燃煤电厂烟气除尘脱硫工程设计毕业论文

广东工业大学环境工程专业毕业论文 450MW燃煤电厂烟气除尘脱硫工程设计设计总说明本设计针对燃煤废气的性质，采用电除尘，选用由湿式石灰石/石膏法改良优化后的双循环湿式石灰石FGD工艺（DLWS）来脱硫。电除尘技术比较成熟，具有除尘效率高，运行稳定，维护量小。湿式石灰石/石膏法改良优化后的双循环湿式石灰石FGD工艺：石灰石的利用率大97以上，运行可靠，没有备用吸收塔，可以多台锅炉使用一个吸收塔；脱硫率达90以上，高的可达95；净化后烟气经冷却塔排出而不进烟囱。是比较好的一种脱硫技术，适合中大型电厂。关键词：二氧化硫 燃煤废气 电除尘 湿式石灰石/石膏法改良优化后的双循环湿式石灰石FGD工艺（DLWS）abstractThe design for the nature of coal-fired emissions, using ESP, selected by the wet limestone / gypsum improved optimization of the two-cycle wet limestone FGD technology (DLWS) to desulfurization. ESP technology more mature, dust with high efficiency, stable operation, maintain a small amount. Wet limestone / gypsum improved optimization of the two-cycle wet limestone FGD technology: the utilization of the limestone over 97%, reliable operation, no backup absorber, you can use a boiler absorber; desulfurization rate of more than 90 percent, high Of up to 95%; purified gas from the cooling tower instead of into the chimney. Is a relatively good desulfurization technology for medium and large power plant. Key words: sulphur dioxide ，emissions, ESP ，coal dust wet limestone / gypsum improved optimization of the two-cycle wet limestone FGD technology (DLWS)目录设计总说明I1绪论12烟气除尘脱硫的工艺及技术的介绍32.1 废气脱硫的工艺方法32.1.1湿式石灰石/石膏烟气脱硫32.1.2 旋转喷雾干燥法烟气脱硫32.1.3 简易湿式石灰石/石膏法烟气脱硫52.1.4 海水烟气脱硫52.1.5 电子束法烟气脱硫技术52.1.6 烟气循环流化床脱硫技术52.2废气除尘方法62.2.1 除尘器的分类62.2.2 除尘器的性能指标72.2.3 除尘器的压力损失72.2.4 各种除尘器的介绍83烟气除尘脱硫工艺综合评价与推荐方案133.1 计算锅炉的蒸发量、烟气量、组成和物料衡算133.1.1 锅炉燃煤量133.1.2确定烟气除尘脱硫工艺并进行物料衡算143.2从技术、经济指标综合评价除尘器163.3从技术、经济指标综合评价脱硫工艺183.4 选择方案194设备设施结构计算214.1电除尘的设计与计算214.1.1电除尘器的设计214.2填料塔的设计224.2.1填料选择224.2.2 吸收过程的物料衡算和操作线方程244.2.3 封头的设计294.2.4 填料塔总高度的确定304.2.5 填料塔的附属结构304.3管道的计算334.3.1水管的计算334.3.2 气管的计算344.4泵与风机的选择344.4.1 泵的选择344.4.2风机的选择354.5废水处理355车间的布置366基本要求377工程投资及运行费用的概算397.1工程投资的概算397.2运行费用的估算418总结42参考文献43致谢44441 绪论我国排放的二氧化硫已连续多年超过2000万吨，居世界首位。