1、1 x 200MWH灰石/石膏濕法脫硫工藝參數(shù)設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)的目的通過(guò)課題設(shè)計(jì)進(jìn)一步鞏固本課程所學(xué)的內(nèi)容， 培養(yǎng)學(xué)生運(yùn)用所學(xué)理論知識(shí)進(jìn) 行濕法煙氣脫硫設(shè)計(jì)的初步能力，使所學(xué)的知識(shí)系統(tǒng)化。通過(guò)本次設(shè)計(jì)，應(yīng)了解 設(shè)計(jì)的內(nèi)容、方法及步驟，使學(xué)生具有調(diào)研技術(shù)資料，自行確定設(shè)計(jì)方案，進(jìn)行 設(shè)計(jì)計(jì)算，并繪制設(shè)備結(jié)構(gòu)圖、編寫(xiě)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)的能力。二.課程設(shè)計(jì)課題的內(nèi)容與要求(D根據(jù)給定的設(shè)計(jì)任務(wù)及操作條件，查閱相關(guān)資料，確定自選參數(shù)，進(jìn)行工藝參數(shù)的計(jì)算；(2)根據(jù)設(shè)計(jì)指導(dǎo)書(shū)及相關(guān)資料，計(jì)算系統(tǒng)工藝參數(shù)及主要設(shè)備設(shè)備尺寸；(3)編寫(xiě)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)；(4)對(duì)設(shè)計(jì)結(jié)果進(jìn)行分析。1.已知參數(shù)：(1)校核煤質(zhì)：Car64% ,

2、 Har 5% ,Oar6.6% ,Nar1% ,Sar0.4% ,War8% ,Aar 16%, Var 15%(2)環(huán)境溫度：-1 C(3)除塵器出口排煙溫度：135c(4)煙氣密度(標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài))：1.34(kg/m3)(5)空氣過(guò)剩系數(shù)：1.3(6)排煙中飛灰占煤中不可燃組分的比例：16%(7)煙氣在鍋爐出口前阻力：800Pa(8)當(dāng)?shù)卮髿鈮毫Γ?7.86 kPa(9)空氣含水(標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下)：0.01293 (kg/m3)(10)基準(zhǔn)氧含量：6%(11)按鍋爐大氣污染物排放標(biāo)準(zhǔn)(GB13271-2011中二類區(qū)標(biāo)準(zhǔn)執(zhí)行煙塵濃度排放標(biāo)準(zhǔn)(標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下)：30(mg/m3)二氧化硫排放標(biāo)準(zhǔn)(標(biāo)準(zhǔn)

3、狀態(tài)下)：200(mg/m3)2.設(shè)計(jì)內(nèi)容：(1)燃煤鍋爐排煙量及煙塵和二氧化硫的濃度計(jì)算。(2)采用石灰石石膏濕法煙氣脫硫。(3)計(jì)算石灰石消耗量，石膏產(chǎn)量，并進(jìn)行水平衡的計(jì)算。(4)選擇合適的液氣比和空塔氣速計(jì)算吸收塔塔徑塔高并對(duì)噴淋系統(tǒng)，除霧器,漿液箱，石膏脫水系統(tǒng)進(jìn)行計(jì)算。(5)風(fēng)機(jī)及電機(jī)的選擇設(shè)計(jì)：根據(jù)脫硫系統(tǒng)所處理的煙氣量，煙氣溫度，系統(tǒng) 總阻力等計(jì)算選擇風(fēng)機(jī)種類，型號(hào)及電動(dòng)機(jī)的種類，型號(hào)和功率。(6)編寫(xiě)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)：設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)按設(shè)計(jì)程序編寫(xiě)，包括方案的確定，設(shè)計(jì)計(jì)算，設(shè)備選擇和有關(guān)設(shè)計(jì)的簡(jiǎn)圖等內(nèi)容。 課程設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)包括封面，目錄, 前言，正文，小結(jié)及參考文獻(xiàn)等部分，文字應(yīng)簡(jiǎn)明通順

