石灰石制浆系统本科毕业论文

1、 学号 学院归档号 大学本科毕业生论文某电厂烟气脱硫增容改造项目石灰石制浆系统设计 院（系）名 称：资源与环境科学学院专 业 名 称 ：环境工程学 生 姓 名 ：学 号 ：指 导 老 师 ： 二一五年五月郑 重 声 明 本人呈交的毕业设计，是在导师的指导下，独立进行设计所取得的成果，所有数据、图片资料真实可靠。尽我所知，除文中已经注明引用的内容外，本毕业设计的设计成果不包含他人享有著作权的内容。对本论文所涉及的研究工作做出贡献的其他个人和集体，均已在文中以明确的方式标明。本学位论文的知识产权归属于培养单位。本人签名： 日期： 二一五年五月 摘 要近年来，随着国家对大气环境的重视和人们环保意识的

2、增强，对环境质量的要求日益增强，火力发电厂排放的SO2对环境质量的影响越来越引起社会各界的关注，国家颁布的大气污染物排放标准也对SO2排放总量和排放浓度两方面提出更高的要求。为了适应新的国家大气排污标准，现对某电厂现有的湿法脱硫系统进行增容改造，进一步提高对市场燃煤煤质的适应性，满足排放浓度和总量的环保要求，适应国家对火电厂大气污染物排放标准的更高要求。本文对该湿法脱硫项目中的制浆系统进行设计，设计内容包括石灰石粉仓容积设计、粉仓附属设备选型、石灰石浆液罐设计、供浆管道设计计算以及浆液供给泵的选型。关键词：湿法脱硫系统；制浆系统；管道设计；设备选型 ABSTRACT In recent yea

3、rs, as the country's emphasis on atmospheric environment and enhancement of the people environmental protection consciousness, the environmental quality of people is growing, the emissions of SO2 from coal-fired power plants on the quality of the environment is more and more aroused the concern

4、of the society from all walks of life , our country put forward higher requirements of SO2 because of the air pollutants emission standards.In order to adapt to the new national air pollution standards, we try to improve the capacity of innovation of WFGD in a power plant so that the power plant can

5、 adapt to the coal quality in the market and meet the requirements of the emission concentration and total amount in addition.In this graduation thesis , I'm trying to design the pulping system in the WFGD, this design includes limestone powder storage, selection of auxiliary equi

6、pment powder storehouse, the limestone slurry tank , design and calculation for slurry pipe and the slurry supply pump selection.Key words: WFGD； piping design；channel design；equipment selection目 录1 绪论1.1 我国能源构成及环境影响11.2 湿法脱硫技术31.2.1 湿法脱硫技术的发展31.2.2 湿法脱硫的原理51.3 石灰石制浆系统91.3.1 湿式石灰石浆液制备系统91.

7、3.2 干式石灰石浆液制备系统102 设计技术规范及参数2.1 设计背景122.2 设计依据122.3 设计规范122.4 设计要求132.4.1 系统概述132.4.2 设备要求142.4.3 管道系统要求142.5 设计基础参数143 石灰石制浆系统设计3.1 石灰石粉仓设计183.2 粉仓容附属设备193.2.1 旋转给料阀193.3 石灰石浆液箱设计203.4 制浆系统管道计算214 石灰石供浆系统设计4.1 供浆管道设计计算244.2 浆液泵选型244.2.1 离心式浆液泵的选型要求 244.2.2 沿程损失计算254.2.3 局部阻力计算264.2.4 泵的选型与安装27

8、4.3 其他设备选型表格285 管道防腐5.1 内衬防腐305.2 外部防腐30参考文献31致谢33附录A34图A1 工艺流程图A2 石灰石制浆系统设计图A3 制浆系统设备图1 绪论1.1 我国能源构成及环境影响自然中的能源包括一次能源和二次能源。一次能源又分为可再生能源和不可再生能源。目前，由于太阳能、风能、海洋能等利用技术不成熟、不经济，人类利用的能源主要是煤炭、石油、天然气和水力，约占98，其次是原子能和地热能，约占2。 每个国家能源消费结构都有区别，西方发达国家多以石油为主，消耗最多的是美国；我国能源消费则以煤为主，约占利用总能源的76以上，其中工业消耗比重较大，占总量的62，在能源利

9、用方式上，煤主要是用作燃料，占煤总使用量的93%，使用效率为25.86，低于世界水平1。 燃煤火电厂在发电过程中，通过煤的燃烧释放热量，经过电厂发电设置进行发电，发电过程中煤通过燃烧释放内部的硫份形成SO2排入大气，SO2的大量排放既污染空气又造成硫份的流失浪费。我国是一个发展中国家，是世界上最大的煤炭产生与消费国。2006 年，中国煤产量达2382Mt，占世界的38.5%；煤炭占一次能源消费量的69.3%，世界平均水平仅为28.4%。根据中国的能源资源条件、技术经济发展水平，以及国际能源市场的发展趋势，在未来3050 年内，中国以煤炭为主的能源结构不会有大的改变2。在我国，煤炭的消费分为工业