火电厂的二氧化硫排放占整个二氧化硫排放量的比重相当高。据统计燃煤工业锅炉的二氧化硫排放量占全国二氧化硫排放量达到40%左右。我国酸雨和二氧化硫污染严重，酸雨面积已经占国土面积的30%。同时我国能源结构的特点决定了控制燃煤二氧化硫的排放是我国控制二氧化硫污染的重点，目前燃煤锅炉在用的脱硫除尘技术已涉及到很多种工艺，各种工艺在运行过程中所具有的减排特性、可靠性、经济性等都存在较大的差别。调查了解掌握国内外目前主要的在用脱硫技术性能和生产使用情况。为落实“十一五”规划纲要提出的二氧化硫排放总量削减10的目标，推动现有燃煤电厂烟气脱硫工程建设，国家发改委会同国家环保总局近日印发了现有燃煤电厂二氧化硫治理“十一五”规划(以下简称“规划”)。“规划”在分析我国燃煤电厂二氧化硫治理现状、面临的形势与任务的基础上，提出了现有燃煤电厂二氧化硫治理的指导思想、原则和主要目标，并提出了重点项目及保障措施。 “规划”提出，“十一五”期间，现有燃煤电厂需安装烟气脱硫设施1.37亿千瓦，共221个项目，可形成二氧化硫减排能力约490万吨。加上淘汰落后、燃用低硫煤、节能降耗等措施，到2010年，现有燃煤电厂二氧化硫排放总量将由2005年的1300万吨下降到502万吨，下降61.4。“规划”的实施，对实现“十一五”时期全国二氧化硫排放总量削减10的约束性目标和改善全国大气环境质量将起决定性作用。为实现上述目标，“规划”提出以下保障措施。一是完善二氧化硫总量控制制度，依据大气污染防治法和“公开、公平、公正”的原则核定企事业单位二氧化硫排放总量、核发许可证，进一步完善二氧化硫总量控制制度；二是强化政策引导，完善电价形成机制，研究和逐步实施根据燃煤机组脱硫改造的实际投资和运行成本核定脱硫电价。鼓励安装烟气脱硫装置的机组优先上网，优先保障上网电量。二氧化硫排污费优先用于现有燃煤电厂二氧化硫治理。对脱硫关键设备和脱硫副产品综合利用继续给予减免税优惠；三是加快脱硫产业化发展，加大对拥有自主知识产权烟气脱硫技术和设备产业化的扶持力度，加快烟气脱硫新技术、新工艺的研发和示范试点，推动烟气脱硫副产品综合利用，继续整顿烟气脱硫市场；四是充分发挥政府、行业组织和企业的作用。国家发改委、国家环保总局根据“规划”，将每年公布需安装烟气脱硫设施的电厂名单、重点项目及完成情况，接受社会监督。同时，将加快制订烟气脱硫设施建设、运行和维护技术规范，开展烟气脱硫特许经营试点，加大对已投运烟气脱硫设施运行的监管，对非正常停运烟气脱硫设施的将加大处罚力度。本设计是介绍450WM燃煤电厂的烟气除尘脱硫方案及工程设计。本设计主要对650t/h燃煤锅炉烟气除尘脱硫技术作了详尽的说明。介绍和论证了各种除尘和脱硫的方法及工艺流程，通过对烟气脱硫工艺进行综合评价，选定工艺系统简单，运行可靠，占地面积小投资和 运行费用低的工艺。同时，也对所选工艺的主要设备和附件作了详细介绍。2 烟气除尘脱硫的工艺及技术的介绍2.1 废气脱硫的工艺方法近年来，我国的脱硫工作有了很大进展，在自主研究、自我开发的同时，引进了几套较成熟的脱硫设备，主要有湿式石灰石/石膏法、旋转喷雾干燥法、LIFAC法、简易湿法、海水脱硫、电子束脱硫及循环流化床燃媒技术等。2.1.1湿式石灰石/石膏烟气脱硫 湿式石灰石/石膏法是将石灰石粉制成浆液，在吸收装置中将烟气中的SO2脱除而副产石膏的方法。