脱硫脱硝设计

成绩南京工程学院课程设计说明书（论文）题目2x300MW石灰石/石膏湿法脱硫工艺课程名称脱硫脱硝技术课程设计院（系;、部、中心）专业环境工程班级学生姓名学号设计地点指导教师设计起止时间：2011年11月28日至2011年12月2日目录TOC\o"1-5"\h\z前言3工艺介绍3工艺设计步骤4\o"CurrentDocument"3.1、烟气参数、煤质资料、吸收剂成份、脱硫效率；43.1.1已知参数：43.1.2设计条件：53.1.3设计内容：53.1.4煤质参数6\o"CurrentDocument"3.2、系统流程的确定；7设计计算94.1、原始数据9\o"CurrentDocument"4.2燃料灰渣计算13\o"CurrentDocument"4.3FGD进口烟气量的计算14\o"CurrentDocument"4.4石灰石与石膏耗量18\o"CurrentDocument"4.5除尘器出口飞灰浓度19烟温和水平衡计算（有GGH计算结果示例）20\o"CurrentDocument"5.1、原烟气（增压风机前）20\o"CurrentDocument"5.2、原烟气（增压风机后）20\o"CurrentDocument"5.3、GGH原烟气出口20\o"CurrentDocument"5.4、吸收塔出口21\o"CurrentDocument"5.5、GGH净烟气出口21\o"CurrentDocument"5.6、氧化空气流量21\o"CurrentDocument"5.7、蒸发水量22\o"CurrentDocument"5.8、脱硫反应热22\o"CurrentDocument"5.9、吸收塔内放热23\o"CurrentDocument"5.10、水蒸气蒸发吸热23\o"CurrentDocument"5.11、余热比率23\o"CurrentDocument"5.12、水平衡23\o"CurrentDocument"5.13、石灰石用量（25~35%）24\o"CurrentDocument"5.14、副产物的生成量（15~25%）24\o"CurrentDocument"5.15、主要设备255.15.1、吸收塔255.15.2、氧化槽25\o"CurrentDocument"5.16、设计参数汇总（有GGH）26主要参考文献26总结和心得27南京工程学院环境工程系2X300MW石灰石/石膏湿法脱硫工艺参数设

计（有GGH）—・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%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SO2,造成大气环境污染，且随着装机容量的递增，SO2的排放量也在不断增加，加大火电厂SO2的控制力度就显得非常紧迫和必要。so2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SO2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/m3的SO2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。二.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SO2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。其他同样有害的物质如飞灰、SO3、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/Nm3（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3〜5%的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）。三、工艺设计步骤3.1、烟气参数、煤质资料、吸收剂成份、脱硫效率；3.1.1已知参数：（1）设计煤质（详细数据见指导书）。（2）哈尔滨锅炉有限公司HG-1060/17.5-HM35型号锅炉（详细数据见指导书）。（3）环境温度20°C，空气中的水质量含量1%。（4）石灰石品质:CaCO3含量98.2%，SiO2含量1.1%，CaO含量54.5%，MgO含量0.65%，S含量0.025%。电除尘器除尘效率99.7%。除尘器漏风系数3%。增压风机漏风系数1%。GGH漏风系数1%。3.1.2设计条件：除尘器出口烟气温度138°C。脱硫效率95%。氧化倍率2。Ca/S摩尔比1.03。烟气流速3.5m/s。雾化区停留时间2.5s。液气比14L/m3。停留时间5s。GGH净烟气侧出口温度80Co3.1.3设计内容：燃料灰渣计算。FGD系统烟气量计算。石灰石与石膏耗量计算。除尘器出口飞灰计算。设计计算(氧化风量、蒸发水量、脱硫反应热、吸收塔内放热、水蒸发吸收、水平衡、石灰石用量、石膏产量、吸收塔尺寸、氧化槽尺寸核算等)。

对本设计的评述或有关问题的分析讨论。吸收塔工艺流程图，并在图上标注系统主要烟气流量与SO2浓度参数。绘制吸收塔塔体结构尺寸图。3.1.4煤质参数工业与元素分析单位煤种1Cy%49.9Hy%3Oy%5.57Ny%0.86Sy%0.59Ay%31.58Wy%8.5Vr%17.86QyDWkJ/kg188703.2、系统流程的确定;PROCESSWAFER

TANKPROCESSWATER

PUMP

工艺水聚工艺水痛Coo~0ATilQOXIDAnOHAIKBLOWERa化风机旺粉TEHNGHYDROCLONE石爆就说站ABSURBER吸收塔Mt$rELIMINATORSREACTION

rANK

沸反应曲«TOABSORBER去毁收塔BOOSTER

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升压成机GYPSUMSTORAGE石窗库CYPSIMRECEIVER石鹰收集地说WASTEWATERTANKVACUUMFILTER真空皮带过施机EMERGENCYSTORAGESUMP去事故桨池IwaSfewafer

