电厂燃煤锅炉脱硫设计

1、精选优质文档-倾情为你奉上大气污染控制课程设计（论文）题目：燃煤电厂锅炉烟气脱硫装置设计（石灰石-石膏法）学生姓名：李剑霞专业： 环境工程 班级： 13级1班 学号： 成绩： 2017年 1 月专心-专注-专业摘要 本课程设计的任务是1000M的超超临界机组锅炉烟气的脱硫装置的设计，所用的方法是比较成熟的湿式石灰石-石膏法，主要的设计内容包括根据锅炉的生产能力、媒质、燃煤量等数据计算烟气量和SO2的浓度，对锅炉烟气工艺流程、设备选择进行计算选择，以期达到理想的处理效果。关键词：烟气脱硫工艺、石灰石-石膏法、烟气量、脱硫设备目录引言我国硫资源紧缺，60需要进口，对外依存度高。与此同时，我国SO2

2、排放量却高居世界首位，提高SO2利用率可大幅减少硫资源的进口量。通常，大气中SO2主要来源于煤炭燃烧，占SO2总排量的 94%，而火电SO2排放量又占总排量的60%。随着我国对大气污染和环境保护的日益重视，烟气脱硫技术得到了快速发展，脱硫技术越来越多，脱硫效率也越来越高。目前，我国烟气脱硫技术主要有干法、半干法和湿法三种。其中湿法脱硫工艺应用最广，湿法脱硫包括氨法（即氨硫酸铵法）、石灰石法（石灰石石膏法）、碱法（钠碱与双碱法）和金属氧化物吸收法等，我国90%以上的烟气脱硫工程采用的是石灰石石膏湿法脱硫工艺。石灰石法主要应用在火电、钢铁和有色冶炼行业，而氮肥、焦化和煤化工行业多以氨法为主。石灰石

3、石膏法脱硫技术已有几十年的运行经验是目前世界技术上成熟、实用业绩最多、运行状况较稳定的脱硫工艺。石灰石石膏法脱硫是把石灰石磨成粉后与水混合，职称石灰石浆液，不断补充道吸收塔内。烟气在吸收塔内向上流动北乡下流动的循环浆液以逆流方式洗涤，循环浆液则通过循环泵向上输送到喷浆层内设置的喷嘴喷射到吸收塔中，气体和液体得以充分接触，一边脱除SO2、SO3、HCl和HF，同时生成的CaSO4在吸收塔底部与鼓入的氧化空气发生化学反应，最终生成石膏。吸收塔底部的石膏浆液先在水力激流器中脱水支含固量余额40%，然后经带式真空过滤机过滤，得到含水量小于10%的石膏。脱硫后的经验起经两级除雾器去除水分，通过烟道进入烟

4、囱排向大气。石灰石石膏法脱硫工艺系统主要包括：烟气系统、吸收氧化系统、浆液制备系统、石膏脱水系统、排放系统等，脱硫效率高达95%，吸收器利用率90%，钙硫比低，脱硫塔阻力约2000kPa，脱硫副产品为石膏。在不同的烟气负荷及SO2浓度下均可保持较高的脱硫效率和较好的系统稳定性。1 设计任务书1.1设计题目燃煤电厂锅炉烟气脱硫装置设计（石灰石-石膏法）1.2设计的目的与要求课程设计是本科生培养目标的重要环节，是专业知识深化和系统提高的重要过程，以培养学生的实践能力、创新精神、理论联系实际能力等综合素质为目的。课程设计基本要求如下：培养学生正确的设计思想和技术经济观点，理论联系实际的工作作风、严肃

5、认真的科学态度；培养学生综合运用、巩固与扩展所学的基础理论和专业知识，提高学生独立分析和解决问题的能力；学生在查阅文献和收集资料、理论分析、经济技术分析、方案制定、绘图、计算等基本技能方面得到进一步的训练和提高。1.3设计依据标准环境空气质量标准GB 3095-2012火电厂大气污染物排放标准GB 13223-2011锅炉大气污染物排放标准GB 13271-2014火电厂烟气排放连续监测技术规范HJ/T 75-2007工业企业设计卫生标准GB Z1-2010燃煤烟气脱硫设备第一部分：燃煤烟气湿法脱硫设备GB/T19229.1-2008火电厂烟气脱硫工程技术规范书石灰石/石灰石膏法HJ/T179

