工业锅炉烟气湿法脱硫技术设计

脱硫过程中，对进入脱硫塔的水量排出脱硫塔的水量，包括烟气带入水分，脱硫饱和烟气带走的水分，专门调控浆液浓度Cl^-离子浓度等必须排出的水量，脱硫产物CaSO₄·2H₂O浆液排放所带出水分和结晶水分，氧化鼓入空气所带入水分，添加脱硫剂乳液加入水分，冲洗除雾器加入水分等进行逐项统计计算称为水平衡计算。经过水平衡计算，可知脱硫过程要排放多少废水。至于废水的组分，应通过分析检测确定。图4-5为脱硫过程水平衡分析图。

进、出脱硫塔的水量有：

烟气带入脱硫塔水量W_Hy；

冲洗除雾器带入水量W_HM；

图4-5 水平衡分析图

注：石膏冲洗水=0.5石膏重量烟气夫带水约075g/m³

添加脱硫剂带入水量W_HCa；

鼓风带入水量W_HA（鼓入空气量不大时可不计入）；

向脱硫塔补入工业用水W_HB（如果有需要）；

冲洗脱硫产物所返回水量W_HCH（如果有冲洗）；

排放脱硫产物浆液（溶液）带出水量W_HJ；

脱硫产物过滤液回收部分水量W_HJF（没有回收利用就不计）；

脱硫饱和烟气带出水量W_HW；

排放氯离子带出水量W_ClH（如果有必要时）。

W_HJ中排出的水分为W_HJP，W_HJ=W_HJF+W_HJP；

脱硫塔总平衡水量为W_ZON

W_ZON=W_Hy+WHM^+WHCa^+WHA^+WHCH^-WHJP^+WHJF^-WHW^-WClH

经过水平衡计算W_ZON是正值则说明每小时向脱硫塔加进的水量。为了维持脱硫塔水位稳定也必须排出相等量的水。实际上排放的是脱硫浆液，需要折算到排浆量。这部分排水是废水的一部分，此外脱硫产物排放水W_HJ能回流多少，排出多少，其排出部分W_HJP也是废水的组成部分。脱硫产物处理，如冲洗滤饼等水如果不回流也计入废水量。当然应尽可能回流，但必须满足Cl离子浓度≤20g/L。

所以，W_FEI=W_ZON+W_HJP。

经计算后，如果为保持Cl离子浓度≤20g/L，则需要排放W_ClH，但是要看W_ZON总平衡排水量，如果W_ZON＞W_ClH，则

W_FEI=W_ZON+W_HJP。

如果W_ZON＜W_ClH，则

即W_FEI=W_ClH+W_HJP。

湿式石灰法脱硫过程水平衡计算示例。

例：某供热厂130t/h供热锅炉，烟气量V_y=240000m³/h，温度T=130℃；烟气水

汽含量=0.07，=1000mg/Nm³，=100mg/Nm³，经计算相关耗水量，除雾器（ME）冲洗水W_HM，脱硫用10%浓度Ca（OH）₂石灰乳液W_Ca

排出脱硫产物浆液W_JP

脱硫烟气带入水分W_Hy

脱硫烟气带出水分W_HW

脱硫液气比L/G=5L/Nm³；

脱硫塔为三层喷淋加一层大孔板组合塔。

D=5000mm，H=18300mm，钢衬玻璃鳞片塔体内置部件材质为S316L不锈钢，循环槽设置强制氧化曝气区。塔顶设置两层折流板除雾器。

进、出脱硫塔的水量计算如下：

（1）脱硫产物排出塔外的排浆量W_JP脱硫产物生成量W_Ca4以硫酸钙表示。

Ca（OH）2+SO₂+H₂O→CaSO₃+2H₂ O

脱除SO₂量为

生成的CaSO₃量为

式中 M_Ca3——CaSO₃的相对分子质量；

——SO₂的相对分子质量。

强制氧化反应，使亚硫酸转化为硫酸钙(www.xing528.com)