10、用煤和生活用煤两部分。工业用煤主要集中在电力、建材、钢铁和化工行业。其中电力行业是我国的用煤大户，2004年我国煤消费量为18亿t，其中火电厂（含供热）燃煤量约为8.5亿t，占全国煤炭消费47%。同年SO2排放量达到2255万t，其中火电厂SO2排放量约为1400万t，占全国排放总量的62%。因此削减火电厂的SO2排放成为我国控制SO2排放总量的重点3。据国家统计局统计能源消费总量及构成数据，如表1.1所示，中国的能源消费总量逐年递增，近年来人们随着环保意识的加强、科技的发展和国家政策的支持，水电、核电、风电的比重在缓慢增加，但煤炭占能源消费总量的比重仍然很大，基本稳定在70%。表1.1 能源

11、消费构成能源消费总量及构成年 份能源消费总量（万吨标准煤）占能源消费总量的比重 (%)煤 炭石 油天然气水电、核电、风电200014553169.222.22.26.4200115040668.321.82.47.5200215943168.022.32.47.3200318379269.821.22.56.5200421345669.521.32.56.7200523599770.819.82.66.8200625867671.119.32.96.7200728050871.118.83.36.8200829144870.318.33.77.7200930664770.417.93.97.8

12、201032493968.019.04.48.6201134800268.418.65.08.0201236173266.618.85.29.4201337500066.018.45.89.8由于中国能源结构以煤为主的特点，致使中国目前大气污染仍以煤烟型污染为主。目前酸雨、温室效应和臭氧层破坏是人类当前面临的三大环境问题，其中酸雨是必须首先予以解决的问题。我国酸雨的形成主要是由于大量SO2的排放4，我国是燃煤大国，能源消耗占世界的89%，一次能源组成中燃煤占70%左右，而SO2排放量的90%来自于燃煤，因此，控制燃煤烟尘的SO2，对改善大气污染状况至关重要。目前国家颁布的大气污染物排放标准对S

13、O2排放总量和排放浓度两方面提出更高的要求，新的排污收费制度的实施也对电厂形成了很大的压力。根据国家环保总局2013年中国环境状况公报，全国城市环境空气质量不容乐观，全国酸雨污染总体稳定，但程度依然较重，473个监测降水的城市中，出现酸雨的城市比例为44.4%。SO2年均浓度范围为0.0070.114 mg/m³，平均浓度为0.04mg/m³，达标城市比例为86.5%5。国家于十二五期间提出二氧化硫排放量减少百分之八的计划，由2010年的2268万吨降到2015年的2084万吨，任务也十分艰巨，因此加大脱硫技术的的改进与推广势在必行。目前，我国已有石灰石/石膏湿法、旋转喷雾

14、干燥法、常压循环流化床法、海水脱硫法、炉内喷钙尾部烟气增湿活化法、电子束法、烟气循环流化床法等是多种工艺的脱硫装置在商业化运行或进行了工业示范，可以说世界上已有的先进、成熟的火电厂脱硫工艺在我国 基本都有工业示范，但主流的脱硫技术仍为石灰石/石膏湿法6。1.2 湿法脱硫技术1.2.1 湿法脱硫技术的发展烟气脱硫简称FGD，是英文Flue Gas Desulphurization 的缩写。在烟气脱硫工艺中，石灰石/石膏湿法烟气脱硫工艺因其具有较高的性能，运行稳定性高，投资和运行费用较低，成目前世界上应用最广泛的脱硫技术，市场占有率达到80%以上。根据美国统计数据，如表1.2所示，运行的湿法FGD

15、装置占全世界总的FGD装置的78.8%。表1.2 1998年投入运行的FGD装置的总台数61998年投入运行的FGD装置的总台数FGD技术美国国内所占比例（%）美国国外所占比例（%）全世界所占比例（%）湿法17875.735680.453478.8干法4920.97416.712318.1其他83.4132.9213.1全部FGD235100433100678100由表格1.3知现今的湿法脱硫工艺中，石灰石法是使用最普遍的工艺，数据显示，1998年至2006年中已投运的各种湿法FGD装置中，石灰石法占全世界容量的82%。表1.3 1998年已投运的各种湿法FGD装置的容量61998年已投运的各

