【循環(huán)流化床鍋爐、石灰石：石膏濕法脫硫系統(tǒng)工藝設(shè)計11000字（論文）】

循環(huán)流化床鍋爐、石灰石—石膏濕法脫硫系統(tǒng)工藝設(shè)計目錄TOC\o"1-2"\h\u5465摘要 216580引言 224656第一章火電廠脫硫技術(shù)概述 4282721.1電廠二氧化硫國內(nèi)外控制現(xiàn)狀 4182291.2火電廠脫硫技術(shù)概述 459281.3煙氣脫硫工藝選擇 7116441.4相關(guān)資料與標準 822822第二章循環(huán)流化床脫硫設(shè)計計算 12180892.1煙氣量相關(guān)計算 12141512.2SO2實際排放量計算 14230172.3SO2實際排放濃度計算 14298922.4循環(huán)流化床脫硫劑用量計算 14152002.5校核煤種計算數(shù)據(jù) 15948第三章石灰石-石膏法煙氣脫硫設(shè)計計算 17289703.1反應(yīng)原理 17175703.1.1吸收劑的反應(yīng) 17269103.1.2吸收反應(yīng) 1719723.1.3氧化反應(yīng) 1735273.1.4其他污染物 1710833.2石灰石—石膏濕法FGD工藝流程 17154293.3工藝說明 18250023.4吸收劑制備系統(tǒng)工藝設(shè)計 18271053.4.1石灰石粉消耗量的計算 1813393.4.2石灰石粉倉體積計算 19326693.4.3石灰石漿液池計算 19127543.4.4供漿泵選型 19253643.4.5石灰石粉計量螺旋給料機選型 20132743.4.6監(jiān)測控制儀表 2080203.5二氧化硫吸收系統(tǒng)工藝設(shè)計 20248823.5.1脫硫塔的設(shè)計計算 20301143.5.2漿液循環(huán)泵選型 22136733.5.3脫硫塔氧化區(qū)攪拌和氧化系統(tǒng) 237492圖3-3側(cè)式攪拌器圖3-4氧化空氣管路 24217103.5.4風機選型 24293893.5.5噴淋層的設(shè)計 2421802α1=n1A0÷A×100%6773式中：α1—覆蓋率，%； 2524860n1—每層噴嘴數(shù)量； 2530340A—脫硫塔噴淋區(qū)截面積，m2。 25131573.5.6監(jiān)測控制儀表 2566273.6煙氣系統(tǒng)工藝設(shè)計 2645353.6.1進口煙道的設(shè)計 26246423.6.2出口煙道的設(shè)計 26273203.6.3旁路煙道的設(shè)計 27247053.7石膏脫水系統(tǒng)設(shè)計 2764873.7.1石膏產(chǎn)量計算 27213003.7.2石膏漿液排放泵選型 2781113.7.3石膏旋流站 2857573.7.4真空皮帶脫水機選型 28322573.7.5濾液水量計算 284103.8供水和排放收集系統(tǒng) 29119253.8.1供水系統(tǒng) 2935263.8.2排放收集系統(tǒng) 29218833.9廢水處理系統(tǒng) 29182873.9.1主要污染物 29275293.9.2脫硫廢水處理系統(tǒng)處理后水質(zhì) 30209403.10校核煤種計算數(shù)據(jù) 3097313.11影響因素分析 3222604結(jié)論 3410452參考文獻 35摘要當今中國，電力供應(yīng)主要依靠火電廠發(fā)電，燃煤發(fā)電帶來經(jīng)濟增長的同時，對環(huán)境也造成了嚴重的破壞，煙霧、二氧化硫和其他空氣污染物隨著煤燃燒氣體的產(chǎn)生進入大氣，我國二氧化硫的排放量大部分來自于煤炭燃燒，這嚴重影響了生態(tài)環(huán)境建設(shè)，更不符合可持續(xù)發(fā)展要求。因此,設(shè)計燃煤電廠煙氣脫硫工藝具有極強的現(xiàn)實意義。本次為某煤矸石電廠2×330MW機組進行煙氣脫硫工藝設(shè)計，進行脫硫構(gòu)筑物的相關(guān)計算，經(jīng)比選后，選取循環(huán)流化床脫硫技術(shù)進行爐內(nèi)脫硫，石灰石—石膏濕法FGD技術(shù)，二者相疊加去除二氧化硫。循環(huán)流化床是污染低的燃燒技術(shù)；而石灰石—石膏濕法FGD技術(shù)，具有脫硫率高、吸收劑利用率高且副產(chǎn)品為建筑材料的優(yōu)點。