此时生成的CaSO₄量为

式中 M_Ca4——CaSO₄的相对分子质量。

把脱硫产物排出塔外所需排浆量W_JP的浆液质量为12%。

又因为

所以其中含水

（2）脱硫烟气带入塔内的水分W_HyW_Hy=V_yρ₁₃₀xH=240000×0.8894×0.07kg/h=14942kg/h=14.94t/h

（3）除雾器冲洗水W_HM=3.3t/h对于垂直布置的除雾器，第一级正面冲洗水量为60L/（min·m²），第一级背面和第二级正面冲洗水量24L/（min·m²）。第一级正面每30min冲洗一次，持续冲洗1min。第一级背面及第二级正面每1h冲洗一次，每次冲洗1min。

第一级正面

第一级背面和第二级正面

每小时总冲洗水量W_HM

W_HM=2×W_M1Z+W_M1P+W_M2Z=（2×1178+471+471）L/min=3298L/min

W_HM=3.3t/min

因为每次冲洗持续时间为1min，所以顺序冲洗折算到小时冲洗水量仍可为：

W_HM=3.3t/h

（4）脱硫注入10%Ca（OH）₂乳液1.99t/h，带入水量

W_HCa=（1.99-1.99×10%）t/h=1.79t/h≈1.8t/h。

（5）控制氯离子浓度的排水W_HCl脱硫浆液中氯化物来自燃煤工业补加水和脱硫剂。一般石灰中含氯量较少，工业用水中含氯＜150mg/L，我国大多数煤中含氯量≤0.05%。

浆液中过高的氯离子含量会降低浆液碱度而影响脱硫效率和增强腐蚀性。应该把氯离子控制在适当范围内，我国电站脱硫浆液Cl^-离子浓度的设计值不超过20g/L。

如果浆液中超过此值，那么通过排浆和补水，使循环槽浆液中Cl^-离子浓度稳定在≤20g/L。

我国现在的燃煤全分析资料中，一般没有给出氯和氟的数据，这就无法计算烟气中含HCl和HF数据。最终也无法计算浆液中每小时增加的氯和氟的含量。也无法计算为了维持20g/LCl^-离子浓度需要排放的废水量。

现以大多数煤中含氯量0.05%计算，以130t/h煤粉炉耗煤量（B_g）为18t/h；烟气量为240000m³/h，T=130℃；计算烟气中含Cl量M_Cl。

其中 K=0.9，q₄=4%，B_g=18000kg/h

如果燃烧煤产生的HCl，以100%进入脱硫浆液，那么每小时进入浆液的HCl有7.8kg/h。如果把M_Cl折算到浓度C_ClY。

通过上述计算，可以知道烟气中含氯浓度一般约为48mg/Nm³，进入脱硫浆液中的氯离子约为7.8kg/h。

如果要维持浆液中氯离子允许浓度M_OCl为20g/L，每小时则要排出7.8kg氯离子。排浆量W_ClJ，

也就是说如果只考虑烟气中进入循环槽中的Cl^-，那么每小时脱硫外排390L浆液就可以维持脱硫塔循环槽中的Cl^-浓度为20g/L。

前面已计算出，为了排出脱硫产物和维持脱硫浆液浓度为12%，每小时必须排放浆液量W_JP=2.6t/h，其中实际排水量W_HP=2.3t/h。此时即已满足排氯的要求。全面的浆液中Cl^-的平衡计算将在4.5.6中详述。

（6）脱硫烟气带出的水分 即烟气中水蒸气达到饱和时烟气的含湿量。

式中 x_tw——饱和状态烟气含湿量[kg/kg（干烟气）]，可从本书表13-14中查得。

水平衡计算时，进塔的水为“+”，出塔的水为“-”。

由此可知，脱硫过程中每小时需向塔内加进1.8t水。同时，为了维持塔内液位稳定，必须每小时排1.8t的水。因为脱硫产物过滤液是排放到废水池，由于W_HJP=2.3t/h，

W_FEI=W_ZON+W_HJP=（1.8+2.3）t/h=4.1t/h