该方法是目前应用最广的一种烟气脱硫（FGD）方法，占湿法烟气脱硫的70以上。其脱硫率高，可达95以上，运行可靠，技术最为成熟，可适用于高、中、低硫煤。但它最大的缺点是设备庞大，占地面积大，投资和运行费用高。石灰、石灰石的粉料被直接喷入锅炉炉膛内的高温区，被煅烧成氧化钙，烟气中的二氧化硫即二氧化硫反应而被吸收。由于烟气中氧的存在，在吸收进行的同时，还会有氧化反应发生。由于喷射的石灰石在炉膛内停留时间很短，因此在这段时间内因完成煅烧、吸附、氧化的反应，主要包含如下的反应：CaCO3 CaO +CO2CaO+SO2+1/2O2 CaSO4采用白云石（CaCO3.MgCO3）或当石灰石中含有MgCO3时，还会发生如下反应：CaCO3 CaO+CO2SO2+ 1/2O2+MgO MgSO42.1.2 旋转喷雾干燥法烟气脱硫此工艺称半干法FGD工艺，其基本工艺路线是将石灰制成一定浓度的浆液供给脱硫塔，在脱硫塔中由高速旋转的喷雾装置将浆液雾化成100m以下的微滴，同时与含SO2的热烟气接触，在雾滴干燥的同时，完成对SO2的吸收。经除尘分离烟气排放，脱硫渣循环适用。发生如下化学反应：SO2 + H2O H+ + HSO3-HSO3 H+ + SO3Ca2+ + SO32- CaSO3旋转喷雾干燥法烟气脱硫，工艺过程简单，设备少，占地少，不许对脱硫产品进行二次处理，没有废水排放，脱硫后的烟气不需要二次加热，因而运行费用低。该法适用于燃用中、低硫煤锅炉的烟气脱硫。炉内喷钙尾部增湿脱硫（LIFCA）技术：由芬兰Tampella公司和IVO公司联合开发的LIFAC脱硫工艺是炉内喷钙脱硫技术的基础上，在尾部烟道加装了增湿活化器，在活化器中，喷入的水雾与烟气中的末反应的氧化钙颗粒反应，生成活性更高的氢氧化钙，对SO2进一步吸收，总脱硫率可达7080。工艺原理： 第一阶段： CaCO3 CaO + CO2锅炉烟气中SO3和部分SO2与CAO反应生成硫酸钙CaO + SO2 + 1/2O2 CaSO4 CaO + SO3 CaSO4 第二阶段： CaO + H2O Ca(OH)2 Ca(OH)2 + SO2 CaSO3 + H2O CaSO3 + 1/2O2 CaSO4LIFAC工艺适用于燃用中、低硫煤锅炉的烟气脱硫，投资比湿法FGD少，占地面积小，特别适合于老厂改造。由于属干法FGD技术，因此没有废水排放，烟气也不需要二次加热，因此运行费用低。但脱硫率较低，钙硫比高，吸收剂利用率低，这是该法的主要缺点。2.1.3 简易湿式石灰石/石膏法烟气脱硫简易湿式石灰石/石膏法烟气脱硫的原理与湿式石灰石石膏法脱硫原理相同，只是吸收塔为水平放置，空塔气速较高，烟气与吸收剂浆液垂直接触完成脱硫。之所以称之为简易法式因为它处理的烟气量只占全部烟气量的80以下，处理后的烟气与未处理的热烟气在进入烟囱前混合，使烟气温度升至露点以上在排放，省去了烟气再加热系统，节省了投资水平塔本身脱硫率可达95以上，但由此混入未处理的热烟气后排放，使总的脱硫率超过80。2.1.4 海水烟气脱硫海水烟气脱硫是利用海水中固有的碱度吸收中和烟气中的SO2，吸收过SO2的海水，经海水恢复系统处理之后排入大海。海水脱硫投资省、运行费用低。缺点是占地面积大，系统存在腐蚀问题。2.1.5 电子束法烟气脱硫技术电子束法烟气脱硫技术最早由日本荏原制作所于1971年开始研究，倒了20世纪80年代逐步工业化。该法是利用电子加速器产生的等离子体氧化烟气中的SO2和NOx，同时与喷入的水和氨反应，生成硫铵和硝铵、脱氮的目的。该技术的优点是反应速率快，在一个装置内同时脱硫、脱氮、副产肥料，实现了废物资源化，没有废水排放。该工艺适应性强。缺点是控制系统复杂，要求严格，能耗高。