4、，內(nèi)容正確完整， 書(shū)寫(xiě)工整，裝訂成冊(cè)。(7)圖紙要求：脫硫系統(tǒng)圖一張(A3)。系統(tǒng)圖應(yīng)按比例繪制，標(biāo)出設(shè)備管件編 號(hào)，并附明細(xì)表。前言我國(guó)的能源構(gòu)成以煤炭為主，其消費(fèi)量占一次能源總消費(fèi)量的70%fc右，這種局面在今后相當(dāng)長(zhǎng)的時(shí)間內(nèi)不會(huì)改變。 火電廠以煤作為主要燃料進(jìn)行發(fā)電，煤 直接燃燒開(kāi)釋出大量SO,造成大氣環(huán)境污染，且隨著裝機(jī)容量的遞增，SO的排 放量也在不斷增加，加大火電廠SO的控制力度就顯得非常緊迫和必要。SO的控 制途徑有三個(gè)：燃燒前脫硫、燃燒中脫硫、燃燒后脫硫即煙氣脫硫（FGD,目前煙氣脫硫被以為是控制SO最行之有效的途徑。目前國(guó)內(nèi)外的煙氣脫硫方法種類 繁多，主要分為干法（或半干法）

5、和濕法兩大類。濕法脫硫工藝絕大多數(shù)采用堿 性漿液或溶液作為吸收劑，技術(shù)比較成熟，是目前使用最廣泛的脫硫技術(shù)，根據(jù) 吸收劑種類的不同又可分為石灰石/石膏法（鈣法）、氨法、海水法等。其中鈣法 因其成熟的工藝技術(shù)，在世界脫硫市場(chǎng)上占有的份額超過(guò)80%截至2011年底，我國(guó)脫硫裝機(jī)超過(guò) 6億千瓦，其中85犯上為濕法煙氣脫 硫，多存系統(tǒng)穩(wěn)定性差，脫硫效率波動(dòng)較大等問(wèn)題。火電廠大氣污染物排放標(biāo)準(zhǔn) GB13223-2011將執(zhí)行200mg/m的SO排放濃度限值，且新建脫硫裝置將不允許設(shè) 置旁路，對(duì)脫硫裝置性能與可靠性要求極高。工藝介紹本課程設(shè)計(jì)采用的工藝為石灰石-石膏濕法全煙氣脫硫工藝，吸收塔采用單 回路噴

6、淋塔工藝，含有氧化空氣管道的漿池布置在吸收塔底部， 氧化空氣空壓機(jī) （1用1備）安裝獨(dú)立風(fēng)機(jī)房?jī)?nèi)，用以向吸收塔漿池提供足夠的氧氣和 /或空氣, 以便亞硫酸鈣進(jìn)一步氧化成硫酸鈣，形成石膏。塔內(nèi)上部煙氣區(qū)設(shè)置四層噴淋。4臺(tái)吸收塔離心式循環(huán)漿泵（3運(yùn)1備）每 個(gè)泵對(duì)應(yīng)于各自的一層噴淋層。塔內(nèi)噴淋層采用FRPt,漿液循環(huán)管道采用法蘭 聯(lián)結(jié)的碳鋼襯膠管。噴嘴采用耐磨性能極佳的進(jìn)口產(chǎn)品。 吸收塔循環(huán)泵將凈化漿 液輸送到噴嘴，通過(guò)噴嘴將漿液細(xì)密地噴淋到煙氣區(qū)。從鍋爐來(lái)的100%煙氣中所含的SO通過(guò)石灰石漿液的吸收在吸收塔內(nèi)進(jìn)行脫硫反應(yīng)，生成的亞硫酸鈣 懸浮顆粒通過(guò)強(qiáng)制氧化在吸收塔漿池中生成石膏顆粒。其他同樣

