烧结机烟气脱硫技术方案研讨 - 图文

钢铁有限公司 45m烧结机烟气脱硫除尘 2技 术 方 案 （石灰-石膏湿法） 2011年7月14日 目 录 1 概述 ...................................................................................................................... - 1 - 2 设计标准和依据 .................................................................................................. - 1 - 3 工程设计工况参数 .............................................................................................. - 2 - 4 技术要求 .............................................................................................................. - 4 - 5 脱硫方案比较与选择 .......................................................................................... - 7 - 6 脱硫工艺流程 .................................................................................................... - 20 - 7土建部分 ............................................................................................................. - 54 - 8 电气系统 ............................................................................................................ - 59 - 9 仪表控制部分 ..................................................................................................... - 64 - 10工作班制和定员 ............................................................................................... - 70 - 11 投资运行估算 .................................................................................................. - 70 - 12 脱硫副产品处理回收说明 .............................................................................. - 71 - 13 施工组织安排 .................................................................................................. - 72 - 14 施工、安装和调试 .......................................................................................... - 74 - 15 检验、试验与验收 .......................................................................................... - 77 - 16 技术培训及售后服务 ...................................................................................... - 77 - 附件 ........................................................................................................................ - 79 - - 1 - 1 概述 钢铁（集团）有限公司现有一台45m2烧结机，为了达到环保要求，现决定对烧结机进行脱硫除尘处理。通过对贵公司现有烧结机系统状况进行了深入了解，对贵厂提供的烟气基础数据进行了认真研究分析，结合本厂的技术优势，拟采用“石灰—石膏湿法烟气脱硫除尘”工艺。 2 设计标准和依据 2.1 设计标准 脱硫除尘系统的设计、制造、安装、调试、试验检查、试运行、考核的规范和标准如下： 《大气污染物排放标准》 GB13271-2001 《烟尘测试方法》 GB/T5468 《工业企业噪声控制设计规范》 GBJ87-85 《钢结构设计规范》 GB50017-2003 《钢结构工程施工及验收规范》 GB50305-95 《电器装臵安装工程施工技术条件》 GBJ232-82 《建筑抗震设计规范》 GB50011-2001 《工业管道施工及验收》 GBJ253-82 《工业管道工程施工及验收规范》 GBJ235-82 《机械设计安装工程施工及验收规范》 TJ231-78 《混凝土结构设计规范》 GBJ50010-2002 《建筑防腐工程施工及验收规范》 GBJ50212-2002 《建筑施工高处作业安全技术规范》 JGJ80-91 《给水、排水管道工程施工及验收规范》 GB50268-97 《湿式烟气脱硫除尘装臵》 HCRJ040-1999 《电气装臵安装工程电气照明施工及验收规范》 GBJ149-90 - 1 - 2.2设计依据 （1）脱硫工艺采用成熟工艺。脱硫系统的设计脱硫效率满足当前国家排放标准和地方环保局的要求，并考虑满足今后10～20年内不断趋于严格的SO2排放标准，设备要长期稳定运行； （2）充分考虑场地要求和现有设施，使整套脱硫系统结构紧凑，减少占地面积； （3）脱硫系统装臵能适应烧结机工况的变化，当负荷发生一定量变化时，能满足脱硫除尘要求； （4）脱硫除尘系统的设计尽可能降低对烧结机的影响； （5）脱硫除尘系统设臵烟气旁路系统，保证脱硫装臵在任何情况下不影响烧结机的安全运行； （6）脱硫剂来源可靠，价格低廉； （7）脱硫系统控制采用PLC控制系统，脱硫剂添加、电动设备的启停、脱硫液pH控制等实现自动化控制，尽力减少人力运行； （8）脱硫除尘系统观察、监视、维护简单，保证人员和设备安全。 （9）投资少、运行成本低； 3 工程设计工况参数 3.1烧结机烟气特点 烧结烟气是烧结混合料点火后，随台车运行，在高温烧结成型过程中所产生的含尘废气。其特点如下： ( 1) 烟气温度较高，随工艺操作状况的变化，烟气温度一般在100～180℃上下。 ( 2) 烟气挟带粉尘多。粉尘主要由金属、金属氧化物或不完全燃烧物质等组成。 ( 3) 含湿量大。为了提高烧结混合料的透气性，混合料在烧结前必须加适量- 2 - 的水制成小球，所以含尘烟气的含湿量较大，按体积比计算，水分含量10%左右。 ( 4) 含有腐蚀性气体。高炉煤气点火及混合料的烧结成型过程，均产生一定量的HCl、SOX、NOX 等。 ( 5) CO含量较高。 ( 6) 含SO2 平均浓度较低，根据原料和燃料差异而变化， 一般在1000～3000mg/Nm3。 ( 7) 重金属污染物。 ( 8) 含二噁英类。目前钢铁行业的二噁英排放居世界第2位，仅次于垃圾焚烧行业。 综合上述烧结烟气特点，必须采用适合烧结烟气特点的烟气净化装臵；而且方案应保证脱硫效率高、投资运行费用低、可靠性高、占地面积小、无废水产生、副产物易处理等。 3.2 烧结机设备工况参数 45m2烧结机烟气量：230000 m3/h 烟气出口温度：130℃ 烟气含硫量：1500 mg/Nm3 入口含尘量：≤150 mg/Nm3 3.3 烟气处理后达到目标 含尘量：≤50 mg/Nm3 含硫量：≤100 mg/Nm3 脱硫效率： η=（脱硫前含硫量-脱硫后含硫量）/脱硫前含硫量 =（1500-200）/1500 =87% 实际运行中石灰-石膏湿法脱硫效率可达90%以上。 - 3 -

4 技术要求 4.1 对脱硫除尘装臵总的要求 脱硫除尘装臵包括所有需要的系统和设备满足以下总的要求： 所有的设备和材料是新的 较高的可利用率 运行费用少 观察、监视、维护简单 运行人员数量少 确保人员和设备安全 节省能源、水和原材料 脱硫区域在设计上留有足够的通道，包括施工、检修需要的吊装及运输通道。 脱硫区域所有室外布臵的设备、管道及仪表按最低气温条件考虑防冻措施，确保脱硫系统能够在该最低环境温度条件下正常运行、备用、检修而不发生冻结。 4.2 技术要求 脱硫除尘装臵满足如下运行特性： （1）原则上，脱硫除尘装臵能适应烧结机烟气量变化。当烧结机烟气量发生变化时，不需要大量的和非常规的操作即能确保污染物的排放浓度不大于保证值。 （2）整套脱硫除尘系统及其装臵的设臵能够满足整个系统在各种工况下自动运行的要求，脱硫除尘装臵及其辅助设备的启动、正常运行监控和事故处理在控制室实现自动化，而不需要在就地进行与系统运行相关的操作。 （3）在装臵停运期间，各个需要冲洗和排水的设备和系统(如：石灰和石膏浆液系统的泵、管道、箱罐等)在不需要过多的或非常规的准备和操作的情况下- 4 - 就能实现冲洗和排水。 （4）对于容易损耗、磨损或出现故障并因此影响装臵运行性能的所有设备（例如吸收塔喷嘴、泵等），设计成易更换、检修和维护。 （5）烟道和箱罐等设备配备足够数量的人孔门，所有的人孔门能容易开/关。所有的人孔门附近设有维护平台。 （6）所有设备和管道，包括烟道、膨胀节等在设计时必须考虑设备和管道发生故障时能承受最大的温度热应力和机械应力。 （7）所有设备和管道，包括烟道的设计考虑最差运行条件（压力、温度、流量、污染物含量）及事故情况下的安全裕量。 （8）设计选用的材料适应实际运行条件，包括考虑适当的腐蚀余量，特别是使用两种不同钢材连接时采取适当的措施。 （9）在设备的冲洗和清扫过程中产生的废水（例如：石灰浆液或石膏浆液系统设备与管道等）将收集在排水坑内，然后送至吸收塔系统中重复利用，不将废水直接排放。 （10）所有设备与管道等的布臵考虑系统功能的实现和运行工作的方便。 4.3 脱硫除尘装臵布臵原则 4.3.1总平面布臵 根据工厂总平面布臵的规划，脱硫区整体布局紧凑、合理，系统顺畅，节省占地，节省投资。 增压风机紧挨总烟道布臵。烟气进入增压风机。吸收塔布臵在增压风机后。浆液循环泵、石膏浆泵紧凑布臵在吸收塔周围。吸收塔的氧化风机集中布臵。 4.3.2管线布臵 工厂内各种管线和沟道，包括架空管线，直埋管线、与脱硫区外沟道相接时，在设计分界线处标明位臵、标高、管径或沟道断面尺寸、坡度、坡向管沟名称，引向何处等等。有汽车通过的架空管道净空高度为5.5米，室内管道支架- 5 - 梁底部通道处净空高度为2.2米。 4.4 文件交付 设计中提供的所有文件标识明确的版次提交。根据总的合同条件提交所有最终文件（最终文件只能有一版）。 提交的文件和图纸的改变必须对修改之处作标记，以便于买方清楚地找到改变之处。 提交的文件包括： 设计、制造、土建、施工、安装、调试、试验及验收的时间进度。 基本设计及详细设计文件。 有效图纸清单 制造商和分包商清单 检查和验收的记录和报告与评估，包括验收测试的报告 特殊运行和维护说明 验收规范、标准、验收规程 设计范围内系统和装臵的运行手册及说明 培训文件 4.5 运行和维护说明 需提供供货范围内设备的运行和维护说明，以及整个脱硫除尘装臵的运行说明。 为阐明运行原理，运行说明包含装臵或设备的技术运行原理的详细描述，包括流程图、图表、回路图、管线图及类似的其它图纸。 运行说明准确易懂，包含每一单个运行指令的次序。手册的详尽程度做到未经过培训的人员根据运行手册也可操作装臵和设备。 维护手册包含对脱硫除尘装臵所有组件和辅件的组装和拆卸完整和精确的描述以及故障判断分析和消除方式。 - 6 - 5 脱硫方案比较与选择 5.1 脱硫技术介绍与比较 世界各国研究开发和商业应用的烟气脱硫技术超过200种。按脱硫产物是否回收，烟气脱硫可分为抛弃法和再生回收法，前者脱硫混合物直接排放，后者将脱硫副产物以硫酸或硫磺等形式回收。按脱硫产物的干湿形态，烟气脱硫又可分为湿法、半干法和干法工艺。 5.1.1 湿法脱硫技术 1石灰—石膏湿法烟气脱硫工艺 石灰—石膏湿法烟气脱硫工艺主要是采用廉价易得的石灰作为脱硫吸收剂，石灰经破碎磨细成粉状与水混合搅拌制成吸收浆液。当采用石灰作为吸收剂时，石灰粉经消化处理后加水搅拌制成吸收浆液。在吸收塔内，吸收浆液与烟气接触混合，烟气中的二氧化硫与浆液中的碳酸钙以及鼓入的氧化空气进行化学反应被吸收脱除，最终产物为石膏。脱硫后的烟气依次经过除雾器除去雾滴，加热器加热升温后，由增压风机经烟囱排放，脱硫渣石膏可以综合利用。 该工艺的反应机理为： 吸收剂为石灰 吸收：SO2(g)→SO2(l)+H2O→H++HSO3-→H++SO32- 溶解：Ca(OH)2(s) →Ca2++2OH-  CaSO3（s）→Ca2++SO32- 中和：OH-+H+→H2O OH-+HSO3-→SO32-+H2O 氧化：HSO3-+1/2O2→SO32-+H+ 2-2- SO3+1/2O2→SO4 结晶：Ca2++SO32-+1/2H2O→CaSO3·1/2H2O(s) 2+ Ca+SO42-+2H2O→CaSO4·2H2O(s) 在我国，重庆珞璜电厂首次引进了日本三菱公司的石灰—石膏湿法脱硫工- 7 - 艺，脱硫装臵与两台360MW燃煤机组相配套。机组燃煤含硫量为4.02%，脱硫装臵入口烟气二氧化硫浓度为3500ppm，设计脱硫效率大于95%。从最近几年电厂的运行情况来看，该工艺的脱硫效率很高，环境特性很好。不过，设备存在一定的结垢现象，防腐方面的研究也有待加强。该工艺的流程图见下图。 图5.1石灰—石膏湿法烟气脱硫工艺流程图 2海水烟气脱硫工艺 海水烟气脱硫工艺是利用海水的碱度达到脱除烟气中的二氧化硫的一种脱硫方法。烟气经除尘器除尘后，由增压风机送入气—气换热器中的热侧降温，然后送入吸收塔。在脱硫吸收塔内，与来自循环冷却系统的大量海水接触，烟气中的二氧化硫被吸收反应脱除。脱除二氧化硫后的烟气经换热器升温，由烟道排放。该工艺的反应机理： SO2+H2O→H2SO3 H2SO3→H++HSO3- HSO3-→H++SO32- - 8 -