2.1.6 烟气循环流化床脱硫技术烟气循环流化床脱硫技术是把固体流态化技术引入到FGD工艺中的一项新技术，在20世纪80年代以后有了很大发展。烟气循环流化床是采用含湿量为35的石灰粉作为脱硫剂，在流化床中与高速流动的烟气接触完成脱硫。在流化床尾部除下来的吸收剂经增湿后循环适用，以提高吸收剂的利用率。烟气循环流化床脱硫技术发展很快，已出现了多种结构形式的装置，在钙硫比为1.11.5的情况下脱硫率可达8090。烟气循环流化床工艺系统简单，运行可靠，占地面积小，投资和运行费用低，无废水排放，是一种较好的干法脱硫工艺。2.2 废气除尘方法2.2.1 除尘器的分类按除尘器分离捕集粉尘的主要机制，可将其分为如下四类。1、机械式除尘器 它是利用质量力（重力、惯性力、离心力）的作用使粉尘与气流分离沉降的装置，包括重力沉降室、惯性除尘器和旋风除尘器等。2、电除尘器 它是利用高压电场使尘粒荷电，在电场力的作用下使粉尘与气流分离的装置。3、过滤式除尘器 它是使含尘气体通过织物或多孔填料曾进行过滤分离的装置，包括袋式过滤器、颗粒层过滤层等。4、湿式洗涤器 它是利用液滴或液膜洗涤含尘气流，使粉尘与气流分离沉降的装置，它可用于除尘，也可用于气体吸收。当专用于气体除尘时，也称湿式除尘器。 上述四类六种除尘器示于表2-1 ，表中分离区指除尘器内粉尘最后从含尘气体中分离出来的空间，简图中的虚线指示出分离界面。表2-1 四大类六种除尘齐的除尘过程项目机械力除尘器电除尘器过滤式除尘器洗涤除尘器捕集分离过程捕集阶段作用（力）重力惯性力离心力电力惯性碰撞拦 截扩 散电力沉降惯性碰撞拦 截扩 散分离区与作用力流动呆滞区重力边壁上超极限负荷外筒内壁超极限负荷沉降极附着力滤料层附着力液体表面表面张力 按除尘效率的高低，可把除尘器分为高效除尘器（电除尘器、过滤式除尘器和高能文丘里洗涤器）、中效除尘器（旋风除尘器和其他湿式除尘器）和低效除尘器（重力沉降室、惯性除尘器）三类。 此外，还按除尘器是否用水分为干式除尘器与湿式除尘器两类。近年来，各国十分重视研究新的高效微粒控制装置。现代除尘装置的发展趋势是将多种捕集机制巧妙、综合应用于同一除尘过程，使其效率大为提高。例如，童志权等开发的XP系列湿式除尘装置就综合利用了离心力、惯性力及液滴、液膜、气泡捕集的多种机理，使工业装置的除尘效率均能达到99%以上，达到了电除尘器的效果。2.2.2 除尘器的性能指标表示除尘器性能的指标有下列六项：1、 处理含尘气体的量，是代表除尘器处理含尘气体能力大小的指标，一般用通过除尘器体的体积流量（m3/h或m3/s）表示；2、 除尘效率；3、 压力损失；4、 设备投资及运行管理费用；5、 占地面积或占用空间体积；6、 设备可靠性及使用寿命。前三项属于技术指标，后三项属于经济指标。2.2.3 除尘器的压力损失除尘器的压力损失p（又称阻力）是气体流经除尘器时所消耗的总机械能。流体的总机械能包括势能与动能，而势能又由位能和压能两项组成。在除尘器内，由于高度变化不大，气体的重度较小，位能一般可忽略不计。因此，总机械能e可用压能p和动能2/2之和表示，即e=p+2/2 在除尘技术中，习惯以静压代表压能，以动压代表动能，两者之和称为全压，代表总机械能。因此，除尘器的压力损失一般用除尘器进，出口断面上齐鲁平均全压之差 p（Pa）表示。除尘装置的阻力主要和流速、流动状态、流体性质、流道大小及形状等因素有关。不同类型除尘器的阻力计算式是不同的，后面将分别介绍。由于通风机所耗功率与除尘器的阻力成正比，所以总希望其值小些。2.2.4 各种除尘器的介绍1 重力沉降室结构如图2-2所示，含尘气流进入后，粉尘借本身重力作用向底部自然沉降。要使具有沉降速度为vs的尘粒在沉降室内全部沉降下来，必须使气流通过沉降室的时间L/v大于或等于尘粒从顶部沉降到底部灰斗所需的时间H/v，即 式中 L除尘室长度，m； H沉降室高度，m； v沉降室内气流的水平运动速度，m/s。 