6、-2005火电厂石灰石石灰-石膏湿法烟气脱硫系统运行导则DL/T 1149-20101.4设计条件1.4.1 1000 M超超临界机组表1-1 锅炉设备的主要参数额定蒸发量主蒸汽压力主蒸汽温度燃煤量排烟温度（t/h）（MPa）（）（t/h）（）294327.34605400140150煤的工业分析值（收到基）：Cdaf=71.98%，Hdaf=4.13%，Odaf=21.54%，Sdaf=0.98%，Ndaf=1.37%；War=16.16%；Aar=18.61%；Vdaf=38.00%；应用基低位发热量：22095 KJ/kg1.4.2烟气性质空气过剩系数：a=1.26烟气最高温度130烟气

7、密度（标准状况下）：1.34 kg/m3空气含水（标准状况下）：0.01396 kg/m3烟气在锅炉出口的压力：91 KPa1.4.3吸收剂石灰石化学成分：CaCO390.67%；MgO2.1%；Fe2O30.49%；Al2O31.4%；吸收剂含水率2%，体积密度1250 g/m3，堆积静止角度38。1.4.4气象条件年平均大气压力100.31 KPa；最低温度平均值-1.9；最高温度平均值31.2；冬季室外风速平均值2.0 m/s；夏季室外风速平均值1.8 m/s；海拔高度150 m。连接锅炉、净化设备及烟囱等净化系统的管道长度假设为230 m，90弯头11个。1.5设计内容a.根据燃煤的原

8、始数据计算锅炉燃烧产生的烟气量，SO2浓度；b.脱硫设备结构设计计算（包括吸收塔、浆液循环装置、氧化空气和搅拌器、除雾器、石灰石制备和贮存装置等）；c. 烟囱设计计算；d. 管道系统设计，阻力计算，风机电机的选择1.6设计应完成的工作编写设计说明书：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。课程设计说明书应有封面、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、左侧装订成册；系统图一张。系统图应按比例绘制、标出设备、管件编号，并附明细表。系统平面布置图一张。2石灰石-石膏法烟气脱硫概述该工艺采用的是湿式石灰石-石膏脱硫

9、法。 锅炉烟气经电除尘器除尘后，通过增压风机、喷淋增湿降温后进入吸收塔。在吸收塔内烟气向上流动且被向下流动的循环浆液以逆流方式洗涤。循环浆液则通过喷浆层内设置的喷嘴喷射到吸收塔中，以便脱除SO2、SO3、HCL和HF，与此同时在“强制氧化工艺”的处理下反应的副产物被导入的空气氧化为石膏（CaSO42H2O），并消耗作为吸收剂的石灰石。循环浆液通过浆液循环泵向上输送到喷淋层中，通过喷嘴进行雾化，可使气体和液体得以充分接触。每个泵通常与其各自的喷淋层相连接，即通常采用单元制。在吸收塔中，石灰石与二氧化硫反应生成石膏，这部分石膏浆液通过石膏浆液泵排出，进入石膏脱水系统。脱水系统主要包括石膏水力旋流器

10、（作为一级脱水设备）、浆液分配器和真空皮带脱水机。 经过净化处理的烟气流经两级除雾器除雾，在此处将清洁烟气中所携带的浆液雾滴去除。同时按特定程序不时地用工艺水对除雾器进行冲洗。进行除雾器冲洗有两个目的，一是防止除雾器堵塞，二是冲洗水同时作为补充水，稳定吸收塔液位。 在吸收塔出口，烟气一般被冷却到4655左右，且为水蒸气所饱和。通过GGH将烟气加热到80以上，以提高烟气的抬升高度和扩散能力。图2-1 石灰石/石灰-石膏湿法烟气脱硫工艺流程图2.1反应原理2.1.1吸收原理吸收液通过喷嘴雾化喷入吸收塔，分散成细小的液滴并覆盖吸收塔的整个断面。这些液滴与塔内烟气逆流接触，发生传质与吸收反应，烟气中的

