石灰石石膏濕式法煙氣脫硫課程設計

1、目 錄第一章 緒論 . 1 1.1 設計背景及意義.1 1.2 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀.1 1.2.1 國內(nèi)研究現(xiàn)狀 .1 1.2.2 國外煙氣脫硫發(fā)展狀況 .2 1.3 課程設計任務及采用技術.3 1.3.1 設計任務與目的.3 1.3.2 脫硫技術簡介.3 第二章 脫硫工藝. 4 2.1 濕式石灰石石膏脫硫工藝介紹.4 2.1.1 煙氣脫硫原理.4 2.1.2 空塔噴淋脫硫工藝.6 2.1.3 脫硫設備說明.62.2 物料衡算.6 2.2.1 二氧化硫產(chǎn)生量.6 2.2.2 脫硫量.10 2.2.3 吸收塔的硫平衡.10 2.2.4 系統(tǒng)總鈣平衡. .10 2.2.5 副產(chǎn)物和脫硫渣量產(chǎn)生量.10

2、2.2.6 系統(tǒng)的水平衡.11第三章 工程內(nèi)容. 11 3.1 主要內(nèi)容.11 3.1.1 煙氣系統(tǒng).11 3.1.1.1 界面設計.11 3.1.1.2 實際氧化空氣的計算.113.1.1.3 增壓風機的設計.133.1.2 SO2吸收系統(tǒng)（噴淋吸收空塔主要工藝設計參數(shù)）.13 3.1.2.1 煙氣流速.133.1.2.2 噴淋塔吸收區(qū)高度（h1）.133.1.2.3 噴淋塔除霧區(qū)高度（h2）.153.1.2.4 噴淋塔漿液池高度設計（h3）.173.1.2.5 噴淋塔煙氣進口高度設計（h4）.193.1.2.6 噴淋塔的直徑設計.193.1.2.7 噴淋層噴嘴的設計.203.1.2.8 噴

3、淋塔的壁厚設計.213.1.2.9 氧化風機和氧化吸收池攪拌機設計.223.1.2.10 人孔及手孔的設計.233.1.2.11 吸收塔噴淋系統(tǒng)的設計.233.1.3 管道的保溫及防腐.243.1.4 脫硫液循環(huán)系統(tǒng).253.1.5 吸收劑制備及供給系統(tǒng).253.1.6 石膏脫水系統(tǒng).263.1.7 廢水處理系統(tǒng).273.1.8 工藝水系統(tǒng).283.1.9 電氣系統(tǒng).293.1.10 監(jiān)測系統(tǒng).29第四章 效益評估.30 4.1 運行費用估算.30 4.1.1 電費.30 4.1.2 水費.304.1.3 脫硫劑費用.31 4.1.4 人工費.31 4.1.5 運行費用.31 4.2 環(huán)境效益

4、及社會效益.31 參考文獻 .35 結 束 語 . 36 附 錄 第一章 緒論1.1 設計背景及意義我國空氣污染問題的形成與二氧化硫排放總量居高不下密切相關。中國排放二氧化硫的90%、氮氧化物的70%來自燃煤，而其中的50%左右來自燃煤電廠。目前中國一年的SO2的年排放量大約為 2000 多萬噸，如果不采用控制措施，2012年，SO2的排放量將超過3300 萬噸。因此削減火電廠的SO2排放是控制 SO2排放總量的重點。為此國家制定了一系列的環(huán)保措施，頒布了新的大氣污染防治法，并劃定了SO2污染控制區(qū)及酸雨控制區(qū)。根據(jù)國家新的產(chǎn)業(yè)政策，我國現(xiàn)階段新上燃煤電廠必須同步安裝脫硫設施，已經(jīng)建成的機組也

5、要逐步進行脫硫技術改造。因此，近幾年正是我國燃煤電廠煙氣脫硫事業(yè)發(fā)展的黃金時期。 世界燃煤電廠控制SO2排放最有效、應用最廣的技術為燃燒后脫硫即煙氣脫硫(Flue gas desulfurization，縮寫 FGD)。該法可達到很高的脫硫率，技術比較成熟，是目前世界上已經(jīng)完成大規(guī)模商業(yè)化應用的主要脫硫技術之一。煙氣脫硫技術可分為濕法、半干法和干法三類工藝。濕法脫硫技術以其脫硫效率高，運行穩(wěn)定可靠及沒有二次污染獨占鰲頭。在發(fā)達國家，90%以上的煙氣脫硫采用濕法脫硫技術，濕法脫硫技術已成為我國燃煤電廠煙氣脫硫的首選工藝。濕式石灰石石膏法煙氣脫硫工藝是目前世界上燃煤電廠應用最廣泛、技術最成熟的濕法

6、脫硫技術。該技術采用石灰石(CaCO3)漿液作洗滌劑，在反應塔(吸收塔)中對煙氣進行洗滌，從而除去煙氣中的SO2。 以前我國燃煤電廠煙氣脫硫項目的引進大多對硬件比較重視，而對軟件的重視程度不夠，不少引進項目大多停留在購買設備上，但現(xiàn)在越來越注重煙氣脫硫技術的國產(chǎn)化。而國產(chǎn)化的關鍵在于掌握煙氣脫硫的設計技術，只有實現(xiàn)煙氣脫硫設計國產(chǎn)化，才能按市場規(guī)則選用更多質(zhì)量優(yōu)良、價格合理的脫硫設備，才有資格、有能力對脫硫工程實行總承包，承擔全部技術責任，推動煙氣脫硫設計國產(chǎn)化的進程。因此我們在引進設計和制造技術，在消化吸收和創(chuàng)新方面還需要做大量的工作。1.2 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀 國內(nèi)研究現(xiàn)狀 我國政府十分重視二

