一.脱硫塔工作原理

烟气由引风机鼓入预冷系统，再进入脱硫塔内，烟气由脱硫塔中下部均匀上升（流速在2.5-3.2m/s），依次穿过三级喷淋装置形成的高密度喷淋洗涤反应区和吸收反应区，脱硫液通过螺旋喷嘴生成极细的雾滴为烟气与脱硫液的充分混合提供了巨大的接触面积，使得气液两相进行充分的传质和传热的物理化学反应，在雾滴降落过程中吸收SO₂ 并捕润尘粒，从而达到SO₂的高效脱除，湿润的尘粒向下流入脱硫塔底部，从溢流孔排出进入沉淀池。脱硫塔内置有一级脱水除雾装置，经过脱硫后的烟气继续上升，经过折板除雾装置，通过雾气、小液滴在折板处的多次撞击形成较大液滴，大液滴与烟气分离后下落，脱水后的烟气通过筒体上部锥体部分引出，完成整个除尘脱硫程序。含尘废液通过筒体底部溢流孔排入沉淀池，（溢流孔有水封设计防止漏气，并设有清理孔便于进行筒体底部清理）经沉淀（除灰）并加碱（再生）后循环使用。

二.脱硫液双碱法工作原理0VOC)

首先将Na₂CO₃储存槽中的碱液(~30%)放入循环池中，配成一定浓度的Na₂CO₃溶液，经过循环泵，从脱硫塔的上部喷下，以雾状液滴与烟气中的SO₂充分反应，脱硫液通过喷淋系统在脱硫塔内与SO₂充分接触、反应后，落入塔底，流至循环池，脱硫液由循环泵泵入脱硫塔循环使用，在正常运行过程中，向循环池加入Na₂CO₃是按理论计算值投入，并通过PH计测定PH值后微调投入量，循环液保持脱硫工艺所设定的PH值。吸收了SO₂的脱硫液落入塔底流入再生池，与新来的石灰浆液进行再生反应，反应后的浆液流入沉淀再生池沉淀，当一个沉淀再生池沉淀物集满时，浆液切换流入到另一个沉淀再生池，然后由人工或用潜污泵清理这个再生池沉淀的沉渣，废渣晾干后外运处理。再生上清液流入循环池，循环池内经再生和补充新鲜碱液的脱硫液还是由循环泵打入脱硫塔，经喷嘴雾化后与烟充分接触，然后流入再生池，如此循环，循环池内脱硫液PH下降到一定程度后则补充新鲜碱液，以恢复循环脱硫液的吸收能力。

双碱法理论上只消耗石灰，不消耗钠碱，但是由于脱硫渣带水会使脱硫液损失一部分钠离子，再加上烟气中的氧气会将部分Na₂CO₃氧化成Na2SO4（在循环喷淋过程中，Na2SO4不能吸收SO₂），故需在循环池内补充少量纯碱或废碱液。

基本化学原理可分为脱硫过程和再生过程两部分。

在塔内吸收SO₂

Na2CO3＋SO2＝Na2SO3＋CO2   （1）

Na2SO3＋SO2＋H2O＝2NaHSO3　　（2）

2NaOH＋SO2＝Na2SO3+H2O　　（3）

其中式（1）是启动阶段纯碱溶液吸收SO₂反应方程，式（2）是运行过程的主要反应式，式（3）是再生液PH较高时的主要反应式。

用消石灰再生

Ca（OH）2＋Na2SO3+1/2H2O＝2NaOH＋CaSO3·1/2H2O

Ca（OH）2＋2NaHSO3＝Na2SO3＋CaSO3·1/2H2O＋3/2 H2O

在石灰浆液（石灰达到达饱和状况）中，NaHSO3很快与Ca（OH）2　反应从而释放出［Na＋］，［SO32-］与［Ca2＋］反应，反应生成的CaSO3以半水化合物形式沉淀下来从而使［Na＋］得到再生。Na2CO3只是一种启动碱，起动后实际上消耗的是石灰，理论上不消耗纯碱（只是清渣时会带也一些，被烟气中氧气氧化会有损失，因而有少量损耗），再生的NaOH和Na2SO3等脱硫剂循环使用。

