15th燃煤鍋爐煙氣的脫硫工藝設(shè)計說課材料

大氣污染控制工程課程設(shè)計目錄TOC\o"1-5"\h\z\o"CurrentDocument"設(shè)計任務(wù)及基本資料115t/h燃煤鍋爐煙氣的脫硫工藝設(shè)計1課程設(shè)計基本資料1\o"CurrentDocument"設(shè)計方案2\o"CurrentDocument"物料衡算2\o"CurrentDocument"工藝方案的比較和選擇3\o"CurrentDocument"除硫效率6\o"CurrentDocument"除硫設(shè)備的論證6\o"CurrentDocument"工藝方案6\o"CurrentDocument"工藝計算8\o"CurrentDocument"冷卻塔8\o"CurrentDocument"吸收塔9\o"CurrentDocument"換熱器11\o"CurrentDocument"泵和風機的選型計算12附圖-0-結(jié)論-0-1設(shè)計任務(wù)及基本資料15t/h燃煤鍋爐煙氣的脫硫工藝設(shè)計1.2課程設(shè)計基本資料課程設(shè)計目的大氣污染控制工程課程設(shè)計是配合大氣污染控制工程專業(yè)課程而單獨設(shè)立的設(shè)計性實踐課程。教學(xué)目的和任務(wù)是使學(xué)生在學(xué)習專業(yè)技術(shù)基礎(chǔ)和主要專業(yè)課程的基礎(chǔ)上，學(xué)習和掌握環(huán)境工程領(lǐng)域內(nèi)主要設(shè)備設(shè)計的基本知識和方法，培養(yǎng)學(xué)生綜合運用所學(xué)的環(huán)境工程領(lǐng)域的基礎(chǔ)理論、基本技能和專業(yè)知識分析問題和解決工程設(shè)計問題的能力，培養(yǎng)學(xué)生調(diào)查研究，查閱技術(shù)文獻、資料、手冊，進行工程設(shè)計計算、圖紙繪制及編寫技術(shù)文件的基本能力。設(shè)計要求設(shè)計思想與方法正確；態(tài)度端正科學(xué)；能正確運用所學(xué)的理論知識；能解決實際問題，具備專業(yè)基本工程素質(zhì)；具備正確獲取信息和綜合處理信息的能力；文字和語言表達正確、流暢；刻苦鉆研、不斷創(chuàng)新；按時按量獨立完成；圖文工整、規(guī)范，設(shè)計計算準確合理。整體設(shè)計方案要重點突出其先進性、科學(xué)性、合理性和實用性。課程設(shè)計參數(shù)和依據(jù)設(shè)計規(guī)模鍋爐蒸發(fā)量15t/h設(shè)計原始資料(1)煤的工業(yè)分析如下表(質(zhì)量比，含N量不計)：發(fā)熱量CHSO灰分水分2093965.7%3.2%1.7%2.3%18.1%9.0%鍋爐型號：FG-35/3.82-M型平均粒徑/0.537.51525354555>60粒徑分布/%320152016106373.排放標準按鍋爐大氣污染物排放標準(GB13217-2001)中二類區(qū)標準執(zhí)行：標準狀態(tài)下煙塵濃度排放標準：＜200mg/n3、二氧化硫排放濃度：W00mg/m3。2設(shè)計方案2.1物料衡算鍋爐煙氣含硫量計算用低位發(fā)熱量、鍋爐熱效率、水的蒸發(fā)熱求需煤量蒸發(fā)量為15t/h的鍋爐所需熱量為：2570.8151033.86107KJ/h需煤量:3.861072093975%3—2.4610(KJ/H)2.46T/H設(shè)1kg燃煤時燃料成分名稱可燃成分含量可燃成分的量理論需氧重/mol煙氣中組分/mol(%)(%)C65.754.7554.7554.75CO2H3.216816H2OS1.70.530.530.53SO2O2.3——-0.72一水9.0一一