脱硫工艺参数

1、1 x 200MWH灰石/石膏湿法脱硫工艺参数设计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(D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)校核煤质：Car64% ,

2、 Har 5% ,Oar6.6% ,Nar1% ,Sar0.4% ,War8% ,Aar 16%, Var 15%(2)环境温度：-1 C(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

3、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

4、，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)。系统图应按比例绘制，标出设备管件编 号，并附明细表。前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%fc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。SO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）

5、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犯上为湿法烟气脱 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SO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

6、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FRPt,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%烟气中所含的SO通过石灰石浆液的吸收在吸收塔内进行脱硫反应，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

7、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%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犯下。在第二级脱水系统中还对石 膏滤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100Ppm以保证生成

8、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）。IE.*. IlinPillai IIV ut A iWEICTF1M ”川!74”* .尹 I 誉干*百事，) r -Ij 三二 r rMEE. *rn HW Km图1石灰石/石膏湿法烟气脱硫工艺流程柳叼UUP“Cu MM：i-ip HEI 石Mint5衰F*匚/o瓯叫川吟u kEIILLEHE1工 wE ib13irb?iriwSR l-：i r-iH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% , Har 5% , Oar6.6% , Nar 1% , Sar 0.4% , War8% ,Aar

9、16%, Var 15%换算成干燥无灰基的元素含量Cdaf 84.2%, Hdaf 6.6%,Odaf8.7%,Sdaf0.5%Qdaf,net339Cdaf1030Hdaf109(OdafSdaf)=34.4(MJ / kg)换算成低位收到基发热量QQ至Qar, netQdaf ,net100=25.8(MJ / kg)全厂效率为38%,含硫量为0.4% 燃烧计算：Pel 3.600 m coalH u200 3.600m coal _ _ _CLCC 0.38 258002.标准状况下理论空气量Qa4.76(1.867CY73.4(t/h)5.56H Y 0.7SY0.7OY)Qa 6.8

10、0(mQs 7.35(m /kg)4.标准状况下实际烟气量QsQs 1.016(1)Qa/kg)3.标准状况下理论烟气量（空气含湿量为12.93g/m3)Qs 1.867(CY 0.375SY) 11.2HY1.24WY 0.016Q 0.79Qa 0.8NY3Qs 9.4(m /kg)注意：标准状况下烟气流量 Q以m3/h计，因此，Q Qs设计耗煤量5 .标准状况下烟气含尘浓度dsh AQs_ 33C 2.586 10 (kg/m )6 .标准状况下烟气中SO2浓度c2SY dn6CsO2 10Qs3Csc2862(mg/m )S02浓度的校准基准氧含量为6%CO2，air Co2,4.6%

11、CSO2，at4.6%CSC2 ,at 6% CO? ,air CO2,6%3 21 46Cso2,at6%862(mg/m3) 21663.Cso2,at6%942(mg/m )除硫效率为862 200 77%8627 .标准状况下S02燃烧产量mso2SO2MSS0.4% 73.40.59(t/h)SC2的脱除量mso2,removalmso2 77%0.45(t/h)8 .烟气中水蒸气密度由理想气体状态方程得PV ,waternwaterRTPVn waterwaterRTmwater n water M watermwater PM waterVwater RT97860 188.31

12、4 272.15 100030.78(kg/Nm )9 .烟气体积流量V fluegas,wetmcoal V fluegasVfluegas,wet73400(kg/ h) 9.4(Nm3 / kg) 690000(Nm3 /h)Vfluegas,dry690000 (1 0.083) 633000(Nm3 / h)Vwater57000(Nm3/h)10.烟气质量流量m fluegas,dryVdryfluegae,drym fluegas,dry3_3_633000(Nm3 /h) 1.34(kg / m3) 848000(kg / h)m fluegas,wetm fluegas ,d

13、ry mwaterm fluegas,wet848000 44460 892000(kg/h)一一一 _ _ 3一 一 一mwater57000(kg/h) 0.78(kg /Nm ) 44460(kg/h)11吸收塔饱和温度计算假定电除尘器出口温度为135cGGH出口温度为108c干烟气水含量mwaterX1mfluegas,dryX1444600.052848000在h,x图上, 可得到饱和温度T108c和0.052的交点的始h=248(kJ/kg)。沿等始线到饱和线T=48CX20.077mwater,vapourised(xwater,outlet Xwater,inlet )m fl