当沉降室的实际高度H大于粉尘的沉降高度h（=vs）时，可用h/H表示沉降室的分级效率 重力沉降室结构简单，投资少，性能稳定可靠，维修管理容易，压力损失小（50150Pa），但设备庞大，效率低。适用于净化密度大颗粒粗、磨损强的粉尘。设计好时能捕集4050m以上尘粒，不宜于捕集20m以下尘粒。常用作多级净化系统的第一级粗净化。 惯性除尘器 惯性除尘器是使含尘气流冲击在挡板上，或让气流方向急剧转变，使尘粒受惯性力作用而从气流中分离出来的一种除尘装置。起除尘机制示于图2-3。冲击到挡板B1上的尘粒当中，惯性力大的粗尘d1首先被分离下来，而被气流带走的尘粒（如d2，d2d1）由于挡板B2使气流方向转变，借离心力作用又被分离下来，烟气中带走的尘粒d350595988001200中中冲击式除尘器59510001600中中上文丘里除尘器0.519098400010000少大电除尘器0.51909850130大中袋式除尘器0.51959910001500中上大表32.2 除尘设备的投资费用和运行费用设备投资费用运行费用高效旋风除尘器100100袋式除尘器250250电除尘器450150塔式洗涤器270260文丘里洗涤器220500选择除尘器时必须全面考虑有关因素，如除尘效率、压力损失、一次投资、维修管理等，其中最主要的是除尘效率。以下问题要特别引起注意：1. 选用的除尘器必须满足排放标准规定的排放要求。2. 粉尘颗粒的物理性质对除尘器性能具有较大影响。3. 气体的含尘浓度。4. 烟气温度和其他性质是选择除尘设备时必须考虑的因素。5. 选择除尘器时，需考虑收集粉尘的处理问题。6. 除尘器投资和运行费用。该设计的燃煤锅炉出来的烟气温度高、气量大、一次除尘效率要达到 96.2%、粉尘含量比较大、回收的粉尘有很大的利用价值;除此还有考虑投资和运行费用来选择除尘器4-5。表32.3 各种除尘器的性能对比除尘器名称 技术指标 96.2%阻力1000处理高温回用粉尘投资运行冲击水浴除尘器少中下卧式旋风水膜除尘器中中冲击式除尘器中中上文丘里除尘器少大电除尘器大中袋式除尘器中上大从表32.3可以确定选用电除尘器一次投资偏大，但除尘性能好，效率高，处理气量大，能耗低，运行费用少。3.3 从技术、经济指标综合评价脱硫工艺表33.1 对几种典型脱硫工艺综合评价FGD方法项目湿式石灰石/石膏法简易石灰石/石膏法旋转喷雾法炉内喷钙尾部增湿法海水脱硫电子束脱硫适用煤种含硫/%1.51.512229080708060859080Ca/S1.011.021.011.021.52.02.03.0占总投资/%152081010157左右78设备占地面积大较小较大小大较大FGD方法项目湿式石灰石/石膏法简易石灰石/石膏法旋转喷雾法炉内喷钙尾部增湿法海水脱硫电子束脱硫结垢、堵塞有有有有无无灰渣状态湿湿干干干运行费用高较高较高较低较低较高烟气再热需再热需再热不需再热不需再热需再热不需再热钙利用率909040503540推广应用前景燃用高中硫锅炉同左（当地有石灰石）燃用中低硫煤锅炉燃用中、低硫煤锅炉燃用中低硫煤锅炉燃用高、中、低煤脱硫副产品脱硫渣为CaSO4及少量烟尘，送灰场堆放或制成石膏同左脱硫渣为CaSO4、CaSO3、氢氧化钙和尘的混合物脱硫渣为CaSO4CaSO3、CaO混合物，目前不能利用无脱硫副产品为硫酸铵和硝酸铵可直接做化肥从该燃煤锅炉烟气的性质和除尘脱硫要求，选用由湿式石灰石/石膏法改良、优化后的双循环湿式石灰石FGD工艺（DLWS）。该工艺由德国诺尔（NOELL）公司开发的双循环湿式FGD工艺一个比较好的FGD技术，在美国有7800MW以上容量的机组装有该系统。目前，全世界已有26000MW的机组装了该工艺系统。优化双循环石灰石FGD系统与传统的湿式FGD相比有以下优点：1.石灰石的利用率大97以上；2.