三．工艺流程简图

1、废气工艺流程图

2.负电极脱硫布局示意图

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3.工艺特点

   与其它脱硫工艺相比，喷淋雾化脱硫工艺原则上有以下优点：

1)、 运用旋流射流技术、压力雾化技术，设备阻力小

2)、 用钠碱液脱硫，循环水基本上是[Na+]的水溶液，在循环过程中对水泵、管道、设备均无腐蚀与堵塞现象，便于设备运行与保养；

3)、 吸收剂的重生和脱硫渣的沉淀发生在塔外，这样避免了塔内堵塞和磨损，提高了运行的可靠性，降低了操作费用；

4)、 钠基吸收液吸收SO2速度快，故可用较小的液气比1：1-2，达到较高的脱硫效率；

4.技术特点

   我公司已经在多个项目上已经应用成熟的双碱法喷淋雾化脱硫工艺技术。较之其它脱硫工艺，该工艺具有以下优点：

1）、具有最佳的性价比。该工艺技术与国内外其它脱硫技术相比脱硫效率达到93-97%，而且液气比远远低于其它钙法技术。具有工艺流程简单，投资省、综合运行成本低的特点。高浓度的烟气脱硫后可以满足SO2环保排放要求，并且烟气含尘量进一步减少，可以实现花钱少、办实事的目的；

2）、该工艺在燃煤焦化炉的除尘脱硫项目中运行效果非常好，这已从多个项目中得到了证实；

3）、技术成熟，运行可靠性高。该工艺技术烟气脱硫装置投入率为95%以上，系统主要设备很少发生故障，因此不会因脱硫设备故障影响正常生产系统的安全运行；

4）、对操作弹性大，对煤种变化的适应性强。该技术用碱液作为脱硫剂，工艺吸收效果好，吸收剂利用率高，可根据炉窑煤种变化，适当调节pH值、液气比等因素，以保证设计脱硫率的实现；

5）、再生和沉淀分离在塔外，大大降低塔内和管道内的结垢机会；

6）、钠碱循环利用，损耗少，运行成本低；

7）、正常操作下吸收过程无废水排放；

8）、灰水易沉淀分离，可大大降低水池的投资；

9）、脱硫渣无毒，溶解度极小，无二次污染，可考虑综合利用；

10）、钠碱吸收剂反应活性高、吸收速度快，可降低液气比，从而既可降低运行费用，又可减少水池、水泵和管道的投资；

11）、石灰作再生剂(实际消耗物)，运行成本低。

12）、可以用废碱液作为脱硫剂，进一步降低成本。

13）、工艺简单，比较适用于中小型工业焦化炉和炉窑配套使用。

四、产品介绍

2.外壳

外壳材质为316l不锈钢钢卷制而成，制作要求如下：

1、壁板钢板内表面需做内衬，故选表面良好的一面朝里；

2、壁板与底板、顶板焊接，塔内侧由于要做内衬，因此该处角焊接接头应打磨成圆滑过渡，满足做内衬的要求；

3、所有毛边和锋利的边角均需打磨平整；

4、壁板焊接时应考虑焊缝收缩引起的变形问题，采取合理焊接工艺以保证设备最终外形尺寸；

3. 喷淋雾化系统

GCT-20型脱硫塔设备选用6层喷头雾化装置，包括管线、喷嘴、支撑、加强件和配件等。其中下面3层为脱硫用喷淋层（常开），上面3层是除雾器冲洗喷淋层（常闭），喷头材质均为316L不锈钢。浆液喷淋系统的设计使喷淋层的布置达到所要求的喷淋浆液覆盖率，使吸收溶液与烟气充分接触，从而保证在适当的液/气比（L/G）下可靠地实现所要求的脱硫效率。

喷淋组件及喷嘴的布置设计成均匀覆盖脱硫塔的横截面。一个喷淋层由带连接支管的母管制溶液分布管道和喷嘴组成。

雾冠直径：G3/4”喷头为1.5m；

工作压力：0.2Mpa（2bar）；

流量：G3/4”喷头为6.7m³/h；

冲洗喷淋应在引风机停下来后，打开阀门对除雾器器进行冲洗，焦化炉开炉工作时，冲洗喷头应常关闭。

4.除雾器

除雾器用于分离烟气携带的液滴，其系统组成为：二级除雾器，配备冲洗水系统和喷淋系统（包括管道、阀门和喷嘴等）。除雾器系统包括一台安装在下部的粗除雾器和一台安装在上部的细除雾器。

位于下面的第一级除雾器是一个大液滴分离器，叶片间隙稍大，用来分离上升烟气所携带的较大液滴。上方的第二级除雾器是一个细液滴分离器，叶片距离较小，用来分离上升烟气中的微小浆液液滴和除雾器冲洗水滴。烟气流经除雾器时，液滴由于惯性碰撞作用，留在挡板上。由于被滞留的液滴也含有固态物，因此存在挡板上结垢的危险，同时为保证烟气通过除雾器时产生的压降不超过设定值，需定期进行在线清洗。为此，设置了定期运行的清洁设备，包括喷嘴系统。冲洗介质为工业水。

