【循环流化床锅炉、石灰石：石膏湿法脱硫系统工艺设计11000字（论文）】

循环流化床锅炉、石灰石—石膏湿法脱硫系统工艺设计目录TOC\o"1-2"\h\u5465摘要 216580引言 224656第一章火电厂脱硫技术概述 4282721.1电厂二氧化硫国内外控制现状 4182291.2火电厂脱硫技术概述 459281.3烟气脱硫工艺选择 7116441.4相关资料与标准 822822第二章循环流化床脱硫设计计算 12180892.1烟气量相关计算 12141512.2SO2实际排放量计算 14230172.3SO2实际排放浓度计算 14298922.4循环流化床脱硫剂用量计算 14152002.5校核煤种计算数据 15948第三章石灰石-石膏法烟气脱硫设计计算 17289703.1反应原理 17175703.1.1吸收剂的反应 17269103.1.2吸收反应 1719723.1.3氧化反应 1735273.1.4其他污染物 1710833.2石灰石—石膏湿法FGD工艺流程 17154293.3工艺说明 18250023.4吸收剂制备系统工艺设计 18271053.4.1石灰石粉消耗量的计算 1813393.4.2石灰石粉仓体积计算 19326693.4.3石灰石浆液池计算 19127543.4.4供浆泵选型 19253643.4.5石灰石粉计量螺旋给料机选型 20132743.4.6监测控制仪表 2080203.5二氧化硫吸收系统工艺设计 20248823.5.1脱硫塔的设计计算 20301143.5.2浆液循环泵选型 22136733.5.3脱硫塔氧化区搅拌和氧化系统 237492图3-3侧式搅拌器图3-4氧化空气管路 24217103.5.4风机选型 24293893.5.5喷淋层的设计 2421802α1=n1A0÷A×100%6773式中：α1—覆盖率，%； 2524860n1—每层喷嘴数量； 2530340A—脱硫塔喷淋区截面积，m2。 25131573.5.6监测控制仪表 2566273.6烟气系统工艺设计 2645353.6.1进口烟道的设计 26246423.6.2出口烟道的设计 26273203.6.3旁路烟道的设计 27247053.7石膏脱水系统设计 2764873.7.1石膏产量计算 27213003.7.2石膏浆液排放泵选型 2781113.7.3石膏旋流站 2857573.7.4真空皮带脱水机选型 28322573.7.5滤液水量计算 284103.8供水和排放收集系统 29119253.8.1供水系统 2935263.8.2排放收集系统 29218833.9废水处理系统 29182873.9.1主要污染物 29275293.9.2脱硫废水处理系统处理后水质 30209403.10校核煤种计算数据 3097313.11影响因素分析 3222604结论 3410452参考文献 35摘要当今中国，电力供应主要依靠火电厂发电，燃煤发电带来经济增长的同时，对环境也造成了严重的破坏，烟雾、二氧化硫和其他空气污染物随着煤燃烧气体的产生进入大气，我国二氧化硫的排放量大部分来自于煤炭燃烧，这严重影响了生态环境建设，更不符合可持续发展要求。因此,设计燃煤电厂烟气脱硫工艺具有极强的现实意义。本次为某煤矸石电厂2×330MW机组进行烟气脱硫工艺设计，进行脱硫构筑物的相关计算，经比选后，选取循环流化床脱硫技术进行炉内脱硫，石灰石—石膏湿法FGD技术，二者相叠加去除二氧化硫。