本次設(shè)計采用經(jīng)驗公式，結(jié)合實際工況下的相關(guān)系數(shù)，并使其達到標準排放，最后完成相關(guān)圖紙。關(guān)鍵詞：循環(huán)流化床；石灰石—石膏脫硫工藝；煙氣脫硫引言我國能源結(jié)構(gòu)目前仍以煤炭為主，其比重占所有能源的70%，高硫煤則較多。而煤在開采過程中產(chǎn)生的物質(zhì)，存在著如何處理的問題，處理過程如何能不破壞環(huán)境，還能達到資源化利用，是值得探討的問題。已開發(fā)出的近百種煙氣脫硫技術(shù)中，石灰石—石膏濕法FGD最成熟，占已投產(chǎn)煙氣脫硫系統(tǒng)的85%，濕法煙氣脫硫主要應(yīng)用于大機組中。由于缺乏脫硫運行經(jīng)驗，大量脫硫裝置建成投產(chǎn)后，對設(shè)備運行機理研究不夠，認識不足。運行中會出現(xiàn)脫硫效率不高、脫硫系統(tǒng)不穩(wěn)定的狀況[8]。針對石灰石—石膏法運行不穩(wěn)定的問題，本次設(shè)計中采用疊加脫硫進行處理，不單依靠石灰石—石膏法進行脫硫，而是在其處理構(gòu)筑物前，加入循環(huán)流化床進行爐內(nèi)脫硫，對燃燒中產(chǎn)生的二氧化硫，在爐內(nèi)進行大部分處理后，剩余未達標煙氣，再進入噴淋塔內(nèi)進行去除，最終達標排放。第一章火電廠脫硫技術(shù)概述1.1電廠二氧化硫國內(nèi)外控制現(xiàn)狀1.1.1國內(nèi)現(xiàn)狀由于人們對空氣質(zhì)量的要求越來越高，一些污染物地排放控制，也變得更為嚴格，特別是SO2。SO2超標造成了巨大的經(jīng)濟損失，國家對其實施了總量控制，結(jié)構(gòu)調(diào)整等一系列措施。在調(diào)整結(jié)構(gòu)后，將有效降低煙氣中SO2、粉塵及其它污染物的排放量，并達到《電廠大氣污染物排放標準》(GB13223-2003)的排放要求。1.1.2國外現(xiàn)狀減少SO2排放，最簡單的方法是更換燃料，降低燃煤含硫量。以英國等發(fā)達國家舉例，最常用的便是更換燃料；在1990年的美國國會上，提出并通過了對《清潔大氣法》的修訂，提出了SO2的減排目標。通過對兩個發(fā)達國家SO2控制措施的分析，可以得出，他們通過政策制定、燃料更換、安裝FGD等措施，很好地控制二氧化硫排放[15]。1.2火電廠脫硫技術(shù)概述以下分別介紹三種火電廠脫硫技術(shù)及特點。1.2.1燃燒前燃料脫硫該方法是燃料在燃燒前，對燃料中的硫分先進行脫除，是防治含硫氣態(tài)污染物的主要環(huán)節(jié)，主要有以下方式。物理法煤中有無機硫和有機硫兩種形式的硫。60%以黃鐵礦的形式存在。黃鐵礦的比重比煤大，是順磁性物質(zhì)，而煤是反磁性物質(zhì)。因此，煤被重力破碎和分離，可脫除燃料中50%的硫[14]。化學法硫酸鐵溶液混合煤粉后，加熱到100-130℃（硫酸鐵+黃鐵礦→硫酸亞鐵＋單質(zhì)硫），將溶液分離后，得到副產(chǎn)品硫。氣化法氣化法需加入氣化劑，氣化劑有兩種。1、空氣：由下部通過煤層，與高溫的煤相互作用，生成CO2＋CO。CO2通過還原層時，被煤還原成CO，制得空氣煤氣，其主要成分是CO。2、蒸汽：生成CO和H2，制得水煤氣。注意：用吸收或吸附去除H2S。液化法煤的液化有以下三種方法。1、合成法：煤氣在高壓、高溫和催化劑作用下，加氫合成成分為烷烴和甲醇液體燃料。2、直接裂解加氫法：把煤制成糊狀，加壓，加入催化劑，溫度控制在400-500℃，加氫后制成液體燃料。3、熱溶加氫法：加熱煤粉后溶于性質(zhì)相似的油，加壓加氫，可得到低硫、熱值高的液態(tài)煤燃料[16]。1.2.2燃燒中脫硫可燃硫分在燃燒過程中釋放，并被氧化為二氧化硫，遇到堿性金屬氧化物等固硫劑，便會生成硫酸鹽類物質(zhì)，從而實現(xiàn)脫硫，主要有以下方法：型煤固硫?qū)⒚悍鬯楹蠹尤肓畠r的黏結(jié)劑，制成型煤。當煤燃燒時，其中的硫會轉(zhuǎn)化成硫酸鈣留在爐中，排出的二氧化硫氣體將減少，污染降低。流化床燃燒脫硫1、工藝特點在氣液固三相中反應(yīng)，利用煙氣顯熱去蒸發(fā)水分，產(chǎn)物呈干粉狀，后接布袋除塵器。具有操作簡單、運行費用低、占地小、產(chǎn)物易于處理而得到廣泛的應(yīng)用。2、鍋爐分類①按流態(tài)的不同：鼓泡流化床、循環(huán)流化床。