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1、精选学习资料 - - - - - - - - - 1 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,培育同学运用所学理论学问进行湿法烟气脱硫设计的初步才能,使所学的学问系统化； 通过本次设计, 应明白设计的内容、方法及步骤,使同学具有调研技术资料,自行确定设计方案,进行设计运算,并绘制设备结构图、编写设计说明书的才能；二课程设计课题的内容与要求（1）依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,进行工艺参数的运算；（2）依据设计指导书及相关资料,运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
2、析；1. 已知参数：（1）校核煤质：Car64%,Har5%,Oar6.6%,Nar1 %,S ar0 .4%,War8 %,A ar16%Var15%（2）环境温度： -1 （3）除尘器出口排烟温度：135（4）烟气密度（标准状态） ：1.34 kg / m 3 （5）空气过剩系数：1 3.（6）排烟中飞灰占煤中不行燃组分的比例：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） ：0.01293kg/m3（10）基准氧含量： 6% （11）按锅炉大气污染物排放标准（GB13271-2022）中二类区标准执行名师归纳总结 烟尘浓
3、度排放标准（标准状态下） ：30mg/m3第 1 页,共 18 页二氧化硫排放标准（标准状态下） ：200mg/m3- - - - - - -精选学习资料 - - - - - - - - - 2. 设计内容：（1）燃煤锅炉排烟量及烟尘和二氧化硫的浓度运算；（2）采纳石灰石石膏湿法烟气脱硫；（3）运算石灰石消耗量,石膏产量,并进行水平稳的运算；（4）挑选合适的液气比和空塔气速运算吸取塔塔径塔高并对喷淋系统,除雾器,浆液箱,石膏脱水系统进行运算；（5）风机及电机的挑选设计：依据脱硫系统所处理的烟气量,烟气温度,系统 总阻力等运算挑选风机种类,型号及电动机的种类,型号和功率；（6）编写设计说明书：设
4、计说明书按设计程序编写,包括方案的确定,设计计算,设备挑选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,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；名师归纳总结 - - - - - - -第 2 页,共 18 页精选学习资料 - - - - - - - - - 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转变；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
5、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的掌握力度就显得特别紧迫和必要；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掌握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纳碱 性浆液或溶液作为吸取剂, 技术比较成熟, 是目前使用最广泛的脱硫技术,依据吸取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 2022 年底,我国脱硫装机超过6 亿千瓦,其中 85%
6、以上为湿法烟气脱硫,多存系统稳固性差, 脱硫效率波动较大等问题； 火电厂大气污染物排放标准 GB13223-2022将执行 200mg/m 3的 SO2排放浓度限值,且新建脱硫装置将不答应设 置旁路,对脱硫装置性能与牢靠性要求极高；工艺介绍本课程设计采纳的工艺为石灰石- 石膏湿法全烟气脱硫工艺,吸取塔采纳单回路喷淋塔工艺, 含有氧化空气管道的浆池布置在吸取塔底部,氧化空气空压机（1 用 1 备）安装独立风机房内,用以向吸取塔浆池供应足够的氧气和 / 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 台吸取塔离心式循环浆泵（3 运 1 备）每个泵对应于各自的一层喷
7、淋层； 塔内喷淋层采纳FRP管,浆液循环管道采纳法兰联结的碳钢衬胶管； 喷嘴采纳耐磨性能极佳的进口产品；吸取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取在吸取塔内进行脱硫反应,生成的亚硫酸钙悬浮颗粒通过强制氧化在吸取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；吸取塔内置两级除雾器,烟气在含 液滴量低于 100mg/Nm 3（干态）；除雾器的冲洗由程序掌握,冲洗方式为脉冲式；石膏浆液通过石膏排出泵（1 用 1 备）从吸取塔浆液池抽出,输送至至石膏名师归纳总结 -
8、 - - - - - -第 3 页,共 18 页精选学习资料 - - - - - - - - - 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%的细小固体微粒在重力作用下流入滤液箱, 最终返回到吸取塔； 旋流器的溢流被输送到废水旋流站进一步分别处理；石膏被脱水后含水量降到10%以下；在其次级脱水系统中仍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） ；图 1 石灰石 / 石膏湿法烟气脱硫工艺流程名师归纳总结 -