7、有害的物質(zhì)如飛 灰、SO、HCI和HF大部分含量也得到去除。吸收塔內(nèi)置兩級(jí)除霧器，煙氣在含 液滴量低于100mg/Nm （干態(tài)）。除霧器的沖洗由程序控制，沖洗方式為脈沖式。石膏漿液通過(guò)石膏排出泵（1用1備）從吸收塔漿液池抽出，輸送至至石膏漿液緩沖箱，經(jīng)過(guò)石膏旋流站一級(jí)脫水后的底流石膏漿液其含水率約為50%右，直接送至真空皮帶過(guò)濾機(jī)進(jìn)行過(guò)濾脫水。溢流含35%勺細(xì)小固體微粒在重力作用下流入濾液箱，最終返回到吸收塔。旋流器的溢流被輸送到廢水旋流站進(jìn) 一步分離處理。石膏被脫水后含水量降到 10犯下。在第二級(jí)脫水系統(tǒng)中還對(duì)石 膏濾餅進(jìn)行沖洗以去除氯化物，保證成品石膏中氯化物含量低于100Ppm以保證生成

8、石膏板或用作生產(chǎn)水泥填加料 （摻合物）優(yōu)質(zhì)原料（石膏處理系統(tǒng)共用）。IE.*. IlinPillai IIV ut A iWEICTF1M ”川!74”* .尹 I 譽(yù)干*百事，) r -Ij 三二 r rMEE. *rn HW Km圖1石灰石/石膏濕法煙氣脫硫工藝流程柳叼UUP“Cu MM：i-ip HEI 石Mint5衰F*匚/o甌叫川吟u kEIILLEHE1工 wE ib13irb?iriwSR l-：i r-iH三.脫硫系統(tǒng)各部分設(shè)計(jì)計(jì)算1.熱值與燃料量的計(jì)算熱值計(jì)算Car 64% , Har 5% , Oar6.6% , Nar 1% , Sar 0.4% , War8% ,Aar

9、16%, Var 15%換算成干燥無(wú)灰基的元素含量Cdaf 84.2%, Hdaf 6.6%,Odaf8.7%,Sdaf0.5%Qdaf,net339Cdaf1030Hdaf109(OdafSdaf)=34.4(MJ / kg)換算成低位收到基發(fā)熱量QQ至Qar, netQdaf ,net100=25.8(MJ / kg)全廠效率為38%,含硫量為0.4% 燃燒計(jì)算：Pel 3.600 m coalH u200 3.600m coal _ _ _CLCC 0.38 258002.標(biāo)準(zhǔn)狀況下理論空氣量Qa4.76(1.867CY73.4(t/h)5.56H Y 0.7SY0.7OY)Qa 6.8

10、0(mQs 7.35(m /kg)4.標(biāo)準(zhǔn)狀況下實(shí)際煙氣量QsQs 1.016(1)Qa/kg)3.標(biāo)準(zhǔn)狀況下理論煙氣量（空氣含濕量為12.93g/m3)Qs 1.867(CY 0.375SY) 11.2HY1.24WY 0.016Q 0.79Qa 0.8NY3Qs 9.4(m /kg)注意：標(biāo)準(zhǔn)狀況下煙氣流量 Q以m3/h計(jì)，因此，Q Qs設(shè)計(jì)耗煤量5 .標(biāo)準(zhǔn)狀況下煙氣含塵濃度dsh AQs_ 33C 2.586 10 (kg/m )6 .標(biāo)準(zhǔn)狀況下煙氣中SO2濃度c2SY dn6CsO2 10Qs3Csc2862(mg/m )S02濃度的校準(zhǔn)基準(zhǔn)氧含量為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 )除硫效率為862 200 77%8627 .標(biāo)準(zhǔn)狀況下S02燃燒產(chǎn)量mso2SO2MSS0.4% 73.40.59(t/h)SC2的脫除量mso2,removalmso2 77%0.45(t/h)8 .煙氣中水蒸氣密度由理想氣體狀態(tài)方程得PV ,waternwaterRTPVn waterwaterRTmwater n water M watermwater PM waterVwater RT97860 188.31