5H2O灰分18.1一一一合計62.562.1.1標準狀態(tài)下理論空氣量(四號，加粗)理論空氣量：62.5662.563.78標準狀態(tài)下的體積為:29922.4299(mol/Kg)33106.7(m/kg)2.1.2標準狀態(tài)下理論煙氣量理論煙氣量：62.563.7854.75標準狀態(tài)下理論煙氣體積：160.535312.76(mol/kg)312.7622.41037.01(m3N/kg)2.1.3標準狀態(tài)下實際煙氣量實際煙氣量：312.76(1.21)299.0372.56(mol/kg)33標準狀態(tài)下的體積：372.5622.4108.35(mn/kg)或：7.016.7(1.21)8.35(m3N/kg)3…T=473K時，實際煙氣體積：VnTs/Tn8.35473/27314.5m/kg煙氣量：14.53.4410349880m3/h標準狀態(tài)下煙氣含塵濃度SO2的濃度：Cso640.534.062g/m34062mg/m328.35SO2的量:4062標準狀態(tài)煙氣濃度：C標=18.1%30%/8.356503mg/m3實際煙氣濃度：C實=18.1%30%/14.5=3745mg/m32.2工藝方案的比較和選擇石灰石/石膏法石灰石/石膏法是目前應(yīng)用最廣泛、最多、最成熟的典型的濕法煙氣脫硫技術(shù)。我國濕法煙氣脫硫率可達98%以上，接近100%。國內(nèi)采用此法脫硫的電廠主要有：重慶珞璜電廠一期、重慶珞璜電廠二期、太原第一熱電廠、重慶電廠、杭州半山電廠、北京第一熱電廠、陜西韓城第二電廠等。該工藝具有操作方便、原理簡單、脫硫效率高（部分機組Ca/成近1,脫硫效率超過9新）、可應(yīng)用于大容量機組、高SO2濃度條件、可利用率高（＞90%）、吸收劑來源廣泛、價格也低廉、副產(chǎn)品石灰具有綜合利用價值、運行和維護成本以及脫硫成本較低，是目前公認應(yīng)用最廣泛、技術(shù)最為成熟的脫硫技術(shù)。噴霧干燥脫硫法（SDA法）SDA法是美國JOY公司和丹麥NIR。公司聯(lián)合研制出的脫硫工藝。目前，國內(nèi)采用此工藝的電廠主要有四川白馬電廠和山東黃島電廠等。此工藝脫硫效果不是太高（一般在7O%左右），適合于中、低硫煤的脫硫。四川白馬電廠機組每臺容量為200MW采用200目的生石灰CaO純度在6O-70%）處理含硫量在3.2%左右的燃煤煙氣（8000m3/h），脫硫效率可達到8新左右。山東黃島電廠機組每臺為210MW采用粒徑4rflm純度為7C%的生石灰處理含硫量為1.86%的燃煤（煙氣為300000m3/h，爐后抽出部分煙氣）脫硫效率為7新左右。SDA工藝的特點：（1）工藝簡單，操作簡便安全；（2）維護費用低；（3）腐蝕性小，可采用普通碳鋼制造；⑷采用靜電除塵器或布袋除塵器；（5）過程無廢水產(chǎn)生；（6）壓降低，能耗少，符合當前節(jié)能減排的要求；（7）可適用于低、中、高硫煤。海水脫硫法海水脫硫工藝是利用海水的堿度和水化學(xué)特性達到脫除煙氣中SO2的方法，可用于燃煤含量硫不高并以海水作為循環(huán)冷卻水的沿海電廠。海水脫硫的原理是在脫硫吸收塔內(nèi)用海水作為脫硫劑逆行噴淋洗滌，煙氣中的SO2被海水吸收而除去，凈化后的煙氣經(jīng)除霧器除霧、經(jīng)煙氣換熱器加熱后排放，吸收SO2被海水吸收并在洗滌液中發(fā)生水解和氧化作用，洗滌液引入曝氣池，通過提升pH抑制SQ的溢出。經(jīng)曝氣處理使其中的SO2被氧化成為穩(wěn)定的SO2—并使海水的pH值與CO瞞整達到排放標準后排放大海。此套工藝一般適用于海邊、擴散條件較好、用海水作為冷卻水、燃用低硫煤的電廠，海水脫硫工藝簡單、無結(jié)垢、堵塞現(xiàn)象，吸收劑來源充足、可用率高，無脫硫灰渣產(chǎn)生，脫硫效率達90%以上。