HYDROCLONE

废水新流站FILTRATEWAFER

LANK

旋液水坑FILTKATEWATERPUMP袈浪水泵图1石灰石FILTRATEWAFER

LANK

旋液水坑@ru曲——O&碰功弋@—Ss11段口时即姬揶jJ^WWfP=，go虽OJM

£ZCO尊1贸NCD6EN10270'15011,50N9d1&3*?50辄斑叫遍4,56N29134°100调29,30N9c£34'250第腱强叫调4,56N28149°10026.80N9b305'250赧惭5调4,56N27135°900X600煽畅棉31,90N9a16，250辄蜒耐调4,56N26150"900X600枷怖桶29.30N83项1200X1000尚』楙2.0N25165°900X600焜中遍26,90N7d般1200解林热脚2.42N24h97宁80031.80N7c1200解鲜热瞬2.42N24a375。aoo蜥地事碘31.80N7b服1200麟\地幡2.42N23b112.5'aooffimn.W£9.30N7a1200醐A地中嘛2.42N23ci5R宁aoo29.30NGb朋200砒麟口映1.05NEEb127.5-aoo•Ml地M肯26.80N6a£00砒晚中麟1.05N如.67.5*800制则婀幡有26.80N5d160'50斯耕姬中嘛1.73N21b142.5*aoo帼黜地,中调£4.30N5c须50品剧姬幡i?1.73NEla82.51aoo蜩耕地，中调24.30N5b302*50IB愀/顺1.73N?0100'900X600局中棉24,30N5a13*50瓣稀邮喻1,73N1915'150事谶皿帼捕14,30N4d160'600黯鬲翰林2,30N1815?150楸晰海14.30N4c23P600黯扃翰耕2.30N17164'100枷M褊24.30N4b302'&002.30N16b踞125磁IM碱1.20N4a3&00mHfeS2.30N16a幻125磁岫遍1.20N3c血80蹴哄瀚1.70N1551100蛹网幡614.30N3h250*80蹴哄遍1.70N14355'100砌那,中瀚14.30N3a加80翔M瀚1.70N13168'300埸顺11,65N2b£75'250尬腌捕075N12185'250瓣帅*料部耐瀚11,50N2a95'250搏勺翰薜0,75Nil0'80枷中瀚11.50N18°1500,474岸导i*育*京号HfflN)4*图2吸收塔结构尺寸图.设计计算原始数据序号项目符号单位煤种(1)煤质资料1应用基碳份Cy%49.9

2应用基氢份Hy%33应用基氧份Oy%5.574应用基氮份Ny%0.865应用基硫份Sy%0.596应用基灰份Ay%31.587应用基水份Wy%8.58低位发热量QyydwkJ/kg18870（2）锅炉型号及参数1锅炉型号SG220/9.8-M6712锅炉制造厂哈尔滨锅炉有限公司3蒸发量Dgrt/h10604过热蒸汽温度tgr°C5405过热蒸汽压力PgrMpa17.506过热蒸汽焓igrkJ/kg3395.37再热蒸汽流量（出口/进口）Dzrt/h8798再热蒸汽温度（出口）t"zrC5409再热蒸汽温度（进口）t'zrC33210再热蒸汽压力（出口）pAzrMpa3.975

11再热蒸汽压力（进口）_tpAzrMpa3.77512再热蒸汽焓（出口）i"zrkJ/kg3538.7313再热蒸汽焓（进口）•tizrkJ/kg3147.7614汽包压力pMpa19.0015排污率aPS/0.0116排污水焓ipskJ/kg1749.517给水温度tgs°C28218给水压力pgsMpa19.39219给水焓igskJ/kg1333.6020锅炉效率（高位发热量计）ngl/0.831421锅炉效率（低位发热量计）ndl/0.924722机械未完全燃烧损失q4%1.0023炉膛过剩空气系数ai/1.1524空预器出口过剩空气系数aky/1.2025空预器进口过剩空气系数aky/1.3325灰渣分配比例Oh%85（3）环境参数1环境温度t0C20

2标态下so2密度psokg/Nm32.8563空气中的水质量含量%14空气密度pgkg/m31.29(4)石灰石品质资料(石灰石矿点)1CaCO3含量9CaCO3%98.22SiO2含量%1.13CaO含量%54.54MgO含量%0.655S含量%0.025(5)电除尘器资料1电除尘器数量2每台电除尘器电场数3厂商4型式5除尘效率Zp%99.7(6)吸收塔设计参数1除尘器出口烟气温度°C1382脱硫效率%95