②按運行壓力不同：常壓流化床、增壓硫化床。常壓循環(huán)流化床可燃燒煤矸石等各種劣質(zhì)燃料。3、影響因素循環(huán)流化床脫硫效率受脫硫劑種類、粒徑、氣體流速、燃燒溫度、鈣硫比等影響，在固定脫硫劑的條件下，最主要的是床溫和鈣硫比[1][5]。詳情見圖1-1與圖1-2。圖1-1鼓泡流化床圖1-2循環(huán)流化床爐內(nèi)噴鈣發(fā)電廠中小型鍋爐脫硫使用。噴入爐內(nèi)的石灰石粉與SO2反應(yīng)，生成硫酸鈣，實現(xiàn)爐內(nèi)脫硫。粉末被噴射到最佳反應(yīng)溫度區(qū)，需設(shè)計合適的接觸和反應(yīng)時間。1.2.3燃燒后脫硫分類按脫硫劑的種類劃分為五種：鈣法、鎂法、鈉法、氨法和有機堿法?；瘜W原理SO2可與堿性物質(zhì)反應(yīng)除去。FGD常用脫硫劑：石灰石、生石灰和熟石灰。其中石灰石產(chǎn)量最高、最便宜，加熱還可得到生石灰與熟石灰。煙氣脫硫工藝（1）干式煙氣脫硫工藝優(yōu)點：投資少；產(chǎn)物為干態(tài)；不需要除霧器與再熱器；不易腐蝕結(jié)垢。缺點：吸收劑利用率低；燃燒高硫煤時經(jīng)濟性差；飛灰與產(chǎn)物混合影響后續(xù)利用。①干法FGD：石灰石漿液霧化后與SO2反應(yīng)，生成固體反應(yīng)物，同飛灰一起被收集。②粉煤灰干式煙氣脫硫：脫硫劑為粉煤灰，脫硫率60%以上，脫硫成本低，性能穩(wěn)定，無需排水。（2）濕法FGD工藝①簡介：使用石灰石、石灰漿液做洗滌劑，與煙氣中SO2反應(yīng)。②優(yōu)點：技術(shù)相對成熟，煤種適應(yīng)性強，適合大容量機組，副產(chǎn)品可進行二次利用，吸收劑價廉易得。③問題：煙氣再熱影響FGD工藝的投資。煙氣脫硫后溫度低于酸露點，若直接排放會造成腐蝕，濕法FGD裝置都配有煙氣再熱系統(tǒng)[18]。詳情見圖1-3石灰石—石膏濕法脫硫工藝示意圖。圖1-3石灰石-石膏濕法脫硫工藝1.3煙氣脫硫工藝選擇1.3.1燃燒中脫硫工藝選擇工藝比選見表1-1。表1-1燃燒過程中脫硫工藝比選工藝直接噴鈣循環(huán)流化床型煤固硫水煤漿優(yōu)點投資省、裝置簡單、便于改造脫硫率高、清潔燃燒、燃料適應(yīng)性強、吸收劑利用率高工藝簡單、節(jié)煤、減少煙塵排放著火溫度低缺點脫硫效率低，單純的只能達到30%-40%爐膛磨損脫硫率低，固硫率一般50%對煤種要求高經(jīng)過比選，最終選擇循環(huán)流化床脫硫技術(shù)，因其具有高效率、低污染的特性，且最符合我國可持續(xù)發(fā)展與環(huán)境保護要求。常用脫硫劑為石灰石，經(jīng)過比選，最終選用循環(huán)流化床鍋爐內(nèi)石灰石干法脫硫[19]。1.3.2燃燒后煙氣脫硫工藝選擇工藝比選詳情見表1-2。表1-2燃燒后煙氣脫硫工藝比選工藝石灰石—石膏法氨法氧化鎂濕法噴霧干燥法優(yōu)點吸收劑利用率高、適用于大鍋爐、效率高、價格低廉、副產(chǎn)品為建筑材料氨來源豐富且方便硫酸銨處理的企業(yè)使用技術(shù)成熟、資源豐富，運行費用少，脫硫效率高投資費用小、占地面積小缺點占地大、造價高、中小鍋爐不經(jīng)濟投資過大、脫硫劑運輸、防存儲、泄露問題工藝系統(tǒng)復雜，只適用于氧化鎂豐富的地區(qū)單機容積小、廢渣回收困難結(jié)合煤種特性分析，經(jīng)過比選，最終選用石灰石—石膏濕法煙氣脫硫作為爐后煙氣處理。1.4相關(guān)資料與標準1.4.1設(shè)計資料石灰石成分分析如表1-3表1-3石灰石成分分析項目單位數(shù)量石灰石粉粒徑mm≤20石灰石粉純度%CaCO3≥.2煤質(zhì)資料見表1-4表1-4煤質(zhì)資料項目符號單位設(shè)計煤種校核煤種元素分析收到基碳Ｃar%36.61834.255收到基氫Ｈar%2.722.604收到基氧Ｏar%6.8486.835收到基氮Ｎar%0.6560.621收到基硫Ｓt.ar%1.6262.014收到基低位熱值Ｑnet,arkJ/kg1403513130工業(yè)分析收到基灰分Ａar%48.22250.466收到基全水分Ｍｔ%3.313.205空氣干燥基水分Ｍad%0.6880.689干燥無灰基揮發(fā)分Ｖdaf%40.17641.39鍋爐耗煤量見表1-5表1-5鍋爐耗煤量燃料消耗量設(shè)計煤種校核煤種一臺爐兩臺爐一臺爐兩臺爐小時耗煤量（t/h）231.96463.92247.95495.9年耗煤量（104t/a）177.94355.88190.20380.40其他資料見表1-6表1-6相關(guān)資料項目數(shù)值項目數(shù)值機械未完全燃燒損失q42.1%灰分份額α80%爐膛出口過?？