7、氧化硫污染治理及技術研究開發(fā)工作，自70年代開始，曾先后進行了亞納循環(huán)法、活性炭吸附法、石灰石法等半工業(yè)性試驗或現(xiàn)場中間試驗。80年代，在四川白馬電廠建立了處理煙氣量為70000m3/h(標態(tài))的旋轉(zhuǎn)噴霧干燥法脫硫工業(yè)試驗裝置，并于 1991年正式移交生產(chǎn)運行。“八五”期間，不同工藝的脫硫示范項目相繼開展，如：山東黃島發(fā)電廠一臺210MW 旋轉(zhuǎn)噴霧干燥法煙氣脫硫、山西太原第一熱電廠高速水平流簡易石灰石濕法煙氣脫硫、南京下關電廠2臺125MW機組的爐內(nèi)噴鈣尾部煙氣增濕活化脫硫、四川成都熱電廠一臺200MW電子束脫硫、深圳西部發(fā)電廠300MW機組海水脫硫等。90年代，大型火電機組脫硫工作有了進一步

8、發(fā)展，如國家電力公司在利用德國政府貸款引進具有90年代國際先進水平的德國斯坦米勒石灰石濕法脫硫技術，對北京第一熱電廠、浙江半山發(fā)電廠和重慶發(fā)電廠進行煙氣脫硫技術改造，以及華能重慶珞璜發(fā)電廠4臺360MW引進日本三菱公司的石灰石濕法煙氣脫硫商業(yè)裝置等?，F(xiàn)今我國已擁有大型火電廠煙氣脫硫自主知識產(chǎn)權的技術，并經(jīng)過30萬千瓦以上機組配套脫硫工程商業(yè)化運行的檢驗。脫硫設備國產(chǎn)化水平大大提高。從設備采購費用看，脫硫設備、材料的國產(chǎn)化率已可以達到 90%以上，部分工程達到95%以上。脫硫設施造價及運行成本大幅度降低，新建30萬千瓦機組的單位千瓦煙氣脫硫價格從保障質(zhì)量的角度看可降到平均 200元人民幣左右。在

9、我國燃煤電廠脫硫市場中，濕法脫硫工藝所占的份額高達75%左右，且其中主要是采用傳統(tǒng)的石灰/石灰石石膏濕法脫硫工藝。 國外煙氣脫硫發(fā)展狀況 近年來，世界各發(fā)達國家在煙氣脫硫方面均取得了很大的進展，美國、日本和德國是世界上FGD 技術開發(fā)和大規(guī)模應用的國家，在火電廠FGD領域處于領先地位。日本是世界上控制SO2最有成效的國家，也是最早實行大規(guī)模FGD 的國家。截至1990年，其裝置達1900多套，總裝機容量達0.50.6億kW，所用技術以濕式石灰石石膏法為主，占75%以上。日本濕式石灰石石膏法大多回收脫硫石膏，以彌補國內(nèi)石膏資源的不足，年利用脫硫250萬噸以上。近年來由于燃料結構的改變，如進口原油

10、中含硫量的減少，液化天然氣的增加，原子能發(fā)電、太陽能等無污染能源的發(fā)展，故煙氣脫硫設施有減少的趨勢。美國自20世紀50 年代開始研究電站煙氣脫硫技術，到1988年美國電站己運行的煙氣脫硫(FGD)控制容量66000MW，占燃煤電站總容量的20%以上，1990年底FGD控制容量己達71782MW，其FGD運行系統(tǒng)數(shù)量為159套。德國電廠為了達到國家限定的排放標準，主要采用脫硫效率高的濕法脫硫工藝。1.3 課程設計任務及采用技術 設計任務及目的任務：完成煙氣脫硫工藝系統(tǒng)的設計。煙氣整體情況：煙氣量80萬/h；含硫量：1200mg/h；效率95%目的：通過該設計，使學生能夠綜合運用課堂上學過的理論知

11、識和專業(yè)知識。以鞏固和深化課程內(nèi)容；熟悉使用規(guī)范、設計手冊和查閱參考資料，培養(yǎng)學生分析問題、解決問題和獨立工作的能力；進一步提高學生計算、繪圖和編寫說明書的基本技能。 脫硫工藝采用的技術吸收液通過噴嘴霧化噴入吸收塔，分散成細小的液滴并覆蓋吸收塔的整個斷面。這些液滴與塔內(nèi)煙氣逆流接觸，發(fā)生傳質(zhì)與吸收反應，煙氣中的及被吸收。吸收產(chǎn)物的氧化和中和反應在吸收塔底部的氧化區(qū)完成并最終形成石膏。為了維持吸收液恒定的pH值并減少石灰石耗量，石灰石被連續(xù)加入吸收塔，同時吸收塔內(nèi)的吸收劑漿液被攪拌機、氧化空氣和吸收塔循環(huán)泵不停地攪動，以加快石灰石在漿液中的均布和溶解。強制氧化系統(tǒng)的化學過程描述如下：（1）吸收反