16、种湿法FGD装置的容量 （KW）湿法FGD技术美国国内所占比例（%）美国国外所占比例（%）全世界所占比例（%）石灰石555406710779092.616333082石灰1419617697662117210.6白云石石灰1029212.4500.04103425.2碳酸钠27563.3750.0628311.4海水75约0.110500.911250.6其他4330.374330.2全部湿法FGD8285699.9116374100199230100湿法脱硫技术的发展可以分为三个阶段。第一代湿法FGD工艺包括采用石灰石、石灰、碳酸钠或海水洗涤SO2的系统，最受欢迎的是石灰石和石灰基技术。早期

17、的湿法系统受结垢、固体物沉积、相对较高的投资和运行成本以及很差的稳定性的困扰。此外，早期的系统都是抛弃工艺，堆积污染环境，造成资源的浪费和增加运行费用。第二代湿法FGD工艺增加了强制氧化工艺，将空气喷进脱硫系统内，在脱硫塔内完成亚硫酸钙的氧化，从而使被吸收的SO2保持很高或接近完全氧化的程度。这种工艺会产生一种可再次使用以及售卖的产物石膏，而不是一种需被抛弃的废弃物，且解决了困扰脱硫工业多年的结构问题。另外一些改进是开发了可以提高SO2脱硫效率的有机酸添加剂，有机酸通过增加洗涤液的碱度，改善系统的传质特性，从而提高SO2脱硫效率。此外在喷淋层与烟气入口之间部位增加托盘，使得在托盘上形成一个泡沫

18、去，增加气、液之间的接触时间从而改善传质特性，提高脱硫效率。第三代湿法FGD目前正在开发，其发展成果应该具有非常高的性能（脱硫效率远超过95%），有更高的可靠性，和之前的脱硫塔相比，应该具有显著低的投资和运行费用。最引人注目的发展之一，是开发大容量吸收塔模块，提高单个脱硫塔的容量，另一个发展方向是，提高脱硫塔内烟气的流速，从而达到减少脱硫塔的尺寸。1.2.2 湿法脱硫的原理石灰石/石膏脱硫过程为浆液泵将制浆系统制备的石灰石浆液输送到吸收塔喷淋层，冲洗吸收塔入口烟气，反应吸收烟气中SO2，的典型的石灰石/石膏湿法FGD系统工艺流程如图1.1所示。该系统主要由石灰石浆液制备和供应、吸收塔、脱硫产物

19、处置、烟风道、电气和自动控制6个部分组成。图1.1 石灰石/石膏湿法FGD工艺流程石灰石/石膏湿法烟气脱硫工艺用石灰石或石灰做脱吸收剂，以石灰石为原料，浆液可通过球磨机等机械设备将石灰石块进行破碎与水混合，磨细成粉末，制成吸收浆液，也可通过外购石灰石粉，与水混合，制备浆液。在吸收塔内进行的SO2脱除过程为：通过将夜供给泵向吸收塔内部加入新鲜的石灰石浆液，石灰石浆液由吸收塔的上部通过喷淋层喷入，并在塔内与自下而上流动的SO2发生物理吸收和化学反应，最终浆液中的Ca2+与溶于水的SO2发生化学反应成亚硫酸钙；亚硫酸钙在吸收塔被强制氧化系统鼓入的氧化空气氧化生成二水硫酸钙(石膏)；将二水硫酸钙从吸收

20、塔内通过石膏排除系统排出，通过石膏脱水器、真空皮带脱水机，最终分离出含水率应小于10%的石膏。脱硫后的烟气经吸收塔除雾器去水后再经换热器加热通过烟囱排入大气，石膏脱水过程中产生的废水经过电厂污水处理系统处理后排出。塔内主要反应式如下：SO2+H2O H2SO3 （1.1）CaCO3 +H2SO3 CaSO3 + CO2 +H2O （1.2）CaSO3+1/2O2 CaSO4 （1.3）CaSO3+1/2H2O CaSO31/2H2O （1.4）CaSO4 + 2H2O CaSO4 2H2O （1.5）CaSO3 + H2SO3 Ca(HSO3)2 （1.6）该工艺的脱硫原理可以分为以下三个阶段

21、7：（1）SO2的吸收吸收塔内SO2的吸收过程包括化学吸收和物理吸收两个过程。SO2极易溶于水，入水后发生的反应如式（1.7）所示： H2O+ SO2 HSO3- + H+ SO32- + H+ （1.7）该式表示吸收塔内溶液成分与pH之间的关系，pH值和各离子浓度之间的关系如图1.2所示：图1.2 pH值与各离子浓度之间的关系由图可知，当吸收塔内浆液的pH>8时，被水物理吸收的SO2主要是以SO32-的形式存在；当浆液pH>9时，浆液中的SO2几乎全部以SO32-的形式存在；pH在26之间，主要以HSO-3形态存在，浆液pH在3.55.4之间时，脱硫塔中SO2主要是以SO32-的