諝庀禂?shù)α1.34煙囪出口處空氣溫度8.2℃FGD入口煙氣溫度135℃地面十米處平均風速2.8m/s1.4.2設(shè)計標準根據(jù)《火電廠大氣污染物排放標準》（GB13223-2011）中二氧化硫相關(guān)限值設(shè)計，詳情見圖1-4，最終確定為循環(huán)流化床鍋爐＋石灰石-石膏濕法煙氣脫硫組合，設(shè)計后使二氧化硫排放達到標準。圖1-4火電廠大氣污染物排放標準第二章循環(huán)流化床脫硫設(shè)計計算2.1煙氣量相關(guān)計算2.1.1鍋爐排煙率計算Vfg式中：Bgq4—機械未完全燃燒熱Qnet,arα—爐膛出口過?？諝庀禂?shù)，取值為1.34。代入設(shè)計煤種相關(guān)數(shù)據(jù)得：V2.1.2理論空氣量計算Va式中：Qnet,ar代入設(shè)計煤種相關(guān)數(shù)據(jù)得：V2.1.3煙氣中水蒸氣體積計算VH式中：BgMtα—爐膛出口過?？諝庀禂?shù)，取值為1.34；Va0—理論空氣量，代入設(shè)計煤種相關(guān)數(shù)據(jù)得：V2.1.4鍋爐干煙氣排放率計算VG代入設(shè)計煤種相關(guān)數(shù)據(jù)得：V2.1.5煙塵排放量計算mA=2×B式中：mAηcAarαfh代入設(shè)計煤種相關(guān)數(shù)據(jù)得：m2.1.6煙塵排放濃度計算CA=10式中：CA—煙塵排放濃度，mg/α'—空氣過剩系數(shù)，根據(jù)基準氧含量確定，燃煤鍋爐取6%，α代入設(shè)計煤種相關(guān)數(shù)據(jù)得：C2.1.7煙囪高度計算煙氣熱釋放率計算QH=2×1.38×式中：QH?T—FGD入口煙氣溫度與煙囪出口處空氣溫度差值，?T=135℃-8.2℃。代入設(shè)計煤種相關(guān)數(shù)據(jù)得：Q煙氣抬升高度?H計算?H=n0Q式中：Hsu—煙囪出口處平均風速，m/s，2.8m/s。n0、n1、表2-1n0、n1、Q地表狀況（平原）nnnQ農(nóng)村或城市遠郊區(qū)1.4271/32/3城區(qū)及近郊區(qū)1.3031/32/32100≤且?T≥35K農(nóng)村或城市遠郊區(qū)0.3323/52/5城區(qū)及近郊區(qū)0.2923/52/5當QH>21000kW時，且?T>35K；選取n0=1.303、n1=1/3、代入設(shè)計煤種相關(guān)數(shù)據(jù)得：?H=755.210（m）煙囪的有效高度H的計算H=Hs+?H代入設(shè)計煤種相關(guān)數(shù)據(jù)得：H=935.210（m）2.2SO2實際排放量計算mSO2=2×2代入設(shè)計煤種相關(guān)數(shù)據(jù)得：m2.3SO2實際排放濃度計算CSO2=代入設(shè)計煤種相關(guān)數(shù)據(jù)得：C2.4循環(huán)流化床脫硫劑用量計算2.4.1反應(yīng)公式脫硫劑石灰石與二氧化硫反應(yīng)公式為：CaCO2.4.2石灰石理論用量計算理論上碳酸鈣與二氧化硫摩爾比為1：1，所以石灰石理論用量m為：m100=164×代入設(shè)計煤種相關(guān)數(shù)據(jù)得：m=12.4.3石灰石實際用量計算因為石灰石粉非純碳酸鈣，所以石灰石實際用量：m'=m式中：β—Ca/S摩爾比，1.5-2.5之間，該處取1.8。代入設(shè)計煤種相關(guān)數(shù)據(jù)得：m因循環(huán)流化床鍋爐，處理效率為85%，所以煙氣進入下一個構(gòu)筑物時，煙氣中SO2濃度為：2.5校核煤種計算數(shù)據(jù)因以上公式代入設(shè)計煤種數(shù)據(jù)計算，將校核煤種數(shù)據(jù)代入，得出校核煤種計算結(jié)果，詳情見表2-2。