脱硫脱销设计

1、 课程设计指导书1、 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，技术比拟成熟，是目前使用最广泛的脱硫技术，根据吸收

2、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2021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GB13223-2021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、设计原那么 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

3、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响，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大局部含量也得到去除。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

4、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，最终返回到吸收塔。旋流器的溢流被输送到废水旋流站进一步别离处理。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。 图1 石灰石/石膏湿法烟气脱硫工艺流程图3、 设计步骤 1、确认烟气参数、煤质资料、吸收剂

5、成份、脱硫效率；2、系统流程确实定；3、物料平衡计算烟气量核算、工艺水核算、热量核算、物料核算；4、各子系统流程确实定烟气系统、SO2吸收系统、吸收剂制备系统、石膏处置系统、工艺水系统、浆液排空系统、废水排放和处理系统、电气系统、控制系统；烟气系统：是否全烟气脱硫？选择轴流式还是离心式风机？GGH是否保存？烟道、吸收塔等设备采用何种防腐方式？SO2吸收系统：多炉一塔还是一炉一塔？几层喷淋层？什么类型的除雾器？氧化风机布置几台？吸收剂制备系统：直接购置石灰石粉末、购置一定块度的石灰石磨制？湿式制浆还是干式制浆？石膏处理系统：石膏抛弃还是回收利用？5、总平面布置各子系统空间布置场所6、吸收塔结构设

6、计吸收塔直径；吸收塔高度；进出口烟道尺寸；浆液泵、石膏泵、循环泵等位置；吸收区、氧化区的高度；喷淋层之间距离；除雾器布置方式。四、设计计算书一、原始数据序号项 目符号单位公式及依据煤种1煤质资料煤种褐煤1应用基碳份Cy%49.90 2应用基氢份Hy%3.00 3应用基氧份Oy%5.57 4应用基氮份Ny%0.86 5应用基硫份Sy%0.59 6应用基灰份AY%31.58 7应用基水份Wy%8.50 8可燃基挥发份Vry%9低位发热量QyDWkJ/kg18870 2锅炉型号及参数1锅炉型号2锅炉制造厂上海锅炉3共用FGD锅炉数量1 4蒸发量Dgrt/h1060 5过热蒸汽温度tgr540 6过热

7、蒸汽压力pgrMpa17.50 7过热蒸汽焓igrkJ/kg3395.3 8再热蒸汽流量出口/进口Dzrt/h879 9再热蒸汽温度出口t"zr540 10再热蒸汽温度进口t'zr332 11再热蒸汽压力出口p"zrMpa3.975 12再热蒸汽压力进口p'zrMpa3.775 13再热蒸汽焓出口i"zrkJ/kg3538.73 14再热蒸汽焓进口i'zrkJ/kg3147.76 15汽包压力pMpa19.00 16排污率ps/0.01 17排污水焓ipskJ/kg1749.5 18给水温度tgs282 19给水压力pgsMpa19.392

8、 20给水焓igskJ/kg1333.60 21锅炉效率高位发热量计gl/22锅炉效率低位发热量计dl/23机械未完全燃烧损失q4%1.00 24炉膛过剩空气系数l/1.15 25空预器进口过剩空气系数ky/1.20 26空预器出口过剩空气系数ky/27灰渣分配比例 h%853环境参数1环境温度t0202标态下SO2密度so2kg/Nm33空气中的水质量含量%14空气密度gkg/m34石灰石品质资料石灰石矿点1CaCO3含量%2SiO2含量%3CaO含量%4MgO含量%5S含量%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ep%99.7 6吸收塔设计参数1除尘器出口烟

9、气温度1382脱硫效率g%95.04氧化倍率24空气中的水含量kg/kg5空气密度 kg/m36石灰石含量%7镁含量%8Ca/S摩尔比39烟气流速m/s10雾化区停留时间s 11液气比L/m31412停留时间tmin5二、燃料灰渣计算序号工程符号单位计算公式计算结果1耗煤量Bht/h 145.20 2计算燃料消耗量Bjt/hBh*(100-q4)/100143.75 3除尘器进口灰量计算Gepih*ep39.66 4除尘器出口灰量计算Gepoh*(1-ep)0.119 三、除尘器进口烟气量的计算1、烟气量的计算1理论空气量VoNm3/Kg0.0889(Cyyyy5.065 2N2理论体积VN2

10、0Nm3/Kg0y4.008 3CO2理论体积VCO20Nm3/Kgy/1000.931 4SO2理论体积VSO20Nm3/Kgy/1000.004 5RO2理论体积VRO20Nm3/Kg1.866(Cyy)/1000.935 6水蒸汽理论体积VH2O0Nm3/Kgyy00.520 7烟气理论体积Vy0Nm3/KgVN20+VRO20+VH2O05.464 8空预器出口烟气实际体积(湿烟气)VkyNm3/KgVy0+0.0161(ky-1)V0+(ky-1)V06.493 9蒸汽吹灰量gkg/kg锅炉厂定0.00 10空预器出口烟气密度r0yKg/Nm3ykyV0+g)/Vky1.316 11

11、空预器出口烟气量QpyNm3/hVky*Bj*103933344 12除尘器漏风系数1/除尘器厂给定13增压风机漏风系数2/增压风机厂给定0.01 14GGH漏风系数3/GGH厂给定0.01 15除尘器出口温度t1(ky*tpy+1*t0)/(ky+1)138 16增压风机出口温度t2(ky*tpy+*t0)/(ky+)139 17GGH出口温度t3(ky*tpy+*t0)/(ky+)105 18除尘器出口烟气实际体积(湿烟气)Vpy1Nm3/KgVky1*V0+1*V06.647 19除尘器出口烟气量(标湿)Qpy1bNm3/hVpy1*Bj*103955450 20除尘器出口烟气实际体积(