高、中、低硫煤均可以采用，但對于內(nèi)陸電廠，推廣使用不太現(xiàn)實，深圳西部電廠采用該套工藝用大然海水處理含硫量在0.75%的燃煤，脫硫效率在90%以上。荷電干式噴射法采有該工藝的國內(nèi)電廠主要有山東德州熱電廠、杭州鋼鐵集團第二熱電廠、廣州造紙有限公司自備電廠和蘭化熱電廠等。該套工藝具有占地少、投資成本低、運行費用較低、脫硫率中等等特點，主要適用于中、低硫煤，山東德州熱電廠利用該套裝置處理含硫1.0%的燃煤脫硫率達到70%左右。電子束照射法（EBA法）EBA法是一種較新的脫硫工藝，其原理為：在煙氣進入反應(yīng)器之前先加入氨氣，然后在反應(yīng)器中用電子加速器產(chǎn)生的電子束照射煙氣，使水蒸氣與氧等分子激發(fā)產(chǎn)生氧化能力強的自由基，這些自由基使煙氣中的S02和N0x很快氧化，產(chǎn)生硫酸與硝酸，再和氨氣反應(yīng)形成硫酸俊和硝酸俊化肥，由于煙氣溫度高于露點，不需再熱。EBA法是一種干法處理過程，無廢水廢渣產(chǎn)生，脫硫率與脫硝率可分別達到90%和80%以上。操作簡單、過程易于控制、對不同含硫量的煙氣和煙氣量的變化有較好的適應(yīng)性和負荷跟蹤性，副產(chǎn)物可以作為化肥，脫硫成本較低。國內(nèi)成都熱電廠采用該套裝置處理含硫量2.0%的燃煤，脫硫率達80%左右。氨水洗滌法脫硫工藝該脫硫工藝采用氨水作為脫硫吸收劑與進入吸收塔的煙氣接觸混合，煙氣中S02與氨水反應(yīng)生成亞硫酸俊，經(jīng)與鼓入的強制氧化空氣進行氧化反應(yīng)，生成硫酸俊溶液，經(jīng)結(jié)晶、離心機脫水、干燥器干燥后即制得硫酸俊。該法脫硫效率高，能滿足任何地方環(huán)保的要求，整個系統(tǒng)不產(chǎn)生廢水或廢渣、能耗低、符合節(jié)能目標、運行可靠性高和適用性廣。華東理工大學(xué)已經(jīng)完成2.5000kW機組煙氣氨酸法脫硫中試。煙氣循環(huán)流化床脫硫工藝（CFB—FGD）循環(huán)流化床脫硫技術(shù)是一種使高速氣流與所攜帶的稠密懸浮顆粒充分接觸的技術(shù)。其原理是：在循環(huán)流化床中加入脫硫劑石灰石以達到脫硫的目的。由于流化床具有傳質(zhì)和傳熱的特性，所以在有效吸收S02的同時還能除掉HC1和HF等有害氣體。用此法可處理高硫煤，當nCa:nS為1?1.5時，脫硫效率能達到9新?97%。CFAFGD工藝由吸收劑制備、吸收塔、脫硫灰再循環(huán)、除塵器及控制系統(tǒng)等部分組成。一般采用干態(tài)的消石灰粉作為吸收劑，也可采用其它對SQ有吸收反應(yīng)能力的干粉或漿液作為吸收劑。目前，科林公司與國際知名公司合作開發(fā)的循環(huán)流化床煙氣脫硫技術(shù)已申報國家專利并在赤峰熱電廠鍋爐130t/h上應(yīng)用，處于試運行階段。脈沖電暈放電等離子體煙氣脫硫（PPCP法）PPCP法是靠脈沖高壓電源在普通反應(yīng)器中形成等離子體產(chǎn)生高能電子(5-20eV),由于只提高電子溫度，而不是提高離子溫度，能量效率比EBA高2倍。此工藝設(shè)備簡單、操作簡便、投資是EBA法的60%。因此，成為國際上千法脫硫脫硝的研究前沿，而且該工藝還具有脫硝能力，高能電子可以激活、裂解、電離煙氣分子，產(chǎn)生OH、O、HO2等多種活性粒子和自由基。在反應(yīng)器里煙氣中的SCh、NO被活性粒子和自由基氧化為高價氧化物SO3、NO2并與煙氣中的H2O相遇后形成H2SO4和HNO3,在有NH3或其它中和物存在的情況下生成(NH4)2SO4/(NH4)2SOjHN4NO3的氣溶膠，再由收塵器收集，具有有害污染物清除徹底、不產(chǎn)生二次污染等優(yōu)點。