大氣污染控制工程課程設(shè)計(jì)——脫硫塔

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1、 《大氣污染控制工程》 課程設(shè)計(jì) 學(xué) 院：生態(tài)與環(huán)境學(xué)院 專業(yè)班級(jí)： 環(huán)境工程 年 級(jí)： 學(xué) 號(hào)： 姓 名： 指導(dǎo)教師： 完成日期：  目錄 摘 要 1 1. 背景介紹 2 1.1. 硫氧化物污染 2 1.2. 燃煤脫硫技術(shù) 3 1.2.1. 燃燒前脫硫 3 1.2.2. 燃燒中脫硫 3 1.2.3. 燃燒后脫硫 3 1.3. 濕法脫硫技術(shù) 3 1.3.1. 石灰石/石膏濕法脫硫 3 1

2、.3.2. 氧化鎂法脫硫 4 1.3.3. 雙堿法脫硫 4 1.3.4. 氨法脫硫 4 1.3.5. 海水脫硫 4 2. 石灰石/石膏濕法脫硫技術(shù) 5 2.1. 主要特點(diǎn) 5 2.2. 反應(yīng)原理 5 2.2.1. 吸收劑的反應(yīng) 5 2.2.2. 吸收反應(yīng) 5 2.2.3. 氧化反應(yīng) 6 2.2.4. 其他污染物 6 2.3. 工藝流程 7 3. 設(shè)計(jì)任務(wù)與目的 8 3.1. 任務(wù) 8 3.2. 目的 8 3.3. 設(shè)計(jì)依據(jù) 8 4. 脫硫系統(tǒng)的設(shè)計(jì) 9 4.1. 脫硫系統(tǒng)設(shè)計(jì)的初始條件 9 4.2. 初始條件參數(shù)的確定 9 4.2.1. 處理風(fēng)量的確定?

3、9 4.2.2. 燃料的含S率及消耗量 10 4.2.3. 進(jìn)氣溫度的確定 10 4.2.4. SO2初始濃度的確定 10 4.2.5. SO2排放濃度的確定 10 5. 脫硫系統(tǒng)的設(shè)計(jì)計(jì)算 11 5.1. 參數(shù)定義 11 5.2. 脫硫系統(tǒng)的組成及主要設(shè)備選型 12 5.2.1. SO2吸收系統(tǒng) 12 5.2.2. 煙氣系統(tǒng) 18 5.2.3. 石灰石漿液制備系統(tǒng) 20 5.2.4. 石膏脫水系統(tǒng) 21 6. 參考文獻(xiàn) 25 摘 要 石灰石——石膏法脫硫工藝是世界上應(yīng)用最廣泛的一種脫硫技術(shù)，日本、德國、美國的火力發(fā)電廠采用的煙氣脫硫裝置約90%采用此工藝。

4、將石灰石粉加水制成漿液作為吸收劑泵入吸收塔與煙氣充分接觸混合，煙氣中的二氧化硫與漿液中的碳酸鈣以及從塔下部鼓入的空氣進(jìn)行氧化反應(yīng)生成硫酸鈣，硫酸鈣達(dá)到一定飽和度后，結(jié)晶形成二水石膏。 本文主要在給定工藝條件及分離要求下，選擇合理的設(shè)計(jì)參數(shù)，計(jì)算吸收劑用量、出口濃度、必須的塔高，以及配套設(shè)施的設(shè)計(jì)計(jì)算。 1. 背景介紹 1.1. 硫氧化物污染 主要是二氧化硫和三氧化硫的污染。SO2是重要的大氣污染物，主要來自礦物燃料燃燒、含硫礦石冶煉和硫酸、磷肥生產(chǎn)等。全世界SO2 的人為排放量每年約 1.5億噸，礦物燃料燃燒產(chǎn)生的占70%以上。自然產(chǎn)生的SO2 數(shù)量很少，主要是生物腐爛生成

5、的硫化氫在大氣中氧化而成。SO3常和SO2一同排放，數(shù)量僅為SO2的1～5%。SO3很不穩(wěn)定，能迅速與水結(jié)合成為硫酸。SO2 的排放源，90%以上集中在北半球的城市和工業(yè)區(qū)，造成這些地區(qū)大氣污染問題。英國倫敦曾多次發(fā)生由煤煙引起的大氣污染的煙霧事件，這類煙霧被稱為倫敦型煙霧。 SO2在大氣中一般只存留幾天，除被降水沖洗和地面物體吸收一部分外，都被氧化為硫酸霧和硫酸鹽氣溶膠。硫酸鹽在大氣中可存留一個(gè)星期以上，飄移至1000公里以外，造成遠(yuǎn)離污染源處的污染或廣域污染。SO2氧化為硫酸鹽氣溶膠的機(jī)制是很復(fù)雜的，大體可歸納為3種：①光化學(xué)氧化。在陽光照射下，SO2氧化為SO3,隨即與水蒸氣結(jié)合成硫酸

