脱硫工艺参数(20210425083729)

1、1 X 200MW石灰石/石膏湿法脱硫工艺参数设计一.课程设计的目的通过课题设计进一步巩固本课程所学的内容，培养学生运用所学理论知识进 行 湿法烟气脱硫设计的初步能力，使所学的知识系统化。通过本次设计，应了解 设 计的内容、方法及步骤，使学生具有调研技术资料，自行确定设计方案，进行设计 计算，并绘制设备结构图、编写设计说明书的能力。二.课程设计课题的内容 与要求(1) 根据给定的设计任务及操作条件，查阅相关资料，确定自选参数，进行工艺 参数的计算；(2) 根据设计指导书及相关资料，计算系统工艺参数及主要设备设备尺寸；(3) 编写设计说明书；(4) 对设计结果进行分析。1. 已知参数：(1) 校

2、核煤质：Car 64% , H ar 5% , Oar 6. 6% , Nar 1% , Sar 0. 4% , War 8% , Aar 16%, Var 15%(2) 环境温度：-rc(3) 除尘器出口排烟温度：135C(4) 烟气密度(标准状态):1.34 (kg/m3)(5) 空气过剩系数：1.3(6) 排烟中飞灰占煤中不可燃组分的比例：16% (7)烟气在锅炉出口前阻力：800Pa(8)当地大气压力：97. 86 kPa (9)空气含水(标准状态下):0. 01293 (kg/m3)(10) 基准氧含量：6%(11) 按锅炉大气污染物排放标准(GB13271-2011中二类区标准执行

3、 烟尘浓度排放标准(标准状态下):30 (mg/m3)二氧化硫排放标准(标准状态下):200 (mg/m3)2. 设计内容：（1）燃煤锅炉排烟量及烟尘和二氧化硫的浓度计算。（2）采用石灰石石膏湿法烟气脱硫。（3）计算石灰石消耗量，石膏产量，并进行水平衡的计算。（4）选择合适的液气比和空塔气速计算吸收塔塔径塔高并对喷淋系统，除雾器， 浆液箱，石膏脱水系统进行计算。（5）风机及电机的选择设计：根据脱硫系统所处理的烟气量，烟气温度，系统 总 阻力等计算选择风机种类，型号及电动机的种类，型号和功率。（6）编写设计说明书：设计说明书按设计程序编写，包括方案的确定，设计计 算，设备选择和有关设计的简图等内

4、容。课程设计说明书包括封面，目录， 前言，正文，小结及参考文献等部分，文字应简明通顺，内容正确完整，书写 工整，装订成册。（7）图纸要求：脱硫系统图一张（A3） o系统图应按比例绘制，标出设备管件编 号，并附明细表。刖言我国的能源构成以煤炭为主，其消费量占一次能源总消费量的70%左右，这种局面在今后相当长的时间内不会改变。火电厂以煤作为主要燃料进行发电，煤 直接 燃烧开释出大量SO,造成大气环境污染，且随着装机容量的递增，SO的排 放量也在不断增加，加大火电厂SO的控制力度就显得非常紧迫和必要。SQ的控制途径有三个：燃烧 前脱硫、燃烧中脱硫、燃烧后脱硫即烟气脱硫（FGD,目前烟气脱硫被以为是控

5、制SO最行之有效的途径。目前国内外的烟气脱硫方法种类繁多, 主要分为干法（或半干法）和湿法两大类。湿法脱硫工艺绝大多数采用碱性浆液或溶液 作为吸收剂，技术比较成熟，是目前使用最广泛的脱硫技术，根据 吸收剂种类的不同又可分为石灰石/石膏法（钙法）、氨法、海水法等。其中钙法因其成熟的工艺技术，在世界脱硫市场上占有的份额超过80%截至2011年底，我国脱硫装机超过6亿千瓦，其中85%以上为湿法烟气脱 硫，多存系统稳定性差，脱硫效率波动较大等问题。火电厂大气污染物排放标准GB13223-2011将执行200mg/m的SQ排放浓度限值，且新建脱硫装置将不允许设置旁路，对脱硫 装置性能与可靠性要求极高。工

6、艺介绍本课程设计采用的工艺为石灰石-石膏湿法全烟气脱硫工艺，吸收塔采用单回路喷 淋塔工艺，含有氧化空气管道的浆池布置在吸收塔底部，氧化空气空压机（1用1备）安装独立风机房内，用以向吸收塔浆池提供足够的氧气和/或空气，以便亚硫酸钙进一步氧化成硫酸钙，形成石膏。塔内上部烟气区设置四层喷淋。4台吸收塔离心式循环浆泵（3运1备）每个泵对应于各自的一层喷淋层。塔内喷淋层采用FRP管，浆液循环管道采用法兰 联结的碳钢衬 胶管。喷嘴采用耐磨性能极佳的进口产品。吸收塔循环泵将净化浆液输送到喷嘴，通 过喷嘴将浆液细密地喷淋到烟气区。从锅炉来的100%原烟气中所含的S0通过石灰石浆液的吸收在吸收塔内进行脱硫反应，