11、SO2、SO3及HCl 、HF被吸收。SO2吸收产物的氧化和中和反应在吸收塔底部的氧化区完成并最终形成石膏。 为了维持吸收液恒定的pH值并减少石灰石耗量，石灰石被连续加入吸收塔，同时吸收塔内的吸收剂浆液被搅拌机、氧化空气和吸收塔循环泵不停地搅动，以加快石灰石在浆液中的均布和溶解。2.1.2化学过程强制氧化系统的化学过程描述如下：（1）吸收反应烟气与喷嘴喷出的循环浆液在吸收塔内有效接触,循环浆液吸收大部分SO2，反应如下：SO2H2OH2SO3（溶解）H2SO3HHSO3（电离）吸收反应的机理：吸收反应是传质和吸收的的过程，水吸收SO2属于中等溶解度的气体组份的吸收，根据双膜理论，传质速率受气相

12、传质阻力和液相传质阻力的控制，吸收速率吸收推动力/吸收系数（传质阻力为吸收系数的倒数）强化吸收反应的措施：a)提高SO2在气相中的分压力（浓度），提高气相传质动力。b)采用逆流传质，增加吸收区平均传质动力。c)增加气相与液相的流速，高的Re数改变了气膜和液膜的界面，从而引起强烈的传质。d)强化氧化，加快已溶解SO2的电离和氧化，当亚硫酸被氧化以后,它的浓度就会降低,会促进了SO2的吸收。e)提高PH值，减少电离的逆向过程，增加液相吸收推动力。f)在总的吸收系数一定的情况下，增加气液接触面积，延长接触时间，如：增大液气比，减小液滴粒径，调整喷淋层间距等。 g)保持均匀的流场分布和喷淋密度，提高气

13、液接触的有效性。 （2）氧化反应 一部分HSO3在吸收塔喷淋区被烟气中的氧所氧化，其它的HSO3在反应池中被氧化空气完全氧化，反应如下： HSO31/2O2HSO4 HSO4 HSO4 2 氧化反应的机理： 氧化反应的机理基本同吸收反应，不同的是氧化反应是液相连续，气相离散。水吸收O2属于难溶解度的气体组份的吸收，根据双膜理论，传质速率受液膜传质阻力的控制。强化氧化反应的措施： a)降低PH值，增加氧气的溶解度 b)增加氧化空气的过量系数，增加氧浓度 c)改善氧气的分布均匀性，减小气泡平均粒径，增加气液接触面积。 （3）中和反应 吸收剂浆液被引入吸收塔内中和氢离子，使吸收液保持一定的pH值。中

14、和后的浆液在吸收塔内再循环。中和反应如下： Ca2CO322HSO42 H2OCaSO42H2OCO2 2H CO32 H2OCO2中和反应的机理： 中和反应伴随着石灰石的溶解和中和反应及结晶，由于石灰石较为难溶，因此本环节的关键是，如何增加石灰石的溶解度，反应生成的石膏如何尽快结晶，以降低石膏过饱和度。中和反应本身并不困难。 强化中和反应的措施： a)提高石灰石的活性，选用纯度高的石灰石，减少杂质。 b)细化石灰石粒径，提高溶解速率。 c)降低PH值，增加石灰石溶解度，提高石灰石的利用率。 d)增加石灰石在浆池中的停留时间。e)增加石膏浆液的固体浓度，增加结晶附着面，控制石膏的相对饱和度。

15、f)提高氧气在浆液中的溶解度，排挤溶解在液相中的CO2，强化中和反应。 （4）其他副反应 烟气中的其他污染物如SO3、Cl、F和尘都被循环浆液吸收和捕集。SO3、HCl和HF与悬浮液中的石灰石按以下反应式发生反应：SO3H2O2HSO42 CaCO3 +2 HCl CaCl2 +CO2 +H2O CaCO3 +2 HF CaF2 +CO2 +H2O 副反应对脱硫反应的影响及注意事项： 脱硫反应是一个比较复杂的反应过程，其中一些副反应，有些有利于反应的进程，有些会阻碍反应的发生，下列反应应当在设计中予以重视：a)Mg的反应 浆池中的Mg元素，主要来自于石灰石中的杂质，当石灰石中可溶性Mg含量较高