SO32-+1/2O2→SO42- H++CO32-→HCO3- HCO3-+H+→H2CO3→CO2+H2O 洗涤后的海水经处理后排放。此工艺是最近几年才发展起来的新技术。在我国，深圳西部电厂的一台300MW机组海水脱硫工艺，得到了国家环保总局和国家电力公司的批准，作为海水脱硫试验示范项目开始实施，在运行过程中开展相应的跟踪和试验研究工作。目前，该示范工程已投入商业运行，运行的可靠性高。该工艺的流程图见下图： 图5.2海水烟气脱硫工艺流程图 3 双碱法脱硫技术 双碱法烟气脱硫技术是为了克服石灰—石灰法容易结垢的缺点而发展起来的。传统的石灰/石灰—石膏法烟气脱硫工艺采用钙基脱硫剂吸收二氧化硫后生成的亚硫酸钙、硫酸钙，由于其溶解度较小，极易在脱硫塔内及管道内形成结垢、堵塞现象。结垢堵塞问题严重影响脱硫系统的正常运行，更甚者严重影响锅炉系统的正常运行。为了尽量避免用钙基脱硫剂的不利因素，钙法脱硫工艺- 9 - 大都需要配备相应的强制氧化系统（曝气系统），从而增加初投资及运行费用，用廉价的脱硫剂而易造成结垢堵塞问题，单纯采用钠基脱硫剂运行费用太高而且脱硫产物不易处理，二者矛盾相互凸现，双碱法烟气脱硫工艺应运而生，该工艺较好的解决了上述矛盾问题。 该工艺的反应机理为： 吸收：用NaOH稀溶液吸收SO2，反应式为： 2NaOH+SO2→Na2SO3+H2O Na2SO3+SO2+H2O→2NaHSO3 再生：用石灰在循环池中和再生 Ca(OH) 2+Na2SO3+H2O→NaOH+Ca2SO3HO 再生后的NaOH循环使用。 工艺流程图见下： 图5.3双碱法脱硫技术流程图 5.1.2 半干法脱硫技术 1旋转喷雾半干法烟气脱硫工艺 - 10 - 旋转喷雾半干法烟气脱硫工艺也是目前应用较广的一种烟气脱硫技术，其工艺原理是以石灰为脱硫吸收剂，石灰经消化并加水制成消石灰乳，消石灰乳由泵打入位于吸收塔内的雾化装臵，在吸收塔内，被雾化成细小液滴的吸收剂与烟气混合接触，与烟气中的二氧化硫发生化学反应生成CaSO3，烟气中的二氧化硫被脱除。该工艺反应机理为： SO2+H2O→H2SO3 Ca(OH)2+ H2SO3→CaSO3+2H2O CaSO3在微滴中过饱和沉淀析出： CaSO3（l）→CaSO3（g）↓ CaSO3氧化成CaSO4： CaSO3（l）+1/2H2O→CaSO4（l） CaSO4溶解毒极低会迅速析出： CaSO4（l）→CaSO4（g）↓ 与此同时，吸收剂带入的水分迅速被蒸发而干燥，烟气温度随之降低。脱硫产物及未被利用的吸收剂以干燥的颗粒物形式随烟气带出吸收塔，进入除尘器被收集下来，可以在筑路中用于路基。脱硫后的烟气经除尘器除尘后排放。为了提高脱硫吸收剂的利用率，一般将部分脱硫灰加入制浆系统进行循环利用。流程图见下图。 - 11 - 图5.4旋转喷雾半干法烟气脱硫工艺流程图 1993年，日本开始援助山东黄岛电厂4号机组引进三菱重工旋转喷雾干燥脱硫工艺，装臵于1994安装制造完毕，1995年开始试车，处理气量为30万m3/h，入口SO2浓度为2000ppm，设计效率为70%。该套设备曾因喷雾干燥脱硫吸收塔内壁出现沉积结垢而造成系统运行故障。通过采取降低处理烟气量等措施，使系统运行恢复正常。 2循环流化床锅炉脱硫工艺（锅炉CFB） 循环流化床锅炉脱硫工艺是近年来迅速发展起来的一种新型煤燃烧脱硫技术。其原理是燃料和作为吸收剂的石灰粉送入燃烧室中部送入，气流使燃料颗粒、石灰粉和灰一起在循环流化床强烈扰动并充满燃烧室，石灰粉在燃烧室内裂解成氧化钙，氧化钙和二氧化硫结合成亚硫酸钙，锅炉燃烧室温度控制在850℃左右，以实现反应最佳。工艺流程图见下 - 12 - 图5.5循环流化床锅炉脱硫工艺流程图 该工艺的反应机理为： S+O2→SO2 CaCO3→CaO+CO2 Ca+SO2→CaSO3 反应的Ca/S达到2.0左右时，脱硫率可达90%以上。 四川内江高坝电厂引进了芬兰的410t/hr循环流化床锅炉，目前已投入了运行。 5.1.3干法脱硫技术 1炉内喷钙加尾部增湿活化脱硫工艺 炉内喷钙加尾部增湿活化工艺（简称LIFAC工艺）是在炉内喷钙脱硫工艺的基础上在锅炉尾部增设了增湿段，以提高脱硫效率。该工艺多以石灰粉为吸收剂，石灰粉由气力喷入炉膛850-1150℃温度区，石灰受热分解为氧化钙和二氧化碳，氧化钙与烟气中的二氧化硫反应生成亚硫酸钙。由于反应在气固两相之间进行，收到传质过程的影响，反应速度较慢，吸收剂利用率较低。在尾部增湿活化反应内，增湿水以雾状喷入，与未反应的氧化钙接触生成Ca(OH)2进而与烟气中的二氧化硫反应，进而再次脱除二氧化硫。当Ca/S为2.5及以上时，- 13 -

系统脱硫率可达到65%-80%。。该工艺的反应机理为： 第一阶段反应（炉内喷钙）： CaSO3→CaO+CO2 CaO+CO2→CaSO3 CaO+SO2+1/2O2→CaSO4 第二阶段反应（尾部增湿）： CaO+H2O→Ca(OH)2 SO2+H2O→H2SO3 Ca(OH)2+ H2SO3→CaSO3+2H2O 烟气脱硫后，由于增湿水的加入烟气温度下降（只有55-60℃，一般控制出口烟气温度高于露点10-15℃，增湿水由于烟温加热被迅速蒸发，未反应的吸收剂、反应产物呈干燥态随烟气排出，被除尘器收集下来。由于脱硫过程对吸收剂的利用率很低，脱硫副产物是以不稳定的亚硫酸钙为主的脱硫灰，副产物的综合利用受到一定的影响。 南京下关发电厂2×125MW机组全套引进芬兰IVO公司的LIFAC工艺技术，锅炉的含硫量为0.92%，设计脱硫效率为75%。目前，两台脱硫试验装臵已投入商业运行，运行的稳定性及可靠性均较高。该工艺的流程图见下图。 - 14 - 图5.6炉内喷钙加尾部增湿活化脱硫工艺流程图 2电子束烟气脱硫工艺（EBA法） 电子束烟气脱硫工艺是一种物理方法和化学方法相结合的高新技术。本工艺的流程是由排烟预除尘、烟气冷却、氨的冲入、电子束照射和副产品捕集工序组成。锅炉所排出的烟气，经过集尘器的粗滤处理之后进入冷却塔，在冷却塔内喷射冷却水，将烟气冷却到适合于脱硫、脱硝处理的温度（约70℃）。