12、應煙氣與噴嘴噴出的循環(huán)漿液在吸收塔內(nèi)有效接觸,循環(huán)漿液吸收大部分，反應如下：（溶解）（電離）吸收反應的機理：吸收反應是傳質(zhì)和吸收的的過程，水吸收SO2屬于中等溶解度的氣體組份的吸收，根據(jù)雙膜理論，傳質(zhì)速率受氣相傳質(zhì)阻力和液相傳質(zhì)阻力的控制，吸收速率吸收推動力/吸收系數(shù)（傳質(zhì)阻力為吸收系數(shù)的倒數(shù)）。 強化吸收反應的措施：a)提高SO2在氣相中的分壓力（濃度），提高氣相傳質(zhì)動力。b)采用逆流傳質(zhì)，增加吸收區(qū)平均傳質(zhì)動力。c)增加氣相與液相的流速，高的Re數(shù)改變了氣膜和液膜的界面，從而引起強烈的傳質(zhì)。d)強化氧化，加快已溶解SO2的電離和氧化，當亞硫酸被氧化以后,它的濃度就會降低,會促進了SO2的吸

13、收。e)提高PH值，減少電離的逆向過程，增加液相吸收推動力。f)在總的吸收系數(shù)一定的情況下，增加氣液接觸面積，延長接觸時間，如：增大液氣比，減小液滴粒徑，調(diào)整噴淋層間距等。g)保持均勻的流場分布和噴淋密度，提高氣液接觸的有效性。（2）氧化反應一部分HSO3在吸收塔噴淋區(qū)被煙氣中的氧所氧化，其它的HSO3在反應池中被氧化空氣完全氧化，反應如下：HSO31/2O2HSO4HSO4HSO42氧化反應的機理：氧化反應的機理基本同吸收反應，不同的是氧化反應是液相連續(xù)，氣相離散。水吸收O2屬于難溶解度的氣體組份的吸收，根據(jù)雙膜理論，傳質(zhì)速率受液膜傳質(zhì)阻力的控制。強化氧化反應的措施：a)降低pH值，增加氧氣

14、的溶解度b)增加氧化空氣的過量系數(shù)，增加氧濃度c)改善氧氣的分布均勻性，減小氣泡平均粒徑，增加氣液接觸面積。（3）中和反應吸收劑漿液被引入吸收塔內(nèi)中和氫離子，使吸收液保持一定的pH值。中和后的漿液在吸收塔內(nèi)再循環(huán)。中和反應如下：Ca2CO322HSO42H2OCaSO4·2H2OCO22HCO32H2OCO2中和反應的機理：中和反應伴隨著石灰石的溶解和中和反應及結晶，由于石灰石較為難溶，因此本環(huán)節(jié)的關鍵是，如何增加石灰石的溶解度，反應生成的石膏如何盡快結晶，以降低石膏過飽和度。中和反應本身并不困難。強化中和反應的措施：a)提高石灰石的活性，選用純度高的石灰石，減少雜質(zhì)。b)細化石灰石

15、粒徑，提高溶解速率。c)降低PH值，增加石灰石溶解度，提高石灰石的利用率。d)增加石灰石在漿池中的停留時間。e)增加石膏漿液的固體濃度，增加結晶附著面，控制石膏的相對飽和度。f)提高氧氣在漿液中的溶解度，排擠溶解在液相中的CO2，強化中和反應。 空塔噴淋脫硫工藝煙氣通過電除塵器后進入吸收塔，在吸收塔內(nèi)煙氣向上運動且被吸收液滴以逆流方式所洗滌。噴嘴為無堵塞螺旋噴嘴，吸收液通過噴霧液滴可使氣體和液體得以充分接觸，脫硫后的凈煙氣進入折流式除霧器，去除煙氣中通過噴淋層夾帶的水分。石灰石石膏噴淋空塔具有以下優(yōu)點：(1) 石灰石膏法煙氣脫硫工藝技術成熟，操作成熟，操作成熟，管理成型。(2) 脫硫效率高達9

16、5%以上，對煤種適用性:無限制,可用于高中低含硫煤種， 是目前最高脫硫效率的方法。(3) 吸收劑:石灰石或石灰,  脫硫劑來源廣，價格低廉。(4) 脫硫劑鈣硫比Ca/S:1.03，為脫硫劑最大利用率、最小消耗率的方法。(5) 脫硫產(chǎn)物為石膏(二水硫酸鈣)，石膏品質(zhì):90%左右純度，可作建材使用，也易于處理綜合利用。(6) 水耗及廢水量與煙氣與工藝水等參數(shù)有關，工藝中的廢水經(jīng)處理后可重復利用。(7) 機組適用性強，無限制,尤其適用大機組。利用率大于95%。(8) 占地面積：取決于現(xiàn)場條件。電耗:1.2-1.6%，為較大的一種。 脫硫設備說明脫硫設備的工藝流程圖和平面布置圖見附圖1和附圖