16、时（以MgCO3形式存在），由于MgCO3活性高于CaCO3会优先参与反应，对反应的进行是有利的，但过多时，会导致浆液中生成大量的可溶性的MgSO3，它过多的存在，使的溶液里SO32-浓度增加,导致SO2吸收化学反应推动力的减小，而导致SO2吸收的恶化。 另一方面，吸收塔浆液中Mg浓度增加，会导致浆液中的MgSO4(L)的含量增加，既浆液中的SO42-增加，会对导致吸收塔中的悬浮液的氧化困难，从而需要大幅度增加氧化空气量，氧化反应原理如下： HSO31/2O2HSO4 （1） HSO4HSO42 （2）因为（2）式的反应为可逆反应，从化学反应动力学的角度来看，如果SO42-的浓度太高的话，不利

17、于反应向右进行。 因此喷淋塔一般会控制Mg离子的浓度，当高于5000ppm时，需要通过排出更多的废水，此时控制准则不再是CL小于20000ppm b)AL的反应AL主要来源于烟气中的飞灰，可溶解的AL在F离子浓度达到一定条件下，会形成氟化铝络合物（胶状絮凝物），包裹在石灰石颗粒表面，形成石灰石溶解闭塞，严重时会导致反应严重恶化的重大事故。 c)Cl的反应 在一个封闭系统或接近封闭系统的状态下，FGD工艺的运行会把吸收液从烟气中吸收溶解的氯化物增加到非常高的浓度。这些溶解的氯化物会产生高浓度的溶解钙,主要是氯化钙,如果高浓度的溶解的钙离子存在FGD系统中,就会使溶解的石灰石减少,这是由于“共同离

18、子作用”而造成的，在“共同离子作用”下,来自氯化钙的溶解钙就会妨碍石灰石中碳酸钙的溶解。控制CL离子的浓度在1200020000ppm是保证反应正常进行的重要因素。2.2 空塔喷淋脱硫工艺烟气通过电除尘器后进入吸收塔，在吸收塔内烟气向上运动且被吸收液滴以逆流方式所洗涤。喷嘴为无堵塞螺旋喷嘴，吸收液通过喷雾液滴可使气体和液体得以充分接触，脱硫后的净烟气进入折流式除雾器，去除烟气中通过喷淋层夹带的水分。石灰石石膏喷淋空塔具有以下优点：(1) 石灰石膏法烟气脱硫工艺技术成熟，操作成熟，操作成熟，管理成型。(2) 脱硫效率高达95%以上，对煤种适用性:无限制,可用于高中低含硫煤种， 是目前最高脱硫效率

19、的方法。(3) 吸收剂:石灰石或石灰，脱硫剂来源广，价格低廉。(4) 脱硫剂钙硫比Ca/S1.03，为脱硫剂最大利用率、最小消耗率的方法。(5) 脱硫产物为石膏(二水硫酸钙)，石膏品质：90%左右纯度，可作建材使用，也易于处理综合利用。(6) 水耗及废水量与烟气与工艺水等参数有关，工艺中的废水经处理后可重复利用。(7) 机组适用性强，无限制,尤其适用大机组。利用率大于95%。(8) 占地面积：取决于现场条件。电耗：1.2-1.6%，为较大的一种。2.3烟气脱硫系统构成：烟气脱硫（FGD）装置采用高效的石灰石/石膏湿法工艺，整套系统由以下子系统组成： （1）SO2吸收系统 （2）烟气系统 （3）

20、石灰石浆液制备系统 （4）石膏脱水系统 （5）供水和排放系统 （6）废水处理系统 （7）压缩空气系统3 燃烧产生的烟气量及SO2浓度计算3.1燃煤锅炉空气量与烟气量计算 取1kg煤作为研究基准表3-1 1kg煤的设计计算化学成分干燥无灰基收到基单位质量摩尔组成/理论需氧量/daf,%ar,%mol(1kg煤)-1molC71.9846.9539.1339.13H4.132.6926.9013.45O21.4513.998.74S0.980.640.20.2N1.370.890.640.32W16.168.988.98A18.61干燥无灰基与收到基的转换：Xar=Xdaf(1-War-Aar)C

21、ar=71.98%1-16.16%-18.61%=46.95% (依此计算如上表)单位质量的摩尔组成：nc=Car1000Mc=46.95%=39.13 molkg煤 (依此计算如上表)理论需氧量：O2=39.13+6.73-4.37+0.2=41.69 molkg煤理论空气量(假设空气中N/O为3.78)：Qa=1+3.7841.6922.41000=4.46 mN3kg煤实际空气量：Qa=Qaa=4.461.26=5.62 mN3kg煤理论烟气量：Qs=39.13+26.92+0.2+0.32+8.9822.41000+4.460.79=4.91 mN3kg煤实际烟气量：Qs=Qs+a-1