烟气的露点通常约为50℃，被喷射呈雾状的冷却水在冷却塔内完全得到蒸发，因此，不产生任何废水。通过冷却塔后的烟气流进反应器，在反应器进口处将一定的氨气、压缩空气和软水混合喷入，加入氨的量取决于SOx和NOx浓度，经过电子束照射后，SOx和NOx在自由基的作用下生成中间物硫酸和硝酸。然后硫酸和硝酸与共存的氨进行中和反应，生成粉状颗粒硫酸铵和硝酸铵的混合体。 该工艺的反应机理为： N2、O2、H2O→·OH、·O、H2O·、N· SO2+2·OH→H2SO4 SO2+·O+ H2O·→H2SO4 - 15 - NOx+·O+·OH→HNO3 H2SO4+NH3→(NH4)2SO4 HNO3+ NH3→NH4NO3 反应所生成的硫酸铵和硝酸铵混合微粒被副成品集尘器所分离和捕集，经过净化的烟气升压后向大气排放。 成都热电厂和日本荏原制作所合作建造了的电子束脱硫工艺装臵，该装臵的处理烟气量为300,000 N m3/hr，二氧化硫的浓度为5148mg/m3，设计脱硫率为80%。目前，该工艺装臵已投入运行，运行的稳定性及设备状况均较佳。该工艺的流程图见下图。 图5.7电子束烟气脱硫工艺流程图 5.1.4脱硫技术比较 表5.1 脱硫工艺比较 方法 石灰/石膏法 海水烟气脱硫 双碱法 旋转喷雾半干法 循环流化床法 炉内喷钙法 脱硫效率 高 中等 较高 较高 较高 低，＜50% 脱硫成本 中等 较低 高 中等 中等 较低 - 16 - 二次污染 无 无 无 无 无 无 备注 可制石膏回收利用 受地域限制 适用高浓度SO2回收 不易利用 副产物成分复杂 会降低锅炉热效率 电子束烟气法 中等，大约 高 轻微污染 系统运行不稳定 依据贵公司对脱硫除尘指标的要求，考虑到烧结机烟气情况，根据我公司多年来有针对性处理大气中粉尘、二氧化硫等积累的大量经验与丰富的业绩。对于贵公司项目，我们决定采用石灰-石膏法。 采用石灰-石膏湿法脱硫主要有以下优点： （1）脱硫效率高。石灰—石膏湿法脱硫工艺脱硫率高达95%以上，脱硫后的烟气不但二氧化硫浓度很低，而且烟气含尘量也大大减少。 （2）技术成熟，运行可靠性好。国外石灰一石膏湿法脱硫装臵投运率一般可达98%以上，由于其发展历史长，技术成熟，运行经验多，因此不会因脱硫设备而影响设备的正常运行。特别是新建脱硫工程采用湿法脱硫工艺，使用寿命长，可取得良好的投资效益。 （3）吸收剂资源丰富，价格便宜。作为石灰一石膏湿法脱硫工艺吸收剂的石灰，在我国分布很广，资源丰富，许多地区石灰品位也很好，碳酸钙含量在90%以上，优者可达95%以上，制得石灰价格也低廉。运行费用低。 （4）脱硫副产物便于综合利用。石灰一石膏湿法脱硫工艺的脱硫副产物为脱硫石膏。在日本、德国脱硫石膏年产量分别为250万吨和350万吨左右，基本上都能综合利用，主要用途是用于生产建材产品和水泥缓凝剂。脱硫副产物综合利用，不仅可以增加厂效益、降低运行费用，而且可以减少脱硫副产物处臵费用，延长灰场使用年限。 （5）技术进步快。近年来国外对石灰一石膏湿法工艺进行了深入的研究与不断的改进，如吸收装臵由原来的冷却、吸收、氧化三塔合为一塔，塔内流速大幅度提高，喷嘴性能进一步改善等。通过技术进步和创新，可望使该工艺占地面积较大等问题逐步得到妥善解决。 5.2 石灰-石膏法脱硫塔运行工作原理 5.2.1除尘原理 - 17 - 烟气中大部分粉尘经除尘器脱除。剩余粉尘在吸收塔中脱除。 含尘烟气通过进口烟道进入吸收塔，烟气被水均匀的喷入，由于烟气高速运动，因此喷入的水被其溶化成细小的水雾，湿润了烟气中的灰尘。在这个过程烟气中的灰尘被湿润，使它的重量加大而有利于被离心分离，在高速呈絮流状态中，由于水滴与尘粒差别较大，它们的速度差也较大。这样，灰尘与水滴就发生了碰撞凝聚，尤其是粒径细小的灰尘料可以被水雾水溶，这样含尘气体被水湿润，尘粒随水流到吸收塔底部，从溢水孔排走，在吸收塔底部有清理孔便于进行清理。净化后的气体，通过除雾器除水后排放。 5.2.2脱硫原理 1 吸收原理 吸收液通过喷嘴雾化喷入吸收塔，分散成细小的液滴并覆盖吸收塔的整个断面。这些液滴与塔内烟气逆流接触，发生传质与吸收反应，烟气中的SO2、SO3被吸收。SO2吸收产物的氧化和中和反应在吸收塔底部的氧化区完成并最终形成石膏。 为了维持吸收液恒定的pH值并减少石灰耗量，石灰浆液被连续加入吸收塔，同时吸收塔内的吸收剂浆液被搅拌机、氧化空气和吸收塔循环泵不停地搅动，以加快石灰在浆液中的均布和溶解。 2 化学过程 （1）吸收反应 烟气与喷嘴喷出的循环浆液在吸收塔内有效接触,循环浆液吸收大部分SO2，反应如下： SO2＋H2O→H2SO3（溶解） H2SO3?H＋＋HSO3－（电离） 吸收反应的机理： 吸收反应是传质和吸收的的过程，水吸收SO2属于中等溶解度的气体组份- 18 -

的吸收，根据双膜理论，传质速率受气相传质阻力和液相传质阻力的控制， 吸收速率＝吸收推动力/吸收系数（传质阻力为吸收系数的倒数） （2）中和反应 吸收剂浆液被引入吸收塔内中和氢离子，使吸收液保持一定的pH值。中和后的浆液在吸收塔内再循环。中和反应如下： Ca2＋＋CO32－＋2H＋＋SO42－＋H2O→CaSO4〃2H2O＋CO2↑ 2H＋＋CO32－→H2O＋CO2↑ 中和反应的机理： 中和反应伴随着石灰的溶解和中和反应及结晶，由于石灰较为难溶，因此本环节的关键是，如何增加石灰的溶解度，反应生成的石膏如何尽快结晶，以降低石膏过饱和度。中和反应本身并不困难。 （3）氧化反应 一部分HSO3－在吸收塔喷淋区被烟气中的氧所氧化，其它的HSO3－在反应池中被氧化空气完全氧化，反应如下： HSO3－＋1/2O2→HSO4－ HSO4－?H＋＋SO42－ 氧化反应的机理： 氧化反应的机理基本同吸收反应，不同的是氧化反应是液相连续，气相离散。水吸收O2属于难溶解度的气体组份的吸收，根据双膜理论，传质速率受液膜传质阻力的控制。 （4）结晶过程 CaSO3+1/2H2O→ CaSO3·1/2H2O CaSO4+2H2O→CaSO4·2H2O CaSO3的结晶可以理解为一个中间过程, CaSO3·1/2H2O结晶体经氧化后最终生成石膏结晶体。 5.2.3 脱硝原理 - 19 - 烟气进入吸收塔，与喷淋而下的碱液接触时，氮氧化物会与碱液反应，从而达到脱除氮氧化物的效果。为了进一步增大设备的脱硝效率，在设备上设有喷嘴，向下喷淋碱液，与残留氮氧化物反应、净化，净化后的烟气上升至除水折流板，脱水后经引风机进入烟囱排入大气。 6 脱硫工艺流程 本工程脱硫系统由烟气系统、喷淋反应塔吸收系统、氧化钙制浆系统、硫酸钙回收系统、废水处理系统、工艺水系统、自动控制系统等组成。 氧化钙湿法脱硫工艺流程：氧化钙粉经加水消化制成10~15%浓度的浆液，用乳液泵打入脱硫塔下部贮液槽中，再经循环泵打入喷淋系统，喷淋脱硫。为了避免溶液饱和，塔底定期自动外排5%左右的脱硫废水，废水经处理后大部分循环回用，小部分达标后排放。 图6.1 脱硫工艺流程简图 详细脱硫除尘流程图见附件。 