17、2。整套設備由六大部分組成：（1）煙氣系統(tǒng)；（2）SO2吸收系統(tǒng)；（3）吸收劑制備及供給系統(tǒng)；（4）石膏脫水系統(tǒng)；（5）工藝水系統(tǒng)；（6）電氣系統(tǒng)；(7)監(jiān)測系統(tǒng)。（1）煙氣系統(tǒng)本工程的FGD不設GGH，煙氣從鍋爐引風機后的煙道上引出，經(jīng)過噴淋增濕降溫進入吸收塔。在吸收塔內(nèi)脫硫凈化，經(jīng)除霧器除去水霧，送入鍋爐引風機后的總煙道，經(jīng)然后煙囪排入大氣。在煙道上設一段旁路煙道，并設置旁路擋板門，當鍋爐啟動、進入FGD的煙氣超溫和FGD裝置故障停運時，煙氣由旁路擋板經(jīng)煙囪排放。煙氣系統(tǒng)主要包括FGD進出口煙道，進出口擋板門，旁路擋板門以及與擋板門配套的電動執(zhí)行機構。（2）SO2吸收系統(tǒng)鍋爐煙氣通過靜電除

18、塵器，除去煙塵，然后進入引風機，在引風機出口進入FGD吸收塔，煙氣從底部進入噴霧吸收塔，與噴淋液逆流接觸。煙氣中的SO2經(jīng)過FGD吸收塔的吸收，其出口煙氣二氧化硫脫除率在95%以上。凈煙氣在塔體上段通過高效組合式除霧裝置（有二級除霧設施，機械去除霧滴效率在99.8%以上）除去煙氣中的霧滴，凈化后的煙氣經(jīng)塔后煙道進入煙囪排放。吸收塔采用耐高溫Q235-B鋼制作。脫硫液在吸收塔內(nèi)與煙氣充分接觸、反應后，經(jīng)塔體底部排灰水溝回流入混合池，流入混合池的脫硫液與石灰石漿液進行再生反應。在本脫硫設備中，吸收塔為逆流式噴淋空塔，噴淋層為三層布置，在滿足吸收SO2所需的比表面積的同時，同時滿足不同鍋爐負荷和含硫

19、量的要求。同時把噴淋造成的壓力損失減少到最小。每個噴淋層都裝有多個霧化噴嘴，交叉布置，覆蓋率可達200%-300%。噴嘴采用螺旋噴嘴，材質(zhì)為防腐耐磨陶瓷噴嘴。設計進水壓力Mpa。吸收塔內(nèi)的除霧裝置由帶加強的阻燃聚丙烯制作，主要由除霧板、反清洗裝置組成，經(jīng)除霧器后的煙氣含水量在75mg/m3以下。（3）吸收劑制備及供給系統(tǒng)由汽車運來的石灰石卸至石灰石漿液制備區(qū)域的地斗，通過斗提機送入石灰石貯倉（貯倉的容量按需要的石灰石耗量設計），石灰石貯倉出口由皮帶稱重給料機送入石灰石濕式磨機，研磨后的石灰石進入磨機漿液循環(huán)箱，經(jīng)磨機漿液循環(huán)泵送入石灰石旋流器，合格的石灰石漿液自旋流器溢流口流入石灰石漿液箱，不

20、合格的從旋流器底流再送入磨機入口再次研磨。系統(tǒng)設置一個石灰石漿液箱，每塔設置2臺石灰石漿液供漿泵。吸收塔配有一條石灰石漿液輸送管，石灰石漿液通過管道輸送到吸收塔。每條輸送管上分支出一條再循環(huán)管回到石灰石漿液箱，以防止?jié){液在管道內(nèi)沉淀。脫硫所需要的石灰石漿液量由鍋爐負荷，煙氣的SO2濃度和Ca/S來聯(lián)合控制，而需要制備的石灰石漿液量由石灰石漿液箱的液位來控制，漿液的濃度由漿液的密度計控制測量量作前饋控制旋流器個數(shù)。（4）石膏脫水系統(tǒng)機組FGD所產(chǎn)生的25wt濃度的石膏漿液由吸收塔下部布置的石膏漿液排放泵（每塔兩臺石膏漿液排放泵，一運一備）送至石膏漿液旋流器。系統(tǒng)設置2套石膏旋流站，2套石膏旋流站

21、底流自流進入2臺真空皮帶脫水機。每臺真空皮帶脫水機的設計過濾能力為2臺機組脫硫系統(tǒng)石膏總量的75。石膏脫水系統(tǒng)包括以下設備：石膏旋流站,真空皮帶過濾機,濾布沖洗水箱,濾布沖洗水泵,濾液水箱及攪拌器,濾液水泵,石膏餅沖洗水泵,廢水旋流站給料箱,廢水旋流站給料泵,廢水旋流站,石膏輸送機,石膏庫（1）石膏旋流站和廢水旋流站濃縮到濃度大約55的旋流站的底流漿液自流到真空皮帶脫水機，旋流站的溢流自流到廢水旋流站給料箱，一部分通過廢水旋流站給料泵送到廢水旋流站，其余部分溢流到濾液水箱。廢水旋流站溢流到廢水箱，通過廢水輸送泵送到廢水處理系統(tǒng)，底流進入濾液箱。（2）真空皮帶脫水機設置2套容量為2臺機組脫硫系統(tǒng)