22、Qa=4.91+1.26-14.46=6.07 mN3kg煤已知锅炉每小时燃煤400t，则每小时烟气产量（标况下）：V=Qs4001000=2.43106m3h=674.44 m3s3.2烟气中SO2浓度：CSO2=2SQs106=20.00646.07106=2.11103mgm34脱硫设备结构设计计算4.1脱硫效率计算火电厂大气污染物排放标准GB 13223-2011，规定燃煤锅炉SO2排放浓度限值为100 mg/m3。但设计的时候要比标准稍微小一些，设定净化后烟气中SO2浓度为85mg/m。则脱硫效率：=C1-C2C1100%=2.11103-852.11103100%=95.97%式中

23、：C1：脱硫前烟气中SO2的折算浓度，mg/m；C2：脱硫后烟气中SO2的折算浓度，mg/m。4.2脱硫塔的设计由于喷淋吸收塔具有内部构件少，塔内不易结垢和堵塞，压力损失也较小等优点。因此，本设计选择逆流喷淋塔脱硫技术。4.2.1喷淋系统设计在满足吸收二氧化硫所需表面积的同时，应该尽量把喷淋造成的压力损失降低到最小，喷嘴是净化装置的最关键部分，必须满足以下条件： 能产生实心锥体形状，喷射区为圆形，喷射角度为60-120； 喷嘴内液体流道大而畅通，具有防止堵塞的功能； 采用特殊的合金材料制作，具有良好的防腐性能和耐磨性能； 喷嘴体积小，安装清洗方便； 喷雾液滴大小均匀，比表面积大而又不容易引起带

24、水。 雾化喷嘴的功能是将大量的石灰石浆液转化为能够提供足够接触面积的雾化小液滴以有效脱除烟气中二氧化硫。湿法脱硫采用的喷嘴一般为离心压力雾化喷嘴，可粗略分为旋转型和离心型。常用的有空心锥切线型、实心锥切线型、双空心锥切线型、实心锥型、螺旋型等5种。1）喷淋塔内径设计 喷淋塔直径D可由吸收塔出口实际烟气体积流量和烟气流速确定。本设计取烟气流速u=3.5m/s。吸收塔直径根据下列公式计算：V=Au=(D2)2u式中：V为烟气体积流量，m/s； u为烟气流速，m/s； D为喷淋塔直径，m； A为吸收塔塔截面积，m2。设塔内操作温度为85OC，根据理想气体状态方程PV=nRT换算可得此条件下烟气流量为

25、：V1=674.44(85+273)273=884.43m3s则吸收塔的直径为：D=4Vu=4884.433.5=17.94 m 取吸收塔直径 D1=18.00 m表4-1 吸收塔高度参考表项目范围吸收塔入口宽度与直径之比/%60-90入口烟道到第一层喷淋层的距离/m2.03.5喷淋层间距/m1.22.0最顶端喷淋层到除雾器的距离/m1.22.0除雾器高度/m2.03.0除雾器到吸收塔出口的距离/m0.51.0吸收塔出口宽度与直径之比/%60-1002）吸收区设计吸收区高度一般指烟气进口水平中心线到喷淋层中心线的距离，烟气接触反应时间一般为25 s。设计接触反应时间为3 s，则吸收区高度为：h

26、1=ut=3.03=9 m吸收区一般设置36个喷淋层，本设计中设置5个喷淋层。喷淋层间距一般为1.22 m，为方便检修和维护，层间距设为2 m。入口烟道到第一喷淋层的距离一般为23.5m，本设计为：h2=9-1.55-1=3.0 m符合要求。4.2.2除雾器设计吸收塔均应装备除雾器，在正常运行状态下除雾器出口烟气中的雾滴浓度应该不大于75mg/m3。除雾器一般设置在吸收塔顶部（低流速烟气垂直布置）或出口烟道（高流速烟气水平布置),通常为二级除雾器。除雾器设置冲洗水，间歇冲洗冲洗除雾器。湿法烟气脱硫采用的主要是折流板除雾器。 喷淋塔除雾区分成两段，每层喷淋塔除雾器上下各设有冲洗喷嘴。最下层冲洗喷