6、，進(jìn)而形成硫酸鹽氣溶膠。大氣中的氮氧化物和碳?xì)浠衔锵嗷プ饔卯a(chǎn)生的氧化性自由基，也可氧化SO2 ，稱為間接光化學(xué)氧化，其氧化速率顯著高于前者。②液相氧化。SO2 溶解在微小水滴中再氧化為硫酸。有錳、鐵、釩等起催化作用的金屬離子或強(qiáng)氧化劑臭氧（O3)和過氧化氫存在時(shí)，氧化速率增大。③顆粒物表面反應(yīng)，SO2被顆粒物吸附后再氧化。這種反應(yīng)受濕度、pH值、金屬離子等的影響。SO2 氧化成的硫酸霧和硫酸鹽稱為二次顆粒物。這種顆粒物的粒徑大部分在 2微米以下。 SO2是無色氣體，具有刺激性氣味。大氣中SO2濃度達(dá)1～5ppm時(shí)，會(huì)刺激呼吸道，可使氣管和支氣管的管腔縮小，氣道阻力增大。SO2和飄塵具有協(xié)同

7、效應(yīng)，二者對(duì)人體健康的影響往往是不可分的（見二氧化硫污染對(duì)健康的影響）。慢性支氣管炎患者在飄塵和SO2 的濃度超過500微克/米3條件下生活 24小時(shí)，病情會(huì)惡化。成年人長期生活在飄塵濃度為100～200微克/米3和SO2濃度為150～200微克/米3 條件下，可觀察到呼吸系統(tǒng)疾病的癥狀。兒童比成年人更為敏感。高濃度SO2能使敏感的針葉樹脫葉甚至枯死。樹木長期接觸SO2,生長會(huì)減慢。地衣長期接觸60微克/米3以下低濃底SO2,品種組成和分布會(huì)發(fā)生變化，從而導(dǎo)致生態(tài)系統(tǒng)的變化。SO2 轉(zhuǎn)變成的硫酸鹽氣溶膠散射陽光，使能見度降低。硫酸霧和酸性硫酸鹽腐蝕金屬、建筑材料和其他物品，并且造成酸雨。 1

8、.2. 燃煤脫硫技術(shù) 1.2.1. 燃燒前脫硫 物理法、化學(xué)法、生物法 1.2.2. 燃燒中脫硫 型煤固硫劑、流化床鍋爐燃燒脫硫。 1.2.3. 燃燒后脫硫 燃燒后脫硫即煙氣脫硫，是目前唯一大規(guī)模商業(yè)應(yīng)用的脫硫方式。 按有無液相介入分類：濕法、半干法、干法、電子束法、海水法。 按脫硫劑種類分類：鈣法、鎂法、氨法、有機(jī)堿法、鈉法（雙堿法）。 1.3. 濕法脫硫技術(shù) 1.3.1. 石灰石/石膏濕法脫硫 石灰石/石膏濕法脫硫技術(shù)經(jīng)過四十余年的發(fā)展，已成為世界上技術(shù)最為成熟、應(yīng)用最為廣泛的脫硫工藝，在脫硫市場特別是大容量機(jī)組脫硫上占主導(dǎo)地位，約占電廠裝機(jī)容量的85％。應(yīng)用的單機(jī)容

9、量已達(dá)1000MW。 1.3.2. 氧化鎂法脫硫 1.3.3. 雙堿法脫硫 1.3.4. 氨法脫硫 1.3.5. 海水脫硫 2. 石灰石/石膏濕法脫硫技術(shù) 2.1. 主要特點(diǎn) （1） 脫硫效率高，脫硫后煙氣中二氧化硫、煙塵大大減少，脫硫效率高達(dá)95％以上。 （2） 技術(shù)成熟，運(yùn)行可靠性高。國外火電廠濕法脫硫裝置的投資效率一般可達(dá)98％?以上，特別是新建的大機(jī)組采用濕法脫硫工藝，使用壽命長，可取得良好的投資效益。 （3） 技術(shù)成熟，運(yùn)行可靠性高。國外火電廠濕法脫硫裝置的投資效率一般可達(dá)98％?以上，特別是新建的大機(jī)組采用濕法脫硫工藝，使用壽命長，可取得良好的投資效益。

10、（4） 吸收劑資源豐富，價(jià)格便宜。石灰石資源豐富，分布很廣，價(jià)格也比其它吸收劑便宜。 （5） 脫硫副產(chǎn)物便于綜合利用。副產(chǎn)物石膏的純度可達(dá)到90％，是很好的建材原料。 （6） 技術(shù)進(jìn)步快。近年來國外對(duì)石灰石-石膏濕法工藝進(jìn)行了深入的研究與不斷改進(jìn)，可望使該工藝占地面積較大、造價(jià)較高的問題逐步得到妥善解決。 （7） 占地面積大，一次性建設(shè)投資相對(duì)較大。? 2.2. 反應(yīng)原理 2.2.1. 吸收劑的反應(yīng) 購買回來石灰石粉（CaCO3）由石灰石粉倉投加到制漿池，石灰石粉與水結(jié)合生成脫硫漿液。 2.2.2. 吸收反應(yīng) 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SO2

