【烟气处理中的脱硫系统设计与计算4500字（论文）】

烟气处理中的脱硫系统设计与计算目录TOC\o"1-2"\h\u29348烟气处理中的脱硫系统设计与计算 1169781.1脱硫工艺选择 16278①工艺流程复杂程度和成熟度 113220②吸收剂获得难易及工艺技术指标 2203③脱硫副产物的利用情况 25827④一次性投资和脱硫运行成本 24551③吸收剂中的碳酸钙与溶液中的水和氢离子反应解离出钙离子。 22658④吸收塔内溶液中SO2-4、Ca2+和水反应生成石膏。 2169711.2脱硫工艺流程介绍 2228701.3石灰石（石灰）/石膏湿法脱硫主要工艺设计与选型 3112801.3.1吸收塔设备及选型 3122271.3.2脱硫系统工艺设计 499101.4吸收塔附属设备的选型和设计 868281.4.1循环系统的设计 8224121.4.2氧化风机的设计及选型 9115391.4.3氧化吸收池搅拌机的选型 9175921.5脱硫设计参数汇总 91.1脱硫工艺选择表5-1目前国内外应用较成熟的脱硫工艺烟气脱硫技术电子束法石灰石/石膏法新氨法新氨法工艺简易度简单复杂复杂复杂工艺技术指标脱硫率可达90%以上，脱硫剂利用率30%脱硫率95%,钙硫比1:1，脱硫剂利用率90%脱硫率85%~90%，脱硫剂利用率90%脱硫率85%~90%，脱硫剂利用率90%吸收剂获得难易一般容易一般一般脱硫副产物副产物可用作氮源或复合肥料，无二次污染副产物石膏能被综合再利用，不会形成二次污染副产物可直接用于工业硫酸生产副产物可直接用于工业硫酸生产一次性投资中等较高少少脱硫运行成本高低高高①工艺流程复杂程度和成熟度石灰石/石膏法和新氨法的工艺流程较为复杂，设备数量和种类多，而喷雾干燥法工艺相比较则比较简单，电子束法是四种工艺中流程和设备最简单的工艺。②吸收剂获得难易及工艺技术指标新氨法和电子束法对吸收剂获取的难易程度一般，喷雾干燥法相对较易，石灰石/石膏法最简单。就脱硫率而言，石灰石/石膏法脱硫率最高，脱硫剂利用率也较高。电子束法和喷雾干燥法脱硫剂利用率较低，其中喷雾干燥法脱硫率也相对低。新氨法脱硫剂利用率最高，脱硫率比石灰石/石膏法低。③脱硫副产物的利用情况喷雾干燥法的脱硫副产物尚不能利用，新氨法副产物可直接用于工业硫酸生产，石灰石/石膏法，电子束法的副产物是石膏，可综合利用，不会形成二次污染。④一次性投资和脱硫运行成本喷雾干燥法和新氨法运行投资费用均较少，电子束法投资费用中等，但这三者的脱硫运行成本高。而石灰石/石膏法虽然投资费用较高，但脱硫运行成本高。综上所述，石灰石/石膏法是目前国内外最为成熟使用最为广泛的脱硫工艺，不会二次污染且运行的可行性最高。综合各方面因素，本设计最终采用石灰石/石膏法湿法烟气脱硫技术。化学原理如下：①严重中的二氧化硫溶解在水中生成亚硫酸，解离出氢离子和HSO-3离子。SO2+H2O→H2SO3→H++HSO-3②鼓风机送入氧气和烟气中的氧气将溶液中的HSO-3氧化成SO2-4。H+HSO-3+1/2O2→2H+SO2-4③吸收剂中的碳酸钙与溶液中的水和氢离子反应解离出钙离子。CaCO3+2H++H2O→Ca2++2H2O+CO2↑④吸收塔内溶液中SO2-4、Ca2+和水反应生成石膏。Ca2++SO2-4+2H2O→CaSO4·2H2O1.2脱硫工艺流程介绍石灰石（石灰）/石膏湿法脱硫工艺系统主要包括：烟气系统、吸收氧化系统、浆液制备系统、石膏脱水系统、排放系统组成。工艺流程：锅炉烟气经过电除尘器除尘后，通过增压风机、GGH(可选)降温后进入吸收塔。在吸收塔内烟气向上流动被向下流动的循环浆液洗涤。喷浆层中喷嘴喷出循环浆液，吸收脱除吸收层的SO2、SO3、HCL和HF，与此同时在“强制氧化工艺”的处理下反应的副产物被导入的空气氧化为石膏（CaSO4·2H2O）并消耗吸收剂（石灰石）。循环浆液被浆液循环泵送至喷淋层，通过喷嘴进行雾化，使气体和液体得以充分接触。每个喷淋层连接各自的泵。