旋轉(zhuǎn)噴霧干燥法將生石灰制成石灰漿，將石灰噴入煙氣中，使氫氧化鈣與煙氣中的SO2反應(yīng)生成亞硫酸鈣。工藝流程比石灰石-石膏法簡單，投資也比較小。脫硫率較低(約為70-80%)、操作彈性小、鈣硫比高、運行成本高、副產(chǎn)物無法利用且易發(fā)生二次污染(亞硫酸鈣分解)。濕法脫硫是一種化學(xué)吸收反應(yīng)，吸收劑對吸收過程有很大的影響，不同的吸收劑與SO2反應(yīng)的速度也不一樣，常用的吸收劑有：氫氧化鈉或碳酸鈉、氧化鎂、鈉-鈣雙堿、氨、海水、石灰乳等。氫氧化鈉或碳酸鈉作為吸收劑脫硫，存在如下諸多問題：如果將脫硫后的產(chǎn)物亞硫酸鈉回收利用，存在流程過長、回收費用過高、副產(chǎn)品無銷路等問題；脫硫劑消耗量大、脫硫成本高；增加水處理費用。氧化鎂作為吸收劑脫硫：氧化鎂來源有限；直接排放，對水體會造成嚴重污染；如果循環(huán)利用脫硫劑，則流程很長、設(shè)備繁多、占地面積大。海水作為吸收劑脫硫：海水通常呈堿性，具有天然的酸堿緩沖能力及吸收SO2的能力，當SO2被海水吸收后，在經(jīng)處理氧化為無害的硫酸鹽而溶于海水。硫酸鹽是海水的天然成分，不還造成水體污染，但有一硬性要求海水脫硫必須以工廠坐落于海邊為前提。氨作為吸收劑脫硫：氨是一種良好的堿性吸收劑，其吸收反應(yīng)是氣-氣反應(yīng)，吸收反應(yīng)速度快，反應(yīng)全，但氨的價格相對于低廉的石灰石來說是太高了。過高的運行成本使氨法脫硫的推廣受到極大的影響，在脫硫應(yīng)用中極少。鈉-鈣雙堿法脫硫：用NaOH作吸收劑脫硫，用Ca(OH)2作為NaOH的再生劑。其主要化學(xué)反應(yīng)反應(yīng)式如下：吸收：2NaOHSC2NazSQH2O再生.Na2SO4Ca(OH)22NaOHCaSO4石灰乳作為吸收劑脫硫：脫硫產(chǎn)物是硫酸鈣(石膏)，可容易地從脫硫系統(tǒng)中分離出來，不會對環(huán)境水體造成污染，不存在脫硫廢水的處理問題；這種脫硫劑是價廉易得的石灰石，脫硫成本低，企業(yè)能承受，且這種方法技術(shù)成熟，可靠性高。2.3除硫效率按鍋爐大氣污染物排放標準(GB13217-2001),計算出SO的脫硫效率(4062900)100%77.84%40622.4除硫設(shè)備的論證吸收塔是煙氣脫硫系統(tǒng)的核心裝置，要求有持液量大、氣液相見的速度高、氣液接觸面積大、內(nèi)部構(gòu)件少、壓力小等特點。目前較常用的吸收塔主要有噴淋塔、填料塔、噴射鼓泡塔和道爾頓型塔四類。其中噴淋塔是濕法脫硫的主流塔型。各種塔型的優(yōu)缺點列于下表。煙氣脫硫用洗滌塔性能比較洗滌塔形式持液量逆流抗堵塞性低負荷比壓力降除塵填料塔尚可是尚可好中等差轉(zhuǎn)盤式洗滌塔好否好差中等好湍流塔尚可否好差中等好文丘里洗滌塔差否好好高好噴淋塔差是好好低差道爾頓型塔好否好差中等好噴射鼓泡塔好否好差中等好2.5工藝方案本設(shè)計擬用石灰石/石灰-石膏濕法，以碳酸鈉為吸收劑，石灰石為再生劑，并采用填料塔。由于鍋爐煙氣溫度高達280°C,不適合二氧化硫的吸收去除，故需先將其進行冷卻預(yù)處理，經(jīng)過冷卻塔后煙氣的溫度可降至60°C左右，送入鈉堿吸收塔，原始吸收溶液濃度3150?^,吸收后生成的Na2SO3進入儲罐投加Na2CO3固體濃縮緩沖。根據(jù)儲罐中溶液的停留時間，選兩個儲罐，一個生產(chǎn)儲罐，另一個作為備用儲罐。應(yīng)吸收塔較高，吸收塔出口溶液進入儲罐采用自流，省去了泵的使用。因尾氣溫度較高，且碳酸鈉溶考慮到尾氣的溫度較高，濕度較大，不適宜用干法吸收，該工藝流程設(shè)計以碳酸鈉溶液吸收塔吸收尾氣中的二氧化硫。高溫不利于吸收反應(yīng)的進行，并且對吸收塔的腐蝕較大，應(yīng)此先將尾氣降溫處理。