22、形式存在；当浆液pH>9时，脱硫系统石灰石浆液过量使用，浆液中的SO2几乎全部以SO32-的的形式存在；当溶液pH<3.5后，系统浆液供给不足，溶于水的SO2有一部分与水结合为SO2H2O；由于不同pH状态下溶液中SO2的存在形式不同，因此气液接触过程中发生的主要脱硫反应是不相同的。吸收塔内浆液的pH基本稳定控制在56之间，塔内溶解的SO2主要以HSO3-的形式存在。为了更有效的去除SO2，提高吸收塔脱硫效率，必须在式（1.7）中消耗其中一相反应物，使浆液稳定保持一定的浓度梯度。湿法FGD所采用的方法是，一方面通过强制氧化系统加入氧气将HSO3-氧化成HSO4-；另一方面通过供浆系

23、统加入石灰石消耗H+。（2）硫酸盐的形成石灰石浆液将SO2吸收到溶液中生成亚硫酸盐HSO3-。与塔内的氧化空气反应，被氧化成HSO4-，并很快分解为SO42-。化学反应式如（1.8）所示： (1.8)由于释放出SO42-和H+，浆液中H+增加，塔内浆液的pH下降。脱硫塔相关实验证明在有充足的氧化剂的条件下，即使是少量存在的亚硫酸根离子也会被氧化空气直接氧化成硫酸根，反应式如（1.9）所示： (1.9)亚硫酸盐的氧化与pH值的关系如图1.3所示。由图可知吸收塔内浆液pH在3.55.5的范围内亚硫酸盐的氧化速率较高，且变化不大。当pH大于5.5时，氧化速率急剧下降，因此系统运行时要控制塔内浆液的p

24、H在3.55.5，从而保持较高的氧化速率。图1.3 亚硫酸盐的氧化率与pH 值的关系氧化形成硫酸盐后，脱硫塔内SO2的吸收反应将进入最后阶段，此时被吸收的SO2以硫酸盐的形式（SO42-）与浆液内的钙离子（Ca2+）反应，生成固态的硫酸盐结晶，并从溶液中结晶析出。本工艺采用石灰石做为吸收剂，生成的物质是硫酸钙，从溶液中析出的是二水硫酸钙（），化学反应式如（1.10）所示： (1.10)（3）石膏的结晶石膏的结晶为工艺的最终阶段，该阶段对于整个湿法脱硫工艺非常重要，结晶过程的好坏将直接影响最终产品的质量。系统为了生产可用的石膏就必须对吸收塔内石膏的结晶过程进行控制，使石膏结晶能够生成大量易于后期

25、石膏脱水系统进行分离和脱水的石膏颗粒。为了生成质量较好的石膏，应达到以下条件：已形成的石膏是在现有晶体上长大，并形成极少的新晶体。在湿法脱硫条件下对通过研究二水硫酸钙晶体的特性得到以下结论：浆液pH在3.56.5范围内，随着pH的增大，二水硫酸钙结晶诱导时间略呈滞后趋势，但总体变化不大。石膏的结晶与溶解是一个动态平衡过程，受分子扩散及晶体生长等的综合作用影响8。pH值在36范围内，越接近中性，晶体具有更好的稳定性，晶体颗粒的纵横比较小，具有较低的制浆需水量9。1.3 石灰石制浆系统石灰石制浆系统是通过球磨机等机械设备将石灰石块破碎成粉或直接将外购的石灰石粉在浆液罐中混合，通过脱硫系统的控制系统

26、制备石灰石浆液。制浆系统为FGD公用系统，一般包括石灰石破碎系统、石灰石制浆系统、石灰石供浆系统三部分，根据实际情况，有些处理厂会直接购买符合脱硫处理的石灰石粉，因此在FGD的总平面设计中，石灰石破碎及磨制系统就不用考虑。石灰石浆液制备系统又分为干法和湿法两种。1.3.1 湿式石灰石浆液制备系统湿式石灰石制浆系统是指采用湿式球磨机，制备浆液时，控制系统按照一定的比例将石灰石和从石膏脱水系统中产生的过滤水加入球磨机的滚筒内，直接磨出脱硫系统能用的石灰石浆液。该制浆系统的主要设备包括称重给料机、湿式球磨机、再循环箱、搅拌器、再循环泵、石灰石浆液旋流器、调节阀及相应的辅助设备。其工艺流程如图1.4所