循环流化床是污染低的燃烧技术；而石灰石—石膏湿法FGD技术，具有脱硫率高、吸收剂利用率高且副产品为建筑材料的优点。本次设计采用经验公式，结合实际工况下的相关系数，并使其达到标准排放，最后完成相关图纸。关键词：循环流化床；石灰石—石膏脱硫工艺；烟气脱硫引言我国能源结构目前仍以煤炭为主，其比重占所有能源的70%，高硫煤则较多。而煤在开采过程中产生的物质，存在着如何处理的问题，处理过程如何能不破坏环境，还能达到资源化利用，是值得探讨的问题。已开发出的近百种烟气脱硫技术中，石灰石—石膏湿法FGD最成熟，占已投产烟气脱硫系统的85%，湿法烟气脱硫主要应用于大机组中。由于缺乏脱硫运行经验，大量脱硫装置建成投产后，对设备运行机理研究不够，认识不足。运行中会出现脱硫效率不高、脱硫系统不稳定的状况[8]。针对石灰石—石膏法运行不稳定的问题，本次设计中采用叠加脱硫进行处理，不单依靠石灰石—石膏法进行脱硫，而是在其处理构筑物前，加入循环流化床进行炉内脱硫，对燃烧中产生的二氧化硫，在炉内进行大部分处理后，剩余未达标烟气，再进入喷淋塔内进行去除，最终达标排放。第一章火电厂脱硫技术概述1.1电厂二氧化硫国内外控制现状1.1.1国内现状由于人们对空气质量的要求越来越高，一些污染物地排放控制，也变得更为严格，特别是SO2。SO2超标造成了巨大的经济损失，国家对其实施了总量控制，结构调整等一系列措施。在调整结构后，将有效降低烟气中SO2、粉尘及其它污染物的排放量，并达到《电厂大气污染物排放标准》(GB13223-2003)的排放要求。1.1.2国外现状减少SO2排放，最简单的方法是更换燃料，降低燃煤含硫量。以英国等发达国家举例，最常用的便是更换燃料；在1990年的美国国会上，提出并通过了对《清洁大气法》的修订，提出了SO2的减排目标。通过对两个发达国家SO2控制措施的分析，可以得出，他们通过政策制定、燃料更换、安装FGD等措施，很好地控制二氧化硫排放[15]。1.2火电厂脱硫技术概述以下分别介绍三种火电厂脱硫技术及特点。1.2.1燃烧前燃料脱硫该方法是燃料在燃烧前，对燃料中的硫分先进行脱除，是防治含硫气态污染物的主要环节，主要有以下方式。物理法煤中有无机硫和有机硫两种形式的硫。60%以黄铁矿的形式存在。黄铁矿的比重比煤大，是顺磁性物质，而煤是反磁性物质。因此，煤被重力破碎和分离，可脱除燃料中50%的硫[14]。化学法硫酸铁溶液混合煤粉后，加热到100-130℃（硫酸铁+黄铁矿→硫酸亚铁＋单质硫），将溶液分离后，得到副产品硫。气化法气化法需加入气化剂，气化剂有两种。1、空气：由下部通过煤层，与高温的煤相互作用，生成CO2＋CO。CO2通过还原层时，被煤还原成CO，制得空气煤气，其主要成分是CO。2、蒸汽：生成CO和H2，制得水煤气。注意：用吸收或吸附去除H2S。液化法煤的液化有以下三种方法。1、合成法：煤气在高压、高温和催化剂作用下，加氢合成成分为烷烃和甲醇液体燃料。2、直接裂解加氢法：把煤制成糊状，加压，加入催化剂，温度控制在400-500℃，加氢后制成液体燃料。3、热溶加氢法：加热煤粉后溶于性质相似的油，加压加氢，可得到低硫、热值高的液态煤燃料[16]。1.2.2燃烧中脱硫可燃硫分在燃烧过程中释放，并被氧化为二氧化硫，遇到碱性金属氧化物等固硫剂，便会生成硫酸盐类物质，从而实现脱硫，主要有以下方法：型煤固硫将煤粉碎后加入廉价的黏结剂，制成型煤。当煤燃烧时，其中的硫会转化成硫酸钙留在炉中，排出的二氧化硫气体将减少，污染降低。流化床燃烧脱硫1、工艺特点在气液固三相中反应，利用烟气显热去蒸发水分，产物呈干粉状，后接布袋除尘器。