7、生成的亚硫酸钙 悬浮颗 粒通过强制氧化在吸收塔浆池中生成石膏颗粒。其他同样有害的物质如飞灰、SO、HCI 和HF大部分含量也得到去除。吸收塔内置两级除雾器，烟气在含 液滴量低于100mg/Nm （干态）。除雾器的冲洗由程序控制，冲洗方式为脉冲式。石膏浆液通过石膏排出泵（1用1备）从吸收塔浆液池抽出，输送至至石膏浆液缓冲箱，经过石膏旋流站一级脱水后的底流石膏浆液其含水率约为50%左右,直接送至真空皮带过滤机进行过滤脱水。溢流含35%勺细小固体微粒在重力作用下流入滤液箱，最终返回到吸收塔。旋流器的溢流被输送到废水旋流站进一步分 离处理。石膏被脱水后含水量降到10%以下。在第二级脱水系统中还对石膏滤

8、饼进行冲洗以去除氯化物，保证成品石膏中氯化物含量低于looppm以保 证生成石 膏板或用作生产水泥填加料（掺合物）优质原料（石膏处理系统共用）。n I itn jrzitaaflllFTW Awk 圧mljtsrli i“订on a tVAMF!irin w.tdtfH 41(15IHBdru KIff 44MHWr*图1石灰石/石膏湿法烟气脱硫工艺流程三.脱硫系统各部分设计计算1. 热值与燃料量的计算热值计算Car 64% ,血 5% , Oar 6. 6% , Nar 1% ,0. 4% , War 8%Aar 16%, Var 15%换算成干燥无灰基的元素含量0.Cdaf 84. 2%,

9、 Hdaf 6. 6%, Odaf 8. 7%, SdafQdaf, net 359Cdaf :we 2 daf daf=34. 4 (MJ / kg)换算成低位收到基发热量76daf, netar, net100=25. 8 (MJ / kg)全厂效率为38%,含硫量为0.4%燃烧计算：P一，R AOO coal200 3. 600“、 coax 73. 4 (t/h)0.38 258002. 标准状况下理论空气量Qa 4. 76 (1. 867CY5. 56HY 0. 7SY 0. 70Y)Qa 6. 80 (m3 /kg)0. 79Qa 0. 8Ny3. 标准状况下理论烟气量(空气含湿量

10、为12. 93g/m3)qs 1. 867 (CY 0. 375SY)11. 2H Y 1. 24WY 0. 016Q3Qs 7. 35 (m /kg)4 标准状况下实际烟气量Qs Qs 1. 016(l)Qa3Qs 9. 4(m /kg)注意：标准状况下烟气流量Q以n?/h计，因此，QQs设计耗煤量5 标准状况下烟气含尘浓度dsh力Qs33C 2. 586 10 (kg/m )6.标准状况下烟气中SO2浓度c.翌 10QsCso2 862 (mg/ms(M农度的校准基准氧含量为6%SO：, at l. 6勺SO：, at 6%C()2, air Co：,1 6%SO：, at6:oc0c ,

11、 airc0c, 6%21 4.6S02, at6$Q42 (hip7.除硫效率为冒77%标准状况下so燃烧产量so：0. 4% 73.40. 59(t/h)so的脱除量IIlsoc t removalUlso： 7 / %0. 45 (t/h)8.烟气中水蒸气密度waterRTPV 52 water RTwaterwaterwaterbat erPMwaterwaterRT97860 188.314 272. 15 1000皿輕心 690000 (1 0. 083)57000( Nm3/h)0.78 (kg/Nm )fluegas,wetcoal fluegasfluegas, wet734

12、00 (kg/ h) 9. 4(Nm3 / kg) 690000 (Nm3 /h)9烟气体积流量Vwater633000 (Nm3 / h)10烟气质量流量fluegas, dryVdryfluegae, dry3848000 (kg/h)3nifggas,如 633000 (Nm /h) 1. 34 (kg/m3)fluegas, wet 3 fluegas , dry awaterniyater357000 (kg /h) 0.78 (kg / Nm ) 44460 (kg / h)mfluegas,wet 848000 44460892000 (kg/h)11吸收塔饱和温度计算假定电除尘

13、器出口温度为135CGGH出口温度为108C 干烟气水含量rwaterXI fluegas, dryXi444608480000. 052IHwater, vapourised(0.077 0.052) 848000 (kg/h)在h, x图上,108C和0. 052的交点的恰h=248 (kj/kg)。沿等恰线到饱和线 可得到饱和温度TT=48 CX2 0. 077awater 4 vapourised(Xvater, outletwater, i nlet ) Hl fluegas, dryater, vapourised21M0Ccg hiS 2,61402942(mg/m )Vwate