11、，反應(yīng)如下： SO2(氣）+H2O→H2SO3（吸收） H2SO3→H++HSO3- H++CaCO3→Ca2++HCO3-（溶解） ?Ca2++HSO3-?+2H2O→?CaSO32H2O+H+?(結(jié)晶) H+?+HCO3-→H2CO3(中和) H2CO3→CO2+H2O 總反應(yīng)式:SO2+CaCO3+2H2O→CaSO32H2O+CO2 2.2.3. 氧化反應(yīng) 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(yīng)池中被氧化空氣完全氧化并結(jié)晶，反應(yīng)如下： CaSO3+1/2O2→CaSO4(氧化) CaSO4+2H2O→CaSO42H2O(結(jié)晶)

12、2.2.4. 其他污染物 煙氣中的其他污染物如SO3、Cl-、F-和塵都被循環(huán)漿液吸收和捕集。SO3、HCl和HF與懸浮液中的石灰石,按以下反應(yīng)式發(fā)生反應(yīng): SO2+H2O→2H++SO32- CaCO3?+2HCl<==>CaCl2?+?H2O+?CO2 CaCO3?+2HF?<==>CaF2?+H2O+?CO2 2.3. 工藝流程 圖 1工藝流程圖 圖 2吸收塔 3. 設(shè)計(jì)任務(wù)與目的 3.1. 任務(wù) 完成某電廠濕法脫硫工藝流程中吸收塔的設(shè)計(jì)。 3.2. 目的 通過該設(shè)計(jì)，使學(xué)生能夠綜合運(yùn)用課堂上學(xué)過的理論知識(shí)和專業(yè)知識(shí)。以鞏固和深化課程內(nèi)容；熟悉使用規(guī)范

13、、設(shè)計(jì)手冊(cè)和查閱參考資料，培養(yǎng)學(xué)生分析問題、解決問題和獨(dú)立工作的能力；進(jìn)一步提高學(xué)生計(jì)算、繪圖和編寫說明書的技能。 3.3. 設(shè)計(jì)依據(jù) 以1h為基準(zhǔn)進(jìn)行設(shè)計(jì)計(jì)算 煤成分如下表 成分 C H S O 灰分 水分 含量（wt.%） 70 3 4 2 12 9 過剩空氣系數(shù)a=1.1，空氣濕度為X=0.0116molH2O/mol干空氣 鍋爐每小時(shí)用煤100t；脫硫率90%；石灰石純度90%；進(jìn)口煙氣溫度為100oC，出口煙氣溫度為50oC；采用逆流操作。 4. 脫硫系統(tǒng)的設(shè)計(jì) 4.1. 脫硫系統(tǒng)設(shè)計(jì)的初始條件 在進(jìn)行脫硫系統(tǒng)設(shè)計(jì)時(shí)，所需要的初始條件

14、一般有以下幾個(gè)： （1） 處理煙氣量，單位：m3/h或Nm3/h； （2） 燃料的含S率及消耗量，單位：%、t/h （3） 進(jìn)氣溫度，單位：℃； （4） SO2初始濃度，單位：mg/m3或mg/Nm3； （5） SO2排放濃度,?單位：mg/m3或mg/Nm3； （6） 鍋爐蒸汽量，單位：t/h； 4.2. 初始條件參數(shù)的確定 4.2.1. 處理風(fēng)量的確定? 處理煙氣量的大小是設(shè)計(jì)脫硫系統(tǒng)的關(guān)鍵,一般處理煙氣量由業(yè)主方給出或從除塵器尾部引風(fēng)機(jī)風(fēng)量大小去確定。若只知道鍋爐蒸汽量,可由以下經(jīng)驗(yàn)系數(shù)去計(jì)算: (1) ?針對(duì)循環(huán)流化床鍋爐,煤粉鍋爐等燒煤鍋爐,可按1t蒸汽對(duì)應(yīng)250

15、0m3風(fēng)量計(jì)算 (2) 針對(duì)蔗渣鍋爐、生物質(zhì)鍋爐等燒生物質(zhì)燃料鍋爐,可按1t蒸汽對(duì)應(yīng)3333m3風(fēng)量計(jì)算; (3) 處理風(fēng)量還存在標(biāo)況狀態(tài)(mg/m3)和工況狀態(tài)(mg/Nm3)的換算,換算采用理想氣體狀態(tài)方程:(P、n、R均為定值) （t為進(jìn)氣溫度） 4.2.2. 燃料的含S率及消耗量 當(dāng)沒有SO2初始濃度設(shè)計(jì)值時(shí),可用燃料中的含S率及消耗量去計(jì)算SO2初始濃度。 4.2.3. 進(jìn)氣溫度的確定 進(jìn)氣溫度為經(jīng)過除塵后進(jìn)入脫硫塔的煙氣溫度值,進(jìn)氣溫度大小關(guān)系到脫硫系統(tǒng)煙氣量的換算和初始SO2濃度換算。 4.2.4. SO2初始濃度的確定 SO2初始濃度一般由業(yè)主方給出,并且