吸收塔中石灰石和SO2反应生成石膏，这部分石膏浆液通过石膏浆液泵排出，进入石膏脱水系统。脱水系统有石膏水力旋流器（作为一级脱水设备）、浆液分配器和真空皮带脱水机。经过净化处理的烟气流经两级除雾器除雾，在此处将清洁烟气中所携带的浆液雾滴去除。不定时冲洗除雾器，防止除雾器堵塞和作为补充水，用以稳定吸收塔的液位。烟气一般在吸收塔出口被冷却到46—55℃左右，通过GGH将烟气加热到80℃以上，以提高烟气的抬升高度及和扩散能力。最后，洁净的烟气通过烟道进入烟囱排向大气当中。1.3石灰石（石灰）/石膏湿法脱硫主要工艺设计与选型1.3.1吸收塔设备及选型吸收塔是石灰石（石灰）/石膏湿法脱硫系统设计关键，吸收塔设计的最终目标是尽可能降低成本，吸收塔应具有尽可能大的吸收二氧化硫的液体表面积，高可靠性和稳定性。吸收塔分逆流塔和顺流塔两大类。石灰石湿法工艺分类有：喷淋空塔、有多孔塔盘的喷淋塔、喷淋填料塔、双循环湿式洗涤器、喷射鼓泡反应器及双接触液柱塔。其中最常见的为逆流喷淋式、格栅式、鼓泡式和液柱式。下面是对典型的几种脱硫吸收塔的技术比较。表5-2典型的脱硫吸收塔的技术比较项目鼓泡式液柱式格栅式逆流喷淋式原理吸收剂以浆液的形式存在，而烟气以气泡形式通过，吸收并去除2吸收剂浆液由布置在塔内的喷嘴垂直向上喷射，形成液柱并在上部散开落下，在高效的气液接触吸收去除SO2。吸收剂浆液在吸收塔内形成液膜与烟气接触并去除SO2浆液被喷嘴喷淋雾化，在与烟气接触过程中，吸收并除去2脱硫效率>90％左右>95％>95％>95％（逆流接触）运行阻力较大，无喷嘴堵塞问题能有效防止喷嘴堵塞和结垢问题格栅易结垢，堵塞，系统阻力大喷嘴容易堵塞磨损维护运行较稳定可靠运行较稳定可靠经常清除除垢喷嘴需定期维修，容易损坏自控水平较高较高高高运行经验国内外已有若干商用业绩，仅有几个有一定经验的供货商国内外已有若干商用业绩，仅有几个有一定经验的供货商国内外已有若干商用业绩，仅有几个有一定经验的供货商已积累了丰富的运行经验，而且，制造商也比较多，业主选择的余地较大喷淋塔是石灰石（石灰）/石膏湿法烟气脱硫工艺中应用最广的洗涤器。具有压力损失小，吸收剂浆液雾化效果好，塔内结构简单，不易结垢或堵塞，检修工作量小的优点，故本设计采用逆流式喷淋塔。烟气由下部进入吸收塔，然后上流，在吸收塔较高处布置多层喷淋管网，喷淋管上的喷嘴喷出液状喷雾的循环浆液，形成吸收烟气中二氧化硫的液体表面。每层喷淋管布置足够的喷嘴，相邻喷嘴喷出的水雾相互搭接叠盖，不留空隙，使喷出的液滴完全覆盖吸收塔的整个断面。1.3.2脱硫系统工艺设计喷淋塔的设计计算1.烟气流速（v）逆流喷淋塔的烟气流速设计选用=3.0m/s。2.液气比（L/G）液气比一般在8~25L/m3之间；本设计选用L/G=20L/m3。采用三个喷淋塔，喷淋塔的设计计算如下：①塔径（D）的计算（5-1）式中：G一平均烟气流量，m3/h；v一烟气流速，m/s，本设计为3m/s；D一喷淋塔内径，m。其中：（5-2）所以：（5-3）（5-4）②吸收剂用量（L）（5-5）③接触反应时间（t）吸收区高度为5~15m，以塔内流速3m/s计算，接触反应时间为2~5s。本设计取t=3s。④有效高度（h）h=vt=3×3=9m（5-6）持液槽参数的设计计算喷淋塔底部为氧化槽，也称持液槽，储存接受脱硫剂，溶解石灰石，鼓风氧化CaSO3，结晶生成石膏。随着工艺的发展，将氧化系统组合在塔底的浆池内，利用容积浆池完成石膏的结晶过程，即就地强制氧化。1.持液槽中浆液设计停留时间（t）与石灰石反应性能有关。石灰石反应越差，则停留时间越长。本设计选用t=4min。2.持液槽容积（V）V=Lt=206.11×10-3×4×60=49.47m3（5-7）3.持液槽内径（D）一般大于塔的内径（＞40%），取D=1.4×2.1=2.94m（5-8）持液槽的高度（h）（5-9）一般塔底液面高度在6~15m之间，所以本设计取：h=8.0m持液槽的改进通过改进，可将持液槽分为上下两部分，中间加一层0.1m厚的隔板，上部是氧化槽，h上=4.5m，下部为石灰石浆液槽，h下=3.4m喷雾管的设计计算1.