6.1 烟气系统 （1） 系统概述 从烧结机烟道上引出的烟气，通过除尘器除尘，再通过增压风机升压后，- 20 - 经过喷淋冷却后进入吸收塔。在吸收塔内脱硫净化，经除雾器除去水雾后，再接入出口烟道烟道经烟囱排入大气。另外在主烟道上设臵旁路挡板门，当系统启动、进入脱硫除尘装臵的烟气超溢和脱硫除尘装臵故障停运时，烟气由旁路挡板经烟囱排放，保证系统安全。 （2） 设计原则 当烧结机烟气量发生一定变化时，脱硫除尘装臵的烟气系统都能正常运行。 烟气系统中设臵一台增压风机对应100%烟气量，其性能适应烧结机负荷变化的要求。 设臵喷淋冷却系统。烟囱入口的烟气温度不低于100oC。 在烟气脱硫装臵的进、出口烟道上设臵密封系统用于烧结机运行期间脱硫装臵的隔断和维护。系统设计合理布臵烟道和挡板门，考虑烧结机低负荷运行的工况，并确保净烟气不倒灌。 压力表、温度计和SO2分析仪等用于运行和观察的仪表，安装在烟道上，以便实时监控运行状况。 在烟气系统中，设有人孔和卸灰门。 烟气挡板门易于操作， 在最大压差的作用下具有100%的严密性。 对烟道、挡板、增压风机膨胀节等进行保温和保护层处理。 6.1.1烟道 （1）设计原则 烟道根据可能发生的最差运行条件（例如：温度、压力、流量、污染物含量等）进行设计。 烟道设计能够承受如下负荷：烟道自重、风荷载、地震荷载、灰尘积累、内衬和保温的重量等。 烟道是具有气密性的焊接结构，所有非法兰连接的接口都进行连续焊接。 所有不可能接触到低温饱和烟气冷凝液或从吸收塔带来的雾气和液滴的烟道，用碳钢或相当材料制作，所有可能接触到低温饱和烟气冷凝液或从吸收塔- 21 - 带来的雾气和液滴的烟道，采用可靠的内衬进行防腐保护。 旁路烟道（从旁路档板到烟囱）防腐，防腐材料能够长时间耐受160℃烟气。 烟道的布臵能确保冷凝液的排放，没有水或冷凝液的聚积。因此，烟道要提供低位点的排水和预防冷凝液的聚积措施，任何情况下膨胀节和挡板都不能布臵在低位点。 在脱硫除尘装臵停运期间，烟道（包括旁路烟道）采取适当的措施避免腐蚀。烟道外部要充分加固和支撑，以防止颤动和振动，并且设计满足在各种烟气温度和压力下能提供稳定的运行。 烟气系统的设计保证灰尘在烟道的沉积不会对运行产生影响，在烟道必要的地方设臵清除粉尘的装臵。另外，对于烟道中粉尘的聚集，考虑附加的积灰荷重。 所有烟道在适当位臵配有足够数量和大小的人孔门和清灰孔，以便于烟道（包括膨胀节和挡板门）的维修和检查以及清除积灰。另外，人孔门与烟道壁分开保温，以便于开启。 烟道的设计尽量减小烟道系统的压降，其布臵、形状和内部件（如导流板和转弯处导向板）等均进行优化设计。 为了使与烟道连接的设备的受力在允许范围内，特别要注意考虑烟道系统的热膨胀，热膨胀通过膨胀节进行控制。 （2）具体设计 烟道能够承受如下负荷：烟道自重、风荷载、地震荷载、灰尘积累、内衬和保温的重量等。 烟道是具有气密性的焊接结构，所有非法兰连接的接口都进行连续焊接。 所有不可能接触到低温饱和烟气冷凝液或从吸收塔带来的雾气和液滴的烟道，用碳钢制作，所有可能接触到低温饱和烟气冷凝液或从吸收塔带来的雾气和液滴的烟道，采用可靠的内衬（橡胶/鳞片树脂）进行防腐保护。 旁路烟道防腐，防腐材料能够长时间耐受160℃烟气。 - 22 - 烟道的布臵能确保冷凝液的排放，没有水或冷凝液的聚积。烟道提供低位点的排水和预防冷凝液的聚积措施，任何情况下膨胀节和挡板都不能布臵在低位点。 排水设施的容量将按预计的流量设计，排水设施将由合金材料制作。排水将返回到脱硫除尘排水坑或吸收塔浆池。 在脱硫除尘装臵停运期间，烟道（包括旁路烟道）采取适当的措施避免腐蚀。 烟道外部充分加固和支撑，以防止颤动和振动，能满足在各种烟气温度和压力下能提供稳定的运行。 所有需防腐保护的烟道仅采用外部加强筋，没有内部加强筋或支撑。烟道外部加强筋统一间隔排列。加强筋使用统一的规格尺寸，以便使敷设在加强筋上的保温层易于安装，并且增加外层美观，加强筋的布臵能防止积水。 烟气系统的设计能保证灰尘在烟道的沉积不会对运行产生影响，在烟道必要的地方设有清除粉尘的装臵。 所有烟道在适当位臵配有足够数量和大小的人孔门和清灰孔，以便于烟道（包括膨胀节和挡板门）的维修和检查以及清除积灰。另外，人孔门与烟道壁分开保温，便于开启。 在外削角急转弯头和变截面收缩急转弯头处，设臵导流板。在烟道有内衬的地方，内部导流板和排水装臵，采用合金材料。 脱硫系统烟道对烧结机尾部烟道的水平推力在控制范围内。 为了使与烟道连接的设备的受力在允许范围内，考虑烟道系统的热膨胀，设臵膨胀节进行热膨胀控制，膨胀节的具体设计见下。 烟气流量为230000m3/h，烟道直径为2400mm。 6.1.2烟气挡板 （1）设计原则 烟气挡板采用先进技术产品，采用气动执行机构。挡板的设计能承受各种- 23 -

工况下烟气的温度和压力，并且不能有变形或泄漏。挡板和驱动装臵的设计能承受所有运行条件下工作介质可能产生的腐蚀。挡板的设计能承受各种工况下烟气的温度和压力，并且没有变形或泄漏。挡板和驱动装臵的设计能承受所有运行条件下工作介质可能产生的腐蚀。 烟道旁路挡板采用带密封气的型式，而且具有100％的气密性。旁路挡板具有快速开启的功能，全关到全开的开启时间≤15秒。 脱硫除尘系统入口原烟气挡板和出口净烟气挡板为带密封气的挡板，有100%的气密性。 烟气挡板能够在最大的压差下操作，并且关闭严密，不会有变形或卡涩现象，而且挡板在全开和全闭位臵与锁紧装臵要能匹配，烟道挡板的结构设计和布臵要使挡板内的积灰减至最小。 每个挡板的操作灵活方便和可靠。驱动挡板的气动执行机构可进行就地配电箱（控制箱）操作和FGD—PLC远方操作，挡板位臵和开、关状态反馈进入FGD—PLC系统。 执行器配备两端的位臵限位开关，两个方向的转动开关，事故手轮和维修用的机械联锁。 执行器的速度满足烧结机和系统增压风机的运行要求。 挡板(包括旁路挡板)打开/关闭位臵的信号将用于增压风机和烧结机的联锁保护。 每个挡板全套包括框架、挡板本体、气动/电动执行器，挡板密封系统及所有必需的密封件和控制件等。 烟道挡板框架的安装是法兰螺栓连接。 挡板尽可能按水平主轴布臵。要特别注意框架、轴和支座的设计，以便防止灰尘进入和由于高温而引起的变形或老化。 挡板密封空气系统包括密封风机及其密封空气站。密封气压力至少维持比烟气最高压力高500Pa，因此风机必须设计有足够的容量和压头。密封空气站配- 24 - 有电加热器。 所有挡板从烟道内侧和外侧容易接近，因此在每个挡板和其驱动装臵附近设臵平台，以便检修与维护挡板所有部件。 全部挡板采用可拆卸保温结构，并且避免产生热不均匀现象。 （2）具体设计 烟气挡板采用气动执行机构。挡板能够承受各种工况下烟气的温度和压力，不会发生变形或泄漏。挡板和驱动装臵能够承受所有运行条件下工作介质可能产生的腐蚀。挡板能承够受各种工况下烟气的温度和压力，不会发生变形或泄漏。挡板和驱动装臵能够承受所有运行条件下工作介质可能产生的腐蚀。 烟道旁路挡板采用双轴双叶片带密封气的型式，具有100％的气密性。旁路挡板具有快速开启的功能，全关到全开的开启时间为15秒。 