表2-2校核煤種計算結(jié)果項目符號數(shù)值單位鍋爐排煙率V384.865m理論空氣量V3.668m煙氣中得水蒸氣體積V28.240m鍋爐干煙氣排放率V356.625m煙塵排放量m0.1425t/煙塵排放濃度C212.474mg/煙氣熱釋放率Q134690.434kW煙氣抬升高度?H760.467m煙囪的有效高度H940.467mSO2m0.872t/SO2C331.874mg/石灰石理論用量m1.158t/石灰石實際用量m2.271t/進入下一個構(gòu)筑物時煙氣中SO2C49.781mg/第三章石灰石-石膏法煙氣脫硫設(shè)計計算3.1反應(yīng)原理3.1.1吸收劑的反應(yīng)石灰石粉+水，制得脫硫漿液。3.1.2吸收反應(yīng)漿液與SO2的反應(yīng)為吸收反應(yīng)：SO2＋CaCO3+2H2O→CaSO3·2H2O+CO2主要公式如下[11]：SO2+H2O→H2SO3→H++HSO3－H++CaCO3→Ca2++HCO3－（溶解）Ca2++HSO3－+2H2O→CaSO3·2H2O+H+(結(jié)晶)H++HCO3－→H2CO3(中和)H2CO3→CO2+H2O3.1.3氧化反應(yīng)一部分HSO3－在反應(yīng)池中被氧化：CaSO4+2H2O→CaSO4·2H2O（結(jié)晶）；一部分HSO3－在噴淋區(qū)中被氧化：CaSO3＋1/2O2→CaSO4。3.1.4其他污染物氯離子、氟離子和粉塵等污染物，被循環(huán)漿液吸收捕集，發(fā)生如下反應(yīng)：SO2＋H2O→2H＋＋SO32－CaCO3+2HCl<==>CaCl2+H2O+CO2CaCO3+2HF<==>CaF2+H2O+CO23.2石灰石—石膏濕法FGD工藝流程如圖3-1所示：圖3-1石灰石—石膏濕法脫硫工藝流程圖3.3工藝說明循環(huán)流化床脫硫處理后的煙氣→引風機→吸收塔→首層噴淋層傳質(zhì)吸收→多層噴淋層進行脫硫洗滌→凈煙氣通過除霧裝置除去水分→排入大氣。脫硫漿液循環(huán)使用，將漿液進行曝氣后脫水，脫水后的濾液返回至循環(huán)池[16][20]。3.4吸收劑制備系統(tǒng)工藝設(shè)計3.4.1石灰石粉消耗量的計算SO2＋CaCO3+2H2O→CaSO3·2H2O+CO264100M石灰石=(Ca/S)×Q×式中：M石灰石—消耗石灰石的量，kg/hCa/S—鈣硫比，取值1.02；Q—進入塔內(nèi)的煙氣流量，mCSO2—SO2進入時初始濃度，mg/mηS—脫硫效率，90%；W石灰石—石灰石粉純度，%，取值91.8%。注：石灰石粉純度要求≥90%，其中氧化鎂含量≤2％。代入設(shè)計煤種相關(guān)數(shù)據(jù)得：M3.4.2石灰石粉倉體積計算V石灰石粉倉=M式中：V石灰石粉倉—石灰石粉倉體積，m3M石灰石—石灰石粉消耗量，kg/h；T—石灰石粉儲存時間，按BMCR工況儲存5天的量；ρ石灰石—堆積密度，一般為1600kg/m3；Φ—充滿系數(shù)，一般為0.9。注：石灰石粉倉錐斗錐角角度≥60°代入設(shè)計煤種相關(guān)數(shù)據(jù)得：V3.4.3石灰石漿液池計算漿池有效容積V制漿池V制漿池=式中：V制漿池—漿池有效容積，m3，≥鍋爐BMCR工況3小時脫硫劑量C石灰石漿—石灰石漿液濃度，20%；ρ石灰石漿—石灰石漿液密度，取1140kg/m3代入設(shè)計煤種相關(guān)數(shù)據(jù)得：V配制所需工藝水Q工藝水1流量計算配置濃度為20%的漿液計算：Q工藝水1代入設(shè)計煤種相關(guān)數(shù)據(jù)得：Q3.4.4供漿泵選型選用臥式單吸離心泵，設(shè)計2臺（一用一備），揚程按20%選型，漿液消耗量按110%設(shè)計，流量用變頻器調(diào)節(jié)。3.4.5石灰石粉計量螺旋給料機選型最大給料量為200%石灰石粉消耗量，并選型。3.4.6監(jiān)測控制儀表石灰石制漿系統(tǒng)上需要安裝監(jiān)測及控制儀表如下：1、液位計：監(jiān)測漿池內(nèi)的液位，達到低液位時停泵。2、密度計：監(jiān)測漿池內(nèi)漿液濃度，調(diào)節(jié)給料量、工藝水量。3、料位計：監(jiān)測粉倉內(nèi)料位情況。4、電磁流量計：監(jiān)測供漿泵輸送流量，通過變頻器調(diào)節(jié)工藝給水量。3.5二氧化硫吸收系統(tǒng)工藝設(shè)計3.5.1脫硫塔的設(shè)計計算噴淋除霧區(qū)直徑D1D1式中：Vfg—進脫硫塔的煙氣流量，m3V—噴淋區(qū)氣體流速,m/s,一般設(shè)定為3-3.5m/s，取3.5m/s。