一级除雾器的上下面和二级除雾器的下面设有冲洗喷嘴，正常运行时下层除雾器的底面和顶面，上层除雾器的底面自动按程序轮流清洗各区域。除雾器每层冲洗可根据烟气负荷、除雾器两端的压差自动调节冲洗的频率。

冲洗水由除雾器冲洗水泵提供，冲洗水还用于补充吸收塔中的水分蒸发损失。

                                                                                      高效折流板除雾器

5.烟气系统

1、引风机

除尘脱硫系统总阻力降为1200pa，业主在选取引风机时须考虑克服这些阻力，（需对现在引风机全压余量校核后确定）。

烟气由风机正压吹入脱硫塔内，这样可以避免引风机带水的可能。

2、烟道

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、风雪荷载、地震荷载、灰尘积累、内衬和保温的重量等。

烟道最小壁厚至少按4mm设计，并考虑一定的腐蚀余量。烟道内烟气流速宜不超过15m/s。

烟道能够承压为-4000～+6000 Pa。

烟道具有气密性的双面焊接结构，所有非法兰连接的接口都进行连续焊接。

烟道的布置能确保冷凝液的排放，不允许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置在低位点。

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。

所有需防腐保护的烟道仅采用外部加强筋。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或尽量减少加强筋的规格尺寸，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，加强筋的布置防止积水。

烟道的设计尽量减小烟道系统的压降，其布置、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。

3、烟道挡板门

烟道挡板门选用优质百叶窗双层密封挡板门，漏风率不大于1.5 %。入口挡板门选用普通碳钢制造，密封件选用316 L。出口挡板门的框架、叶片和轴采取防腐措施，挡板的弹性密封片及其与挡板主体连接的螺栓应全部采用耐腐合金。数量保证焦化炉单台炉运行的灵活切换。

烟气挡板门水平主轴布置，采用电动执行机构室外布置，配就地电控制箱操作和PLC控制，挡板位置和开关状态反馈进入焦化炉DCS系统和脱硫系统的PLC系统。

4.2.4、膨胀节

采用非金属膨胀节，设计考虑防腐要求。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DN50，排水注意防冻，排水返回到FGD区域的排水坑。

最少在膨胀节每边提供1 m的净空，包括平台扶梯和钢结构通道的距离。不锈钢与普通钢的焊接尽量将腐蚀减至最小。

6. 脱硫剂制备及供给系统

1、浆液制备系统

生石灰干粉由罐车直接运送到厂内，送入粉仓。在粉仓下部经人工或者给料机直接供石灰搅拌罐。为便于粉仓内的生石灰粉给料通畅，在粉仓底部设有振打装置和定量给料机，根据工艺需要定量将生石灰份送入石灰搅拌罐内，同时按一定比例加水并搅拌配制成15%-20%浓度的（Ca(OH)2）浆液，通过溢流或石灰浆液泵输送至再生池。

氢氧化钠建议选用袋包装粉末，送入仓库储存，定量供给至钠碱搅拌罐，同时按比例加水搅拌配制成15%-20%浓度的NaOH溶液，通过溢流或钠碱溶液泵输送至滤清池内。

2、脱硫塔循环系统

脱硫塔再循环系统包括循环泵、管道阀门及热控仪表系统、喷淋组件及喷嘴。

吸收液循环泵符合对“泵”的基本要求外，并满足循环泵及驱动电机适应户外露天布置的要求。

脱硫塔循环系统的设计要求是使喷淋层的布置达到所要求的喷淋浆液覆盖率，使吸收溶液与烟气充分接触，从而保证在适当的液/气比（L/G）下可靠地实现所要求的脱硫效率。

3、脱硫工艺水用量

焦化炉烟气脱硫设计用水量尽可能小。根据系统的需要补充工艺水，工艺水可以通过配制浆液或冲洗除雾器等方式补充，从而达到一举两得的功效。

4、循环水泵

根据脱硫方法所设计用水量要求，按20 T/H焦化炉运行设计，选择防腐、耐磨化工水泵。

脱硫循环泵选用耐腐耐磨卧式离心泵，过液部分为超高分子量聚乙烯，三层喷淋层配套3台循环水泵，，型号为：80UHB-60-35/30kw。

5、脱硫液系统

首先将Na₂CO₃储存槽中的碱液(~30%)放入循环池中，配成一定浓度的Na₂CO₃溶液，经过循环泵，从脱硫塔的上部喷下，以雾状液滴与烟气中的SO₂充分反应，脱硫液通过喷淋系统在脱硫塔内与SO₂充分接触、反应后，落入塔底，流至循环池，脱硫液由循环泵泵入脱硫塔循环使用，在正常运行过程中，向循环池加入Na₂CO₃是按理论计算值投入，并通过PH计测定PH值后微调投入量，循环液保持脱硫工艺所设定的PH值。