27、嘴距最上层喷淋层（3-3.5）m，距离最上层冲洗喷嘴（3.4-32）m。 除雾器的选型折流板除雾器 折流板除雾器是利用液滴与某种固体表面相撞击而将液滴凝聚并捕集的，气体通过曲折的挡板，流线多次偏转，液滴则由于惯性而撞击在挡板被捕集下来。通常，折流板除雾器中两板之间的距离为20-30 mm，对于垂直安置，气体平均流速为23 m/s；对于水平放置，气体流速一般为610 m/s。气体流速过高会引起二次夹带。 除雾器的主要设计指标a.冲洗覆盖率：冲洗覆盖率是指冲洗水对除雾器断面的覆盖程度。冲洗覆盖率一般可以选在100 %300 %之间。冲洗覆盖率=nh2tan2A100%式中：n 为喷嘴数量，20个；

28、为喷射扩散角，90；A 为除雾器有效通流面积，15 m2；h 为冲洗喷嘴距除雾器表面的垂直距离，0.05m；冲洗覆盖率=nh2tan2A100%=200.0521215100%=203%b.除雾器冲洗周期：冲洗周期是指除雾器每次冲洗的时间间隔。由于除雾器冲洗期间会导致烟气带水量加大。所以冲洗不宜过于频繁，但也不能间隔太长,否则易产生结垢现象，除雾器的冲洗周期主要根据烟气特征及吸收剂确定。c.除雾效率。指除雾器在单位时间内捕集到的液滴质量与进入除雾器液滴质量的比值。影响除雾效率的因素很多,主要包括:烟气流速、通过除雾器断面气流分布的均匀性、叶片结构、叶片之间的距离及除雾器布置形式等。d.系统压力

29、降。指烟气通过除雾器通道时所产生的压力损失 ，系统压力降越大 ,能耗就越高。除雾系统压降的大小主要与烟气流速、叶片结构、叶片间距及烟气带水负荷等因素有关。当除雾器叶片上结垢严重时系统压力降会明显提高 ，所以通过监测压力降的变化有助把握系统的状行状态 ，及时发现问题 ，并进行处理。e.烟气流速。通过除雾器断面的烟气流速过高或过低都不利于除雾器的正常运行 ，烟气流速过高易造成烟气二次带水，从而降低除雾效率，同时流速高、系统阻力大，能耗高。通过除雾器断面的流速过低，不利于气液分离，同样不利于提高除雾效率。设计烟气流速应接近于临界流速。根据不同除雾器叶片结构及布置形式，设计流速一般选定在3.55.5m

30、/ s之间。本方案的烟气设计流速为4m/s。f.除雾器叶片间距。除雾器叶片间距的选取对保证除雾效率 ，维持除雾系统稳定运行至关重要。叶片间距大 ，除雾效率低 ，烟气带水严重 ，易造成风机故障 ，导致整个系统非正常停运。叶片间距选取过小，除加大能耗外 ，冲洗的效果也有所下降 ，叶片上易结垢、堵塞 ，最终也会造成系统停运。叶片间距一般设计在 2095mm。目前脱硫系统中最常用的除雾器叶片间距大多在3050mm。g.除雾器冲洗水压。除雾器水压一般根据冲洗喷嘴的特征及喷嘴与除雾器之间的距离等因素确定，喷嘴与除雾器之间距离一般小于1 m ，冲洗水压低时，冲洗效果差，冲洗水压过高则易增加烟气带水，同时降低

31、叶片使用寿命。h.除雾器冲洗水量。选择除雾器冲水量除了需满足除雾器自身的要求外，还需考虑系统水平衡的要求，有些条件下需采用大水量短时间冲洗，有时则采用小水量长时间冲洗，具体冲水量需由工况条件确定，一般情况下除雾器断面上瞬时冲洗耗水量约为14m3m2h参考表4-1，取最后一层喷淋层到除雾器的距离为1.5 m，除雾器到吸收塔出口的距离为0.6m。除雾器高度取2.5m，采用2层除雾，则除雾区总高度为： h3=1.5+2.52+0.6=7.1 m4.2.3浆液循环池设计脱硫液在循环池中的停留时间一般为510 min，液气比一般为1330 L/m3，本设计取停留时间t1=5 min，液气比为15浆液池容