27、示10：石灰石通过卸料斗、振动给料机等设备进入石灰石仓，石灰石仓内预破碎的的石灰石通过皮带称重给料机，按设计需求量加入湿式球磨机内，滤液水按与送入石灰石成定比的量加入湿式球磨机的入口。石灰石输送机石灰石卸料斗振动给料机斗式提升机电磁除铁器石灰石仓湿磨排浆罐湿磨浆液泵石灰石旋流器皮带称重给料机湿式球磨机底流溢流石灰石浆液泵石灰石浆液箱吸收塔浆液池图1.4 湿式制浆系统工艺流程图湿式球磨机内，在球磨机内部钢球的作用下，石灰石破碎后和水混合磨制成石灰石浆液，进入一级再循环箱，经过一级再循环泵至一级旋流器进行分离，底流浓缩部分石灰石粒径较大，这部分返回球磨机，同新加入的石灰石一起重新磨制；溢流部分一部

28、分进入二级再循环箱，另一部分通过调节阀返回一级再循环箱，用以调节二级再循环箱液位。二级再循环箱的石灰石浆液通过系统的二级再循环泵送至二级旋流器进行分离，低流部分再次返回球磨机重新磨制，溢流的石灰石浆液进入脱硫系统的石灰石浆液箱，并通过再循环调节阀控制进入石灰石浆液箱的流量。系统设有冲洗水系统，当浆液系统停止运作时，为了防止浆液系统内存留的石灰石浆液沉淀板结影响系统设备再次运行，必须用水冲洗干净。1.3.2 干式石灰石浆液制备系统干式石灰石浆液制备系统的石灰石粉制备一般与FGD不在同一个区域，通过异地加工或者外购获取。该系统一般包括石灰石粉罐装车卸料管、石灰石粉仓、给料机、流化风机、除尘器、石灰

29、石浆液罐、石灰石浆液泵、搅拌器等设备。图1.5为干式石灰石浆液制备系统流程图。图1.5 干式石灰石浆液制备系统流程图本系统的工艺流程为：外购或者异地加工的石灰石粉通过罐装车的加压后，石灰石粉经过压缩空气吹送，经卸料管从粉仓顶部进入，扬起的粉尘经过除尘器处理达到国家排放标准后进入大气。石灰石粉结块、搭桥等导致粉体流动不畅，设流化风机向仓内鼓入干燥空气，使其呈流态化11。给料机根据石灰石浆液密度计的在线测量信号自动调节给料量，石灰石浆液罐的液位通过调整过滤水调节阀的开度来控制。顶进式搅拌器为连续运行方式，不断的搅拌石灰石浆液罐的浆液，保证浆液的浓度均匀，防止沉淀。2 设计技术规范及参数2.1 设计

30、背景该设计工程为某电厂的二期工程2×300MW的改造设计，二期工程于1997移交生产。原建设工程中没有设置脱硫系统，2005年通过改造增设脱硫系统，设计煤种含S量为1.3%，SO2脱除率不小于95%。近年来，电厂排放的SO2对环境的影响越来越引起社会各界的广泛关注，国家颁布的大气污染物排放标准也对SO2排放总量和排放浓度两方面提出更高的要求。二期脱硫装置投运至今，由于煤炭市场供应日趋不稳定，与原设计煤种相比实际运行燃煤煤质劣化、含硫量升高、发热量降低，致使脱硫装置入口SO2浓度显著增加，现有的两炉一塔的脱硫形式很难满足目前燃煤市场形势和今后日益严格的排放标准要求，基于以上原因，某电厂

31、将对现有的二期脱硫系统进行改造。本工程设计将通过对现有脱硫系统的增容改造，进一步提高对市场燃煤煤质的适应性，满足排放浓度和总量的环保要求，适应国家对火电厂大气污染物排放标准的更高要求。2.2 设计依据本设计包括该电厂二期改造工程中的制浆系统与供浆系统，设计依据为：某电厂2×300MW二期改造工程技术规范书；某电厂2×300MW二期改造工程（招标阶段）设计图纸；火力发电厂汽水管道设计技术规定（DL/T50541996）；2.3 设计规范钢制压力容器(GB150-1998)火力发电厂设计技术技术规定（DL5000-2000）旋转电机基本技术要求（GB755-87）电机结构及安装

32、型式代号（GB997-81）压力管道规范工业管道 第三部分：设计计算（GB/T 20801.32006 2.4 设计要求2.4.1 系统概述二期脱硫现有一座石灰石粉仓及配套制浆、供浆系统，容量按原设计一台锅炉在BMCR工况运行5天（每天按24小时计）的吸收剂耗量。其工艺流程图如图2.1所示，由于3#吸收塔系统与4#吸收塔有共用部分，因此流程图中有4#吸收塔的处理流程。图2.1 工艺流程图系统采用从厂外采购的石灰石粉（90%通过250目），以气力输送方式送入石灰石粉仓，再通过给料设备送至浆液搅拌箱制成石灰石浆液，石灰石浆液由石灰石浆液泵送至吸收塔。制浆系统设置一个石灰石浆液箱，两台石灰石浆液泵，