具有操作简单、运行费用低、占地小、产物易于处理而得到广泛的应用。2、锅炉分类①按流态的不同：鼓泡流化床、循环流化床。②按运行压力不同：常压流化床、增压硫化床。常压循环流化床可燃烧煤矸石等各种劣质燃料。3、影响因素循环流化床脱硫效率受脱硫剂种类、粒径、气体流速、燃烧温度、钙硫比等影响，在固定脱硫剂的条件下，最主要的是床温和钙硫比[1][5]。详情见图1-1与图1-2。图1-1鼓泡流化床图1-2循环流化床炉内喷钙发电厂中小型锅炉脱硫使用。喷入炉内的石灰石粉与SO2反应，生成硫酸钙，实现炉内脱硫。粉末被喷射到最佳反应温度区，需设计合适的接触和反应时间。1.2.3燃烧后脱硫分类按脱硫剂的种类划分为五种：钙法、镁法、钠法、氨法和有机碱法。化学原理SO2可与碱性物质反应除去。FGD常用脱硫剂：石灰石、生石灰和熟石灰。其中石灰石产量最高、最便宜，加热还可得到生石灰与熟石灰。烟气脱硫工艺（1）干式烟气脱硫工艺优点：投资少；产物为干态；不需要除雾器与再热器；不易腐蚀结垢。缺点：吸收剂利用率低；燃烧高硫煤时经济性差；飞灰与产物混合影响后续利用。①干法FGD：石灰石浆液雾化后与SO2反应，生成固体反应物，同飞灰一起被收集。②粉煤灰干式烟气脱硫：脱硫剂为粉煤灰，脱硫率60%以上，脱硫成本低，性能稳定，无需排水。（2）湿法FGD工艺①简介：使用石灰石、石灰浆液做洗涤剂，与烟气中SO2反应。②优点：技术相对成熟，煤种适应性强，适合大容量机组，副产品可进行二次利用，吸收剂价廉易得。③问题：烟气再热影响FGD工艺的投资。烟气脱硫后温度低于酸露点，若直接排放会造成腐蚀，湿法FGD装置都配有烟气再热系统[18]。详情见图1-3石灰石—石膏湿法脱硫工艺示意图。图1-3石灰石-石膏湿法脱硫工艺1.3烟气脱硫工艺选择1.3.1燃烧中脱硫工艺选择工艺比选见表1-1。表1-1燃烧过程中脱硫工艺比选工艺直接喷钙循环流化床型煤固硫水煤浆优点投资省、装置简单、便于改造脱硫率高、清洁燃烧、燃料适应性强、吸收剂利用率高工艺简单、节煤、减少烟尘排放着火温度低缺点脱硫效率低，单纯的只能达到30%-40%炉膛磨损脱硫率低，固硫率一般50%对煤种要求高经过比选，最终选择循环流化床脱硫技术，因其具有高效率、低污染的特性，且最符合我国可持续发展与环境保护要求。常用脱硫剂为石灰石，经过比选，最终选用循环流化床锅炉内石灰石干法脱硫[19]。1.3.2燃烧后烟气脱硫工艺选择工艺比选详情见表1-2。表1-2燃烧后烟气脱硫工艺比选工艺石灰石—石膏法氨法氧化镁湿法喷雾干燥法优点吸收剂利用率高、适用于大锅炉、效率高、价格低廉、副产品为建筑材料氨来源丰富且方便硫酸铵处理的企业使用技术成熟、资源丰富，运行费用少，脱硫效率高投资费用小、占地面积小缺点占地大、造价高、中小锅炉不经济投资过大、脱硫剂运输、防存储、泄露问题工艺系统复杂，只适用于氧化镁丰富的地区单机容积小、废渣回收困难结合煤种特性分析，经过比选，最终选用石灰石—石膏湿法烟气脱硫作为炉后烟气处理。