32、量V2的计算表达式：V2=V1(LG)t1浆液循环池的体积：V2=884.431556010-3=3.98103 m3选取浆液循环池的内径略大于吸收区内径，则D2=19 m 根据V计算浆液循环池高度 h4=4V2(D22)=43980192=14.04 m烟气进口底部至浆液面距离一般为0.81.2 m，本设计取 h5=1.0 m。4.2.4烟气进、出口设计典型设计工况下，吸收塔入口烟气温度为100，吸收塔出口冷烟气温度为50，则此条件下进、出口烟气流量为：V3=674.44(273+100)273=921.49 m3sV4=674.44(273+50)273=797.96 m3s由表4-1得，

33、进口宽/直径取0.6，出口宽/直径取0.7进口宽度：L进=18.000.6=10.80 m出口宽度：L出=18.000.7=12.60 m进出口烟气流速一般为1218 m/s，本设计取u1=15 ms，由V=uhL得：烟气进口高度 h进=921.49(1510.8)=5.69 m烟气出口高度 h出=797.96(1512.6)=4.22 m喷淋塔总高度：H=h1+h3+h4+h5+h进+h出=3.0+7.1+14.04+1.0+5.69+4.22=35.05 m4.2.5再循环系统设计吸收塔喷淋层设计为5层，每台循环泵对应一层喷淋层。本设计中要脱除的SO2的量为0.240010006495.9

34、7%1000=4913.664kgh单位体积循环浆液吸收SO2的能力约为0.20g/L，可计算的出循环浆液量为：4913.6640.2=2.46104m3h本设计中采用5台浆液循环泵，每台泵的流量为8175m/h，取为8300m/h。4.2.6氧化风机的选型氧化风机设在氧化风机房，其作用是为吸收塔浆液池中的浆液提供充足的氧化空气。风机主要有3类：离心风机、轴流风机、罗茨风机。由于罗茨风机为高压恒流风机，风压最高可达150 KPa，且适合恒流量负载的情况，因此选用罗茨风机。氧化空气喷管布置在搅拌器附近，均匀布置，以满足氧化要求。喷嘴间距采用标准间距500 mm，喷嘴直径为12 mm，喷射空气流速

35、取60 m/s，喷嘴与罐底的间距应不小于400 mm。考虑空气富余量，氧化所需的氧气量等于SO2的产生量，所以鼓风机风量计算如下：烟气中SO2的摩尔百分含量：ySO2=0.2(6.0710322.4)=7.3810-4喷淋塔内烟气流量为： V1=884.43 m3sSO2的产生量为：884.437.3810-4=0.653 m3s已知空气含水（标准状况下）：0.01396 kg/m3，则水汽体积分数：=0.10322.4103=0.0174鼓风机风量Q=0.6531+79211+0.0174=3.16 m3s=11376 m3h选用2台机号为8D的4-72型离心风机，转速为960r/min，一

36、台备用。4.2.7搅拌器选型在吸收塔底部，石灰石浆液经过脱硫过程之后，变成了CaSO3和 CaSO312H2O，此时为了使氧化风机鼓入的空气能够充分地和CaSO3和 CaSO312H2O接触，以便充分氧化，需要CaSO3和CaSO312H2O的混合溶液内部颗粒分布均匀，在这种情况下，需要使用搅拌器来使溶液悬浮颗粒均匀混合，同时增大和空气接触的面积。 在吸收塔浆液池的下部，沿塔径向布置四台侧进式搅拌器，其作用是使浆液的固体维持在悬浮状态，同时分散氧化空气。搅拌器安装有轴承罩、主轴、搅拌叶片、机械密封。搅拌器叶片安装在吸收塔降池内，与水平线约为10度倾角、与中心线约为-7度倾角。采用低速搅拌器，有

37、效防止浆液沉降。搅拌桨型式为三叶螺旋桨，轴的密封形式为机械密封。吸收塔搅拌器的搅拌叶片和主轴的材质为合金钢。搅拌器必须不停的运行。4.2.8烟气换热器的选型 大多数锅炉排放的烟气温度为130180之间。含有SO2的烟气经除尘脱硫装置净化后，其温度将降到 4060之间，且其中充满了饱和水蒸气。为提高污染物的扩散能力，降低烟羽的可见度、避免烟囱“下雨”，或为了满足当地环保法的要求，一般将进入除尘脱硫装置之前的烟气温度降到 100以下，同时将净化后的烟气加热到 90 oC以上。 考虑到热管式气-气换热器的传热效率高，可避免冷热流体串流，可有效防止露点腐蚀，运行及维护费用低，工厂化程度较高等特点，本设