16、由此計(jì)算脫硫系統(tǒng)中各項(xiàng)設(shè)備參數(shù),也是系統(tǒng)選擇液氣比的重要依據(jù)。SO2初始量計(jì)算公式如下: S+O2→SO2 32?????64???? CSO2=2BSar/100ηso2/100109 CSO2-SO2初始量,mg;?? B-鍋爐BMCR負(fù)荷時(shí)的燃煤量,t/h; Sar -燃料的含S率,%;????ηso2-煤中S變成SO2的轉(zhuǎn)化率,%, 4.2.5. SO2排放濃度的確定 一般根據(jù)所在地區(qū)環(huán)保標(biāo)準(zhǔn)確定。 5. 脫硫系統(tǒng)的設(shè)計(jì)計(jì)算 5.1. 參數(shù)定義 （1） 液氣比（L/G）：即單位時(shí)間內(nèi)漿液噴淋量和單位時(shí)間內(nèi)流經(jīng)吸收塔的煙氣量之比.單位為

17、L/m3； 石灰石法液氣比范圍在8L/m3-25L/m3之間,一般認(rèn)為12.2就可以了(液氣比超過某個(gè)值后,脫硫效率的提高非常緩慢,而且提高液氣比將使?jié){液循環(huán)泵的流量增大,增加循環(huán)泵的設(shè)備費(fèi)用,塔釜的體積增大.增大脫硫塔制造成本,同時(shí)還會(huì)提高吸收塔的壓降,加大增壓風(fēng)機(jī)的功率及設(shè)備費(fèi)用) （2） 鈣硫比（Ca/S）：理論上脫除1mol的S需要1mol的Ca，但在實(shí)際反應(yīng)設(shè)備中，反應(yīng)條件并不處于理想狀態(tài)，一般需要增加脫硫劑的量來保證一定的脫硫效率，因此引入了Ca/S的概念。用來表示達(dá)到一定脫硫效率時(shí)所需要鈣基吸收劑的過量程度，也說明在用鈣基吸收劑脫硫時(shí)鈣的有效利用率。Ca/S-鈣硫比，

18、取值1.03 （3） 脫硫效率：單位時(shí)間內(nèi)煙氣脫硫系統(tǒng)脫除SO2的量與進(jìn)入脫硫系統(tǒng)時(shí)煙氣中的SO2量之比。 C1—脫硫后煙氣中SO2的折算濃度（mg/m3或mg/Nm3）? C2—脫硫前煙氣中SO2的折算濃度（mg/m3或mg/Nm3） （4） 系統(tǒng)可利用率：指脫硫裝置每年正常運(yùn)行時(shí)間與發(fā)電機(jī)組每年總運(yùn)行時(shí)間的百分比。 A:發(fā)電機(jī)組每年的總運(yùn)行時(shí)間，h B:脫硫裝置每年因脫硫系統(tǒng)故障導(dǎo)致的停運(yùn)時(shí)間,h? 5.2. 脫硫系統(tǒng)的組成及主要設(shè)備選型 石灰石-石膏濕法脫硫系統(tǒng)主要由以下幾部分組成： 5.2.1. S

19、O2吸收系統(tǒng) 該系統(tǒng)包含：脫硫塔（噴淋層）、漿液循環(huán)泵（臥式單吸離心泵）、氧化風(fēng)機(jī)（羅茨風(fēng)機(jī)）、?除霧器、漿液攪拌裝置、監(jiān)測(cè)控制儀表等設(shè)備。 （1） 脫硫塔的設(shè)計(jì)計(jì)算 脫硫塔分為循環(huán)氧化區(qū)和噴淋除霧區(qū)兩部分。 a. 噴淋除霧區(qū)直徑設(shè)計(jì): 首先設(shè)定噴淋區(qū)煙氣流速v,則噴淋區(qū)直徑D1 Q- 進(jìn)脫硫塔的煙氣流量,m3/h v-噴淋區(qū)煙氣流速,m/s,一般設(shè)定為3-4.5m/s 假定進(jìn)口煙氣溫度為100℃ 以1kg為基礎(chǔ) 質(zhì)量 物質(zhì)的量/mol 理論需氧量 C 700 58.3 58.3 H 30 30 15 S 40 1.25 1.25 O

20、 20 1.25 1.25 H2O 90 5 - 灰分 120 - - 理論需氧量： 理論空氣量： 理論空氣量條件下的煙氣組成： CO2 58.3mol/kg H2O 30+35=35mol/kg SO2 1.25mol/kg N2 73.9253.78=279.43mol/kg 理論煙氣量： 即 空氣過剩系數(shù)： 實(shí)際煙氣量： b. 噴淋除霧區(qū)高度設(shè)計(jì)： 吸收塔塔高包括：吸收區(qū)高度H1、漿液池高度H2、煙氣進(jìn)口底部至漿液面的距離H3、除霧區(qū)高度H4、煙氣進(jìn)口高度H5 、煙氣出口高度H6，即

21、 H=H1+H2+H3+H4+H5+H6 無論哪類計(jì)算問題，都是依據(jù)如下三個(gè)公式進(jìn)行計(jì)算 操作線方程： 相平衡公式： 吸收區(qū)高度方程： (L/G)=(1.1～1.5) (L/G)min (L/G)min=(y1-y2)/(x1*-x2) 假定相平衡線滿足亨利定律（Henry Law），y*=mx，并取m=1.2 H=HOGNOG=(G/KGa) [(y2-y1)/△ym] =(G/KGa) {(y2-y1)/[(y2-y2*)-(y1-y1*)]/ln[y2-y2*)/(y1-y1*)] 其中，G 氣相空塔質(zhì)量