22、石膏總產(chǎn)量75的脫水系統(tǒng)。真空皮帶脫水機和真空系統(tǒng)按此容量設計。石膏旋流站底流漿液由真空皮帶脫水機脫水到含90固形物和10水分，脫水石膏經(jīng)沖洗降低其中的Cl濃度。濾液進入濾液水回收箱。脫水后的石膏經(jīng)由石膏輸送皮帶送入石膏庫房堆放。石膏庫房通過優(yōu)化設計，使石膏運輸車輛裝料便于進行，不會對廠區(qū)環(huán)境造成污染。工業(yè)水作為密封水供給真空泵，然后收集到濾布沖洗水箱，用于沖洗濾布，濾布沖洗水被收集到濾餅沖洗水箱，用于石膏濾餅的沖洗。濾液水箱收集的濾液、沖洗水等由濾液水泵輸送到石灰石漿液制備系統(tǒng)和吸收塔。（5）工藝水系統(tǒng)從電廠供水系統(tǒng)引接至脫硫系統(tǒng)的水源有兩路，一路是工業(yè)水，另一路是循環(huán)水.工業(yè)水主要用處為：

23、除霧器用水、石膏洗滌用水.循環(huán)水主要用處為：石灰石漿液制備用水、煙氣換熱器的沖洗水、水環(huán)式真空泵、真空皮帶脫水機、及所有漿液輸送設備、輸送管路、貯存箱的沖洗水、增壓風機、氧化風機和其他設備的冷卻水及密封水.水源為工業(yè)水.(6)廢水處理系統(tǒng)濕式石灰石石膏脫硫工藝需向系統(tǒng)外排放一定量的廢水，以降低吸收漿液中可溶性離子的濃度(如Cl, Mg2+等).本項目濕式脫硫工藝系統(tǒng)中，兩臺機組共設一套自動控制的綜合性廢水處理系統(tǒng).廢水系統(tǒng)由廢水收集箱、pH調(diào)節(jié)箱、反應箱、凝聚箱、澄清濃縮箱等組成，綜合處理能力為30m3/h.由石膏脫水車間來的廢水經(jīng)管道送至脫硫廢水收集箱，再由廢水收集箱送至PH調(diào)節(jié)箱，并在其內(nèi)

24、加入石灰乳將廢水PH調(diào)至910，然后經(jīng)自流進入反應箱，在反應箱內(nèi)加注有機硫或Na2S，使離子態(tài)的重金屬與硫化物進行化學反應，生成細小的絡合物，然后自流進入凝聚箱，在凝聚箱中加入混凝劑，使細小的絡合物生長成稍大的絮凝體，再在凝聚箱的出口加入助凝劑，以生成更大的絮凝體，最后進入澄清濃縮箱.在澄清濃縮箱內(nèi)絮凝體靠重力與水分離.密度較大的漿沉淀在澄清濃縮箱的底部成為濃縮污泥，大部分密度較小的澄清水經(jīng)溢流返回至凈水箱，通過加酸處理，將pH值調(diào)至69排入主體發(fā)電系統(tǒng)的排水系統(tǒng)，另有小部分則經(jīng)濃漿返回泵打至pH調(diào)節(jié)箱，作為下批處理的“晶種”.脫硫裝置的生活污水排入廠區(qū)生活污水處理站集中處理。脫硫裝置各軸承冷

25、卻水排入廠區(qū)冷卻水回水管，不外排.脫硫場地沖洗水和各種雜用水排水排入廢水處理系統(tǒng).（7）電氣系統(tǒng)本部分為脫硫系統(tǒng)電氣系統(tǒng)的設計技術規(guī)范。系統(tǒng)分為煙氣吸收系統(tǒng)、脫硫劑制備及輸送系統(tǒng)、脫水系統(tǒng)的電氣系統(tǒng)。電氣系統(tǒng)包括：配電系統(tǒng)、電氣控制與保護、防雷接地系統(tǒng)、電纜和電纜構筑物、電氣設備布置。（8）監(jiān)測系統(tǒng)監(jiān)測系統(tǒng)對系統(tǒng)隨時進行監(jiān)測，以便調(diào)整FGD系統(tǒng)的各項參數(shù)，使FGD系統(tǒng)能夠優(yōu)質(zhì)、安全的運行。2.2 物料衡算 二氧化硫產(chǎn)生量煙氣量2.4×106Nm3/h;含硫量：1100mg/Nm3換算為標況下為：煙氣量：1.54×106Nm3/h ,SO2產(chǎn)生量：3408.79mg/Nm3&

26、#183;h 即SO2的含量為5250kg/h 脫硫量煙氣中 SO2 脫除量mso2 = Cso2 in*Qindry*so2/106式中 mso2煙氣中SO2脫除量，kg/h Cso2 in入塔干煙氣中的SO2 含量，mg/Nm3 Qindry 入塔干煙氣量，Nm3/h so2SO2 脫除率，%按平均脫硫效率95%計，則濕法脫硫每小時脫除量為4987kg。 吸收塔的硫平衡吸收塔的硫平衡見表2.1。表2.1吸收塔的硫平衡進出煙氣帶入的SO25250kg /h凈煙氣帶出的SO2262kg/h進脫硫塔總的SO25250kg /h出脫硫塔的石膏(CaSO4·H2O)1.42×10