9、 - - - - - -第 4 页,共 18 页精选学习资料 - - - - - - - - - 三脱硫系统各部分设计运算1.热值与燃料量的运算热值运算Car64%,Har5%,Oar6.6%,Nar1 %,S ar0 .4%,War8 %,A ar16%Var15%换算成干燥无灰基的元素含量Cdaf,net84.2%,Hdaf66.%,Odaf8.7%,Sdaf0.5%Qdaf339Cdaf1030Hdaf109OdafS daf=34.4MJ/kg换算成低位收到基发热量Q ar,netQdaf,net76100=25.8MJ/kg全厂效率为 38%,含硫量为 0.4% 燃烧运算：mcoal
10、P el3. 6003）0. 79Qa0 .8NYHumcoal2003 . 60073 .4 t/h 0 . 38258002.标准状况下理论空气量Qa4.761.867CY5 .56HY07.SY0 .7 OYQa6.80m3 kg/ m3.标准状况下理论烟气量 （空气含湿量为 12.93g.016 QQs1.867CY0.375SY112.HY1.24 WY0Qs7.35m3 kg4.标准状况下实际烟气量名师归纳总结 QsQs1 .0161 Qa第 5 页,共 18 页- - - - - - -精选学习资料 - - - - - - - - - Qs9.4m3 kg留意：标准状况下烟气流量
11、Q 以m / 3h计,因此,QQs设计耗煤量5. 标准状况下烟气含尘浓度YC d sh AQ s3 3C 2.586 10 kg / m 6.标准状况下烟气中 SO 浓度2 S Y6C SO 2 10Q s3C SO 2 862 mg / m SO 浓度的校准基准氧含量为 6% CSO 2,at4.6 %CSO 2,at6 %CO 2,a i rC O2,.46%,a i rCO 2C O2,6%CSO 2at6%862mg/m321.4 6216CSO 2 at6%942mg/m3.0 59 t/h除硫效率为86220077 %8627.标准状况下SO 燃烧产量m SO 2MSO 20 4.
12、 %73 . 4MSSO 的脱除量mSO 2,removalm SO 277%0. 45t/h8.烟气中水蒸气密度由抱负气体状态方程得名师归纳总结 PVwaternwaterRT第 6 页,共 18 页nwaterPVwaterRT- - - - - - -精选学习资料 - - - - - - - - - nm w a t e rw a t e r M w a t e rmwater/PMwater8 .97860181000VwaterRT314272. 150.78kgNm39.烟气体积流量Vf l u e g a sm c o a l Vf l u e g a/h Vfluegas,we
13、t7 3 4 0 0 kg/h9 4. Nm3/kg 6 9 0 0 0 0 Nm 3Vfluegas,dry6 9 0 0 0 0 10 . 0 8 36 3 3 0 0 0 Nm 3/h Vwater57000Nm3/h10.烟气质量流量mf l u e g a sVd r yf l u e g a ekg/hmf l u e g a s633000 Nm3/h1.34kg/m3848000mf l u e g a smf l u e g a smw a t e rmfluegas,wet8 4 8 0 0 0 4 4 4 6 08 9 2 0 0 0 kg/hmwater57000kg/
14、h0.78kg/Nm34 4 46 0 kg/h 11.吸取塔饱和温度运算 假定电除尘器出口温度为 135GGH 出口温度为 108干烟气水含量名师归纳总结 x 1m water第 7 页,共 18 页mfluegas,dryx 1444600 . 052848000在 h,x 图上, 108和 0.052 的交点的焓 h=248kJ/kg；沿等焓线到饱和线可得到饱和温度 T T=48x20. 077mw a t e r v a p o u r i s e d x w a t e r o u t l e t xw a t e r i n l e t mf l u e g a smwater,v
15、apourised0.0770. 05284 8 0 0 0 kg/h- - - - - - -精选学习资料 - - - - - - - - - mwater,vapourised2 1 2 0 0 kg/hV water,saturationm water,vapourisedh21200 kg/h 0 . 78 kg/Nm 3V water,saturationwater,saturation3 2 7 0 0 0 Nm/12.吸取塔出口净烟气的运算Vw a t e r v a p o u r i s e d c l e a n g a s V w a t e rVw a t e r s
16、a t u r a t3/h Vwater,vapourised,cleangas57000Nm3/h +27000 NmVw a t e r v a p o u r i s e d c l e a n g a s 84000Nm3 hVc l e a n g a sV i n l e t d r yV w a t e r v a p o u r i s e d c l e a n gVc l e a n g a s633000Nm3/h +84000Nm3/h Vc l e a n g a s717000Nm3/h 13.吸取塔烟气运算结果汇总13.1 吸取塔入口：Vwet690000Nm3
17、/h3Vdry633000 Nm3 hmwet892000kg/h mdry848000kg/h Vwater57000Nm3/h mwater44460kg/hT 1108O26%dry SO 2862mg/m3SO 2,6%O2942mg/m13.2 吸取塔出口：名师归纳总结 Vw e t717000Nm3 h第 8 页,共 18 页- - - - - - -精选学习资料 - - - - - - - - - Vd r y633000 Nm3 hmw e t913200kg/hmd r y848000kg/hVw a t e r84000 Nm3 hmw a t e r65500kg/hT2