代入設(shè)計煤種相關(guān)數(shù)據(jù)得：D噴淋除霧區(qū)高度H1噴淋除霧區(qū)總高度H1=h式中：n—噴淋層數(shù)量；h1—第一層噴淋層中心至進氣口頂面的距離，一般為2000-2500mm；h2—每一噴淋層中心高度，取1700mm；h3—最上部噴淋層中心到除霧器第一層沖洗層中心高度，一般為2500-3000mm；h4—除霧器第一層沖洗層到最上層除霧板頂面高度，由除霧器廠家確定；h5—除霧器最上層除霧板頂面到噴淋除霧區(qū)直筒段頂端高度，一般為1500mm；h6—噴淋除霧區(qū)收口段高度，一般為1000mm；h7—脫硫塔出口煙道銜接直筒段高度，直筒段直徑D3=D4+0.2m(D4脫硫出氣口直徑)。經(jīng)計算噴淋除霧區(qū)高度H循環(huán)氧化區(qū)有效容積G計算（1）由循環(huán)漿液停留時間決定，需要確定漿液循環(huán)總量：G=V式中：Vfg—進脫硫塔的煙氣流量，m3液氣比=單位時間內(nèi)漿液噴淋量單位時間內(nèi)流經(jīng)吸收塔的煙氣量L/m3，取值如下表3-1根據(jù)《工業(yè)鍋爐及爐窯濕法煙氣脫硫工程技術(shù)規(guī)范》HJ462-2009表3-1液氣比、鈣硫比取值表序號脫硫效率方法液氣比（L/m3）鈣（鎂）硫比循環(huán)液PH值1≥90%石灰法＞5＜1.105.0-7.02氧化鎂＞2＜1.055.0-7.03石灰石法＞8.8＜1.055.0-6.04雙堿法＞2＜1.105.0-8.0液氣比取10，代入設(shè)計煤種相關(guān)數(shù)據(jù)得：G=13570（（2）循環(huán)氧化區(qū)有效容積V循V循式中：T停-循環(huán)漿液停留時間，石膏顆粒晶體化和生長需要足夠長的時間。一般設(shè)計為T≥2.5min,此處取4，漿液濃度維持在20-25wt%。代入設(shè)計煤種相關(guān)數(shù)據(jù)得：V（3）循環(huán)氧化區(qū)有效高度H2H2=V式中：D2—循環(huán)氧化區(qū)直徑，比D1大2m，D2=D1代入設(shè)計煤種相關(guān)數(shù)據(jù)得：H（4）循環(huán)氧化區(qū)總高度H3H3=式中：h8—循環(huán)氧化區(qū)的有效高度，循環(huán)液液面到脫硫塔進氣口底面距離，一般為1000mm；h9—脫硫塔進氣口底面到進氣口頂面距離，一般為3000mm。圖3-2脫硫塔示意圖代入設(shè)計煤種相關(guān)數(shù)據(jù)得：H3.5.2漿液循環(huán)泵選型選用臥式單吸離心泵，相關(guān)計算如下。單臺循環(huán)泵流量G泵G泵式中：n—循環(huán)泵數(shù)量為2臺。代入設(shè)計煤種相關(guān)數(shù)據(jù)得：G單臺循環(huán)泵揚程H泵H泵=H式中：H噴淋層H噴嘴—每層噴淋層噴嘴出口壓力，取0.1MPa代入設(shè)計煤種相關(guān)數(shù)據(jù)得：H單臺循環(huán)泵軸功率NeNe式中：ρ漿—石膏漿比重，含固量20%時取1130kg/m3η泵η機代入設(shè)計煤種相關(guān)數(shù)據(jù)得：N單臺循環(huán)泵額定軸功率P計算P=K×Ne（3-14）式中：K-泵的裕量系數(shù)，NE≤22K=1.25；22＜Ne≤55

K=1.15；

55＜NeK=1.00。代入設(shè)計煤種相關(guān)數(shù)據(jù)得：P=55.961（kW）3.5.3脫硫塔氧化區(qū)攪拌和氧化系統(tǒng)風機鼓入的空氣，在側(cè)入式攪拌機（如圖3-3所示）的壓力和剪切力作用下，分散成為細小的氣泡，均布于漿液中。圖3-3側(cè)式攪拌器圖3-4氧化空氣管路3.5.4風機選型煙氣中氧含量為6％時，1/4空氣被利用，氧化率為1/2，漿池理論氧氣量為：2SO2+O2→2SO3氧化空氣流量QOQO2=0.5×22.4×式中：QO2—氧化空氣量，mMSO2—SO2摩爾數(shù)，kmol/h，計算公式為MSO2=10?6×Q×CαSOβO2代入設(shè)計煤種相關(guān)數(shù)據(jù)得：Q最終選用羅茨風機。3.5.5噴淋層的設(shè)計簡介采用環(huán)繞型布置，材質(zhì)為鋼襯塑，內(nèi)部采用不銹鋼材質(zhì)。每層配備一臺漿液循環(huán)泵。達到要求吸收率前提下，選擇最經(jīng)濟的運行模式以節(jié)省泵的能耗[25]。