22、流速，kg/(m2﹒h) W 液相空塔質(zhì)量流速，kg/(m2﹒h) G=10.39kmol/s HOG=G/(ky*a*A)=10.39/(0.05223.1492/4)=3.13m 入口煙氣SO2摩爾分?jǐn)?shù):y1=0.125106/(3.658107)=0.003417 出口煙氣SO2摩爾分?jǐn)?shù):y2=0.1y1=0.10.003417=0.0003417 且x2=0 x1*=y1/m=0.003417/1.2=0.0028 L/G)m=(y1-y2)/(x1*-x2)=(0.003417-0.0003417)/0.0028=1.098 (L/G)=1.4(L/

23、G)m=1.41.098=1.5372 x1-x2+(G/L)(y1-y2)=0.00199 ym=(y1-mx1)(y2-mx2)/ln[(y1-x1m)/(y2-mx2)] =(0.0034-1.20.00199)-(0.00034-0) /ln[(0.0034-1.20.00199)/( 0.00034-0)] =0.000615 NOG=(y1-y2)/ ym=(0.0034-0.00034)/0.000615=5.0005 H1=HOG?NOG=5.0005*3.13=15.67m 項(xiàng)目 范圍 吸收塔入口寬度與直徑之比/ % 60～90 入口煙道到第一層噴淋

24、層的距離/ m 2～3.5 噴淋層間距/ m 1.2～2 最頂端噴淋層到除霧器的距離/ m 1.2～2 除霧器高度/ m 2.0～3.0 除霧器到吸收塔出口的距離/ m 0.5～1 吸收塔出口寬度與直徑之比/ % 60～100 吸收區(qū)的高度一般指煙氣進(jìn)口水平中心線到噴淋層中心線的距離。根據(jù)吸收塔高度參考如下表，吸收區(qū)高度一般為5～15m。 吸收塔噴淋層的噴嘴一般分為切向、軸向和旋轉(zhuǎn)3種型式， 吸收區(qū)一般設(shè)置3~6個(gè)噴淋層，本設(shè)計(jì)取6個(gè)噴淋層，噴淋層間距一般為1.2~2m，本設(shè)計(jì)取1.2m 入口煙道到第一層噴淋層的距離一般為2~3.5m，根據(jù)具體設(shè)計(jì)確定該高度h1，

25、本設(shè)計(jì)取h1=3m 除霧器通常安裝在吸收塔的頂部，也可安裝在吸收塔后的煙道上。其作用是捕集脫硫后潔凈煙氣中的水分，盡可能地保護(hù)其后的管路及設(shè)備不受腐蝕與粘污。一般要求脫硫后煙氣中的殘余水分不超過100mg/m3。在吸收塔中，由上下兩級(jí)除霧器及沖水系統(tǒng)構(gòu)成。 濕法煙氣脫硫塔采用的除霧器類型主要有折流板除霧器與旋流板除霧器兩種 參考表，確定取最后一層噴淋層到除霧器的距離h2=1.2m、除霧器到吸收塔出口的距離h3 =0.7m、除霧器的高度h4=3m，采用1層除霧，則除霧區(qū)的總高度為 H4=（h2 +h3 +h4）n=(1.2+0.7+3）1=4.9m c. 漿液池設(shè)計(jì) 漿池容量V1

26、的計(jì)算表達(dá)式： V1 =(L/G) VN t1=12.21000820200460=667.096m3 式中，L/G為液氣比；本設(shè)計(jì)取12.2L/m3。 VN為煙氣標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)濕態(tài)容積，m3/h；本設(shè)計(jì)計(jì)算為820200m3/h，t1為漿液停留時(shí)間，取4~8min，本設(shè)計(jì)取4min。 選取漿液池內(nèi)徑D2略大于吸收區(qū)內(nèi)徑，本設(shè)計(jì)取D2=10m 根據(jù)V1計(jì)算漿液池高度H2=4V1/(πD22)=4667.096π102=8.50m 煙氣進(jìn)口底部至漿液面的距離一般0.8~1.2m，確定H3。 本設(shè)計(jì)取H3=1m 為了進(jìn)氣在塔內(nèi)能夠分布均勻，且煙道呈矩形，故高度尺寸取的較小，但寬度不宜過大

27、，否則影響穩(wěn)定性。 入口寬度：L入=D1a=970%=6.3m 出口寬度：L出=D1b=980%=7.2m 已知入口及出口煙氣溫度分別為100℃和50℃，推算出進(jìn)出口的煙氣流量V入及V出 進(jìn)出口煙氣流速一般為12~18m/s，確定煙氣流速u入及u出 進(jìn)口煙氣流速為15m/s，出口煙氣流速為13m/s。 V入=V出=253.64﹝（273+100）/273﹞=346.55m3/s 入口高度：H5= V入/ (u入 L入)= 346.55/（156.3）=3.67m 出口高度：H6= V出/ (u出 L出)= 346.55/（137.2）=3.70m 因此，吸收塔高H=H1+H2