18、48O26%dry SO 2200mg/m3SO 2,6%O2219mg/m314.废水流量的运算假定烟气中 HCl 浓度CHCl,fluegas46 mg/3 NmHCl 的去除率为 98%废水中Cl 含量保持15g/lmcl0. 98CH C L f l u e g a s V d r ymcl285.kg/hm washwaterm clCclwatermwashwater1900kg/h15.工艺水消耗量mwatermwater,vapourisedmwashwaterm crystalwatermgypsum ,moisturemwater名师归纳总结 21200kg/h1900kg
19、/h 1200kg/h0 .11200kg/h 36g/mol第 9 页,共 18 页0.9172g/molmwater23484kg/h Vwater23.484m3/h- - - - - - -精选学习资料 - - - - - - - - - 16.石灰石消耗量 /石膏产量1SO 21 CaCO32H2O1/2 O2CaSO42H2OCO2石灰石耗量100g/mol0. 59t/h77%07.t/h64g/mol石膏产量172g/mol0.59t/h77%.12. t/hwater1 kg/l）64g/mol17.石膏脱水 （石膏密度gypsum23 kg/l,水的密度假定吸取塔石膏浓度C
20、gypsum13%50%旋流器底流石膏密度Cgypsun真空皮带机石膏浓度Cgypsum90%旋流器顶流石膏密度Cgypsum3 %17.1 石膏浆液密度运算sssw a t e r1Cg y p s u mg y p s u mw a t e r100g y p s u m11132 . 3 kg/l1 kg/l1002 3. kg/l1. 079kg/l17.2 旋流器底流密度运算s,hydrocyclone, underflow150l11 kg/l2 . 3 kg/ls,hydrocyclone, underflow1 0 0.2 3 kg/l1 .3 9 5 kg/17.3 旋流器顶
21、流密度运算名师归纳总结 s ,hydrocyclone ,overflow13.211kg/l第 10 页,共 18 页3kg/l1002 3. kg/l- - - - - - -精选学习资料 - - - - - - - - - s ,hydrocyclone ,overflow1.017kg/l17.4 脱水石膏产量m beltfilterCm gypsum1 2 0 01 3 3 0 kg/h /hgypsum ,beltfilter0 . 9m hydrocyclone ,underflowCgypsum ,m gypsumunderflow1 2 0 02 4 0 0 kghydroc
22、yclone ,.05V hydrocyclone ,underflowm hydrocyclone ,underflow24001 . 72 m3/h s ,hydrocyclone, underflow.1 39517.5 吸取塔来石膏浆液运算mfrom,absorborm hydrocyclone ,underflowmhydrocyclone ,o v e r f lm hydrocyclone,overflowCgypsum,overflowmfrom,absorborCgypsummhydrocyclone , underflowCgypsum, underflow联立以上方程组解
23、得mfrom,absorbor1 1 2 8 0 kg/hkg/h1466kg/h9814kg/hmg y p s u m mf r o m a b s o r b e r C g y p s umgypsum1 4 6 6 kg/h mwatermfrom,absorbermgypsum11280Vfrom,absorbermfrom,absorber11280 kg/h10 . 45 3 m/hs1 . 079 kg/l18.石灰石浆液供应石灰石耗量mCaCO 30.7t/h 30%3假定石灰石浆液浓度CCaCO石灰石固体密度CaCO32kg/l8.18.1 石灰石浆液质量流量m susp
24、ensionm CaCO30 . 7 t/h 2 . 33 t/h CCaCO33.018.2 石灰石浆液密度名师归纳总结 - - - - - - -第 11 页,共 18 页精选学习资料 - - - - - - - - - suspension1CCaCO3water33waterCaCO100CaCOsuspension11 kg/l11. 24kg/l302 .810028.18.3 石灰石浆液体积流量Vsuspensionm suspension2 . 33 t/h 1 . 88 m 3 h suspension1 . 24 kg/l19.浆液池尺寸设计假定浆液停留时间t2h浆液灌体积
25、Vt a nVs u s p e n s i o n tm3mVt a n1 .8823. 76D0 .89Vtank1/315.H1 . 5D.2 25 m20.滤池箱尺寸设计假定滤布冲洗水量mwater,beltfilter5 t/h以 50的石膏质量流量作为石膏冲洗水量20.1 滤液量m w a t e r f i l t r a t e m w a t e r b e l t f i l t e r m w a t e r w a s hm w a t e r f i l t r a t e 5 0 . 6 5 . 6 t / h 3V w a t e r f i l t r a t