27、4kg/h2.2.4 系統(tǒng)總鈣平衡由于鈣是在脫硫液塔外循環(huán)系統(tǒng)中循環(huán)使用，鈣只是在循環(huán)過程中由排水及脫硫渣帶走的一些損耗。根據(jù)計算數(shù)據(jù)，純石灰石(CaCO3)耗量為8652.14kg/h，石灰石漿液濃度按30%計，密度為1250kg/m3,所需的該石灰石溶液為25.32Nm3/h。2.2.5 副產(chǎn)物和脫硫渣量產(chǎn)生量脫硫的產(chǎn)物主是石膏(CaSO42H2O)，灰水中主要是亞硫酸鈣(CaSO3·1/2H2O)及少量未反應的脫硫劑。石膏的每小時產(chǎn)生量為1.42×104kg/h 系統(tǒng)的水平衡脫硫循環(huán)用水為閉路循環(huán)，在整個系統(tǒng)中的補充水有除霧器沖洗水、各個泵的循環(huán)水、管路沖洗水和補充石

28、灰石漿液中含水等，整個系統(tǒng)的出水有蒸發(fā)水、脫硫渣帶出的水和石膏結晶水等。除霧器沖洗水、補充石灰石漿液水及各個泵的循環(huán)水等補充水量為3.4t/h，煙氣蒸發(fā)的水量為3.25t/h，隨脫硫渣帶走的水分及石膏結晶水為0.15t/h，整個系統(tǒng)的水可以保持平衡。第三章 工程內(nèi)容3.1 主要內(nèi)容 煙氣系統(tǒng)1.界面設計1）吸收塔進口煙道煙氣流速取u1.=12m/s 流量Q=51613.06Nm3/h=143.42m3/s煙道直徑.2）吸收塔出口煙道煙氣流速取u2.=14m/s，流量Q=5178.86Nm3/h=143.84m3/s煙道直徑.煙道長度應視具體情況而定，本設計中取300m2.實際氧化空氣nair=

29、222.63 kmol/hVair=22.4 nair=4987 Nm3/h式中nair 實際氧化空氣摩爾量，kmol/h Vair 實際氧化空氣體積量，Nm3/h mSO2 煙氣中SO2脫除量，kg/h 氧化空氣過剩率 取1.2氧化空氣各組分的含量氧化空氣帶入水量VairH2O=375.42 Nm3/hmairH2O=301.67kg/h氧化空氣中N2含量VairN2=0.79Vair=3939.73Nm3/hmairN2=4925kg/h氧化空氣中O2含量VairO2=0.21Vair=1047.27Nm3/hm airO2=1496.2 kg/h式中VairH2O氧化空氣帶入水量，Nm3

30、/h mairH2O氧化空氣帶入水量，kg/h VairN2氧化空氣中 N2 含量，Nm3/h mairN2氧化空氣中 N2 含量，kg/h VairO2氧化空氣中 O2 含量，Nm3/h m airO2氧化空氣中 O2 含量，kg/h Vair實際氧化空氣量，Nm3/h Pqb 最熱月平均氣溫的飽和蒸氣壓，hPa (取當?shù)貧庀髼l件下最不利條件) 取56.29hPaP1 當?shù)卮髿鈮海?95.6hPa j 最熱月平均相對濕度，78.6%進塔煙氣噴淋增濕降溫用水量的計算Q=qm1Cp1(T1-T2)= qm2Cp2(t2-t1)qm2=qm1Cp1(T1-T2)Cp2(t2-t1)=10.602m

31、3/s式中：qm1-煙氣流量，m3/sCp1-煙氣的定壓比熱，KJ/Kg·T1-原煙氣溫度，T2-經(jīng)噴淋增濕后煙氣的溫度，qm2水的流量，m3/sCp2-水的比熱，KJ/Kg·t2噴淋增濕后水蒸氣的溫度，t1室溫下水的溫度，3.增壓風機的設計增壓風機的流量Q=··=738.20Nm3/h全壓的計算 Pd=1.2P=1.2×5200=6240Pa SO2吸收系統(tǒng)1.煙氣流速在保證除霧器對煙氣中所攜帶水滴的去除效率及吸收系統(tǒng)壓降允許的條件下，適當提高煙氣流速，可加劇煙氣和漿液液滴之間的湍流強度，從而增加兩者之間的接觸面積。同時，較高的煙氣流速還可持

32、托下落的液滴，延長其在吸收區(qū)的停留時間，從而提高脫硫效率。另外，較高的煙氣流速還可適當減少吸收塔和塔內(nèi)件的幾何尺寸，提高吸收塔的性價比。在吸收塔中，煙氣流速通常為34.5m/s。許多工程實踐表明，3.5m/s煙氣流速(110%過負荷)4.2m/s是性價比較高的流速區(qū)域。綜合考量，本設計煙氣流速取4m/s.2.噴淋塔吸收區(qū)的高度（h1）含有二氧化硫的煙氣通過噴淋塔將此過程中塔內(nèi)總的二氧化硫吸收量平均到吸收區(qū)高度內(nèi)的塔內(nèi)容積中,即為吸收塔的平均容積負荷平均容積吸收率，以表示。 (1)其中C為標準狀態(tài)下進口煙氣的質(zhì)量濃度，kg/m3,本設計為6.6g/m3； 為給定的二氧化硫吸收率,;本設計方案為9