12、干烟气)Vpy1gNm3/KgVky1*V0+1*V06.108 21除尘器出口烟气量(标干)Qpy1m3/hVpy1*Bj*103*273+t1)/273878013 22增压风机出口烟气实际体积(湿烟气)Vpy2Nm3/KgVky*V0+*V06.698 23增压风机出口烟气量(标湿)Qpy2bNm3/hVpy2*Bj*103962848 24增压风机烟气实际体积(干烟气)Vpy2gNm3/KgVN2VO2VCO2VSO26.159 25增压风机出口烟气量(湿态、实际)Qpy2m3/hVpy2*Bj*103*(273+t2)/2731453090 26增压风机出口烟气量(标干)Qpy2bN

13、m3/hVpy2b*Bj*103885294 27增压风机出口烟气量(干烟)Qpy2m3/hVpy2*Bj*103*(273+t2)/2731336049 3、FGD进口烟气成分1N2体积VN2Nm3/KgVN20+0.79(ky+-1)Vo4.9288 2O2体积VO2Nm3/Kg0.21(ky+-1)Vo0.2447 3CO2体积VCO2Nm3/KgVCO200.9311 4SO2体积VSO2Nm3/Kg0.85*VSO200.0035 5水蒸汽体积VH2ONm3/KgVH2O+0.0161(ky+-1)V00.5387 4、烟气成分与湿烟气量比值N2体积百分比%100*VN2/Vpy27

14、4.18 O2体积百分比%100*VO2/Vpy23.81 CO2体积百分比%100*VCO2/Vpy213.90 SO2体积百分比%100*VSO2/Vpy20.05 5水蒸汽体积百分比%100*VH2O/Vpy28.05 5、烟气成分与干烟气量比值N2体积百分比%100*VN2/Vpy2g80.68 O2体积百分比%100*VO2/Vpy2g4.15 CO2体积百分比%100*VCO2/Vpy2g15.12 SO2体积百分比%100*VSO2/Vpy2g0.06 6、原烟气中SO2浓度计算1转换成SO2体积VSO2sNm3/KgVSO20.003511 2原烟气SO2体积流量QSO2vNm

15、3/hVSO2s*Bj*103504.62 3原烟气SO2质量流量QSO2mkg/hso2*QSO2v1441.19 4原烟气进口SO2浓度(标湿)CSO2mg/Nm3106*QSO2m/(Qpy2*273/(273+t2)1496.79 5原烟气进口SO2浓度(标干)CSO2mg/Nm3106*QSO2m/(Qpy2b*273/(273+t2)1627.92 四、石灰石与石膏耗量1石灰石耗量Glimt/hCso2*g*(100/64)*Qpy4*10(-9)*mol/CaCO3%3.683 2干石膏产量Ggyt/h6.424 五、除尘器出口飞灰浓度1增压风机进口飞灰浓度(湿态g/Nm341.

16、512 2增压风机出口飞灰浓度(湿态mg/Nm3123.58 五、烟气和水平衡计算2.1、原烟气增压风机前烟气温度138 标态烟气体积流量Nm3/h，湿955,450 标态烟气体积流量Nm3/h，干878,013 实际烟气量体积流量m3/h，湿1,438,425 2.2、原烟气增压风机后烟气温度139 标态烟气体积流量Nm3/h，湿962,848 标态烟气体积流量Nm3/h，干884,812 实际烟气量体积流量m3/h，湿1,453,090 2.3、吸收塔入口标态烟气体积流量Nm3/h，干884,812 干烟气质量流量kg/h1,204,592 水蒸汽质量流量kg/h68,232 2.4、氧化

17、空气流量二氧化硫的含量mg/Nm31497 烟气中二氧化硫量kg/h1430 需要脱除的二氧化硫的量kg/h1359 氧气的质量kg/h679 氧化空气的量kg/h干2934 氧化空气的量kg/h湿2958 氧化空气的量Nm3/h湿2293 2.5、蒸发水量设出口烟温53.2 出口烟气中水蒸气的分压Pa14,520 出口烟气中含水体积流量Nm3/h143,430 出口烟气中含水质量流量kg/h113,740 需蒸发水量kg/h45,508 需蒸发水体积Nm3/h57,387 2.6、脱硫反响热二氧化硫脱除量kg/h1,359 二氧化硫脱除量mol/h21.2 反响放热kJ/h7,196 2.7

18、、吸收塔内放热干烟气比热kJ/kg.1.04 水蒸气比热kJ/kg.1.99 烟气温降放热kJ/h118,639,031 吸收塔内放热kJ/h118,646,227 吸收塔内有效放热kJ/h106,781,605 水的汽化热kJ/kg2,369.7 蒸发水吸收kJ/h114,155,807 2.9、余热比率余热比率kJ/h-6.2%2.10、水平衡进口水量烟气含水kg/h68,232 石灰石浆含水(30%)kg/h5,195 氧化空气含水kg/h23.66 冲洗水、补充水kg/h58,562 小计kg/h132,013 出口水量烟气带水kg/h 113,740 石膏结晶水kg/h 764 石膏浆排出水40%kg/h 17,509 小计kg/h 132,013 六、石灰石用量吸收剂有效成分%石灰