26、e .5 6 m / h 假定滤液箱停留时间 t 1 h20.2 滤液箱容积V t a nV w a t e r f i l t r a t e t15 . 613.5 6 mD0 .89Vtank1/37.mH1 . 5D.2 55 m21.吸取塔尺寸的设计21.1 循环浆液流量名师归纳总结 烟气流量V wet690000Nm3/h第 12 页,共 18 页- - - - - - -精选学习资料 - - - - - - - - - 二氧化硫浓度CSO 2942 mg/3 Nm二氧化硫脱除率 77假定液气比L/G12l/Nm3/3 2 3 4 Nm/s 吸取塔出口净烟气温度T2=48V w e
27、 t a c t u a l273 . 1548V c l e a n g a s273 . 15V wet,actual273 . 154837 1 7 0 0 0 8 4 3 0 0 0 Nm/h 273 . 15循环浆液流量h Q 循Vwet,actualL/G843000121 0 1 1 6 Nm 310001 0 0 0设计喷淋塔层数为 3 每层循环浆液流量Q单循Q循101163372Nm3/h0 .937Nm3/s n321.2 吸取塔直径假定吸取塔烟气流速43 .7 m/s 0 md4 V w e t a c t u a l234.93 7.21.3 吸取塔循环区体积假定循环浆
28、液停留时间t.4 3min3725m3V absorbersumpQ循t101164 .606021.4 吸取塔总高 浆液池位高度H14 V absorbersump472511.4 md29 .02另外考虑到因注入氧化空气引起的吸取塔浆液液位波动,浆液液位高度 增加 0.5m ,取 H1=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,H2一般定位 800mm1300mm范畴为宜；此处 H2取 1.2m 进口烟道高度 H3=4 m名师归纳总结 进口烟道顶部距底层喷淋层高度H4=2.
29、5m第 13 页,共 18 页喷淋层区域高度 H5设计喷淋层之间的间隔2 m ,喷淋层数 3 层- - - - - - -精选学习资料 - - - - - - - - - H5=2 2=4m 除雾区高度 H6 H6=4 m 出口烟道高度： H7=3 m 吸取塔总高 H= H1+ H2+ H3+ H4+ H5+ H6 +H7=30.7m 22.喷淋层设计单层喷淋层浆液流量Q 单循3372（Nm 3/h）937 L/s Vmax15m/s假定喷嘴流量为 5L/s nQ 单循9371874.取整为188（5L/s）5假定单管可选最大直径Dmax0 .06m,喷淋管内最大流速单喷管最大流量Q max,
30、s4D2maxV max420 . 0611542 . 4 L/s 单喷淋层主喷管数193723intNintQ单循Qmax,s42.423.除雾器冲洗掩盖率设计喷嘴数量 n 为 90,喷射扩散角 为 90,除雾器有效流通面积A 为1002 m ,冲洗喷嘴距除雾器表面垂直距离0.8m 冲洗掩盖率 =nh2tg2100%900.821100%181%A10024.烟道尺寸设计 24.1 净烟气烟道直径假定烟气出口流速18m/s /s d4 V w e t a c t u a l42344 1. m1824.2 原烟气烟道直径Vactual273 . 1513536 9 0 0 0 0 2 8 6
31、 Nm273 . 15d4 Va c t u a l428645.m1825.增压风机烟气设计流量运算名师归纳总结 假定风机入口烟气温度Tfan,in135, 100%BMCR 工况下风机入口处第 14 页,共 18 页- - - - - - -精选学习资料 - - - - - - - - - 湿烟气流量QQfan,in690000 Nm3/h 273.15fan,in,act1.1 Qfan,inTfan,in103600273. 15Qfan,in,a c t323Nm3/s 26.增压风机总压损 假定吸取塔压损 10（mbar）,GGH 压损 12（mbar）,烟道压损 7（mbar）考
32、虑 20%的裕量dP348.,取 35（mbar）=3500Pa27.电机功率P ,d,电动机效率d80%假定风机效率185%增压风机所需功率P fQfan,inP d32335001304 KW102 1102.0 85P f,dP f13041630 KWd8.028.三台循环泵轴功率运算 28.1 有效功率三台浆液循环泵的扬程分别为H pump,120m,H pump ,222m,H pump,324mP e ,1suspensiongQ单循Hpump1,12409.80 .93720228KW10001000P e ,2suspensiongQ单循Hpump ,212409.80. 9
33、3722250KW10001000P e ,3suspensiongQ单循Hpump ,3124024274KW9.80.9371000100028.2 循环泵的轴功率 P名师归纳总结 假定循环泵的总效率80%第 15 页,共 18 页P 1P e 1,228285 KW.08P 2P e,2250313 KW.0 8- - - - - - -精选学习资料 - - - - - - - - - P 3P e ,3274343 KW.0829.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111.P 1314 KW21.1 P 2344 KW311.P 3377 KW30.氧化风机空气流量名师归纳总结 假定吸取塔喷淋区域的氧化率为60% O 2,out1061.06第 16 页,共 18 页浆池内氧化量SV dry,inSO 2,6%O2, in