28、+H3+H4+H5+H6=15.67+8.50+1+4.9+3.67+3.70=37.44m 吸收塔各部分 尺寸/m 直徑 9 吸收塔高度 15.67 煙氣進(jìn)口高度 3.67 煙氣出口高度 3.70 漿液池高度 8.50 除霧區(qū)高度 4.9 煙道入口到第一層噴淋層的距離 3 煙道進(jìn)口底部至漿液面的距離 1 最頂層噴淋層到除霧器的距離 1.2 除霧器到吸收塔出口的距離 0.7 吸收塔最終高度 37.44 （2） 漿液循環(huán)泵選型 吸收塔再循環(huán)泵安裝在吸收塔旁，由于吸收塔內(nèi)石膏漿液的再循環(huán)，采用單流和單級(jí)臥式離心泵，由于吸收塔循環(huán)液是固液雙

29、相流介質(zhì)，這種高速流動(dòng)且成分復(fù)雜的介質(zhì)，對(duì)循環(huán)泵的用材提出了苛刻的要求。漿液循環(huán)泵過流部件耐蝕、耐磨性能是決定泵使用壽命的重要指標(biāo)。 合金泵具有采結(jié)構(gòu)簡單，運(yùn)行可靠，壽命長，維修量小的特點(diǎn)，故選用合金泵作為本設(shè)計(jì)的漿液循環(huán)泵。 漿液再循環(huán)系統(tǒng)采用單元制，每個(gè)噴淋層配兩臺(tái)漿液循環(huán)泵，共六臺(tái)。 漿液循環(huán)量油液氣比和煙氣流量共同決定本設(shè)計(jì)中由于液氣比等于12.2L/m3煙氣量為253.64m3/s，因此漿液循環(huán)量為 L=12.2253.64=3094.408L/s=11139.8688m3/h 每臺(tái)漿液循環(huán)泵的循環(huán)量為1856.64 m3/h，取為2000m3/h （3）氧化吸收池?cái)?/p>

30、拌機(jī)的選型 吸收塔反應(yīng)池裝有多臺(tái)側(cè)入式攪拌機(jī)。氧化風(fēng)機(jī)將氧化空氣鼓入反應(yīng)池。氧化空氣分布系統(tǒng)采用噴管式，氧化空氣被分布管注入到攪拌機(jī)槳葉的壓力側(cè)，被攪拌機(jī)產(chǎn)生的壓力和剪切力分散為細(xì)小的氣泡并均布于漿液中。一部分HSO,在吸收塔噴淋區(qū)被煙氣中的氧氣氧化，其余部分的HSO,在反應(yīng)池中被氧化空氣完全氧化。降低CaSO。濃度，減少CaSO;1/2H20反應(yīng) 的發(fā)生，可緩解系統(tǒng)管道結(jié)垢。同時(shí)也增加了二水石膏CaSO.2H,O結(jié)晶沉淀析出，提高了石膏品質(zhì)。 （3） 氧化風(fēng)機(jī)的選型 氧化風(fēng)機(jī)是吸收塔輔機(jī)的一個(gè)重要設(shè)備，它的作用是向吸收塔的漿液池中鼓入氧氣，將不穩(wěn)定的亞硫酸鹽氧化成硫酸鹽，

31、為脫硫最終形成二水硫酸鈣產(chǎn)物起到重要作用。一般要求石膏產(chǎn)物中的亞硫酸鈣的含量低于3%，如果達(dá)不到，不僅會(huì)影響石膏品質(zhì)，而且會(huì)影響脫硫的效率。工程實(shí)踐也會(huì)體會(huì)到氧化風(fēng)機(jī)如果不能正常投入，將迅速降低脫硫效率。 考慮空氣富裕量，氧化所需要的氧氣量等于SO2的產(chǎn)生量，即0.78 m3/s，取空氣濕度為X=0.0116 mol H2O/mol干空氣，所以鼓風(fēng)風(fēng)量為0.78（3.78+1）(0.0116+1)=3.77 m3/s=13572 m3/h 選用兩臺(tái)RT-300的羅茨風(fēng)機(jī)，轉(zhuǎn)速為1086rpm，功率37.00kw，一臺(tái)備用。 5.2.2. 煙氣系統(tǒng) 該系統(tǒng)包含脫硫進(jìn)口煙道、出口煙道

32、、旁路煙道、煙道閥門、煙道膨脹節(jié)、煙道支撐及事故緊急噴淋裝置。 （1） 進(jìn)口煙道的設(shè)計(jì) 脫硫塔入口煙氣的均勻性直接影響到脫硫塔內(nèi)煙氣分布的均勻性。煙氣入口氣液接觸處為干濕交界面，漿液在此干燥結(jié)垢將影響塔運(yùn)行的安全性和氣流流向。設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)在煙道入口_上方及兩側(cè)安設(shè)擋水板，防止噴嘴噴出的漿液進(jìn)入煙道內(nèi)。運(yùn)行時(shí)，.上方擋水板形成的水簾有利于脫硫和氣流均布，兩側(cè)擋水板可防止噴嘴噴霧產(chǎn)生的背壓將漿液抽進(jìn)煙道內(nèi)( 當(dāng)煙道檔板未關(guān)，且無氣體進(jìn)入塔內(nèi)時(shí))。同時(shí)，靠近煙道側(cè)的噴嘴應(yīng)調(diào)整安裝角度，防止噴入煙道。 煙氣入口區(qū)域的流體流動(dòng)受入口煙道與塔的幾何尺寸、內(nèi)部構(gòu)件、托盤下部的噴淋層以及漿液從托盤流出的方式