14、r ,saturati on“watwr vapourised21200 (kx L3water , saturationO.T3lks 血)water ,saturati on27000 (Nm3/h)12. 吸收塔出口净烟气的计算water *vapourised , cleangaswaterwater saturati onwater, vapourised , cleangas57000(33Nm / h) +27000( Nm /h)water ,vapourised ,cleangas384000 (Nm /h)Vcleangas, wetinlet , dry633000 (N

15、m / h) +84000 (Nm3 / h)Tcleangas, wet 717000( Nm / h)13. 吸收塔烟气计算结果汇总13. 1吸收塔入口：3V.et 690000 (Nm /h)Vary 633000 (Nm /h)niwet 892000 (kg / h)mary 848000 (kg / h)V.ater 5 7000 (Nur/h)m water 44460 (kg/h)Ti108 CO26% (dry)3SO2 862 (mg / m )13. 2吸收塔出口:3Vwet717000(Nm /h)Vary 633000 ( Nm /h) mwet 913200 (kg

16、/h)叫巧 848000 (kg / h)Vater 84000(NlH /h) Hlwater 65500 (kg /h)T2 48C026% (dry)V.ater 23. 484 (hi /h)3S02200 (mg / m )S 2,62219(mg/m)14. 废水流量的计算98%废水中假定烟气中HCI浓度ChCI , fluegas 46 (mg/Nm3)HCl的去除率为Cl含量保持15(g/l)cl 98 C HCL , fluegasTdrynid 28. 5 (kg/h)BclwaterWashwaterclIDvashwater 1900 (kg /h)15. 工艺水消耗量

17、waterwater 4vapouriseda washwatercrystalwat er3gypsuaf moisturewater21200 (kg/h) 1900 (kg/h)-water 23484( kg/h)31200 (kg/h)0.91200 (kg/h)172 (g/mol)36( g / mol)16.石灰石消耗量/石膏产量1SO2 ICaCOs 2H20 1/202石灰石耗量100(g/mol)/ ,、,0. 59 (t/h) 77%64( g / mol)石膏产量0. 59 (t/h) 77%1.2 (t/h)CaSO4 2H20 C020. 7(t/h)17石膏脱水

18、(石膏密度嘶曲3“)，水的密度 唉rKkg/l)假定吸收塔石膏浓度Cgyps型13%旋流器底流石膏密度CgyPSUn 50%真空皮带机石膏浓度CPSUm 90%旋流器顶流石膏密度Spsum 3%17. 1石膏浆液密度计算waterCgypsumgypsum watergypsumr 皀 2.3(血/l) l(kg/l)1002.3(kg/l)1.079(kg/l)17. 2旋流器底流密度计算s,hydrocyclo ne, un derflow1 nn502.3(kg/l)1(kg/1)s, hydrocyclone, undeflows, hydrocyclo ne,overflow2.3(

19、kg/l) l(kg/l)17. 3旋流器顶流密度计算2.3(kg/l)s,hydrocyclo ne 4overflow:.or k.17.4脱水石膏产量gypsumbeltfilterc11 Ar-1330 (kg/h)0.9ydrocyclo ne, underflowgypsumC 2400 (kg/h)0.5*hydrocyclo ne, underflowhydrocyclo ne, underflow空。1.72(m7h)1.395from, absorborydrocyclo ne, underflowhydrocyclone,overflowfrom, absorbor3 h

20、ydrocyclo ne, underflow gypsum, 上、hydrocyclo ne, overflowgypsum, un derflowgypsuo, overflows, hydrocyclo ne, un derflow17. 5吸收塔来石膏浆液计算18. 2石灰石浆液密度联立以上方程组解得* from, absorbor hgypsumfrom t absorber c gypsumgypsum 1466 ( kg/h)waterIllfrom absorber IDgypsum 1 1280 (kg/h) 1466 (kg/h)9814 (kg/h)“from, abso

21、rberVfrom, absorber18.石灰石浆液供给石灰石耗量 CaC030. 7(t/h)假定石灰石浆液浓度Ccag 30%石灰石固体密度CaC03 2.8 (kg/l)18. 1石灰石浆液质量流量suspe nsionXaC5 7(t/h)2. 33 (t/h)cCaC 30 * 3watersuspe nsionCaC03CaCO3water100CaC031.24(kg/l)1 (kg/1)suspe nsion,302.8 1118. 3石灰石浆液体积流量毛1.88(m7h)19/1 Cs/1、msuspe nsionsuspension 19. 浆液池尺寸设计假定浆液停留时间

22、t 2h浆液灌体积Vf8ri k Vsuspension vtank 1.88 2 3. 76m3D (0. 89 Vtank)131. 5mH 1. 5 D 2. 25m20. 滤池箱尺寸设计假定滤布冲洗水量唉r,b*f】g5(t/h)以50%的石膏质量流量作为 石膏冲洗水量20. 1滤液量3 water, filtrate ater ,beltfilter x water , washwater, filtrate0.6 5. 6 (t *water, filtrate5. 6 (m3/h)假定滤液箱停留时间t lh20. 2滤液箱容积*water, filtratet 5. 6 15.