由于尾氣中的二氧化硫具有強腐蝕性，操作過程中反應(yīng)都受到PH值的影響，隨時需要進行酸度調(diào)節(jié)；因此需在地下池設(shè)備中安裝PH值自動控制儀表，調(diào)節(jié)水的酸度，防止對環(huán)境的二次污染。冷卻塔出水由于吸收大量的熱能，出水溫度升高，要循環(huán)利用地下池的水需經(jīng)循環(huán)水冷卻塔降溫，循環(huán)水冷卻塔采用自然通風冷卻，安裝兩臺進水泵，一個生產(chǎn)用泵，一個備用泵，水來自集水池；兩臺出水泵，一個生產(chǎn)用泵，一個備用泵，水送往冷卻塔。水經(jīng)過循環(huán)利用從而節(jié)省了大量的水資源。液吸收二氧化硫的反應(yīng)放熱，高溫不利于吸收反應(yīng)的進行，因此濃縮后的堿液需經(jīng)換熱器的降溫后進入吸收塔循環(huán)吸收二氧化硫。吸收塔出口氣體溫度為60°C左右，用引風機引氣排放，由于氣液分離不完全，氣體中攜帶水蒸氣會引起引風機的震蕩，因此在引風機前應(yīng)設(shè)置氣液分離器。且氣體溫度降低，在高煙囪中會冷凝酸化，腐蝕煙囪，且氣體溫度降低不利于氣體的擴散排放，在排放前要升高氣體溫度，使氣體在煙囪口的排放溫度達到160°C以上。反應(yīng)機理吸收反應(yīng)洗滌過程的主要反應(yīng)式：Na2SO3+SC2+H2Of2NaHSO3洗滌液內(nèi)含有再生后返回的NaOH及系統(tǒng)補充的Na2CO3,在洗滌過程中生成亞硫酸鈉。2NaOH+Na2SO3、Na2SQ+H2。Na2CO3+SQfSO2+CO2在洗滌液中還含有Na2SO4，系煙氣中的°2與亞硫酸鈉反應(yīng)而生成。2Na2SO3+O2r2Na2SQ再生反應(yīng)用石灰漿料進行再生時：Na2SO3+Ca(OH)2+1/2H2。、gOH+CaSQI/2H2O亞硫酸鈣的一般形式為半水亞硫酸鈣。用石灰石粉再生時：2NaHSO3+CaCO3fNazSO’+CaSQ1/2H2O+CO2+1/2H2O硫酸鈉的去除硫酸鈉用硫酸酸化使其轉(zhuǎn)變?yōu)槭鄟砣コ?。Na2SO4+2CaSO31/2H2O+H2SO4+3H2O、2CaSO42H2O+2NaHSO3加酸后，PH下降到2—3,使亞硫酸鈣轉(zhuǎn)化為亞硫酸氫鈣而溶于溶液中，于是溶液中的C2一、一、、a超過了石膏的溶度積，使石膏沉淀出來。氧化反應(yīng)在回收法中，最終產(chǎn)品是石膏，需將由再生反應(yīng)應(yīng)得到的亞硫酸鈣氧化為石膏。CaSO3l2H2O+3/2H2OfCaSO42H2O工藝流程鍋爐煙氣經(jīng)電除塵器除塵后，通過增壓風機、噴淋增濕降溫后進入吸收塔。在吸收塔內(nèi)煙氣向上流動且被向下流動的循環(huán)漿液以逆流方式洗滌。循環(huán)漿液則通過噴漿層內(nèi)設(shè)置的噴嘴噴射到吸收塔中，以便脫除SO2、SO3、HCL和HF,與此同時在強制氧化工藝”的處理下反應(yīng)的副產(chǎn)物被導(dǎo)入的空氣氧化為石膏(CaSO4?2H2O),并消耗作為吸收劑的石灰石。循環(huán)漿液通過漿液循環(huán)泵向上輸送到噴淋層中，通過噴嘴進行霧化，可使氣體和液體得以充分接觸。每個泵通常與其各自的噴淋層相連接，即通常采用單元制。在吸收塔中，石灰石與二氧化硫反應(yīng)生成石膏，這部分石膏漿液通過石膏漿液泵排出，進入石膏脫水系統(tǒng)。脫水系統(tǒng)主要包括石膏水力旋流器(作為一級脫水設(shè)備)、漿液分配器和真空皮帶脫水機。經(jīng)過凈化處理的煙氣流經(jīng)兩級除霧器除霧，在此處將清潔煙氣中所攜帶的漿液霧滴去除。同時按特定程序不時地用工藝水對除霧器進行沖洗。進行除霧器沖洗有兩個目的，一是防止除霧器堵塞，二是沖洗水同時作為補充水，穩(wěn)定吸收塔液位。