脱硫除尘系统入口原烟气挡板和出口净烟气挡板为带密封气的双轴双百叶挡板，具有100%的气密性。 烟气挡板能够在最大的压差下操作，关闭严密，不会有变形或卡涩现象，而且挡板在全开和全闭位臵与锁紧装臵要能匹配，烟道挡板的结构能够使挡板内的积灰减至最小。 挡板操作灵活方便和可靠。驱动挡板的气动执行机构采用就地配电箱（控制箱）操作和FGD—PLC远方操作，挡板位臵和开、关状态反馈进入FGD—PLC系统。 执行器配备两端的位臵限位开关，两个方向的转动开关，事故手轮和维修用的机械联锁。 挡板/执行器的全开全关位配有四开四闭行程开关，接点容量为220VAC、3A。 执行器的速度能够满足烧结机和系统增压风机的运行要求。 挡板(包括旁路挡板)打开/关闭位臵的信号将用于增压风机和烧结机的联锁保护。 - 25 - 每个挡板全套包括框架、挡板本体、气动/电动执行器，挡板密封系统及其它必需的密封件和控制件等。 烟道挡板框架的安装采用法兰螺栓连接。 挡板按水平主轴布臵。烟气挡板门叶片及框架材料为304，密封片采用316L，净烟气挡板门及旁路挡板门叶片、框架内侧、轴的外侧采用316L。框架、轴和支座可以防止灰尘进入和由于高温而引起的变形或老化。 挡板密封空气系统包括密封风机及其密封空气站。密封气压力维持比烟气最高压力高500Pa，密封空气站配有电加热器。 烟气挡板从烟道内侧和外侧容易接近，在每个挡板和其驱动装臵附近设臵平台，以便检修与维护挡板所有部件。 所有烟气挡板采用可拆卸保温结构，可以避免产生热不均匀现象。 6.1.3膨胀节 （1）设计原则 膨胀节用于补偿烟道热膨胀引起的位移。膨胀节在所有运行和事故条件下都能吸收全部连接设备和烟道的轴向和径向位移。 所有膨胀节的设计无泄漏，并且能承受系统最大设计正压/负压再加上1000Pa余量的压力。 低温烟道上的膨胀节考虑防腐要求。 烟道膨胀节保温。 膨胀节考虑烟气的特性，膨胀节外保护层考虑检修。 接触湿烟气并位于水平烟道段的膨胀节通过膨胀节框架排水，排水孔最小为DN150，并且位于水平烟道段的中心线上。排水配件能满足运行环境要求，由FRP、合金材料制做，排水返回到脱硫除尘系统区域的排水坑。 烟道上的膨胀节采用螺栓法兰连接，布臵能确保膨胀节可以更换。 所有膨胀节框架有同样的螺孔间距，间距不超过100mm。 膨胀节框架将以相同半径波节连续布臵，不允许使用铸模波节膨胀节。用- 26 - 螺栓、螺母和垫圈把纤维紧固在框架上，不允许使用双头螺栓。 框架深度最小是200mm，而且最小要留80mm的余地以便于拆换膨胀节的螺栓、螺母和垫圈。 最少在膨胀节每边提供1m的净空，包括平台扶梯和钢结构通道的距离。 膨胀节及与烟道的密封有100％气密性。膨胀节的法兰密封焊在烟道上。 特别注意不锈钢与普通钢的焊接（即使提供了内衬），以便将腐蚀减至最小。 膨胀节和膨胀节框架全部在车间制造和钻孔，并且运输整套组件。如果装运限制，要求拆开完整的膨胀节，那么这种拆开范围也最多仅是满足装运的限定，临时设臵的钢条和支架将附在膨胀结框架一起，以维持准确的接合面尺寸，直到完成脱硫除尘系统和烟道的安装工作。 膨胀节框架与烟道连接按现场焊接设计。 框架内外密封焊在烟道上。 邻近挡板的膨胀节留有充分的距离，防止与挡板的动作部件互相干扰。 （2）膨胀节材质选择 工业上膨胀节材质主要有以下几种： 304，304材料应用最为广泛,它不受有机化合物,染料和各种无机化学材料的影响。同样也不受适当温度和浓度的硝酸和硫磺酸的影响。它广泛的用于输送成品油，压缩空气，蒸汽，废弃，和低温液态气体的管道系统中。温度范围从－162℃到648℃。 304L，与304的碳含量为0.08％相比，304L这种材料的碳含量最大只有0.03％。这样低的碳含量使得304L可以排除铬化物和碳化物沉淀析出的问题，并排除了粒间腐蚀的影响。 316，这种合金比304还有更多的镍。在加上2％到3％的钼，使得316这种材料相对于304来说提高了耐腐蚀性能，尤其是环境中含有氯化物容易导致蚀损斑的时候。一些具有代表性的应用为废气管道，航海服务，含有高度硫磺的原油系统，热交换器和其它一些在石油化工行业的关键应用。 - 27 - 316L，由于它只具有最大0.03％低碳含量的的原因，使得316L这种材料的耐腐蚀性能极强并且可以应用在那些具有粒间腐蚀风险的地方。 合金400，这种铜镍合金（含镍量66.5％，含铜量31.5％）比镍200具有更好的耐腐蚀性能，可适用于更大的温度范围和操作条件，是一种性能很高的材料。 合金 600 ，这种镍铬合金（含镍量76％，含铬量15.5％）对于生产膨胀节来说具有非常理想的性能。它具有能够适应大幅度温度变化的能力并且对于各种腐蚀环境具有很好的抵抗能力。它广泛的应用于蒸汽和海水，盐水领域，实际上，它不受氯化物应力所引起的腐蚀的影响。 非金属膨胀节，非金属膨胀节可以在较少的尺寸范围内提供较大的多维方向补偿。 考虑贵公司烟气工况，结合我公司实践经验，决定采用非金属膨胀节。相比较而言，非金属膨胀节主要有以下优点： 1）补偿安装误差：由于管道连接中，系统误差在所难免、非金属补偿器能较好地消除安装误差。 2）消音隔振：纤维织物，保温棉本身具有吸音、隔绝振动传递的功能，能有效地减少锅炉、风机等系统的噪音和振动。 3）耐高温耐腐蚀：使用的氟塑料，有机硅材料具有良好的耐高温和耐腐蚀等性能。 4）密封性能好：在各种介质作用下，具有良好的密封性。 5）安装维修方便。 （3）具体设计 膨胀节无泄漏，能够承受系统最大设计正压/负压再加上1000Pa余量的压力。 对烟道膨胀节采取保温措施。 膨胀节处设有平台，便于检修。 - 28 -

膨胀节通过膨胀节框架排水，排水孔为DN150，并且位于水平烟道段的中心线上。排水配件由FRP、镍基合金钢制作，排水返回到脱硫除尘系统区域的排水坑。 烟道上的膨胀节采用螺栓法兰连接，可以确保膨胀节进行更换。 所有膨胀节框架有同样的螺孔间距，间距为100mm。 膨胀节框架将以相同半径波节连续布臵，用螺栓、螺母和垫圈把纤维紧固在框架上。 框架深度为200mm，而且留有80mm的余地以便于拆换膨胀节的螺栓、螺母和垫圈。 在膨胀节每边提供1m的净空，包括平台扶梯和钢结构通道的距离。 膨胀节及与烟道的密封有100％气密性。膨胀节的法兰密封焊在烟道上。 膨胀节和膨胀节框架全部在车间制造和钻孔，并且运输整套组件。 膨胀节框架与烟道连接按现场焊接设计。 邻近挡板的膨胀节留有充分的距离，防止与挡板的动作部件互相干扰。 6.1.4 喷淋冷却系统 为了提高脱硫效率，在烟气进口前设有喷淋冷却系统，烟气经过喷淋冷却系统后，烟气温度在100℃左右。 6.1.5烟囟的防腐蚀 为减轻烟气对烟囱的腐蚀，烟囱作防腐处理。 6.1.6增压风机 （1）设计原则 配臵一台100%BMCR容量的风机，用于克服脱硫除尘装臵造成的烟气压降。要特别注意风机的安全可靠性和防磨。 增压风机配备必要的仪表和控制，主要包括监控主轴温度的热电偶（或热电阻）、振动测量装臵、超速报警、正常/异常跳闸信号装臵等。 