使用渦口型大流量碳化硅噴嘴，塔內(nèi)部環(huán)形布置，每層相對交錯15°，噴淋角度90°，重疊覆蓋率達到200%-300%，保證完全覆蓋。每層噴嘴數(shù)量n1n1=Q漿÷q式中：q—每個噴嘴流量36-80m3Q漿—每層脫硫漿液循環(huán)量，取3392.5代入設(shè)計煤種相關(guān)數(shù)據(jù)得：n噴淋覆蓋率α1α1=n1A0÷式中：α1—覆蓋率，%；n1—每層噴嘴數(shù)量；A0—每個噴嘴的覆蓋面積，0.7-1m2，取0.8；A—脫硫塔噴淋區(qū)截面積，m2。代入設(shè)計煤種相關(guān)數(shù)據(jù)得：α噴淋層進漿主管徑D計算D=2×Q漿2×3600×v式中：Q漿—每層噴淋層漿液流量，m3/h；v'—代入設(shè)計煤種相關(guān)數(shù)據(jù)得：D3.5.6監(jiān)測控制儀表1、液位計：監(jiān)測塔內(nèi)液位，采用壓力變送器。2、密度計：監(jiān)測塔內(nèi)石膏漿液濃度，將超過濃度值的漿液運送到脫水系統(tǒng)處理。3、PH計：監(jiān)測塔內(nèi)PH值，控制在5.5-6，防止結(jié)垢。4、溫度計：監(jiān)測進出口煙氣溫度。當進口溫度過高時，啟動緊急噴淋系統(tǒng)。5、壓差變送器：監(jiān)測脫硫塔運行阻力，超過定值時報警。3.6煙氣系統(tǒng)工藝設(shè)計3.6.1進口煙道的設(shè)計1、為使塔入口煙氣均勻干燥，防止噴出的漿液進入煙道，在煙道口上方、兩側(cè)均安裝擋水板。運行時，擋水板形成水簾，使氣流均勻?？拷鼰煹纻?cè)的噴嘴安裝角度應(yīng)合理調(diào)整，防止?jié){液噴入煙道。2、影響氣體流動因素有：入口煙道與塔的幾何尺寸、內(nèi)部構(gòu)件、托盤下部噴淋層設(shè)計?？捎眯毕蛳逻M氣改善死滯與回流，削弱回流旋渦，延長接觸時間。傾斜角度為15-20°，進口煙道流速設(shè)計為15m/s，截面為較大長寬比的長方形。如圖3-5所示。圖3-5煙氣入口示意圖3.6.2出口煙道的設(shè)計設(shè)計成軸向?qū)ΨQ型式，流速設(shè)計為15m/s，詳情如圖3-6所示。圖3-6煙氣出口示意圖3.6.3旁路煙道的設(shè)計煙道流速設(shè)計為15m/s，截面與進口煙道相同。3.7石膏脫水系統(tǒng)設(shè)計3.7.1石膏產(chǎn)量計算石膏（CaSO4·2H2O）產(chǎn)量G石膏SO2→CaSO4·2H2O64172G石膏=Q×CSO式中：Q—入塔時煙氣流量，m3/h；CSO2—入口SO2初始濃度，mg/mηsW石膏產(chǎn)生的石膏純度≥90％，含水量≤10％。代入設(shè)計煤種相關(guān)數(shù)據(jù)得：G3.7.2石膏漿液排放泵選型石膏漿液排放泵流量Q石膏漿Q石膏漿=2×Q×式中：C石膏漿ρ石膏漿—石膏漿的密度，取1130kg/m3代入設(shè)計煤種相關(guān)數(shù)據(jù)得：Q選用臥式單吸離心泵，石膏在未脫水前沉積在脫硫塔底部。3.7.3石膏旋流站作為一級脫水裝置，設(shè)計數(shù)量為一套，20-25wt％的石膏漿液濃縮到濃度50-55wt％，漿液流至二級真空皮帶脫水，根據(jù)泵流量選擇容量，每套至少1個旋流子備用。3.7.4真空皮帶脫水機選型設(shè)計一臺真空皮帶脫水機，單位處理能力800kg/h(干態(tài))/m2，按200%出力選型。皮帶過濾面積S皮帶機S皮帶機代入設(shè)計煤種相關(guān)數(shù)據(jù)得：S脫水后石膏含90％固體＋10％水分，并進行沖洗，以降低氯離子濃度，回收濾液后運入石膏庫房堆放。3.7.5濾液水量計算濾液水量Q濾液水Q濾液水代入設(shè)計煤種相關(guān)數(shù)據(jù)得：Q濾液水箱有效容積V濾液水箱V濾液水箱=1.5×代入設(shè)計煤種相關(guān)數(shù)據(jù)得：V濾液水泵流量Q濾液泵Q濾液泵=1.1×Q代入設(shè)計煤種相關(guān)數(shù)據(jù)得：Q2臺泵（一用一備），濾液水一部分送至脫硫塔，一部分送至漿液池。3.8供水和排放收集系統(tǒng)3.8.1供水系統(tǒng)從電廠供水系統(tǒng)提供脫硫島工藝水，工業(yè)水主要有：除霧器沖洗水、脫水機皮帶沖洗水、石灰石漿液制備用水、真空泵密封水、泵和風機冷卻水、所有漿液輸送設(shè)備、管路、貯存箱的沖洗水，并通過泵，泵至FGD系統(tǒng)每個用水點。