33、一台运行，一台备用。吸收塔内石灰石浆液的添加量根据FGD进、出口烟气的二氧化硫浓度及吸收塔循环浆液的pH值进行调节。石灰石制浆系统用水由工艺水和石膏脱水系统的回收水供给。2.4.2 设备要求脱硫系统石灰石旋转给料机，均按两台炉BMCR工况（2x300MW）下按设计的原烟气二氧化硫浓度折算所需要的石灰石粉耗量设计，并留有10%裕量。浆液池内的石灰石浆液的浓度应控制在2030%（Wt）之间，脱硫系统拥有在线监测并调节浆液的浓度在规定范围内的系统。2.4.3 管道系统要求管道、阀门和表计应考虑防腐。泵的入口到入口阀的管道长度应不大于泵入口口径的10倍。浆液管线布置应无死区存在，以避免管道堵塞。浆液管

34、线应设计有清洗系统和阀门低位排水系统、高位排气系统。送入吸收塔的石灰石浆液给料流量信号应进入FGD_DCS系统。应设有测量石灰石浆液浓度的表计，其信号进入FGD_DCS系统。石灰石浆液给料量应根据两台锅炉总负荷、FGD装置进口和出口的SO2浓度及吸收塔浆池内的浆液PH值进行控制。有关阀门的设计应满足系统自动运行和控制要求。应设有测量石灰石浆液浓度的表计，其信号进入FGD_DCS系统，并由FGD-DCS根据配水流量、石灰石给料量实现MCS控制。系统内的所有转机和附属设备均能由FGD-DCS实现子组级和功能级顺序控制12。2.5 设计基础参数本设计新增足够容量的仪用空气稳压罐和杂用空气贮气罐。贮气

35、罐的供气能力应满足当主体工程空气压缩机停运时，依靠贮气罐的贮备，能维持整个脱硫控制设备继续工作不小于10分钟的耗气量。贮气罐工作压力按0.8MPa考虑，最低压力不应低于0.6MPa。所配套电气系统工作范围包括现有脱硫设施及新增脱硫设施。新增一段脱硫6KV母线和一段380V母线。本设计所使用基础数据：石灰石堆积密度：1.5-1.6 t/m³ 取1.5t/m³石灰石粉储存时间 ：石灰石粉需求量：13126 kg/h为石灰石浆液供浆量：39.1m³/h为浆液储存时间：5h石灰石浆液浓度为28%3#浆液返回管道管径设计流量：27.5m3/h滤液水流量：34.0m3/h脱硫

36、岛内气源、电源及水源的参数如表2.1所示。表2.1 脱硫岛气源、电源的参数仪用、杂用压缩空气（仅供FGD区）压力MPa0.6-0.8蒸汽 四抽/二抽压力MPa0.6-0.8 / 1.34-4.71温度180220 / 311-321工业水压力MPa0.3 - 0.5循环水压力MPa0.07消防水压力MPa<1.0关闭压力MPa<1.5生活水压力MPa0.3 - 0.5电源高压kV6低压V380直流V220本设计采用从厂外采购的石灰石粉（90%通过250目），以气力输送方式送入石灰石粉仓。其分析资料如表2.2所示：表2.2为石灰石分析资料名 称单 位数 据供货来源湖北娲石水泥厂武汉凌

37、云水泥厂矿源产地湖北阳新县武汉江夏区距电厂距离（从厂区起）Km560运输方式汽车汽车运量万t/a化学分析·CaCO3wt-%52.8·MgOwt-%1.93·SiO2wt-%2.00·Fe2O3wt-%0.32·Na2Owt-%0.02·Al2O3wt-%0.01·K2Owt-%0.05·MnO2wt-%0.025·SO3wt-%0.12·水份（湿固体）wt-%41.84 活性%tureover 细度90%通过250目90%通过250目 比表面积（Blain）Cm2/g 有机物wt-% 白度%

38、HCIwt-%脱硫系统所有用水来自电厂的工业水系统，其水质分析资料如表2.3所示：表2.3 主厂房工业水分析资料序号项目单位数值1Cl-mg/l13.52SO42-mg /l37.413Ca2+mg /l43.374K+mg /l设备不能分析5Mg2+mg /l11.686Na+mg /l11.67NH4+mg /l08全Cumg /l12.09全Femg /l0.17510PO43-mg /l1.43611硅酸根mg /l6.1512碳酸根mg /l2.1813总硬度mmol/l3.143 石灰石制浆系统设计3.1 石灰石粉仓设计本系统石灰石制浆系统粉仓的容量按原设计一台锅炉在BMCR工况运