23、6mD (0. 89 Vtank)131. 7mH 1. 5 D 2. 55m21. 吸收塔尺寸的设计21. 1循环浆液流量烟气流量也氏690000( Nm3 / h)氧化硫浓度Cso： 942 (mg/Nm3)二氧化硫脱除率77% 假定液气比L/G 12(1 /Nm3)吸收塔出口净烟气温度T2=48Cwet 4 actual273. 15 48vvcleangas, wetwet , actual273. 15 g273.15 48717000843000 ( Nm3/h) 234 (Nm7s)循环浆液流量Q 循 wet, actual设计喷淋塔层数为 每层循环浆液流量L/G10003843

24、00012Q 循 101 16Q单循3 .21. 2吸收塔直径33372( Nm / h) 0. 937 (Nm / s)假定吸收塔烟气流速3. 7(m/s)2343. 79. 0m 21.3吸收塔循环区体积 假定循环浆液停留时间t4. 3minabsorbersump6010116725m36021.4吸收塔总高Hi4V丄 r absorbersump浆液池位高度4 725c 1 1 4m9. (T另外考虑到因注入氧化空气引起的吸收塔浆液液位波动，浆液液位高度 增加 0. 5m,取 Hi=12m浆液液面距入口烟道高度H2考虑到浆液鼓入氧化空气和搅拌时液位有所波动；入口烟气温度较高、浆 液温度

25、较低可对进口管底部有些降温影响，加之该区间需接近料管，H2般定位800mml300mm范围为宜。此处H2取1.2m 进口烟道高度H3=4m进口烟道顶部距底层喷淋层高度H4二2. 5m喷淋层区域高度Hs设计喷淋层之间的间隔2m,喷淋层数3层Hs=2X 2=4 m除雾区高度HeH6=4 m出口烟道咼度：H7=3 m吸收塔总高 H= Hi+ H2+ 出+ H4+ H5+ He +H?=30. 7m22. 喷淋层设计单层喷淋层浆液流量Q单循337(Nm3/h)937 (L/s)假定喷嘴流量为5 (L/s)- 讪-187. 4 取整为 1885( L /5假定单管可选最大直径Dmax 0. 06m,喷淋

26、管内最大流速V咙15m/ S单喷管最大流量2Qmax, sD maxVi4max V max-0. 061 2A15 42. 4 (L/s)Q单循N int 单循-23.除雾器冲洗覆盖率 设计喷嘴数量n为90,int亜42.41 23喷射扩散角a为90,除雾器有效流通面积A为100m690000 286 (Nm3/s),冲洗喷嘴距除雾器表面垂直距离0. 8m100100% 181%2900.8124.烟道尺寸设计24. 1净烟气烟道直径假定烟气出口流速18(m/s)wet 4 actual亠 4.1m1824. 2原烟气烟道直径v273. 15actual273. 15Iactual4 286

27、4. 5m25增压风机烟气设计流量计算135C , 100%BMCR工况下风机入口处冲洗覆盖辛100%假定风机入口烟气温度Tfax湿烟气流量Qfan, in 690000 (Nhi / h)3600Tfa“ 10273. 15273. 15fan, in, act 323(Nm7S)26.增压风机总压损假定吸收塔压损10 (mbar), GGH压损12 (mbar),烟道压损7 (mbar)考虑 20%的裕量 Fd 34.8,取 35(mbar)=3500Pa假定风机效率i85%,电动机效率d80%增压风机所需功率Pffan, inp102 !323 3500102 0. 851304KW16

28、30KWPf 1304f ,dd 0.82&三台循环泵轴功率计算28. 1有效功率suspension单循 H pump , 112409.8 0. 93720Pe,】10001000228KWPe,2suspensiongQ 单循 H pucp, 212409.8 0. 93722250KW10001000Hpump, 3 pump, 1宀, H pump, 2 i三台浆液循环泵的扬程分别为suspe nsion gQ 单循 H pump, 31240 9.8 0. 937 24一Pe,310001000KW28. 2循环泵的轴功率P假定循环泵的总效率 80%Pe 1228285KW0.8P2 邑空 313KW0.8p3 空-343KW0.829. 电机参数选用循环泵电机额定功率需考虑标准值10%以上裕量,1