6、工艺水系统

为了避免除雾器发生积灰现象，设计了除雾器间隙冲洗装置，冲洗采用电动阀（或电磁阀）实现自动控制。冲洗水泵一用一备共两台，型号为：65UHB-40-32/11kw。

除此之外，系统中循环水池补水、钠碱罐、石灰罐均需要用工艺水，本系统工艺水直接采用厂区工艺水。

7、 脱硫液再生及副产物处理系统

落入塔底循环液流至再生池内，当PH值降低到一定程度时，与从石灰搅拌罐送至再生池的石灰浆液（Ca(OH)₂）进行再生反应，生成CaSO₃浆液。向再生池中加Ca(OH)₂是通过PH计测定PH值后确定加入量，达到脱硫工艺要求的PH值。在再生池中充分反应的浆液溢流入沉淀池，钙盐在沉淀池快速沉淀，上清液流回淀清池循环使用。经过初次浓缩的渣浆液由渣浆泵打入板框压滤机进行二次浓缩脱水，经脱水后的渣浆外运，滤液返回循环池，返回吸收液循环系统。

经过使用过的水必须进行处理并循环使用，不准有外排。外运的渣含水量不能高于25%。

8、 电气、热控系统 概述

设计系统为PLC控制，脱硫PLC系统完全可靠实现招标文件规定的功能，完成数据采集（DAS）、模拟量控制（MCS）、顺序控制（SCS）、事件顺序记录（SOE）等功能以满足脱硫系统各种运行工况的要求，确保脱硫系统安全、高效运行。整个脱硫PLC的可利用率至少应为99.9%。

应具有以下特点：

某一控制回路发生故障，不影响其它回路的控制。一旦某回路的自动控制发生故障，可立即将该回路改为手动操作。分散故障风险，系统可靠性高。

整个脱硫系统的运行参数进行自动连续监测，并可在上位机的系统流程图中显示，在实现分散控制，集中管理的同时提高通讯速率。

系统集成简化，维护简便，使用成本和维护成本低。

设计脱硫控制系统自控程度高，完全满足整个脱硫系统的安全运行和控制，对整个脱硫系统进行实时监控，并且能在故障发生时及时报警，保证整个脱硫系统的高可靠性。

1、系统组成

控制系统由一个现场控制站传入PLC系统监控。

脱硫塔配有足够数量的人孔，以便检修。

脱硫PLC系统监控的主要内容有：

工艺运行状态的监测，主要采集与处理现场测量仪表的信号。根据工艺对控制系统的要求，通过调节回路进行自动调控，使脱硫系统运行在正常的工况状态下。

控制电气设备运行工况，对马达控制中心（MCC）的开关量和模拟量信号进行采集处理，判断设备的运行状态。

据工艺设计的要求和现场实际条件，对系统进行连锁操作控制，保证系统的安全运行。

2、脱硫PLC系统的主要控制回路：

（1）循环池浆液pH控制

根据焦化炉运行负荷和实测原烟气SO₂浓度、循环池浆液pH实际值和期望值的差值，计算确定吸收剂理论加入量，自动控制石灰浆液泵、钠碱泵的启停，使pH值维持在期望值。

（2）循环池液位控制

循环池液位控制由加入除雾器冲洗水水量来调节，冲洗水量通过改变冲洗程序中的间断时间来实现。当循环池液位低于设定的最低液位，除雾器将进行不间断地冲洗，直至液位达到设定值。

（3）加药罐液位控制

石灰搅拌罐液位分高中低位，中位打开补水电动阀，与石灰粉料联动补充并开启罐搅拌器，水量根据4.3.1中提出的调配比例定量投入，低位开启加药泵（如有）保护。

钠碱搅拌罐液位分高中低位，中液位报警，手动加袋装钠碱、打开补水阀按4.3.1中提出的比例调配，低位开启加药泵（如有）保护。

（4）冲洗水罐液位控制

冲洗水管液位分高中低位，中位打开电动阀补水，高位停止，低位开启加药泵（如有）保护。

（5）脱硫系统紧急停运

所有的液位与泵的运行、停止，与搅拌机的运行、停止必须实现自动联锁控制。

（6）仪表和控制系统至少实现对以下部位的相关监测和控制，并设置工艺必要的联锁回路：

工艺水池、循环池、废液池：液位（超声波液位计），循环液pH值；

反应池：反应pH值；

箱罐：液位（磁翻板液位计）、粉仓高低料位开关；

循环泵出口压力、工艺水压力，除雾器冲洗水压力；

搅拌机电机电流（变送器）和大于22KW电机的电流（变送器）。