14、uegas,drymwater ,vapourised(0.077 0.052) 848000(kg/h)mwater ,vapourised21200(kg /h)Vwater .saturationmwater .vapourised21200(kg/h)，4_3、water .saturation 0.78(kg / Nm )Vwater ,saturation27000(Nm3/h)12吸收塔出口净烟气的计算Vwater vapourised cleanaas vvaiei , vapouiised ,cleangasVwaterVwater,saturationVwater vapo

15、urised cleanaas water , vapoufised ,cleangas3357000(Nm /h) +27000(Nm / h)Vwater ,vapourised ,cleangas384000(Nm /h)Vcleanqas wetcleangas, vvetVinlet ,dryVwater vapourised cleanaasvvaiei ,vapouiised ,cleangasVcleanqas wet cleangas ,wet633000(Nm3 / h) +84000(Nm3 / h)Vcleanqas wet cleangas ,wet717000(Nm

16、3/h)13.吸收塔烟气计算结果汇总13.1 吸收塔入口：Vwet3690000(Nm /h)Vdry3633000(Nm /h)mwet892000(kg / h)mdry848000(kg / h)Vwater357000(Nm3/h)mwater44460(kg/h)T1108CO2 6%(dry)3SO2 862(mg/m )3 .S02,6%o2942(mg/m )13.2吸收塔出口:3Vwet 717000(Nm /h)3Vdry 633000( Nm /h)mwet 913200(kg/h)mdry 848000(kg / h)3_Vwater84000(Nm /h)mwater

17、65500(kg /h)T248 cO26%(dry)3SO2 200(mg / m )S02,6%o2219(mg/m3)14 .废水流量的计算假定烟气中HCl浓度CHCl , fluegas46(mg/Nm3)HCl的去除率为98%废水中Cl含量保持15(g/l)md 0.98 CHCL,fluegasVdrymcl 28.5(kg/h)mdwatermwashwater_Cclmwashwater 1900(kg/h)15 .工艺水消耗量mwater mwater ,vapourised mwashwater mcrystalwat er mgypsum,moisture mwater1

18、200(kg /h)1200(kg /h)21200(kg/h) 1900(kg/h)(-g ) 0.1(-g ) 36(g/mol)0.9172(g/mol)mwater23484(kg/h)3Vwater 23.484(m /h)16 .石灰石消耗量/石膏产量1SO2 1CaCO3 2H2O 1/2O2CaSO4 2H2O CO2石灰石耗量100(g/mol)64( g / mol)0.59(t/h) 77%0.7(t/h)石膏产量172(g/mol) 0.59/卜)77% 1.2(t/h) 64( g / mol)17.石膏脱水(石膏密度gypsum 2.3(kg/l),水的密度wate

19、r 1(kg/l)假定吸收塔石膏浓度Cgypsum13%旋流器底流石膏密度Cgypw50%真空皮带机石膏浓度Cgypsum 90%旋流器顶流石膏密度Cgypsum 3%17.1 石膏浆液密度计算watergypsum1100gypsumwatergypsums1 J32.3(kg/l) 1(kg/l)1002.3(kg/l)s 1.079(kg/l)17.2旋流器底流密度计算s,hydrocyclo ne,underflow11502.3(kg/l) 1(kg/l)1002.3(kg/l)s,hydrocyclo ne,underflow1.395(kg/l)2.3(kg/l)17.3 旋流器

20、顶流密度计算1s,hydrocyclo ne,overflow12.3(kg/l) 1(kg/l)100s,hydrocyclone,overflow 1 .017( kg / l )17.4 脱水石膏产量mbeltfiltermgypsum1200CJ gypsum,beltfilter0.91330(kg/h)mhydrocyclo ne,underflowmgypsum1200Vhydrocyclo ne,underflowCJ gypsum,hydrocyclo ne,underflowmhydrocyclo ne,underflows,hydrocyclo ne,underflow0

21、.524001.3952400(kg/h)1.72(m3/h)18.2石灰石浆液密度17.5 吸收塔来石膏浆液计算m from,absorbor mhydrocyclo ne,underflow mhydrocyclone,overflow m from,absorbor C gypsum mhydrocyclo ne,underflow Cgypsum,underflow mhydrocyclo ne,overflow Cgypsum,overflow联立以上方程组解得mgypsummfrom,absorbor 11280(kg/h)m from ,absorber C gypsummgyp

22、sum1466(kg/h)mwatermfromabsorbermgypsum11280(kg/h) 1466(kg/h) 9814(kg/h)Vfrom,absorbermfrom,absorber 11280(kg / h)1.079(kg/l)10.45(m3/h)18.石灰石浆液供给石灰石耗量mCaCO30.7(t/h)假定石灰石浆液浓度 CCaCO330%石灰石固体密度CaCO32.8(kg/l)18.1石灰石浆液质量流量mCaCO3 msuspension_CCaCO30.7(t/h)0.32.33(t/h)watersuspensionCCaCO3100CaCO3waterCaC