33、影響。盡管脫硫塔入口設(shè)計(jì)扁平,但入口射流.上下左右及端部都必然有死滯區(qū)、回流區(qū)，可通過下述方法改善之:將水平進(jìn)氣方式改為斜向下進(jìn)氣，此種結(jié)構(gòu)有利于削弱塔內(nèi)回流旋渦，降低壓損，延長氣液接觸時(shí)間，防止?jié){液倒流。傾斜角度一般為15-20。如下圖所示。 進(jìn)口煙道流速按15m/s設(shè)計(jì)，截面成長方形，盡量采用較大的長寬比（一般為1.5-2）。 （2） 進(jìn)口煙道的設(shè)計(jì) 煙氣出口煙道設(shè)成軸向?qū)ΨQ型式，截面成圓形。煙道流速按13m/s設(shè)計(jì)。 （3） 旁路煙道的設(shè)計(jì) 煙道流速按15m/s設(shè)計(jì)，截面成長方形與進(jìn)口煙道相同。 （4） 煙氣換熱器的選型 吸收塔出口煙氣溫度在50℃左

34、右，目前有加熱排放和不加熱直接排放兩種方式，加熱可以提高煙氣的抬升高度，有利于污染物的擴(kuò)散，并避免降雨及減少白煙。我國《火力發(fā)電廠煙氣脫硫設(shè)計(jì)技術(shù)規(guī)程》中規(guī)定：煙氣系統(tǒng)移裝設(shè)煙氣換熱器設(shè)計(jì)工況下脫硫后煙囪入口的煙氣溫度一般應(yīng)達(dá)到80℃及以上排放，但同時(shí)也說明在滿足環(huán)保要求且煙囪和煙道有完善的防腐和排水措施，并經(jīng)技術(shù)考慮到占地面積盡量小，輔助設(shè)備盡量少，設(shè)備投資及運(yùn)行維護(hù)費(fèi)用盡量少，經(jīng)濟(jì)比較合理時(shí)，也可不設(shè)煙氣換熱器。所以本設(shè)計(jì)不設(shè)煙氣換熱器。 （5） 增壓風(fēng)機(jī)的選型 在濕法煙氣脫硫工藝系統(tǒng)中，增壓風(fēng)機(jī)是主要設(shè)備之一。煙氣的輸送依靠增壓風(fēng)機(jī)提升壓頭來補(bǔ)償煙氣在整個(gè)脫硫系統(tǒng)中的壓力損失，因此增

35、壓風(fēng)機(jī)的類型選擇，技術(shù)要求和設(shè)計(jì)原則等方面要求對(duì)滿足環(huán)保要求，降低脫硫工程造價(jià)，優(yōu)化脫硫系統(tǒng)性能以及保證主機(jī)系統(tǒng)的運(yùn)行可靠性有著較大的影響。 由于靜調(diào)風(fēng)機(jī)結(jié)構(gòu)簡單，轉(zhuǎn)速較低，可靠性較高，同時(shí)考慮到負(fù)荷不重，所以選用靜調(diào)風(fēng)機(jī)，配兩臺(tái)。 5.2.3. 石灰石漿液制備系統(tǒng) 此系統(tǒng)包含：石灰石粉儲(chǔ)存?zhèn)}、漿池?cái)嚢杵?、?jì)量給料裝置、供漿泵以及監(jiān)測(cè)控制儀表等。? （1） 石灰石粉消耗量的計(jì)算 SO2+ CaCO3+2H2O→CaSO3 2H,O+CO2 64 100 （kg/h) Q-進(jìn)脫硫塔的煙氣流量，m3/h Cso2-入口SO,初始濃度，mg/m3 ηS-脫硫效率，% W

36、石灰石石灰石粉的純度，%，取值90% Ca/S-鈣硫比，取值1.03 注:石灰石粉品質(zhì)要求:純度90%，顆粒細(xì)度: 325目。石灰石中MgO不宜太高，MgO含量最好≤2%。 （2） 石灰石粉倉的體積計(jì)算 （m3） M石灰石:石灰石粉消耗量，kg/h T-石灰石粉儲(chǔ)存時(shí)間，一般按鍋爐BMCR工況運(yùn)行儲(chǔ)存5天的石灰石粉消耗量。 石灰石-堆積密度，- - 般為1600kg/m3; -充滿系數(shù)，一般為0.9 注:石灰石粉倉錐斗錐角角度≥60。 （3） 石灰石漿液池的計(jì)算 石灰石漿液濃度要求控制在20-30%，其有效容積按不小于鍋爐BMCR工況的3小時(shí)所需脫硫劑量設(shè)計(jì)。