12、4 272.15 100030.78(kg/Nm )9 .煙氣體積流量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.煙氣質(zhì)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吸收塔飽和溫度計(jì)算假定電除塵器出口溫度為135cGGH出口溫度為108c干煙氣水含量mwaterX1mfluegas,dryX1444600.052848000在h,x圖上, 可得到飽和溫度T108c和0.052的交點(diǎn)的始h=248(kJ/kg)。沿等始線到飽和線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吸收塔出口凈煙氣的計(jì)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.吸收塔煙氣計(jì)算結(jié)果匯總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 .廢水流量的計(jì)算假定煙氣中HCl濃度CHCl , fluegas46(mg/Nm3)HCl的去除率為98%廢水中Cl含量保持15(g/l)md 0.98 CHCL,fluegasVdrymcl 28.5(kg/h)mdwatermwashwater_Cclmwashwater 1900(kg/h)15 .工藝水消耗量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/石膏產(chǎn)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)石膏產(chǎn)量172(g/mol) 0.59/卜)77% 1.2(t/h) 64( g / mol)17.石膏脫水(石膏密度gypsum 2.3(kg/l),水的密度wate

19、r 1(kg/l)假定吸收塔石膏濃度Cgypsum13%旋流器底流石膏密度Cgypw50%真空皮帶機(jī)石膏濃度Cgypsum 90%旋流器頂流石膏密度Cgypsum 3%17.1 石膏漿液密度計(jì)算watergypsum1100gypsumwatergypsums1 J32.3(kg/l) 1(kg/l)1002.3(kg/l)s 1.079(kg/l)17.2旋流器底流密度計(jì)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、頂流密度計(jì)算1s,hydrocyclo ne,overflow12.3(kg/l) 1(kg/l)100s,hydrocyclone,overflow 1 .017( kg / l )17.4 脫水石膏產(chǎn)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石灰石漿液密度17.5 吸收塔來(lái)石膏漿液計(jì)算m from,absorbor mhydrocyclo ne,underflow mhydrocyclone,overflow m from,absorbor C gypsum mhydrocyclo ne,underflow Cgypsum,underflow mhydrocyclo ne,overflow Cgypsum,overflow聯(lián)立以上方程組解得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.石灰石漿液供給石灰石耗量mCaCO30.7(t/h)假定石灰石漿液濃度 CCaCO330%石灰石固體密度CaCO32.8(kg/l)18.1石灰石漿液質(zhì)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石灰石漿液體積流量msuspensionV suspensionsuspension2.33(t/h)3 41.88(m /h)1.24(kg/l)19漿液池尺寸設(shè)計(jì)假定漿液停留時(shí)間t漿液灌體積2hVtankVsuspensionVtank1.88 2 3.76m3D (0.89 Vtank)1/31.5mH 1.5 D 2.25m20.濾池箱尺寸設(shè)計(jì)假定濾布沖洗水量 mwater ,beltfilter 5(t/h)以50%的石膏質(zhì)量流量作為石膏沖洗水量20.1 濾液量mwater, filtra

24、temwater ,beltfiltermwater ,washmwater,filtrate 5 0.65.6(t/h)Vwater, filtrate5.6(m3/h)假定濾液箱停留時(shí)間20.2濾液箱容積Vtan kVwater, filtratet 1h3t 5.6 1 5.6m3D (0.89 Vtank)1/31.7mH 1.5 D 2.55m21.吸收塔尺寸的設(shè)計(jì)21.1 循環(huán)漿液流量煙氣流量 Vwet 690000(Nm3 / h)氧化硫濃度Cso2942(mg/Nm3)二氧化硫脫除率77%假定液氣比L/G 12(l/Nm3)吸收塔出口凈煙氣溫度T2=48CVwet ,actua

25、lVwet ,actual273.15 48273.15273.15 48273.15Vcleangas,wet717000843000( Nm3 / h) 234(Nm3 / s)循環(huán)漿液流量Q循Vwet,actual設(shè)計(jì)噴淋塔層數(shù)為每層循環(huán)漿液流量L/G 1000 384300012Q10116(Nm3/h) 1000小Q循10116Q單循 333372(Nm /h) 0.937(Nm / s)21.2吸收塔直徑假定吸收塔煙氣流速3.7(m/s).4Vwet,actuald 4 234 9.0m3.721.3吸收塔循環(huán)區(qū)體積假定循環(huán)漿液停留時(shí)間t 4.3minVabsorbersump60