在吸收塔出口，煙氣一般被冷卻到46~60C左右，且為水蒸氣所飽和。通過GGH將煙氣加熱到80C以上，以提高煙氣的抬升高度和擴散能力。3工藝計算3.1冷卻塔冷卻塔中水的相變過程：200oC(汽)r100oC(汽)r100OC(水)r60oC(水)總放熱量q=q汽=mCp氣ti=15000X1.101X(200-60)=2312100kJ/h其中：Cp氣一鍋爐煙氣的平均比熱容kJ/(kgoC);(Cp氣=1.101kJ/(kgoC))t1--焚鍋爐煙氣的溫度差oC；(t〔=200-60=140oC)冷卻水消耗量m=Q/(CP水t2)=2312100/(4.3*35)=15362.8kg/hL=m/水=15362.8/1000=15.36m3/h其中：Cp2--水的比熱容，kcal/(kg.C)；(Cp水=4.3kcal/(kg.C))t2--冷卻水的溫度差，oC；(t2=45-10=35°C)水--水的密度，kg/m3;(水=1000kg/m3)塔徑D°,4v/()=3.8m其中：v--氣體體積流量，m3/h；(v=49880/3600=13.9m3/h)--空塔氣速，m/s;(空塔氣速一般為0.5-1.2m/s,取=1.2m/s)塔截面積S0=1/4兀D02=1/4X3.14X3.8=3m2將塔截面積放大1.1倍，即：S=1.1S0=1.1x3=3.3m2塔徑為:D.4S/、、43.3/3.142m塔高冷卻塔是空塔，其高度是液氣接觸段、上部的液氣分離段與下部的液氣分離段之和。設(shè)液氣接觸段氣體的停留時間設(shè)計10秒，則液氣接觸段的高度Ho=tt=1.2x10=12m根據(jù)經(jīng)驗值，上下段分離高度至少大于塔徑，一般為1.5?2D(塔徑)。取1.5倍，則上下段分離高度為：H〔=1.5D=1.5乂2=3m群座高為H2=1m,則吸收塔高為H=H0+H1+H2=12+3+1=16m3.2吸收塔Na2SC3溶液用量鍋爐煙氣中二氧化硫的含量為：498804062/106202.6kg/h尾氣急冷過程中被吸收掉0.7%SC2.則進塔氣體中SC2含量為：m〔=202.6X(1-0.7%)=201.2kg/h設(shè)吸收塔中SC2的去除率為96%，即去除SC2量為：m2=201.2X96%=193.2kg/h排除氣體中含SC2量為：m3=201.2-193.2=8kg/h由反應(yīng)方程式：SC2+Na2CC3rNa2SC3+CC2f1mol1mol1mol1mol可知吸收64kgSC2需Na2CC3106kg，則Na2CC3用量為：3m=193.2/64x106=320kg/h,設(shè)用Na2CC3溶敝的濃C為200kg/m，質(zhì)量分數(shù)為30%,則Na2CC3用量為：L1=m/C=320+30%+200=5.3m3/h=1060kg/h取安全系數(shù)1.5，貝UNa2CO3溶液實際用量為L=1.2X1060=1272kg/h塔徑氣體體積流量Vs=Ms/v=15000/1.0235=14656m3/h其中：Ms一鍋爐煙氣出口每小時排除煙氣質(zhì)量，kg/h;(Ms=15t/h)33v—60c時煙氣笞度，kg/m；(v=1.0235kg/m)填料的選擇①=25mm,比表面積a=209m2/m3,空隙率x=0.09m3/m3,堆積面積:p=72.6kg/m3每m3填料個數(shù)：n=51.1x103填料因子：中=170m-1填料塔尺寸：塔徑D=1.5m塔高H=13.3m塔壁厚度4mm群座高：3.5m塔徑60oC時煙氣密度v=1.0235kg/m3,常溫時碳酸鈉溶液：密度l=1200kg/m3,黏度!i=2.3mpaS溶液密度與水的密度比為：W=0.8進塔氣體質(zhì)量流量WV=20t/h進塔碳酸鈉溶液質(zhì)量流量Wl=331.2kg/h查圖得p=0.008,液泛氣速Uf=0.55m