37、漿池有效容積計(jì)算如下: (m3) C石灰石漿-石灰石漿液濃度，%,取20% -石灰石漿度，1140kg/m3(20%濃度時(shí)) （4） 供漿泵(臥式單吸離心泵)選型 供漿泵流量按石灰石漿液消耗量的110%設(shè)計(jì)，揚(yáng)程按20%余量選型。數(shù)量2臺(tái)(一備一用)，采用變頻器調(diào)節(jié)泵流量，泵功率計(jì)算參照循環(huán)泵。 （5） 石灰石粉計(jì)量螺旋給料機(jī)選型 計(jì)量螺旋給料機(jī)的最大給料量按石灰石粉消耗量的200%設(shè)計(jì)選型。 5.2.4. 石膏脫水系統(tǒng) 機(jī)組FGD所產(chǎn)生的20-25wt%濃度的石膏漿液由脫硫塔下部布置的石膏漿液排放泵(每塔兩臺(tái)石膏漿液排放泵，一用一備)送至石膏漿液旋流器。系統(tǒng)設(shè)置1套

38、石膏旋流站，1套石膏旋流站底流自流進(jìn)入1臺(tái)真空皮帶脫水機(jī)。每臺(tái)真空皮帶脫水機(jī)的設(shè)計(jì)過濾能力為脫硫系統(tǒng)石膏總量的200%。 石膏脫水系統(tǒng)包括:石膏漿液排放泵、石膏旋流站、真空皮帶過濾機(jī)、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、石膏庫等 （1） 石膏（CaSO42H2O）產(chǎn)量計(jì)算 脫硫系統(tǒng)最終的副產(chǎn)品-石膏的品質(zhì)為純度>90%，含水量<10%。計(jì)算如下: SO2→CaSO42H2O 64 172 (kg/h) Q-進(jìn)脫硫塔的煙氣流量，m3/h Cso2-入口SO,初始濃度，mg/m3 ηs-脫硫效率，% W.石膏-石膏的純度，%，取值90%

39、 （2） 石膏漿液排放泵（臥式單吸離心泵）選型 在未進(jìn)行脫水前，石膏以20-25wt%濃度沉積在脫硫塔底部。則石膏漿液排放泵流量計(jì)算如下: ( m3/h) C石膏漿-石膏漿的濃度，%，取值20% 漿石膏漿的密度，1130kg/m3(濃度20%時(shí)) 石膏漿液排放泵流量按20%石膏漿液量的200%設(shè)計(jì)，揚(yáng)程按20%余量選型。數(shù)量2臺(tái)(一備一用)，泵功率計(jì)算參照循環(huán)泵 （3） 石膏旋流站 石膏旋流站作為第一-級(jí)脫水裝置， 將石膏漿液排放泵輸送過來的20-25 wt%石膏漿液濃縮到濃度50-55wt%。旋流站的底流漿液自流到第二級(jí)脫水裝置-真空皮帶脫水機(jī)，旋流站的溢流水自流到濾

40、液水箱收集。石膏旋流站容量按石膏漿液排放泵流量選擇。每套旋流器組均至少配1個(gè)備用旋流子。 （4） 真空皮帶脫水機(jī)選型 石膏旋流站底流漿液由真空皮帶脫水機(jī)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(jìn)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。 真空皮帶脫水機(jī)的總出力滿足鍋爐燃用設(shè)計(jì)煤種BMCR工況運(yùn)行時(shí)產(chǎn)生的石膏處理量配置(真空皮帶機(jī)每天按12小時(shí)工作時(shí)間制，選型按200%出力選型)。 真空皮帶脫水機(jī)皮帶單位處理能力800kg/h(千態(tài))/m2，則過濾面積，按以下計(jì)算： （m2） （5） 濾液水量計(jì)算 在整個(gè)脫水系統(tǒng)中濾液水包含

41、石膏旋流站濾液水和真空皮帶脫水機(jī)濾液水，即石膏漿液從20-25wt%被脫水濃縮成90wt%石膏副產(chǎn)物所去除的水分。濾液水量計(jì)算如下: ( m3/h) 濾液水箱有效容積V濾液水箱=1.5xQ濾液水 (m3) 濾液水泵流量Q濾液泵=1.1xQ濾液水(m3/h) ，揚(yáng)程按20%余量選型。數(shù)量2臺(tái)(--備一用)，泵功率計(jì)算參照循環(huán)泵。 6. 參考文獻(xiàn) [1]賀元啟,王五清.典型石灰石-石膏濕法煙氣脫硫工藝[J].華中電力,2003(06):40-43. [2]張忠,辛建軍,支國慶,張喜來.石灰石—石膏濕法煙氣脫硫裝置優(yōu)化改造[J].內(nèi)蒙古電力技術(shù),2014,32(02):66-69. [3]孫琦明.濕法脫硫工藝吸收塔及塔內(nèi)件的設(shè)計(jì)選型[J].中國環(huán)保產(chǎn)業(yè),2007(04):18-22. [4]王增蓁. 火電廠脫硫石膏資源化研究[D].華北電力大學(xué),2013. [5]郝吉明 馬廣大 王書肖 《大氣污染控制工程》 [6]薛建明 王小明 劉建民 許月陽 《濕法煙氣脫硫設(shè)計(jì)及設(shè)備選型手冊(cè)》