3氧化倍率24空气中的水含量kg/kg0.0085空气密度kg/m31.2906石灰石含量%98.27镁含量%0.658钙硫比1.039烟气流速m/s3.510雾化区停留时间s2.511液气比L/m31412停留时间min54.2燃料灰渣计算序号项目符号单位计算公式计算结果1耗煤量Bht/h=（Dgr（i-i）+a（i'-i）+D（i-i.））Jgrgspsgszrzczj/（Qg"161.202计算燃料消耗量Bjt/h=Bh*（100-q4）/100159.593除尘器进口灰量Gepit/h=%5ep24.634除尘器出口灰量Gepot/h*h*(1稣0.074

4.3FGD进口烟气量的计算（1）烟气量的计算序号项目符号单位计算公式计算结果1理论空气量VoNm3/Kg0.0889(Cy+0.375Sy)+0.265Hy-0.0333Oy5.0652n2理论体积VN20Nm3/Kg0.79V0+0.008Ny4.0083CO2理论体积VCO20Nm3/Kg1.866Cy/1000.9314SO2理论体积VSO20Nm3/Kg0.7Sy/1000.0045ro2理论体积VRO20Nm3/Kg1.866(Cy+0.375Sy)/1000.9356水蒸汽理论体积VH2O0Nm3/Kg0.111Hy+0.0124Wy+0.0161V00.5207燃烧产物理论体积Vy0Nm3/KgVN20+VRO20+VH2O05.4648空预器出口燃烧产物实际体积（（湿）VkyNm3/KgVy0+0.0161(aky-1)V0+(aky-1)V6.4939蒸汽吹灰量gkg/kg锅炉厂定0.0010空预器出口烟气比重r0yKg/Nm3(1-0.01Ay+1.285akyV0+g)/Vky1.316

11空预器出口烟气量QpyNm3/hVky*Bj*103103622812除尘器漏风系数△a1/除尘器厂给定0.0313增压风机漏风系数△a2/增压风机厂给定0.0114GGH漏风系数△a3/GGH厂给定0.0115除尘器出口温度J°C(a*t+△a*只)/(a+△a)kypy10ky113516增压风机出口温度°C(%%+：£△a*t0)/("£△a)13417GGH出口温度qC(%%+：£△a*t0)/(aky+Wa)13318除尘器出口烟气实际体积（湿烟气）V|py1Nm3/KgVky+0.0161^泊冲+左a1*V06.64719除尘器出口烟气量（湿态、标态）Qpy1bNm3/hVpy1*Bj*103106087020除尘器出口烟气实际体积（干烟气）V|py^Nm3/KgVN2+VO2+VCO2+VSO26.10821增压风机进口烟气量（标干）Qpy1m3/hVpy1*Bj*103*(273+t1)/27397479822增压风机出口烟气实际体积（湿烟气）Vpy2Nm3/KgVky+0.0161£^a*V0+£^a*V06.699

23增压风机出口烟气量（湿态、标态）Qpy2bNm3/hVpy2*B；103106908424增压风机出口烟气量（湿态、实际）Qpy2m3/hVpy2*B；103*(273+t3)/2736.10825增压风机烟气实际体积（干烟气）Vpy2Nm3/KgVN2+VO2+VCO2+VSO2159459426增压风机出口烟气量（干态、标态）Qpy2bNm3/hVpy2b*Bj*10397479827增压风机出口烟气量（干态、实际）Qpy2m3/hVpy2*B；103*(273+t3)/2731453962（2）除尘器出口烟气成分序号项目符号单位计算公式计算结果1n2体积VN2Nm3/KgVn2°+0.79(aky+£Aa-1)V4.92882o2体积VO2Nm3/Kg0.21(aky+£Aa-1)Vo0.24473CO2体积VCO2Nm3/KgVCO200.93114SO2体积VSO2Nm3/KgO.85*Vso200.00355水蒸汽体积VH2ONm3/KgV膈+0.0161(%+z△以—1)V0+g/0.7930.5387（3）FGD进口烟气成分序号项目符号单位计算公式计算结果

1n2体积VN2Nm3/KgVN2o+0.79(aky+£Aa-1)V4.96882o2体积V02Nm3/Kg0.21(aky+£△a-1)Vo0.25533CO2体积VC02Nm3/KgVCO200.93114SO2体积VS02Nm3/Kg0.85*VSO200.00355水蒸汽体积VH20Nm3/KgV02+0.0161气+zAa-1)V0+g/0.7930.5395(4)烟气成分与湿烟气量比值序号项目符号单位计算公式计算结果1N2体积百分比%100*VN2/Vpy474.17202体积百分比%100*VO2/Vpy43.813。02体积百分比%100*VCO2/Vpy413.904$02体积百分比%100飞02驰0.055水蒸汽体积百分比%100*VH2O/Vpy48.05(5)烟气成份与干烟气量比值序号项目符号单位计算公式计算结果1N2体积百分比%100*VN2/Vpy481.35