/sU=0.7Uf=0.7X0.55=0.385m/sD[4Vs/(u)]1/2=[(4X4)/(3.14X0.385)]1/2=3.6m其中：Vs——氣體體積流量，14656/3600=4m3/s;U——空塔氣速,m/s;塔截面積為：A1/4D2=1/4x3.14X3.62=10m2,比例因子取1.2,A=1.2Ao=1.2X10=12m2計算得D=3.6m塔高氣相流率標準狀態(tài)下氣體體積流量為：V0VsT0/T=4X273/(60+273)=3.28m3/h氣相流速為：―一_____12G=Vo/22.4A=3.28/(22.4X12)=0.012Kmolsm傳質(zhì)單元高度HoGG/Kya=0.012/(4.10X0.01)=0.3m其中Kya總傳質(zhì)系數(shù)，Kmol/(s.m2)；Kya=4.10x102Kmols1m2傳質(zhì)單元數(shù)進塔氣體的摩爾流量為：G1={(8.35X3.44X103)/273}X{(60+273)/(22.4X103)}=1.6x106mol/h進塔氣體中的二氧化硫的摩爾流量為：G=(202.6X103/64)X(1-0.7%)=3143.8mol/h塔氣體的摩爾流量為：G2=1600000-3143.8X96%=1596981.95mol/h出塔氣體中二氧化硫的摩爾流量為：G=202600X(1-0.7%)X(1-96%)/64=125.74mol/hNog(YiY2"=(0.001965-0.00007873)/0.001965=0.96其中：Y=3143.8/1600000=0.001965Y2=125.74/1596981.95=0.00007873Nog_傳質(zhì)系數(shù)；填料層高度H0Hog?Nog=0.3x0.96=0.288mH=1.8H0=1.8X0.288=0.52m分一層，層tWj度0.52m總塔局HH0H1H2h=0.52+3.2+3.5+0.5=7.72m其中：h——填料層高度，m：h=0.5m;Hi分離與分布區(qū)高，m;H1=3.2m;H2裙座高度，m;H2=3.5m;3.3換熱器計算換熱器的熱負荷Qqm1cp1(氣T2)=1272X2.45X(60-45)=46746KJ/h其中：qm1--溶液質(zhì)量流率，kg/h;Cp1--溶液比熱容，KJ/(kgK);(Cp1=2.45KJ/(kgK))T1--溶液進口溫度，K;(T1=60+273=333K)T2--溶液出口溫度，K;(T2=45+273=318K)計算換熱面積冷卻水出口溫度t2t〔Q/(qm2?Cp2)=20+46746/(200X4.18)=76°C其中：t1--冷卻水入口溫度，oC；(t1=20oC)qm2--冷卻水質(zhì)量流率，kg/h;(qm2=200kg/h)Cp2--冷卻水比熱容，KJ/(kgK)；(cp2=4.18KJ/(kgK)采用冷卻水與溶液并流，冷卻水走管程，溶液走殼程。對熱平均溫差：tm[(Tit1)(T2t2)]/ln[(T1t1)(T2t2)]=8.11oC總傳熱系數(shù)管程：3Redu/=0.025X0.5X1000/(2.3X10)=5434.7Re>4000(湍流)3PrCpu/=2.45X2.3X10/0.55=0.010其中：d—換熱管直徑，m;(d=0.025m)K1傳熱系數(shù)，W/(m.C))K10.023/dRe0.8Pr0.3=0.023x0.55/0.025x5434.70.8x0.0100.3=123.68W/(m2.C)殼程：查資料得冷卻水的傳熱系數(shù)K=100W/(m2.C)總傳熱系數(shù)Ka1/(1/a11/a2)=59.0W/(m2.C)計算換熱面積AQ/Kt=46746/(59X8.11)=97.7m2冷卻水量由Qm1Cp1(T1T2)Qm2Cp2(t1t2)