39、行5天（每天按24小时计）的吸收剂耗量。系统采用从厂外采购的石灰石粉（90%通过250目），以气力输送方式送入石灰石粉仓，再通过给料设备送至浆液搅拌箱制成石灰石浆液，石灰石浆液由石灰石浆液泵送至吸收塔。其容积计算所用公式： (3.1) (3.2) (3.3) 石灰石堆积密度 = 1.5-1.6 t/m³ 取1.5t/m³T1 石灰石粉储存时间 Q1 石灰石粉需求量 Q1= 13126 kg/h粉仓容积V1由公式（3.3）可得： 留有10%余量，因此取V1=1130m3石灰石粉仓设计为圆柱体+圆锥体，锥角约60度，计算公式如下： (3.4) (3.5)h1 圆柱体高度，mR1

40、 直径，mh2 椎体高度，m代入数据并根据箱罐和容器的相关规定可得13：h1=12m ； R1=10m ； h2=3m ；石灰石粉仓总高15m，直径10m。石灰石粉仓系统本体采用钢制，底部设2个出料口，粉仓下设计成锥形，锥角约60度，粉仓锥部设有流化板，以保证石灰石粉卸灰顺畅。石灰石粉仓顶布袋除尘器用于过滤/分离来自粉仓的气灰混合物。仓底椎体部分考虑耐磨措施，其材料：圆柱体碳钢+椎体内衬8mm厚Q345钢板。石灰石粉仓的顶部有密封的人孔门，该门能用铰链和把手迅速打开，并且顶部有紧急排气阀门。粉仓设有石灰石粉的取样口。粉仓上配有用来确定容积的料位计，同时也能用于远方指示14。3.2 粉仓容附属设

41、备3.2.1 旋转给料阀石灰石粉需求量： Q1= 13126 kg/h石灰石堆积密度： = 1.5-1.6 t/m³ 取1.5t/m³满负荷状态下给料流量： 要求给料机在满负荷状态下能正常启动，因此根据某公司环保设备表3.1：表3.1 叶轮选型型号规格生产能力（m3/h）叶轮转速（r/min）尺寸长×宽（mm）传动方式03175664458给料机本体外形尺寸长×宽×高（mm）给料机本体重量（公斤）型号功率转速GY-200×200734200×200摆线针轮减速机BLY18-431.134510×300×3

42、0067GY-200×3001034200×300BLY18-431.134610×300×30077GY-300×3002334300×300BLY18-431.134690×400×450155GY-300×4003134300×400BLY18-431.534790×400×450174GY-400×4005334400×400BLY22-43334830×520×600231GY-400×5006734400×

43、;500BLY22-43334960×520×600268本设计给料机型号规格为GY-200×300，叶轮转速34r/min，型号BLY18-43，功率为1.1KW，材质选择碳钢。3.2.2 流化风机及电加热器石灰石粉仓设两个流化风机，选用无油型罗茨风机一备一用。流化系统是为防止堵粉，石灰石粉仓系统配备全套流化装置，包括配备相应的风机、加热器等附属设备，保证石灰石粉具有良好的流动性。流化装置的布置合理，能有效防止堵料。流化系统的设计在保证满仓情况下堆料多天，气候潮湿的情况下，粉仓系统能正常卸料而不发生堵塞。其设备选型如表格3.2所示：表3.2 流化风机选型流化风机

44、型号BK6005风压800KP风量5m3/min重量320Kg制造厂家镇江市电厂辅机站流化风机电机型号Y2-160L-4电压380V转速1460r/min额定功率15KW电流30A制造厂家西门子电机3.3 石灰石浆液箱设计石灰石浆液箱设置1个，其有效容积按不小于2台锅炉BMCR工况下燃用设计煤种时5小时的石灰石浆液量设计。石灰石浆液罐配有搅拌器，每台机配2台(1运1备)石灰石浆液输送泵，容量按一台炉100%BMCR工况时的石灰石浆液量设计，浆液池内的石灰石浆液的浓度应控制在2030%（Wt）之间，本设计石灰石浆液浓度为28%。本设计石灰石浆液箱的容积计算： (3.6)其中，Q1为石灰石浆液供浆

