湿式石灰石石膏法烟气脱硫设计方法及过程

湿式石灰石-石膏法烟气脱硫设计方法及过程5/9/20241湿式石灰石石膏法烟气脱硫设计方法及过程湿法脱硫设计1、物料平衡计算：建立物料平衡表烟气平衡脱硫剂（脱硫产物）平衡水平衡5/9/20242湿式石灰石石膏法烟气脱硫设计方法及过程烟气原始参数5/9/20243湿式石灰石石膏法烟气脱硫设计方法及过程确定关键参数

钙硫比脱硫效率液气比石膏品质石灰品质5/9/20244湿式石灰石石膏法烟气脱硫设计方法及过程脱硫剂的选取脱硫剂矿源品位脱硫剂的物理化学特性：真实密度、堆积密度、粒径分布、空隙率、分形、比表面积、活性、吸硫特性影响脱硫剂吸硫特性的因素：水份、温度、浓度、脱硫剂物理特性5/9/20245湿式石灰石石膏法烟气脱硫设计方法及过程5/9/20246湿式石灰石石膏法烟气脱硫设计方法及过程5/9/20247湿式石灰石石膏法烟气脱硫设计方法及过程5/9/20248湿式石灰石石膏法烟气脱硫设计方法及过程5/9/20249湿式石灰石石膏法烟气脱硫设计方法及过程5/9/202410湿式石灰石石膏法烟气脱硫设计方法及过程5/9/202411湿式石灰石石膏法烟气脱硫设计方法及过程2、建立工艺流程图与物料平衡表同时5/9/202412湿式石灰石石膏法烟气脱硫设计方法及过程5/9/202413湿式石灰石石膏法烟气脱硫设计方法及过程5/9/202414湿式石灰石石膏法烟气脱硫设计方法及过程5/9/202415湿式石灰石石膏法烟气脱硫设计方法及过程5/9/202416湿式石灰石石膏法烟气脱硫设计方法及过程5/9/202417湿式石灰石石膏法烟气脱硫设计方法及过程3、关键控制回路烟气量、烟气中二氧化硫浓度及钙硫比控制进浆量pH值调节5/9/202418湿式石灰石石膏法烟气脱硫设计方法及过程5/9/202419湿式石灰石石膏法烟气脱硫设计方法及过程5/9/202420湿式石灰石石膏法烟气脱硫设计方法及过程5/9/202421湿式石灰石石膏法烟气脱硫设计方法及过程5/9/202422湿式石灰石石膏法烟气脱硫设计方法及过程5/9/202423湿式石灰石石膏法烟气脱硫设计方法及过程4、脱硫反应塔上升速度停留时间液气比pH值循环浆液浓度液柱高度脱硫能力搅拌防腐蚀防堵塞5/9/202424湿式石灰石石膏法烟气脱硫设计方法及过程氧化曝气装置循环氧化槽的容量氧化空气的停留时间氧化空气的过量系数氧化空气的压力、温度循环浆液的pH值CaSO3的结晶与CaSO4结晶氧化曝气装置的防堵塞氧化曝气装置的防腐蚀5/9/202425湿式石灰石石膏法烟气脱硫设计方法及过程浆液喷射装置浆液流量的调节喷嘴的特殊结构浆液管道的防腐蚀浆液管道的防堵、防垢5/9/202426湿式石灰石石膏法烟气脱硫设计方法及过程5/9/202427湿式石灰石石膏法烟气脱硫设计方法及过程5/9/202428湿式石灰石石膏法烟气脱硫设计方法及过程5/9/202429湿式石灰石石膏法烟气脱硫设计方法及过程5、平面布置5/9/202430湿式石灰石石膏法烟气脱硫设计方法及过程烟气脱硫过程设计计算5/9/202431湿式石灰石石膏法烟气脱硫设计方法及过程烟气平衡5/9/202432湿式石灰石石膏法烟气脱硫设计方法及过程燃煤/烟气组份输入数据机组容量 300[MWel]燃煤热值(Hu) 20.600[kJ/kg]全厂效率 41,3[%]含硫量 0,79[%] 假定:1[kg]煤 →8,5[Nm³(wet)]烟气含水量 →7,2[%]5/9/202433湿式石灰石石膏法烟气脱硫设计方法及过程燃煤烟气组份燃烧计算5/9/202434湿式石灰石石膏法烟气脱硫设计方法及过程燃煤烟气成分水蒸汽密度5/9/202435湿式石灰石石膏法烟气脱硫设计方法及过程烟气密度

assumeddataDensityfluegas →1,35[kg/Nm³]质量流量燃煤烟气成分5/9/202436湿式石灰石石膏法烟气脱硫设计方法及过程化学过程输入数据SO2–removalefficiency →95[%]Sproportionincoal →0,79[%]Coal →127[t/h]S+O2=SO2Noteatomicmass: S=32[g/mol] O=16[g/mol] Ca=40[g/mol] C=12[g/mol] H=1[g/mol]