38、计采用1台热管式换热器作为该脱硫工程的烟气换热器。4.2.9石灰石浆液制备系统所需浆液量计算：本系统设计钙硫比为1.2:1，石灰石纯度为90.67%，则石灰石消耗为：0.240010395.97%1.210010-60.9067=10.16 th根据浆液密度1250kg/m（含固量为30%），可以计算出所需浆液量为：10.16103(125030%)=27.09 m3h本系统共配有一座石灰石浆液箱和四台石灰石浆液泵，每座吸收塔配有一条石灰石浆液输送管，石灰石浆液通过管道输送到吸收塔。每条输送管上分支出一条再循环管回到石灰石浆液箱，以防止浆液在管道内沉淀。4.3烟囱设计计算4.3.1烟囱高度设计

39、根据锅炉大气污染物排放标准GB 13271-2014，每个新建燃煤锅炉房只能设一根烟囱，烟囱高度应根据锅炉房装机总容量，按表4-1规定执行，锅炉烟囱的具体高度按批复的环境影响评价文件确定。新建锅炉房的烟囱周围半径200m距离内有建筑物时，其烟囱应高出最高建筑物的3 m以上。表4-2 燃煤锅炉房烟囱最低允许高度锅炉房装机总容量MW0.70.71.41.42.82.8771414t/h112244101021000 KW可得：H=n0QHn1HSn2u-1式中：n0取1.303，n1取1/3，n2取2/3H=1.30370089.7413100231.8-1=644 m则烟囱的有效高度H=100+

40、591=744 m3）烟囱高度校核设计吸收塔吸收效率为95.97%，可得排放烟气中二氧化硫的浓度为：SO2=1-95.97%2.11103=85 mgm3二氧化硫的排放速率：vSO2=SO2QV=85930.8110-3=79.12gsmax=2vSO2H2eyz式中： yz为一个常数，一般取0.51.0，此处取0.6； H为烟囱有效源高；max=279.121031.87442e0.6=0.011mgm3环境空气质量标准GB 3095-2012中二氧化硫日平均浓度限值为0.15mg/m30.011 mg/m3，所以设计符合要求。4.3.2烟囱的直径计算设烟气在烟囱内流速为v=25m/s，则烟

41、囱的平均截面积为：A=930.8125=37.23 m2烟囱的平均直径d为：d=4A=437.23=6.88 m4.3.3烟囱阻力损失计算已知标况下烟气密度=1.34kgm3，则烟囱中烟气密度：1=1.34100.31101.325=0.97 kgm3烟囱阻力可按下式计算：Pm=ldv22式中：为摩擦阻力系数，无量纲；v为管道内烟气流速，m/s；为烟气密度，kg/m3l为管道长度，m；d为管道直径，m。已知管道的摩擦系数为0.08，所以烟囱的阻力损失为：Pm=0.081002520.976.882=352.47 Pa4.4管道系统设计计算4.4.1管道直径计算管道采用薄皮钢管，管内烟气流速为v

42、0=14 m/s，工况下，压力P=90 KPa，温度T=120oC。工况下烟气流量：Q=674.44(273+120)273101.32590=1093.07 m3s则管道直径：d=41.2Qv0式中：Q为烟气流量，m3/s； v0为烟气流速，m/s； 1.2为修正系数。带入相关值得：d=41.21093.0714=10.92 m4.4.2系统阻力计算1）摩擦压力损失已知管道长度为230m，对于圆管：PL=ldv22工况下烟气密度： 2=1.34+12090101.325=0.83 kgm3PL=0.0823010.921420.832=137.06 Pa2）局部压力损失P=v2290弯头，=0.23P=0.230.831422=18.71 Pa11个弯头P=1118.71=205.81 Pa除尘器阻力选1500 Pa，脱硫设备阻力选150 Pa。P=1500+150+Pm+PL+P=1500+150+352.47+137.06+205.81=2345.34 Pa4.5风机的选择4.5.1风量计算Qy=1.1Q273+T273101.325P=1.16