45、量；Q1=39.1m³/h T1为浆液储存时间；T1=5h得：因为石灰石浆液箱要留10%余量，因此又有 (3.7)其中：R2为浆液罐直径； h2为浆液罐高度；浆液罐的高与直径确定，要考虑电厂空间布置及浆液罐的安全性，本设计根据式（3.7）计算及系统安全性确定其直径=6.5m 高度H=6.4m，达到石灰石浆液箱容积要求，且高比直径适中，安全性较高。石灰石浆液箱为立式圆筒形，规格为6.5mx6.4mH，使用碳钢加鳞片树脂内衬做成。 搅拌器采用高性能斜片涡轮，通过减速箱由电机带动，规格为2794mmx4.8mL其容量7.5kW，材质由碳钢加橡胶内衬做成。3.4 制浆系统管道计算国

46、内浆液管道一般采用的材料有衬胶碳钢管（RL）、玻璃钢管（FRP）、不锈钢等。衬胶碳钢管（RL）以普通碳钢管（Q235-A）或着优质钢管（20#）作为钢架材料，用橡胶作为内衬层，将金属与橡胶的特性结合在一起，通过橡胶自身物理和化学性能从而降低了管路输送介质对外部结构的作用如冲击力、腐蚀等，从而发挥两者共同的优点，具有抗渗防腐、耐磨、耐热等优点。 浆液罐相关液体管道包括：4#吸收塔石灰石浆液返回管道、3#吸收塔石灰石浆液返回管道、滤液水管、溢流管道。本系统为3#吸收塔设计，因此4#吸收塔石灰石浆液返回管道不在设计范围内，其管径已经确定，DN=80mm。根据其设计技术要求书：3#浆液返回管道管径设计

47、流量Q2=27.5m3/h滤液水流量Q3=34.0m3/h根据火力发电厂汽水管道设计技术规定要求选择管道的设计流速15，如表3.3所示：表3.3 汽水管道设计推荐流速介质类别管道名称推荐流速（m/s）给水高压给水管道26低压给水管道0.52.0其他水自流、溢流等无压管道<1供浆带压浆液管道1.23.0单相流体的管道，根据推荐的管道流速，其管径计算公式为： (3.8)Q：浆液管道介质流量 m³/hW：介质流速 m/s（1）3#吸收塔浆液返回管道设计3#浆液返回管道管径设计流量Q2=27.5m3/h介质流速W2根据表3.3，取W2=1.5m/s将数据代入公式（3.8），得：管道采用

48、衬胶钢管标准，20钢衬胶。（2） 滤液水管滤液水流量Q3=34.0m3/h介质流速根据表3.3，取W3=1.5m/s将数据代入公式（3.8），得：根据管道直径选型，管道直径不可能为110mm，因此确定其管道直径为125mm。本浆液箱有两条滤液水管，管道采用衬胶钢管标准，20钢衬胶。（3） 溢流管道确定溢流管道直径方法为：假定浆液罐内液位达到溢流高度，此时所有的进水管道仍正常进水，其他出水管道为关闭状态。此时：4#吸收塔石灰石浆液返回流量等于3#吸收塔石灰石浆液返回流量Q2=27.5m3/h；滤液水流量Q3=34.0m3/h。由表格3.3溢流管道流速W4<1m/s，取其流速为0.5m/s，

49、由公式（3.8）求得溢流管道直径为：取管道直径为300mm，管道采用衬胶钢管标准，20钢衬胶。4 石灰石供浆系统设计4.1 供浆管道设计计算 浆液管道管径计算要用最大介质流速，最大介质流速W5，由表格3.3，其取值范围为0.52.0 m/s ，取W5=1.5m/s，其管径计算为：取Dn=100mm，管道采用衬胶钢管标准，20钢衬胶。4.2 浆液泵选型4.2.1 离心式浆液泵的选型要求 泵的流量：输送浓度低磨蚀性弱的浆液时，可选择在最高效率对应流量的40100范围内，对任何浆液，都适宜选择在最高效率对应流量的100120范围（流量裕量太大，损坏泵）。扬程：扬程裕量一般留10，过多的裕量

50、，不但不经济，且因工作点外移，造成电机功率不足，或汽蚀裕量不能满足，而增加汽蚀破坏。本次设计中正常流量为39.1m3/h，最大介质流量为54.6m3/h，因此选择泵时泵最高效率流量Q4=54.6×0.8=43.7m3/h。扬程计算：离心泵抽送浆液时的计算扬程16：  (4.1)HK 抽送浆液时的扬程，m HS 抽送清水时的扬程，m RK 浆液重度，t/m3，1.03 Kh   扬程降低率，0.96 Km 叶轮磨损后扬程折减系数，对衬胶泵一般取0.80.95，取0.90 得：Hk =0.9Hs，即泵抽送浆液时的扬程比抽送清水时的扬程低。因此按清水扬程选择泵。泵的清水扬程：