1.4相关资料与标准1.4.1设计资料石灰石成分分析如表1-3表1-3石灰石成分分析项目单位数量石灰石粉粒径mm≤20石灰石粉纯度%CaCO3≥.2煤质资料见表1-4表1-4煤质资料项目符号单位设计煤种校核煤种元素分析收到基碳Ｃar%36.61834.255收到基氢Ｈar%2.722.604收到基氧Ｏar%6.8486.835收到基氮Ｎar%0.6560.621收到基硫Ｓt.ar%1.6262.014收到基低位热值Ｑnet,arkJ/kg1403513130工业分析收到基灰分Ａar%48.22250.466收到基全水分Ｍｔ%3.313.205空气干燥基水分Ｍad%0.6880.689干燥无灰基挥发分Ｖdaf%40.17641.39锅炉耗煤量见表1-5表1-5锅炉耗煤量燃料消耗量设计煤种校核煤种一台炉两台炉一台炉两台炉小时耗煤量（t/h）231.96463.92247.95495.9年耗煤量（104t/a）177.94355.88190.20380.40其他资料见表1-6表1-6相关资料项目数值项目数值机械未完全燃烧损失q42.1%灰分份额α80%炉膛出口过剩空气系数α1.34烟囱出口处空气温度8.2℃FGD入口烟气温度135℃地面十米处平均风速2.8m/s1.4.2设计标准根据《火电厂大气污染物排放标准》（GB13223-2011）中二氧化硫相关限值设计，详情见图1-4，最终确定为循环流化床锅炉＋石灰石-石膏湿法烟气脱硫组合，设计后使二氧化硫排放达到标准。图1-4火电厂大气污染物排放标准第二章循环流化床脱硫设计计算2.1烟气量相关计算2.1.1锅炉排烟率计算Vfg式中：Bgq4—机械未完全燃烧热Qnet,arα—炉膛出口过剩空气系数，取值为1.34。代入设计煤种相关数据得：V2.1.2理论空气量计算Va式中：Qnet,ar代入设计煤种相关数据得：V2.1.3烟气中水蒸气体积计算VH式中：BgMtα—炉膛出口过剩空气系数，取值为1.34；Va0—理论空气量，代入设计煤种相关数据得：V2.1.4锅炉干烟气排放率计算VG代入设计煤种相关数据得：V2.1.5烟尘排放量计算mA=2×B式中：mAηcAarαfh代入设计煤种相关数据得：m2.1.6烟尘排放浓度计算CA=10式中：CA—烟尘排放浓度，mg/α'—空气过剩系数，根据基准氧含量确定，燃煤锅炉取6%，α代入设计煤种相关数据得：C2.1.7烟囱高度计算烟气热释放率计算QH=2×1.38×式中：QH∆T—FGD入口烟气温度与烟囱出口处空气温度差值，∆T=135℃-8.2℃。代入设计煤种相关数据得：Q烟气抬升高度∆H计算∆H=n0Q式中：Hsu—烟囱出口处平均风速，m/s，2.8m/s。n0、n1、表2-1n0、n1、Q地表状况（平原）nnnQ农村或城市远郊区1.4271/32/3城区及近郊区1.3031/32/32100≤且∆T≥35K农村或城市远郊区0.3323/52/5城区及近郊区0.2923/52/5当QH>21000kW时，且∆T>35K；选取n0=1.303、n1=1/3、代入设计煤种相关数据得：∆H=755.210（m）烟囱的有效高度H的计算H=Hs+∆H代入设计煤种相关数据得：H=935.210（m）2.2SO2实际排放量计算mSO2=2×2代入设计煤种相关数据得：m2.3SO2实际排放浓度计算CSO2=代入设计煤种相关数据得：C2.4循环流化床脱硫剂用量计算2.4.1反应公式脱硫剂石灰石与二氧化硫反应公式为：CaCO2.4.2石灰石理论用量计算理论上碳酸钙与二氧化硫摩尔比为1：1，所以石灰石理论用量m为：m100=164×代入设计煤种相关数据得：m=12.4.3石灰石实际用量计算因为石灰石粉非纯碳酸钙，所以石灰石实际用量：m'=m式中：β—Ca/S摩尔比，1.5-2.5之间，该处取1.8。代入设计煤种相关数据得：m因循环流化床锅炉，处理效率为85%，所以烟气进入下一个构筑物时，烟气中SO2浓度为：2.5校核煤种计算数据因以上公式代入设计煤种数据计算，将校核煤种数据代入，得出校核煤种计算结果，详情见表2-2。