运行可靠，没有备用吸收塔，可以多台锅炉使用一个吸收塔；3.脱硫率达90以上，高的可达95；4.净化后烟气经冷却塔排出而不进烟囱。3.4 选择方案 从上面的比较可知，采用电除尘法和优化双循环石灰石FGD系统处理该200t/h燃煤锅炉烟气脱硫可以达标，并且效果良好，技术成熟，总投资属于中等；回收的粉尘还可以作为生产水泥的生料，取得良好得经济效益、社会效益。 其流程图如下： 图35 方案流程图1.14烟气；2电除尘器；3引风机；4吸热器；5粉尘储存器；6吸收塔；7预洗段（下段）循环泵；8吸收段加料槽；9吸收段（上段）循环泵；10石灰石；11喷雾器水；12空气压缩机；13氧化空气；15浆液泵；16过滤器；17离心分离器；18石膏；19滤液；20净化烟花出口。4 设备设施结构计算4.1电除尘的设计与计算4.1.1 电除尘器的设计电除尘器的设计主要是根据需要处理的含尘气体流量和净化要求，确定集尘极面积、电场断面面积、电场长度、集尘极和电晕极的数量和尺寸等。(1) 集尘极面积 A Q / Vd Ln 1 / (1-) 7式中 A集尘极面积; m Q处理气体流量，m/s; 集尘效率； Vd 微粒有效趋进速度，m/s.查表得锅炉飞灰的有效驱进速度为0.1m/s（平均值）而Q883000 m/h=245.3m/s;=96.2，则 A Q / Vd Ln 1 / (1-)245.30.1 Ln【1(1-0.962)】8022 m（2） 电场断面面积 Ae = Q / u式中 Ae 电场断面面积，m；Q处理气体流量，m/s；u除尘器断面气流速度，m/s。取电场风速u 1.0m/s，则 Ae = Q / u245.31.0245.3m（3）集尘室得通道个数 由于每两块集尘极之间为一通道，则集尘室的通道个数n可由下式确定： n = Q / (bh)n = Ae / (bh)式中 b集尘极间距，m; h集尘极高度，m；Q气体流量，m/s 。 通道宽一般为0.10.3m，取b=0.15m；而集尘板高取h=4.0，则通道数为： n = Q / (bh)245.3（0.1541.0）408.8取409（4）电场长度L A / (2n H)式中 L集尘极沿气流方向的长度，m。 H电场高度，m。 L A / (2n H)8022（2134）77m (5) 工作电压根据实际需要，工作电压U一般可按下式计算： U 250 b 则U 250 b2500.1537.5Kv （6）工作电流工作电流I可由集尘极的面积A与集尘极的电流密度Id的乘积计算： I A Id式中I工作电流，A；Id集尘极电流密度，可取0.0005A/m 。 I A Id 80220.00054A.4.2 填料塔的设计4.2.1 填料选择塔内填充填料的主要目的是，提供足够大的接触面积，促使气液两项从分接触，对气液流动又不至于造成过大的阻力。它是填料塔的核心。填料塔操作性能的好坏，与所选用的填料有直接的关系。表42.1是几种主要填料的性能与优缺点。表42.1 几种主要填料的性能与优缺点填料优点缺点材料拉西环填料1、 形状简单2、 制造容易3、 对其研究充分，计算方法成熟1、 气体阻力大2、 通量小3、 沟流和壁流现象严重1、 陶瓷2、 金属3、 塑料鲍尔环和阶梯环1、与拉西环相比较，其气体通过能力与体积吸收系数都有显著提高1、比拉西环造价贵1、陶瓷1、 金属2、 塑料鞍形填料1、 有较好的稳定性，液体分布均匀，效率和空隙率较高2、 阻力较小，不易堵塞3、 比鲍尔环制作方便1、易在填料层中形成局部的叠合或空架现象1、 陶瓷2、 金属波纹填料1、 结构紧凑，通道规整，气体阻力小，比表面积较大2、 流动性能和传质性能都好1、 清理困难2、 造价较高3、 不适用于容易结垢、有沉淀物、粘性大的物质1、 金属2、 陶瓷3、 塑料4、 玻璃钢由上表的比较可得，塑料鲍尔环(乱堆)查P209表9-6得相应的填料，其性能如下：表42.2 填料的性能填料尺寸/mm比表面积(m/m)空隙率/(m/m)堆积密度(Kg/m)填料因子/m-1塑料鲍尔环（乱堆）381300.9167.71054.2.2 吸收过程的物料衡算和操作线方程在稳定操作状态,可通过物料衡算确定塔中任一截面上相互接触得气液两相间得浓度关系,叫操作线方程. 