喷淋层的布置本设计选用三层喷淋层，三层之间的层间距取1.5m，单位喷淋层高度为2m。喷嘴布置采用矩阵式布置，本设计选用90°螺旋型喷嘴。喷嘴流速为10m/s。喷嘴流量取1049m³/h，即291.39L/s。喷嘴总数计算如下：（5-10）因此每层主喷淋管上设6根支管，每根支管上分布1个喷嘴，平均0.5m2一个喷嘴可满足设计要求。2.喷雾管管径计算本设计选用3台循环泵，则每台泵流量为：（5-11）干管中浆液流速取=12m/s，则干管直径为（5-12）则干管中的实际流速为（5-13）满足设计要求。喷淋干管设计成渐缩管，使各个喷嘴喷出的喷雾较为均匀，可取D1：D2：D3：D4=4：3：2.5：2，即渐缩管的直径分别为85mm，64mm，54mm，43mm。空气氧化管的设计计算①空气管道在氧化槽内液面以下由下向上通入空气，使其强制氧化。这样可以使氧气和更容易接触，氧气利用率高，氧化速度加快，氧化更彻底。②SO2去除量的计算进入脱硫塔的浓度为4822mg/m3，设计脱硫率为93.78%，则喷淋塔除去的SO2为：（5-14）③氧气消耗量计算（5-15）④空气消耗量计算（5-16）设空气利用率为25%，则实际空气流量为：（5-17）⑤空气干管直径计算设氧化管干管中气体流速为V=20m/s，则干管的直径为（5-18）流速核算，干管中空气实际流速为（5-19）满足设计要求。除雾器的设计计算装在塔的圆筒顶部（垂直布置），并设置冲洗水间歇冲洗除雾器。冷烟气中残余水分一般不能超过100mg/m3，更不允许超过200mg/m3，否则会污染热交换器、烟道和风机等。湿法烟气脱硫塔采用的除雾器主要为折流板除雾器，其次是旋流板除雾器。本设计选用折流板除雾器，其叶片采用单组折线形，结构简易，易冲洗，适用于各种材质，并设置两级除雾器。两级除雾器的距离本设计取1m；除雾器上沿距烟道出口下沿应大于1m，本设计取1.1m。本设计第一级除雾器采用50mm折板间距。第二级除雾器的折板间距取25mm，叶片高度取193mm。气体的平均流速为2~3m/s，本设计选用气体流速为3m/s。雾化喷嘴的设计计算雾化喷嘴能将石灰石浆液变成雾化小液滴，提高了接触面积，有效脱除烟气中的SO2。在WFGD中，一般采用压力雾化方法，本设计选用压力式雾化喷嘴——空心锥雾化喷嘴，其主要有液体切向人口、喷嘴孔等组成。1.4吸收塔附属设备的选型和设计1.4.1循环系统的设计本设计每个喷淋层设置1台循环泵。循环浆液量的计算：需脱除的SO2的量与单位循环浆液吸收SO2的能力比值。对于循环浆液量一般可按照液气比进行计算。由（5-5）式和（5-11）式可知，本设计所需浆液量为206.11L/s，每个循环泵所需输送的浆液为247.32m³/h。故采用200UHB-Z-150型号的循环泵，流量为200~300m3/h，扬程30~50m，功率22~55KW。1.4.2氧化风机的设计及选型亚硫酸氢盐和亚硫酸钙的氧化由两部分组成,一部分是吸收塔内烟气的O2进入浆液液滴的自然氧化,二是空气通过曝气管网进入浆液池的强制氧化。强制氧化工艺在效率和在系统运行可靠性等方面，均比自然氧化优越且能得到副产物石膏，因此，本设计采用强制氧化最佳。由（5-17）式可知，实际空气流量21.108m3/min。所以本设计采用2台ZHCO-125型号罗茨鼓风机，单个流量为6.92~23.23m3/min，功率22~75kw，一用一备。1.4.3氧化吸收池搅拌机的选型在吸收塔的底部，石灰石浆液经过脱硫过程之后，变成了CaSO3和CaSO3·H2O，此时为了使氧化风机鼓入的空气能够充分地和CaSO3、CaSO3·H2O接触，充分氧化，需要CaSO3和CaSO3·H2O的混合溶液中的颗粒分布均匀，需要使用搅拌器来使溶液充分混合，并且增大与空气接触的面积。在吸收塔浆液池的下部，沿吸收塔径向布置2台侧进式搅拌器，使浆液的固体维持在悬浮状态，同时分散氧化空气。采用低速搅拌器，防止浆液沉降。本设计采用2台侧进式搅拌机，搅拌器叶轮直径