯碱液吸收SO2（不用液体烧碱的原因在于其中含有氯离子，具有腐蚀性等有害影响，而固体烧碱氯离子虽较少，但价格高），吸收液用石灰乳再生。NaCO3溶液在启动后其中CO32-基本被驱除；吸收液再生后循环使用。循环过程中的主要反应如下：1、脱硫过程Na2CO3+SO2Na2SO3+CO2 (

44、1)2NaOH+ SO2Na2SO3+H2O (2)Na2SO3+SO2+H2O2NaHSO3 (3)其中（1）式为启动阶段Na2CO3溶液吸收SO2的反应；（2）式为再生液PH值较高时（高于9）,溶液吸收的主要反应；（3）式为溶液PH值低（59）时的主反应。2、再生过程（用石灰乳）2NaHSO3+Ca(OH)2Na2SO3+CaSO3 (4)Na2SO3+Ca(OH)22NaOH+CaSO3 (5)(4)式为第一步再生反应，（5)式为再生至PH9以后继续发生的主反应。所生成的CaSO3及副产物CaSO4以半水化合物形成共沉淀。此外，在运行过程中，还会有副反应氧化反应发生HSO3-+1/2O2

45、=SO42-+H+ 。5.3影响因素5.3.1液气比对脱硫率的影响在双碱法烟气脱硫系统中,液气比是一个非常重要的操作参数,液气比大,意味着烟气与脱硫剂接触面积大,有利于SO2的吸收,但液气比太大,容易导致雾化效果不佳,不利于脱硫。且太大的液气比会使整个烟气行程的阻力增加,从而引起引风机出力不足导致锅炉正压,也易导致风机带水。因此,确定液气比对于双碱法烟气脱硫系统的正常运行有重要意义。液气比l也就是喷入脱硫塔的洗涤液流量L与处理烟气流量G的比值(l=L/G)。适宜的液气比l一方面要保证较高的脱硫效率,另一方面要满足设备安全经济运行的需要,且能够使脱硫剂得到有效利用。液气比也是脱硫循环泵选型的依据

46、之一。因此,液气比选择要有正确的方法。5.3.2吸收剂pH值对脱硫率的影响仅从脱硫率考虑, pH值越高越好,但当pH值较高时吸收液中有一定浓度的Ca2+存在,因而吸收塔在操作过程中会出现结垢现象，但当pH值8时,脱硫率随pH值的上升变化不大,所以综合考虑, pH值在78较为合适。5.3.3 Na+浓度对脱硫率的影响理论上，Na+浓度越高脱硫率越高,但在pH值8时,脱硫率随Na+浓度的提高而变化的幅度不大。从试验数据上 ，吸收液Na+的最佳浓度为0. 06 mol/L。通过分析认为,在气相流量为76 m3/h、SO2浓度为800 mg/L、液气比为3 L/m3、气温为22的条件下,吸收剂的最佳N

47、a+浓度为0. 06 mol/L, pH值的最佳范围为78左右。5.4工艺流程图5.5平面布置图6 投资估算及经济评价6.1投资估算本工程包括了主体设备，循环系统，土建部分（循环系统和土建部分可由厂方负责完成）等。具体的投资报价见下表。表6.1 脱硫系统设备部分投资估算 单位：万元序号 名称、规格及型号数量单位单价金额（一） 土建部分1塔体基础1套3.53.52综合循环池30m30.051.53化灰池0.6m30.50.34碱液池0.6m30.50.35水池2m30.2 0.4小计T16.0（二） 主体设备价1喷淋塔1座882喷淋短管（含进口喷嘴）1套1.051.05小计T29.05（三） 辅

48、助设备和设施价1循环泵 30kW2台1.532氧化曝气风机1台1.8.1.83pH监测仪2套1.53.04风阀2个365烟道及保温1套3.53.56管道及阀门（不含烟气管道）1套3.03.07水泵及电气控制柜1台1.51.58泥浆泵1台1.51.5小计T3 23.3直接费用总计：（T1+T2+T3）=38.35（五）、费用部分1安装费T4=（T2+T3）6%1.942运杂费T50.23设计调试费T6=（T1+T2+T3）2%0.774管理费T7=（T1+T2+T3）1%0.385税收T8=（T1+T2+T3）6%2.30工程总造价=（T1+T8）43.946.2运行费用估算（单套脱硫系统）6.

49、2.1物料衡算1. 二氧化硫脱除量按进口SO2浓度2000Nm3/h,出口100 Nm3/h,每小时单台锅炉产生的二氧化硫脱除量为25.42kg/h2. 脱硫剂需求量本工艺脱硫剂为石灰，钙硫比取1.05，石灰含量为80%，则脱硫剂需求量为：石灰：29.2 kg/h补充工业碱：2.1kg/h3. 脱硫废渣量假设反应后生成的亚硫酸钙全部氧化成硫酸钙，未反应的石灰以灰渣形式沉淀，则脱硫渣总量为：74.17kg/h。6.2.2消耗脱硫剂费用根据前面物料衡算可知，按年运行时间7000小时，石灰单价为140元/吨计，每年消耗石灰费用为：0.029t/h140元/t 7000h=2.842万元每年消耗工业碱费用为0.002t/h2000元/t 7000h=2.8万元6.2.3电费计算循环水泵电耗时，电机的功率因素取0.8，电价（厂用电）取1.20元/kWh，得：kW