26、10116 4.33725m6021.4吸收塔總高 漿液池位高度Hi4V .absorbersumpd2號(hào) 11.4m9.0另外考慮到因注入氧化空氣引起的吸收塔漿液液位波動(dòng)，漿液液位高度增加 0.5m ,取 Hi=12m漿液液面距入口煙道高度 H2考慮到漿液鼓入氧化空氣和攪拌時(shí)液位有所波動(dòng)；入口煙氣溫度較高、 漿液溫度較低可對(duì)進(jìn)口管底部有些降溫影響，加之該區(qū)間需接近料管， H2一股定位800mm1300mm范圍為宜。此處 H2取1.2m進(jìn)口煙道高度H3=4m進(jìn)口煙道頂部距底層噴淋層高度 H4=2.5m噴淋層區(qū)域高度H5設(shè)計(jì)噴淋層之間的間隔2m,噴淋層數(shù)3層H5=2X2=4m除霧區(qū)高度H6H6=

27、4m出口煙道高度：H7=3m吸收塔總高 H= Hi+ H2+ H3+ H4+ H5+ H6 +H7=30.7m22.噴淋層設(shè)計(jì)單層噴淋層漿液流量 Q單循 3372Nm3/h) 937(L/s)假定噴嘴流量為5(L/s)n 5QL7S)957 ，取整為188假定單管可選最大直徑Dmax 0.06m ,噴淋管內(nèi)最大流速Vmax 15m/ S20.062415 42.4(L/s)單噴管最大流量2Qmax,sD maxV max4單噴淋層主噴管數(shù)Q單循N int Q max, sint.42.41 2323.除霧器沖洗覆蓋率 設(shè)計(jì)噴嘴數(shù)量n為90,噴射擴(kuò)散角a為90,除霧器有效流通面積A為100m2,

28、沖洗噴嘴距除霧器表面垂直距離 0.8m.2.2沖洗覆蓋率=ng 100%A一- 2900.8 1100% 181%10024 .煙道尺寸設(shè)計(jì)24.1 凈煙氣煙道直徑假定煙氣出口流速18(m/s)4Vwet,actual4 234184.1m24.2 原煙氣煙道直徑Vactual273.15 135273.15690000 286(Nm3/s)I4Vactual4 286184.5m25 .增壓風(fēng)機(jī)煙氣設(shè)計(jì)流量計(jì)算假定風(fēng)機(jī)入口煙氣溫度Tfan,in 135C , 100%BMCR工況下風(fēng)機(jī)入口處濕煙氣流量Qfan,in690000(Nm3/h)Q fan, in, act1.1Qfan,in T

29、fan,in 10 273.153600273.15Q fan, in, act323(Nm3/s)26增壓風(fēng)機(jī)總壓損 假定吸收塔壓損10 (mbar)GGH 壓損 12 (mbar),煙道壓損 7 (mbar)考慮20%的裕量Pd34.8取 35 (mbar) =3500Pa27.電機(jī)功率Pf,d假定風(fēng)機(jī)效率185%,電動(dòng)機(jī)效率d 80%增壓風(fēng)機(jī)所需功率PfQfan,inPd102 1323 3500 1304KW102 0.85Pf,dPf 13041630KWd 0.828.三臺(tái)循環(huán)泵軸功率計(jì)算28.1 有效功率三臺(tái)漿液循環(huán)泵的揚(yáng)程分別為Hpump,120m , H pump,2 22m , H pump,3 24mPe,1suspensi0ngQ單循 H pump ,110001240 9.8 0.937 201000228KWPe,2suspensiongQ單彳H H pump, 210001240 9.8 0.937 221000250KWPe,3suspension gQ單彳H Hpump,310001240 9.8 0.937 241000274KW28.2循環(huán)泵的軸功率假定循環(huán)泵的總效率80%PiPe,12280.8285KWP2Pe,22500.8313KWP3Pe,3274343KW0.829 .