工藝水箱有效容積V工藝水箱V工藝水箱=1.代入設(shè)計煤種相關(guān)數(shù)據(jù)得：V工藝水泵、除霧器沖洗水泵數(shù)量各一臺，流量按設(shè)計流量的110%，揚程按20%余量選型。3.8.2排放收集系統(tǒng)1、事故漿液箱設(shè)置一個公用事故漿液箱，檢修時漿液需排空，需要儲存單個排出時的所有漿液，當檢修結(jié)束后，漿液可通泵返回脫硫塔作為石膏晶種[26]。設(shè)置1臺漿液返回泵，其流量在8小時內(nèi)將漿液全部泵回吸收塔。2、集水坑排空的水和漿液通過明渠到集水坑，同時將水或漿液返回至吸收塔。每個集水坑單獨配有泵與攪拌器，防止?jié){液沉積。3.9廢水處理系統(tǒng)廢水將直接排入廠區(qū)污水處理系統(tǒng)中。3.9.1主要污染物主要污染物：懸浮物、PH值、汞、銅、鉛、鋅、砷、氟、鎳、硫酸根、亞硫酸根、碳酸根等[27][28]。3.9.2脫硫廢水處理系統(tǒng)處理后水質(zhì)出水采用《火電廠石灰石一石膏濕法脫硫廢水水質(zhì)控制指標》（DL/T997-2006）主要的控制數(shù)據(jù)如表3-2所示：表3-2廢水排放標準序號項目單位濃度1懸浮物mg/L≤702PH6.0-9.03CODmg/L≤1504硫化物mg/L≤1.05氟化物mg/L≤306總汞mg/L≤0.057總鋅mg/L≤2.08總鎘mg/L≤0.19總Crmg/L≤1.510總鎳mg/L≤1.011總砷mg/L≤0.512總鉛mg/L≤1.03.10校核煤種計算數(shù)據(jù)因以上公式計算代入設(shè)計煤種的數(shù)據(jù)，以下為代入校核煤種數(shù)據(jù)得出的計算結(jié)果，詳情見表3-3。表3-3設(shè)計煤種數(shù)據(jù)計算項目符號數(shù)值單位石灰石粉消耗量M107.770kg/h石灰石粉倉體積V8.981m漿池有效容積V141.803m20%濃度石灰石漿液配置所需工藝水Q工藝水53.777m噴淋除霧區(qū)直徑D12m噴淋除霧區(qū)高度H17.7m循環(huán)氧化區(qū)有效容積G13855m循環(huán)氧化區(qū)有效容積V924L循環(huán)氧化區(qū)有效高度H6.0m循環(huán)氧化區(qū)總高度H13m單臺循環(huán)泵流量G6927.57m單臺循環(huán)泵揚程H16.8m單臺循環(huán)泵軸功率N45.711kW單臺循環(huán)泵額定軸功率P57.139kWSO2M62.075kmol/h氧化空氣流量Q9932m每層噴嘴數(shù)量n87個噴淋覆蓋率α61.571%噴淋層進漿主管管徑D0.495m石膏（CaSO4·2H2O）產(chǎn)量G185.363kg/h石膏漿液排放泵流量Q1.476m皮帶過濾面積S0.463m濾液水量Q1.483m濾液水箱有效容積V2.22m濾液水泵流量Q1.631m工藝水箱有效容積V80.666m3.11影響因素分析對于石灰石—石膏法工藝影響效率因素分析如下表3-4。表3-4影響因素分析影響因素有利因素不利因素入口煙氣溫度脫硫反應(yīng)是放熱反應(yīng)，所以溫度越低，越有利于提高脫硫效率[18]過低時會引起煙氣出口煙溫達不到排放標準入口煙氣SO2濃度SO2吸收是可逆反應(yīng)，增大入口處的SO2濃度，加快反應(yīng)速度，提高過高導致液膜阻力增加，脫硫效率下降液氣比提高使氣液接觸面積增大，吸收推動力增大，脫硫效率增大[23]超過一定值后脫硫效率不增加pH值pH值增大,脫硫效率增大,pH從5.1增至5.6過程中，脫硫效率線性增長[21]超過5.6后效率增幅變緩并下降煙氣含氧量在穩(wěn)定工況下，煙氣含氧量到6%以后，脫硫效率很高亞硫酸根離子濃度超過一定值,石膏品質(zhì)降低結(jié)論此次電廠畢業(yè)設(shè)計，由一開始對中英文文獻的查閱與理解，初步對電廠脫硫處理方式及相關(guān)設(shè)計進行分析，進行了文獻的外文翻譯工作并進行文獻綜述。到接下來完成了對循環(huán)流化床鍋爐，以及石灰石—石膏濕法脫硫系統(tǒng)中的相關(guān)工藝設(shè)計，設(shè)計計算了五個系統(tǒng)，通過對這些數(shù)據(jù)的計算，掌握了實際運營工況下的相關(guān)參數(shù)，并對電廠脫硫工藝有了更深層次的