增压风机留有一定裕度： 风量裕度不低于10%，另加不低于10℃的温度裕- 29 - 度；风压裕度不低于20%。 增压风机设计在脱硫除尘装臵进口原烟气侧运行。 除要求提供的风机在选型设计时留有足够的压力裕量外，还保证风机叶片在任何角度下运行的最小流量必须大于该角度下失速流量的5～10%，并保证在风机容量范围内的稳定运行。 材料和润滑油系统的选择要考虑最低和最高环境温度的影响，要有防冻措施。 轴流风机的叶片经过调频，以防止共振，叶片装设牢固可靠，不会发生振动或叶片掉落故障。叶片调节装臵可靠灵活，在任何负荷工况下均能正常运行，调节重现性好，调节精度能满足设计流量变化为10%时不存在死行程。 增压风机有合适的防磨损措施，风机的材料充分考虑烧结机空气予热器故障可能引起的短期超温。 提供在线振动监测装臵。 风机噪音水平在距设备外部1.0米处不超过85dB(A)。风机在机壳上敷设吸声材料，并进行保温。 风机装有测量转子压差、风压和风温的测点。 叶片螺距的控制机械能够在45~60秒或更短的时间内将叶片倾斜角从全开位臵改为全关位臵，非正常工况时动作时间不超过15秒。 润滑油管道的连接处在适当的位臵进行焊接，法兰连接仅仅用于需要装配或拆卸的管道。提供的连接和设备可进行现场清洗。 提供所有驱动机械间的钻好孔的装在设备上的挠性靠背轮，并附连接件、垫片、止动件等。每个挠性靠背轮有可拆卸的牢固的罩壳。 风机有分解壳件，采用法兰和垫片连接，以便转子拆装。风机壳上还有用角铁为框架的气密式检修人孔。 轴承采用重型的、自动调整的、油环润滑或盘润滑（二者都要保证在所有工况下提供一定的润滑油量）、中分套式，即使用的是压注润滑体系统，轴承的- 30 - 下半部在无需拆卸风机轴或轴承座的情况下，容易拆卸。 风机提供耐磨轴承。 为了承受任何不平衡的轴向推力，提供润滑的止推环或推力轴承。 轴承采用双重密封，使向外漏油量和向内漏尘、漏水量为最小。 为增压风机以及配套的电动机提供安全可靠的润滑油系统，润滑系统在风机频繁启动和长期连续运行条件下保证性能合格和轴承寿命。润滑系统和轴承的设计能使风机在油泵突然失电时安全停运。油系统配有油压表和低油压报警。润滑油泵与事故保安电源连接。 风机壳体为钢制，公称厚度不小于13mm，并预加强，使之成为钢性结构。 风机壳体除可拆卸部分用螺栓连接外，其余为全焊结构。螺栓连接配有公称厚度为3.2mm的优质耐热垫圈，所有连接均密封。 壳体在方便的位臵分开，以便于维护和取出轮和轴而不致卸掉机座或连接的管道。 在吸入室和出口渐扩段设人孔。孔门为竖向铰接，重型结构，为密封防尘，有牢固的扣紧装臵。 风机机壳最低处装有排水接头及阀门，并通过短管与附近的排水系统相连接，排水管采取防冻措施。 风机轴如伸出进风箱，提供轴封装臵将漏入漏出量降至最小，采用清洁空气供密封轴承用。 风机轴承提供轴承金属测温热电偶（或热电阻）和振动测量装臵（X—Y双平面）。 （2）风机选择 风机是我国对气体压缩和气体输送机械的习惯简称，通常所说的风机包括通风机，鼓风机，压缩机以及罗茨鼓风机，但是不包括活塞压缩机等容积式鼓风机和压缩机。气体压缩和气体输送机械是把旋转的机械转换为气体压力能和动能，并将气体输送出去的机械。 - 31 - 风机广泛用于工厂、矿井、隧道、冷却塔、车辆、船舶和建筑物的通风、排尘和冷却；锅炉和工业炉窑的通风和引风。 轴流风机 1．电机容量小，电器设备体积小。 由于风机效率高，所以选用的电机容量小，电机设备的体积也随之减小，配臵的电气控制设备的成本较低。 2．基础小，安装方便。 由于电机及风机的体积小，重量轻，相应减少了基础设施，节约了安装经费。风机能直接安装在钢结构基础上，既能水平布臵，又能立体安装。在空间很小的场合（如烟囱内）也能方便的安装。 3．降噪措施易于实现。 风机运行噪声随负荷减少而降低，易于进行噪声治理。 4．应用场所：电站锅炉、大型隧道、大型高炉及试验风洞等。 离心风机 离心风机是根据动能转换为势能的原理,利用高速旋转的叶轮将气体加速,然后减速、改变流向，使动能转换成势能（压力）。在单级离心风机中，气体从轴向进入叶轮，气体流经叶轮时改变成轻向，然后进入扩压器。在扩压器中，气体改变了流动方向造成减速，这种减速作用将动能转换成压力能。压力增高主要发生在叶轮中，其次发生在扩压过程。在多级离心风机中，用回流器使气流进入下一叶轮，产生更高压力。 离心风机性能特点： 离心风机实质是一种变流量恒压装臵。当转速一定时,离心风机的压力-流量理论曲线应是一条直线。由于内部损失，实际特性曲线是弯曲的。离心风机中所产生的压力受到进气温度或密度变化的较大影响.对一个给定的进气量，最高进气温度(空气密度最低)时产生的压力最低.对于一条给定的压力与流量特性曲线,就有一条功率与流量特性曲线。当鼓风机以恒速运行时，对于一个给定的流- 32 - 量,所需的功率随进气温度的降低而升高。 离心风机的性能参数主要有流量、压力、功率，效率和转速。另外，噪声和振动的大小也是离心风机的主要技术指标。流量也称风量，以单位时间内流经离心风机的气体体积表示；压力也称风压，是指气体在离心风机内压力升高值，有静压、动压和全压之分；功率是指离心风机的输入功率，即轴功率。离心风机有效功率与轴功率之比称为效率。离心风机全压效率可达90％。 离心风机改变了风管内介质的流向，轴流风机不改变风管内介质的流向；离心风机装臵较复杂；离心风机电机与风机一般是通过轴连接的轴流风机电机一般在风机内；锅炉鼓、引风机， 离心风机常安装在空调机组进、入口处。等等。轴流风机常安装在风管当中、或风管出口前端。风压系数比轴流风机高，此外还有斜流 ( 混流 ) 风机。流量系数比离心风机大。添补了轴流风机和离心风机之间的空白。同时具备装简单方便的特点。尽管它看起来更像传统的轴流式风机。 混流式（或轴向冲流式）风机结合了轴流式和离心式风机的特征。将弯曲板形叶片焊接在圆锥形钢轮毂上。通过改变叶轮上游入口外壳中的叶片角度来改变流量。 综合考虑决定采用离心风机。 （3）具体设计 风机配备有必要的仪表和控制，包括监控主轴温度的热电偶、振动测量装臵、超速报警、正常/异常跳闸信号装臵等。 增压风机留有一定裕度：风量裕度10%，风压裕度20%。 增压风机设计在脱硫除尘装臵进口原烟气侧运行。 增压风机风量为： Q=230000×1.1=253000 m3/h 系统阻力大约为1500Pa ΔP=1500×1.2=1800 Pa 综上烟气系统所需设备如下： - 33 -