33、5； h為吸收塔內(nèi)吸收區(qū)高度，m；K0為常數(shù)，其數(shù)值取決于煙氣流速u(m/s)和操作溫度()；K0=3600u×273/(273+t)由于傳質(zhì)方程可得噴淋塔內(nèi)單位橫截面面積上吸收二氧化硫的量為： （2）其中: G為載氣流量(二氧化硫濃度比較低，可以近似看作煙氣流量)kmol/( m2.s)；y1，y2 分別為、進塔出塔氣體中二氧化硫的摩爾分數(shù)（標準狀態(tài)下的體積分數(shù)）；ky 單位體積內(nèi)二氧化硫以氣相摩爾差為推動力的總傳質(zhì)系數(shù)，kg/(m3s)；a 為單位體積內(nèi)的有效傳質(zhì)面積，m2/m3； 為平均推動力，即塔底推動力，；所以 (3)吸收效率，所以 又因為 將式子（3）的單位換算成,可以寫

34、成 (4)在噴淋塔操作溫度下、煙氣流速為 u=4m/s、脫硫效率，前面已經(jīng)求得原來煙氣二氧化硫質(zhì)量濃度為而原來煙氣的流量（標準狀態(tài)時）為故在標準狀態(tài)下、單位時間內(nèi)每立方米煙氣中含有二氧化硫質(zhì)量為 則根據(jù)理想氣體狀態(tài)方程，在標準狀況下，體積分數(shù)和摩爾分數(shù)比值相等故，又煙氣流速,由已經(jīng)有的經(jīng)驗，吸收率范圍在之間，??；代入（4）式可得故吸收區(qū)高度：h1=6.46m6.5m3.噴淋塔除霧區(qū)高度（h2）吸收塔均應裝備除霧器，在正常運行狀態(tài)下除霧器出口煙氣中的霧滴濃度應該不大于75mg/m3。除霧器一般設置在吸收塔頂部（低流速煙氣垂直布置）或出口煙道（高流速煙氣水平布置),通常為二級除霧器。除霧器設置沖洗

35、水，間歇沖洗沖洗除霧器。濕法煙氣脫硫采用的主要是折流板除霧器。噴淋塔除霧區(qū)分成兩段，每層噴淋塔除霧器上下各設有沖洗噴嘴。最下層沖洗噴嘴距最上層噴淋層（3-3.5）m，距離最上層沖洗噴嘴（3.4-32）m。 除霧器的選型折流板除霧器 折流板除霧器是利用液滴與某種固體表面相撞擊而將液滴凝聚并捕集的，氣體通過曲折的擋板，流線多次偏轉(zhuǎn)，液滴則由于慣性而撞擊在擋板被捕集下來。通常，折流板除霧器中兩板之間的距離為20-30mm，對于垂直安置，氣體平均流速為23m/s；對于水平放置，氣體流速一般為610m/s。氣體流速過高會引起二次夾帶。 除霧器的主要設計指標a.沖洗覆蓋率：沖洗覆蓋率是指沖洗水對除霧器斷面

36、的覆蓋程度。沖洗覆蓋率一般可以選在100 %300 %之間。式中：n 為噴嘴數(shù)量，20個；為噴射擴散角，90°；A 為除霧器有效通流面積 ,15 m2；h 為沖洗噴嘴距除霧器表面的垂直距離,0.05m； b.除霧器沖洗周期：沖洗周期是指除霧器每次沖洗的時間間隔。由于除霧器沖洗期間會導致煙氣帶水量加大。所以沖洗不宜過于頻繁,但也不能間隔太長,否則易產(chǎn)生結垢現(xiàn)象,除霧器的沖洗周期主要根據(jù)煙氣特征及吸收劑確定。c.除霧效率。指除霧器在單位時間內(nèi)捕集到的液滴質(zhì)量與進入除霧器液滴質(zhì)量的比值。影響除霧效率的因素很多,主要包括:煙氣流速、通過除霧器斷面氣流分布的均勻性、葉片結構、葉片之間的距離及除

37、霧器布置形式等。d.系統(tǒng)壓力降。指煙氣通過除霧器通道時所產(chǎn)生的壓力損失 ,系統(tǒng)壓力降越大 ,能耗就越高。除霧系統(tǒng)壓降的大小主要與煙氣流速、葉片結構、葉片間距及煙氣帶水負荷等因素有關。當除霧器葉片上結垢嚴重時系統(tǒng)壓力降會明顯提高 ,所以通過監(jiān)測壓力降的變化有助把握系統(tǒng)的狀行狀態(tài) ,及時發(fā)現(xiàn)問題 ,并進行處理。e.煙氣流速。通過除霧器斷面的煙氣流速過高或過低都不利于除霧器的正常運行 ,煙氣流速過高易造成煙氣二次帶水,從而降低除霧效率,同時流速高、系統(tǒng)阻力大,能耗高。通過除霧器斷面的流速過低,不利于氣液分離,同樣不利于提高除霧效率。設計煙氣流速應接近于臨界流速。根據(jù)不同除霧器葉片結構及布置形式,設計