2o2体积百分比%100*VO2/Vpy44.183。。2体积百分比%100*VCO2/Vpy415.244$02体积百分比%100*VSO2/Vpy40.06(6)原烟气中SO2浓度计算序号项目符号单位计算公式计算结果1转换成S02体积Vso2SNm3/KgvS020.0035112原烟气S02体积流量QS02VNm3/hVSO2S*Bj*103560.243原烟气S02质量流量QS02mkg/hpSo2*QSO2V1600.054原烟气进口S02浓度(干态)CS02mg/Nm31000*1000*QSO2m/（Qpy5*273/（273+t4））2232.342448.264.4石灰石与石膏耗量序项符单计算公式计算结果

号目号位1石灰石耗量Glimt/hC*E*(100/64)*Q*10-9*mol/CaCO%3.7162副产物石膏产量Ggyt/hQpy2*10-9*(CSO2,*172/64)+Glim*中CaCO3/100*0.04+Glim*(1-中CaCO3/100)5.9644.5除尘器出口飞灰浓度序号项目符号单位计算公式计算结果1增压风机进口飞灰浓度（湿态）GFan,wetg/Nm3Gepi/Qpy1*10623.2172增压风机进口飞灰浓度（干态）GFan,dryg/Nm3Gepi/Qpy1*10625.267

五.烟温和水平衡计算（有GGH计算结果示例）5.1、原烟气（增压风机前）烟气温度°C135.1标态烟气体积流量Nm3/h,湿1,060,870标态烟气体积流量Nm3/h,干974,889实际烟气量体积流量m3/h,湿1,590,6595.2、原烟气（增压风机后）烟气温度C134.2标态烟气体积流量Nm3/h,湿1,071,478标态烟气体积流量Nm3/h,干984,638实际烟气量体积流量m3/h,湿1,552,2085.3、GGH原烟气出口烟气温度C102.0标态烟气体积流量Nm3/h,湿1,060,764标态烟气体积流量Nm3/h,干974,792实际烟气量体积流量m3/h,湿1,426,104

干烟气质量流量kg/h1,059,615水蒸汽质量流量kg/h74,5135.4、吸收塔出口烟气温度°C47.8标态烟气体积流量Nm3/h，湿1,098,380标态烟气体积流量Nm3/h,干974,975实际烟气量体积流量m3/h，湿1,283,0995.5、GGH净烟气出口烟气温度C80.0标态烟气体积流量Nm3/h，湿1,109,094标态烟气体积流量Nm3/h,干984,822实际烟气量体积流量m3/h，湿1,434,1045.6、氧化空气流量二氧化硫的含量mg/Nm32,448烟气中二氧化硫量kg/h2,597需要脱除的二氧化硫的量kg/h2,467

氧气的质量kg/h1,234氧化空气的量kg/h（干）5,329氧化空气的量kg/h（湿）5,330氧化空气的量Nm3/h（湿）4,1315.7、蒸发水量设出口烟温°C47.8出口烟气中水蒸气的分压Pa10,840出口烟气中含水体积流量Nm3/h127,448出口烟气中含水质量流量kg/h101,067需蒸发水量kg/h26,553需蒸发水体积Nm3/h33,4855.8、脱硫反应热二氧化硫脱除量kg/h2,467二氧化硫脱除量kmol/h39反应放热kJ/h13,070

5.9、吸收塔内放热干烟气比热kJ/kg.°C1.04水蒸气比热kJ/kg.°C1.99烟气温降放热kJ/h67,482,161吸收塔内放热kJ/h67,495,230吸收塔内有效放热kJ/h60,745,7075.10、水蒸气蒸发吸热水的汽化热kJ/kg2,380蒸发水吸收kJ/h63,207,3405.11、余热比率余热比率%-3.6%5.12、水平衡进口水量烟气含水kg/h74,513石灰石浆含水(30%)kg/h9,521氧化空气含水kg/h43

冲洗水、补充水kg/h29,430小计(kg/h)kg/h113,506出口水量烟气带水kg/h101,067石膏结晶水kg/h1,388石膏浆排出水kg/h11,052小计(kg/h)kg/h113,5065.13、石灰石用量(25~35%)吸收剂有效成分%98.8石灰石用量kg/h4080.3石灰石浆用量kg/h13601.15.1