23、O3suspension1(kg/l)/302.8 111002.81.24(kg/l)18.3石灰石浆液体积流量msuspensionV suspensionsuspension2.33(t/h)3 41.88(m /h)1.24(kg/l)19浆液池尺寸设计假定浆液停留时间t浆液灌体积2hVtankVsuspensionVtank1.88 2 3.76m3D (0.89 Vtank)1/31.5mH 1.5 D 2.25m20.滤池箱尺寸设计假定滤布冲洗水量 mwater ,beltfilter 5(t/h)以50%的石膏质量流量作为石膏冲洗水量20.1 滤液量mwater, filtra

24、temwater ,beltfiltermwater ,washmwater,filtrate 5 0.65.6(t/h)Vwater, filtrate5.6(m3/h)假定滤液箱停留时间20.2滤液箱容积Vtan kVwater, filtratet 1h3t 5.6 1 5.6m3D (0.89 Vtank)1/31.7mH 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 Vwet 690000(Nm3 / h)氧化硫浓度Cso2942(mg/Nm3)二氧化硫脱除率77%假定液气比L/G 12(l/Nm3)吸收塔出口净烟气温度T2=48CVwet ,actua

25、lVwet ,actual273.15 48273.15273.15 48273.15Vcleangas,wet717000843000( Nm3 / h) 234(Nm3 / s)循环浆液流量Q循Vwet,actual设计喷淋塔层数为每层循环浆液流量L/G 1000 384300012Q10116(Nm3/h) 1000小Q循10116Q单循 333372(Nm /h) 0.937(Nm / s)21.2吸收塔直径假定吸收塔烟气流速3.7(m/s).4Vwet,actuald 4 234 9.0m3.721.3吸收塔循环区体积假定循环浆液停留时间t 4.3minVabsorbersump60

26、10116 4.33725m6021.4吸收塔总高 浆液池位高度Hi4V .absorbersumpd2号 11.4m9.0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， H2一股定位800mm1300mm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=2.5m喷淋层区域高度H5设计喷淋层之间的间隔2m,喷淋层数3层H5=2X2=4m除雾区高度H6H6=

27、4m出口烟道高度：H7=3m吸收塔总高 H= Hi+ H2+ H3+ H4+ H5+ H6 +H7=30.7m22.喷淋层设计单层喷淋层浆液流量 Q单循 3372Nm3/h) 937(L/s)假定喷嘴流量为5(L/s)n 5QL7S)957 ，取整为188假定单管可选最大直径Dmax 0.06m ,喷淋管内最大流速Vmax 15m/ S20.062415 42.4(L/s)单喷管最大流量2Qmax,sD maxV max4单喷淋层主喷管数Q单循N int Q max, sint.42.41 2323.除雾器冲洗覆盖率 设计喷嘴数量n为90,喷射扩散角a为90,除雾器有效流通面积A为100m2,

28、冲洗喷嘴距除雾器表面垂直距离 0.8m.2.2冲洗覆盖率=ng 100%A一- 2900.8 1100% 181%10024 .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)4Vwet,actual4 234184.1m24.2 原烟气烟道直径Vactual273.15 135273.15690000 286(Nm3/s)I4Vactual4 286184.5m25 .增压风机烟气设计流量计算假定风机入口烟气温度Tfan,in 135C , 100%BMCR工况下风机入口处湿烟气流量Qfan,in690000(Nm3/h)Q fan, in, act1.1Qfan,in T

29、fan,in 10 273.153600273.15Q fan, in, act323(Nm3/s)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Pd34.8取 35 (mbar) =3500Pa27.电机功率Pf,d假定风机效率185%,电动机效率d 80%增压风机所需功率PfQfan,inPd102 1323 3500 1304KW102 0.85Pf,dPf 13041630KWd 0.828.三台循环泵轴功率计算28.1 有效功率三台浆液循环泵的扬程分别为Hpump,120m , H pump,2 22m , H pump,3 24mPe,1suspensi0ngQ单循 H pump ,110001240 9.8 0.937 201000228KWPe,2suspensiongQ单彳H H pump, 210001240 9.8 0.937 221000250KWPe,3suspension gQ单彳H Hpump,310001240 9.8 0.937 241000274KW28.2循环泵的轴功率假定循环泵的总效率80%PiPe,12280.8285KWP2Pe,22500.8313KWP3Pe,3274343KW0.829 .