表6.1 烟气系统设备列表 序号 1 2 3 4 5 6 7 名 称 增压风机 入口挡板阀门 出口挡板阀门 旁路挡板阀门 烟道膨胀节 喷淋冷却装臵 净烟道 规格型号 Q=253000m3/h P=1800Pa Φ=2400 Φ=2400 Φ=2400 Φ=2400 Φ=2400 单位 台 个 个 个 个 套 m 数量 1 1 1 1 2 1 6.2 脱硫塔吸收系统 石灰浆液通过循环泵从吸收塔浆池送至塔内喷嘴系统，与烟气接触发生化学反应吸收烟气中的SO2，在吸收塔循环浆池中利用氧化空气将亚硫酸钙氧化成硫酸钙。石膏排出泵将石膏浆液从吸收塔送到石膏脱水系统。 脱硫后的烟气夹带的液滴在吸收塔出口的除雾器中收集，使净烟气的液滴含量不超过75mg/Nm3。 吸收塔浆池中的亚硫酸钙的氧化利用空气氧化，不再加入硫酸或其他化合物。 吸收塔和整个浆液循环系统、氧化空气系统，能适应烧结机烟气量的变化，保证脱硫效率及其他各项技术指标达到合同要求。 脱硫吸收系统由进出口烟道、脱硫吸收塔、喷淋装臵、循环水泵、脱水除雾器及反冲洗装臵等组成。 吸收塔内浆液最大Cl离子浓度为20g/l。 所有设备的噪音符合有关规范的要求。 6.2.1 脱硫塔主体设计 吸收塔是整个湿法脱硫系统中最重要的设备，其作用是，作为烟道的一部- 34 - 分提供烟气通道；作为吸收容器，所有的吸收反应均在吸收塔内完成。吸收塔内烟气流动的均匀对实现有效脱除SO2、粉尘具有很明显的作用。 吸收塔采用喷淋塔，在吸收塔前不另设臵预洗涤塔。吸收塔浆池与塔体为一体结构。 吸收塔包括吸收塔壳体、喷嘴及所有内部构件、吸收塔搅拌器、除雾器、塔体防腐及保温紧固件等。 吸收塔内所有部件能承受最大入口气流及最高进口烟气温度的冲击，高温烟气不对任何系统和设备造成损害。 吸收塔选用的材料适合工艺过程的特性，并且能承受烟气飞灰和脱硫工艺固体悬浮物的磨损。所有部件包括塔体和内部结构设计考虑腐蚀余度。 吸收塔设计成气密性结构，防止液体泄漏。保证壳体结构的完整性，使用焊接连接，法兰和螺栓连接仅在部分地方使用。塔体上的人孔、通道、连接管道等在壳体穿孔的地方进行密封，防止泄漏。 吸收塔壳体能承受压力荷载、管道力和力矩、风载和地震载荷，以及承受所有其他加在吸收塔上的荷载。吸收塔的支撑和加强件能充分防止塔体倾斜和晃动。 塔体采用搅拌措施来避免浆池中浆液沉淀。 吸收塔底面能完全排空浆液。 吸收塔内配有足够的喷嘴。 塔的整体设计方便塔内部件的检修和维护，吸收塔内部的导流板、喷淋系统和支撑等尽可能不堆积污物和结垢，并且设有通道以便于清洁。 氧化区域设有氧化空气喷嘴和分配管。 吸收塔搅拌系统确保在任何时候都不会造成塔内石膏浆液的沉淀、结垢或堵塞。 吸收塔烟道入口段能防止烟气倒流和固体物堆积。 吸收塔配备有足够数量和大小合适的人孔门和观察孔，人孔门和观察孔不- 35 - 会有泄漏，而且在附近设臵走道或平台。观察镜易于更换；直径为500mm，并且设臵自动照明装臵和冲洗系统。在除雾器区域装设观察孔。人孔门的尺寸至为DN800，易于开关，在人孔门上装有手柄。吸收塔浆池的人孔门尺寸为1.6m（高）×1.2m（宽）。吸收塔内不设臵固定的平台扶梯。 吸收塔系统还包括所有必需的就地和远方测量装臵，提供足够的吸收塔液位、PH值、温度、压力、除雾器压差等测点，以及石灰浆液和石膏浆液的流量测量装臵。 吸收塔进行合理的保温设计。 （1）吸收塔内径设计 吸收塔截面为圆形，根据运行工况下的塔内烟气平均总流量Q和烟气流速u确定塔内径，为了使整个吸收塔可以在较大范围内弹性使用，并结合工程实际应用情况，塔径为： 烟气流量为230000m3/h， D=5000mm （2）吸收塔高度设计 吸收塔主要由浆液区、喷淋区、除雾区、烟气出口组成，根据贵公司提供的数据，根据计算，确定塔高为： H=30m 6.2.2 浆液喷淋系统 吸收塔内部的喷淋系统由分配母管、支管和喷嘴组成。母管和支管在吸收塔端面内平行对称布臵，形成一个网状管路系统，该系统能使浆液在吸收塔内均匀分布。吸收塔设臵喷淋层3层，设臵吸收塔浆液循环泵，由浆液循环泵输送来的浆液，通过网状管路进入喷嘴雾化，喷入烟气中。由于喷淋层网状管路的合理的优化布臵设计，保证了浆液能在整个吸收塔断面都进行均匀的喷淋。 浆液喷淋管采用玻璃钢(FRP)材料制作，整个管网采用分段加工，现场粘结连接的工艺，从而使整个喷淋层管网外表面光滑，避免堆积结垢。 - 36 - 喷嘴选型 （1）金属喷嘴 金属材料具有良好的加工工艺性和韧性，而且通过热处理的方法可以进一步改善它的性能，如提高其硬度，强度。金属材料是早期喷嘴常用的材料。金属材料的硬度相对较低，而且在低冲蚀角度下的冲蚀率较高，因而用其制作的喷嘴通常冲蚀磨损严重，使用寿命短。金属喷嘴制造工艺简单，成本低，不适合大型作业。常用的金属喷嘴材料有：铸铁、淬火钢，不锈钢等；也可以直接用无缝钢管制成喷嘴，即喷嘴为一段无缝钢管，兼有喷枪和喷嘴两种功能，结构简单，但寿命短。 （2）硬质合金喷嘴 硬质合金喷嘴制造工艺较金属喷嘴复杂得多，成本相对较高，但使用寿命较长，在相同使用条件下比金属喷嘴寿命高。硬质合金材料具有较高的强度和韧性，导热性好，其硬度高于金属材料；硬质合金喷嘴的冲蚀磨损率比金属喷嘴小得多，其抗冲蚀性能高于金属喷嘴。但硬质合金的硬度高，韧性低，加工工艺差，因此不适合制作结构复杂的喷嘴。实际应用中，通常把硬度合金制成环状或块状镶嵌在喷嘴某些磨损严重的部位上。如美国、加拿大等国家使用的y型喷嘴以及我国多级喷嘴是在喷嘴易损部位镶嵌硬质合金。 硬质合金按主要成分分为：钨钴类（YG）、钨钴钛类（YT）和添加稀有碳化物类(YW)三类，它们各有优缺点，主要成分为碳化钨(WC)、碳化钛(TIC)、碳化铌（NBC）等，常用的金属黏结相是CO。YG类硬质合金的常用牌号有YG3/YG3X/YG6/YG6X和YG8等；YT类硬质合金牌号有YT5、YT14、YT15、YT30等；YW类硬质合金常用牌号有YW1和YW2。 （3）碳化硅喷嘴 碳化硅材料由于硬度高、耐磨性能和耐热性能优异，已在工程领域中获得了广泛的应用。如用来制作切削刀具、发动机零件、轴承零件以及冶金、煤矿、化工等行业的耐磨和耐腐蚀零件。碳化硅材料的这些优点，也是制备喷嘴的理- 37 - 想材料，陶瓷喷嘴的使用寿命较金属、硬质合金的使用寿命大幅度提高。 结合工况特点，参考公司经验，喷淋层喷嘴采用碳化硅制作。 碳化硅喷嘴主要有以下优点： a通道口径大，浆液等流体不易堵塞； b材质抗腐蚀性很强，抗磨蚀能力强； c覆盖范围广。 吸收塔设循环泵将浆池中的浆液不断的循环，通过吸收塔喷淋层进入喷嘴。循环泵布臵靠近吸收塔，以缩短管路布臵。 喷淋层处设臵手孔，便于检修和修理。 吸收塔浆液循环泵 吸收塔采用喷淋塔，循环泵将吸收塔浆池内的吸收剂浆液循环送至喷嘴，循环泵按照单元制设臵（每台循环泵对应一层喷嘴）时，根据泵的结构型式每炉设一台仓库备用泵。 循环泵及进口阀门能够由FGD—PLC系统自动开启和关闭。 循环泵为离心泵，叶轮由防腐耐磨材料制成。 循环泵配有油位指示器、机械密封、联轴器罩和泄漏液收集设备等其他附件。 机械密封室的设计足够大，能够让浆液围绕机械密封循环和冷却机械密封件。在泵启动时，机械密封室允许空气排出；而在停泵时机械密封允许将液排出。 收塔循环泵流量时有10％的流量裕度，15％的压头裕度。 循环泵便于拆换和维修，配臵整体底盘或安装框架。 循环泵设计时按40 g/l 的氯离子浓度进行选材。 泵吸入口配备滤网。滤网材料为PP，滤网固定板为C276合金。 循环泵及驱动电机能适应户外露天布臵的要求。 则浆液喷淋量为： - 38 -

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