燃煤烟气成分5/9/202437湿式石灰石石膏法烟气脱硫设计方法及过程SO2production&removal燃煤烟气成分5/9/202438湿式石灰石石膏法烟气脱硫设计方法及过程SO2-contentInputdata

assumeddataO2contentindrygas →7[%]

燃煤烟气成分5/9/202439湿式石灰石石膏法烟气脱硫设计方法及过程SO2contentat6[%]O2燃煤烟气成分5/9/202440湿式石灰石石膏法烟气脱硫设计方法及过程吸收塔热动力学/绝热饱和假定电除尘器出口温度 →138[°C]GGH出口温度 →108[°C]

干烟气中水含量计算5/9/202441湿式石灰石石膏法烟气脱硫设计方法及过程 在h,x图上,108[°C]和0,046[kg/kg,dry]的交点的焓h=233[kJ/kg].沿等焓线到饱和线可得到饱和温度吸收塔热动力学/绝热饱和5/9/202442湿式石灰石石膏法烟气脱硫设计方法及过程Thermodynamicsforscrubber/adiabaticsaturation5/9/202443湿式石灰石石膏法烟气脱硫设计方法及过程吸收塔出口净烟气吸收塔热动力学/绝热饱和5/9/202444湿式石灰石石膏法烟气脱硫设计方法及过程烟气计算结果AbsorberINLETAbsorberOUTLET5/9/202445湿式石灰石石膏法烟气脱硫设计方法及过程液相平衡13%wt50%wt3%wt5/9/202446湿式石灰石石膏法烟气脱硫设计方法及过程石灰石消耗/石膏产量1SO2+1CaCO3+2H2O+1/2O2→CaSO4•2H2O+CO2

Notemolarmass: SO2= 64[g/mol] CaCO3= 100[g/mol] H2O= 18[g/mol] CO2= 44[g/mol] O2= 32[g/mol]

CaSO4·2H2O= 172[g/mol]

Example:

Afluegasdesulphurisationplantwith2[t/h]SO2-emissionsneeds:andproduces:

5/9/202447湿式石灰石石膏法烟气脱硫设计方法及过程水平衡废水(a)keepCl-level→15to20[g/l](b)keepsulfatelevel→<35[g/l](b)keepash+inertlevelinabsorberslurry→<13[%]WastewaterflowbasedonCl-levelInput(assumption): Datafromexperience

HCl-removal →98[%]5/9/202448湿式石灰石石膏法烟气脱硫设计方法及过程废水流量水平衡5/9/202449湿式石灰石石膏法烟气脱硫设计方法及过程工艺水消耗

Sumof:WaterforfluegassaturationWastewaterMoisturegypsum+crystalwaterDropletemission(negligible)水平衡5/9/202450湿式石灰石石膏法烟气脱硫设计方法及过程石膏脱水

Forthescrubbingandcrystallizationprocessintheabsorber,thegypsumsolidcontentisbetween5and20[%].Input

assumeddata5/9/202451湿式石灰石石膏法烟气脱硫设计方法及过程石膏浆液的密度石膏脱水5/9/202452湿式石灰石石膏法烟气脱硫设计方法及过程旋流器底流密度旋流器顶流密度石膏脱水5/9/202453湿式石灰石石膏法烟气脱硫设计方法及过程石膏产量石膏脱水5/9/202454湿式石灰石石膏法烟气脱硫设计方法及过程水力旋流器FromAbsorberToAbsorberToBeltFilter4,7…assumptionrelatedto13%solidsintheflowfromtheabsorber,3%solidsinthecycloneoverflowand50%solidsinthecycloneunderflow

石膏脱水5/9/202455湿式石灰石石膏法烟气脱硫设计方法及过程吸收塔来石膏浆液石膏脱水5/9/202456湿式石灰石石膏法烟气脱硫设计方法及过程AbsorberHydrocycloneunderflowHydrocycloneoverflowBeltfilterFiltrateMassflowsuspension47.940[kg/h]10.200[kg/h]37.740[kg/h]5.670[kg/h][gypsumwet]4.530[kg/h]MassflowGypsumdry6.232[kg/h]5.100[kg/h]1.132[kg/h]5.100[kg/h]Massflow Water41.708[kg/h]5.100[kg/h]36.608[kg/h]570[kg/h][wateringypsum]4.530[kg/h]Volumeflowsuspension44,4[m³/h]7,3[m³/h]37,1[m³/h]石膏脱水5/9/202457湿式石灰石石膏法烟气脱硫设计方法及过程水力旋流器顶流成分(假定)50[%]ofsolidsisgypsum25[%]ofsolidsisash25[%]ofsolidsislimestone石膏脱水5/9/202458湿式石灰石石膏法烟气脱硫设计方法及过程石灰石浆液供给石灰石消耗石灰石浆液密度石灰石固体密度石灰石浆液质量流量5/9/202459湿式石灰石石膏法烟气脱硫设计方法及过程石灰石浆液密度石灰石浆液体积流量石灰石浆液供给5/9/202460湿式石灰石石膏法烟气脱硫设计方法及过程浆池尺寸浆液罐的停留时间