物料衡算具体参数如下: SO2吸收率=82.6% , 实际烟气量Q=8.31 m/kg(标况),塔内温度为20,压强101.325Kpa, SO2的摩尔分数为0.001428.根据设计要求可知:单位时间内进入吸收塔气体摩尔流量为: Y2 X2 进塔气体中SO2浓度(用摩尔比Y表示)为: m n 出塔气体中SO2浓度为: Y1 X1进塔石灰石浆所含的SO2为0,故 X2 = 0 . 图41 查下册p78表2-1,得SO2在20时得亨利系数是 0.355104 Kpa .根据 m = E / P3，得m = 0.355104 / 101.325 =3.503由气液平衡方程:取下列的点代入方程得:表42.3 坐标数据编号123456789X0.00000.00050.00010000150.000200.000250.000300.000400.00050Y*0.00000.0001750.000350.0005260.0007010.0008760.0010520.0014030.001754按照已知的平衡关系式,在Y-X直角坐标系中绘出平衡曲线OE,与Y=Y1相交于点B*,过点B*作X轴的垂线,交X轴于点X1*.图42 平衡曲线从图中可以得知 X1* =0.0003569根据生产实践,一般情况下取吸收剂用量为最小吸收剂用量的1.12.0倍;取1.5Lmin,得 吸收液浓度可依全塔物料衡算式求出: 计算塔径与核算液体喷淋密度表42.4 炉气的平均分子量为(实际烟气量为8.31 m/kg,标况下)名称CO2SO2H2ON2过剩空气分子量g/mol4464182829摩尔数mol/kg54.750.5321235.2259.55 烟气的摩尔数为: 8.31 m/kg1000l/ m22.4l/mol =371mol/kg.所以炉气的平均分子量为:入炉气体流量为:炉气的质量流量: 炉气的密度:石灰石浆的密度: Ca/S为1.01,则CaCO3的理论用量为: 实际用量取1.3倍的理论用量,为1.346887.310010-3 =6095.3kg/h在该用量CaCO3的石灰石浆的密度:l=1001.3kg/ m.则:由P56埃克特通用关联图中查得乱堆填料泛点线可查出,横坐标为0.0982,纵坐标为0.143;由手册查得塑料鲍尔环(乱堆)尺寸为25mm的填料因子=105m-1 .石灰石浆的粘度为l=1mN.s/m6,故f 为:m/s(2)求 已知 = 75%f 则: = 75%3.27=2.45 m/s塔径为: (m), 圆整为D=11.7m . 核算液体喷淋密度因填料尺寸小于75mm,取(Lw)min=0.08m/(m.h)又由手册中查出该填料的比表面积=130m/ m则: m/(m.h) 操作条件下的喷淋密度U: m/(m.h)计算可知: U Umin 填料层高度的计算 填料层高度=传质单元高度传质单元数 即 h=HOLNOL（1）求传质单元数 采用梯级图解法来计算NOL 。在Y-X直角坐标系中标绘出操作线BT与平衡线OE，在BT线上选若干点，向OE线作表示该点推动力Y-Y*的垂线，连接这些垂线的中点得曲线MN。从表示塔顶得T点出发，作水平线交MN于F点，延长TF致F，使TF=FF,过F点作垂线交BT于A点，梯级TFA代表一个传质单元。继续从A点出发按上述方法，画出梯级，直到达到或超过塔底端点B为止，所画出得梯级数即为传质单元数。作图如下： 图43