38、流速一般選定在3.55.5m/ s之間。本方案的煙氣設計流速為4m/s。f.除霧器葉片間距。除霧器葉片間距的選取對保證除霧效率 ,維持除霧系統(tǒng)穩(wěn)定運行至關重要。葉片間距大 ,除霧效率低 ,煙氣帶水嚴重 ,易造成風機故障 ,導致整個系統(tǒng)非正常停運。葉片間距選取過小,除加大能耗外 ,沖洗的效果也有所下降 ,葉片上易結垢、堵塞 ,最終也會造成系統(tǒng)停運。葉片間距一般設計在 2095mm。目前脫硫系統(tǒng)中最常用的除霧器葉片間距大多在3050mm。g.除霧器沖洗水壓。除霧器水壓一般根據(jù)沖洗噴嘴的特征及噴嘴與除霧器之間的距離等因素確定，噴嘴與除霧器之間距離一般小于1m ,沖洗水壓低時,沖洗效果差,沖洗水壓過高

39、則易增加煙氣帶水,同時降低葉片使用壽命。h.除霧器沖洗水量。選擇除霧器沖水量除了需滿足除霧器自身的要求外，還需考慮系統(tǒng)水平衡的要求,有些條件下需采用大水量短時間沖洗,有時則采用小水量長時間沖洗,具體沖水量需由工況條件確定,一般情況下除霧器斷面上瞬時沖洗耗水量約為綜上所述，除霧區(qū)的最終高度為h2=4.0m4.噴淋塔漿液池高度設計（h3）（1）L/G的確定 L/G=再循環(huán)漿液流量/要處理的煙氣流量。從上式可知，處理一定量的煙氣，L/G越大，再循環(huán)漿液流量越大，脫硫效率越好。但L/G過大，在循環(huán)泵的造價將增加，流速加快，對設備的磨損、對系統(tǒng)的沖刷程度也會加劇，不利于系統(tǒng)穩(wěn)定運行。合適的L/G一般為1

40、218。a. L/G的確定：(L/G)min實際LS/GB(L/G)min已知G求得L確定流速、塔徑、塔高等。由已知資料得SO2濃度為0.013%<10%則Yy Xx GBG LSL，則可操作線方程近似為。b. 吸收劑用量和液氣比：已知氣體流量516312.06Nm3/h，進入塔氣體溶質(zhì)濃度3408.79mg/Nm3，吸收劑種類：石灰石漿液，吸收劑入塔濃度：0.00。求：吸收劑用量LS，出塔溶液中吸收質(zhì)濃度X1。解：塔底yY1=0.013%=1.3× 塔頂SO2去除率95%剩余的SO2量為3718.68×（1-95%）=185.934 mg/Nm3。其摩爾數(shù)為:516

41、312.06Nm3/h×185.934 mg/Nm3×÷64=1500mol/h塔底SO2摩爾數(shù)為：516312.06×3718.68×/64=3.0×mol/h則y2=y1×1500/3.0×=0.0013×1500/3.0×=6.5×10-5由亨利定律的= =查表得0時，=0.167×KPa得m=E/P=0.167×KPa/101.325KPa=16.48代入得(LS/GB)min=（1.3×-6.5×）/(1.3×/16.48-0

42、)=15.656LS/GB=1.1(L/G)min =1.1×15.656=17.2216GB=516312,06/22.4=2.3×104mol/hLS=2.3××17.2216=3.96×105molc. 漿液池容量V1按照液氣比L/G和漿液停留時間來確定，計算式子如下： 其中：L/G為液氣比,17.2216VN為煙氣標準狀態(tài)濕態(tài)容積，VN=Vg=143.42Nm3/s；t1=2-6 min,取t1=4min=240s。由上式可得噴淋塔漿液池體積選取漿液池內(nèi)徑大于吸收區(qū)內(nèi)徑1m，內(nèi)徑D2= Di+1m=8.0m而 h3=11.793m11.

43、8m5.噴淋塔煙氣進口高度設計(h4)根據(jù)工藝要求，進出口流速（一般為12m/s-30m/s）確定進出口面積，一般希望進氣在塔內(nèi)能夠分布均勻，且煙道呈正方形，故高度尺寸取得較小，但寬度不宜過大，否則影響穩(wěn)定性.因此取進口煙氣流速為12m/s，而煙氣流量為143.42Nm3/s，可得 所以 h4=2.70m 2×2.70=5.40m(包括進口煙氣和凈化煙氣進出口煙道高度)所以噴淋塔最終高度為H=h1+h2+h3+h4=6.5+4+11.8+5.4=27.7m28m6.噴淋塔的直徑設計根據(jù)鍋爐排放的煙氣，計算運行工況下的塔內(nèi)煙氣體積流量，此時要考慮以下幾種引起煙氣體體積流量變化的情況：塔內(nèi)操作溫度低于進口煙氣溫度，煙氣容積變??；漿液在塔內(nèi)蒸發(fā)水分以及塔下部送入空氣的剩余氮氣使得煙氣體積流量增大。噴淋塔內(nèi)徑在煙氣流速和平均實際總煙氣量確定的情況下才能算出來，