浆液罐体积

(假定)

(假定)5/9/202461湿式石灰石石膏法烟气脱硫设计方法及过程滤液箱尺寸滤布冲洗水量石膏冲洗水量 take50[%]fromgypsummassflow(assumption)滤液量5/9/202462湿式石灰石石膏法烟气脱硫设计方法及过程滤液箱停留时间

(假定)滤液箱容积(assumption)滤液箱尺寸5/9/202463湿式石灰石石膏法烟气脱硫设计方法及过程吸收塔尺寸烟气流量SO2浓度SO2-脱硫率 液气比:L/G=12[l/Am³]atabsorberoutlet(假定)5/9/202464湿式石灰石石膏法烟气脱硫设计方法及过程吸收塔循环浆液流量及每泵的流量Absorbertemperature=48[°C]喷淋层数(pumps)=3吸收塔尺寸5/9/202465湿式石灰石石膏法烟气脱硫设计方法及过程吸收塔直径吸收塔烟气流速w=3,7[m/s](assumption)吸收塔循环区体积循环浆液停留时间t=4,3min(assumption)吸收塔尺寸5/9/202466湿式石灰石石膏法烟气脱硫设计方法及过程吸收塔循环浆液区高度Sumpheight 11,9[m]Heighttillfluegasduct 1,5[m]Fluegasductheight 4,0[m]Heighttofirstspraybank(fromfluegasduct) 2,5[m]Sprayingbanks:2x1,5[m] 3,0[m]Heighttillmisteliminator 1,3[m]Heightoftwostagedropletseparators 2,5[m]Heightfluegasoutletduct 3,0[m] Sum 29,7[m]Totalabsorberheight:H=30[m]吸收塔尺寸5/9/202467湿式石灰石石膏法烟气脱硫设计方法及过程增压风机和循环泵的能耗增压风机吸收塔压损(assumption) 10[mbar]GGH压损 12[mbar]烟道压损 7[mbar]

总压损 29[mbar]SpecificfluegastransportworkForboosterfanwith85[%]effectiveness5/9/202468湿式石灰石石膏法烟气脱硫设计方法及过程功率消耗Pumpefficiency=0,89Volumeflow(pump)=5.300[m³/h]Liquidlevel=11,9[m]Geod.height=1,5[m]+4,0[m]+2,5[m]+1,5[m]=9,5[m]Pressureatnozzles=10[m]~(1[bar])Pressureheightpipes=3[m]

sum=22,5[m]增压风机和循环泵的能耗5/9/202469湿式石灰石石膏法烟气脱硫设计方法及过程中间层泵的能耗

三层泵的总能耗增压风机和循环泵的能耗5/9/202470湿式石灰石石膏法烟气脱硫设计方法及过程烟道尺寸净烟气烟道直径Fluegasvelocityw=18[m/s](assumption)Saturatedcleangas原烟气烟道直径5/9/202471湿式石灰石石膏法烟气脱硫设计方法及过程管道计算1)石灰石浆液输送管Particlesizelimestone =90[%]≤44µm d50

~15µmConcentration 30[%]totalsolidsamountTransportvelocity ≥6xsettlingvelocityNormally wtransport~2,5[m/s]Volumeflowsuspension=8[m³/h]石灰石浆液输送管直径5/9/202472湿式石灰石石膏法烟气脱硫设计方法及过程石灰石浆液循环管直径Volumeflowcirculation 2·Vsuspension(Absorber)管道计算5/9/202473湿式石灰石石膏法烟气脱硫设计方法及过程2)

石膏浆液管径Particlesizegypsum d50=35–50µmTransportvelocity ≥6xsettingvelocityNormally wtransport~2,5[m/s]至旋流器石膏浆液管径管道计算5/9/202474湿式石灰石石膏法烟气脱硫设计方法及过程氧化风计算强制氧化SO2+H2O→HSO3-+H+HSO3-+½O2→SO42-+H+ 1molSO2needs½molO2 1kgSO2needs32:2/64kgO2StoichiometricfactorforO2-absorptioninabsorbersump~2,5

→specificweightO2:5/9/202475湿式石灰石石膏法烟气脱硫设计方法及过程→O2体积:→空气体积:

氧化风计算5/9/202476湿式石灰石石膏法烟气脱硫设计方法及过程氧化风压头Injectionpointinabsorber: distancetoliquidlevel=6[m]氧化风计算5/9/202477湿式石灰石石膏法烟气脱硫设计方法及过程吸收塔搅拌器计算Needofenergyforagitating 80[W/m³]elAbsorbersumpvolume 865[m³]AgitatorcapacityPel=865[m³]x80[W/m³]=69[kW]Numberofagitators 4能耗及搅拌器5/9/202478湿式石灰石石膏法烟气脱硫设计方法及过程石灰石粉仓计算Capacityforlimestonesilo 7days(assumption)Maximumdensity 1.400[kg/m³]Normaldensity 1.000[kg/m³]Limestoneconsumption