表2-2校核煤种计算结果项目符号数值单位锅炉排烟率V384.865m理论空气量V3.668m烟气中得水蒸气体积V28.240m锅炉干烟气排放率V356.625m烟尘排放量m0.1425t/烟尘排放浓度C212.474mg/烟气热释放率Q134690.434kW烟气抬升高度∆H760.467m烟囱的有效高度H940.467mSO2m0.872t/SO2C331.874mg/石灰石理论用量m1.158t/石灰石实际用量m2.271t/进入下一个构筑物时烟气中SO2C49.781mg/第三章石灰石-石膏法烟气脱硫设计计算3.1反应原理3.1.1吸收剂的反应石灰石粉+水，制得脱硫浆液。3.1.2吸收反应浆液与SO2的反应为吸收反应：SO2＋CaCO3+2H2O→CaSO3·2H2O+CO2主要公式如下[11]：SO2+H2O→H2SO3→H++HSO3－H++CaCO3→Ca2++HCO3－（溶解）Ca2++HSO3－+2H2O→CaSO3·2H2O+H+(结晶)H++HCO3－→H2CO3(中和)H2CO3→CO2+H2O3.1.3氧化反应一部分HSO3－在反应池中被氧化：CaSO4+2H2O→CaSO4·2H2O（结晶）；一部分HSO3－在喷淋区中被氧化：CaSO3＋1/2O2→CaSO4。3.1.4其他污染物氯离子、氟离子和粉尘等污染物，被循环浆液吸收捕集，发生如下反应：SO2＋H2O→2H＋＋SO32－CaCO3+2HCl<==>CaCl2+H2O+CO2CaCO3+2HF<==>CaF2+H2O+CO23.2石灰石—石膏湿法FGD工艺流程如图3-1所示：图3-1石灰石—石膏湿法脱硫工艺流程图3.3工艺说明循环流化床脱硫处理后的烟气→引风机→吸收塔→首层喷淋层传质吸收→多层喷淋层进行脱硫洗涤→净烟气通过除雾装置除去水分→排入大气。脱硫浆液循环使用，将浆液进行曝气后脱水，脱水后的滤液返回至循环池[16][20]。3.4吸收剂制备系统工艺设计3.4.1石灰石粉消耗量的计算SO2＋CaCO3+2H2O→CaSO3·2H2O+CO264100M石灰石=(Ca/S)×Q×式中：M石灰石—消耗石灰石的量，kg/hCa/S—钙硫比，取值1.02；Q—进入塔内的烟气流量，mCSO2—SO2进入时初始浓度，mg/mηS—脱硫效率，90%；W石灰石—石灰石粉纯度，%，取值91.8%。注：石灰石粉纯度要求≥90%，其中氧化镁含量≤2％。代入设计煤种相关数据得：M3.4.2石灰石粉仓体积计算V石灰石粉仓=M式中：V石灰石粉仓—石灰石粉仓体积，m3M石灰石—石灰石粉消耗量，kg/h；T—石灰石粉储存时间，按BMCR工况储存5天的量；ρ石灰石—堆积密度，一般为1600kg/m3；Φ—充满系数，一般为0.9。注：石灰石粉仓锥斗锥角角度≥60°代入设计煤种相关数据得：V3.4.3石灰石浆液池计算浆池有效容积V制浆池V制浆池=式中：V制浆池—浆池有效容积，m3，≥锅炉BMCR工况3小时脱硫剂量C石灰石浆—石灰石浆液浓度，20%；ρ石灰石浆—石灰石浆液密度，取1140kg/m3代入设计煤种相关数据得：V配制所需工艺水Q工艺水1流量计算配置浓度为20%的浆液计算：Q工艺水1代入设计煤种相关数据得：Q3.4.4供浆泵选型选用卧式单吸离心泵，设计2台（一用一备），扬程按20%选型，浆液消耗量按110%设计，流量用变频器调节。3.4.5石灰石粉计量螺旋给料机选型最大给料量为200%石灰石粉消耗量，并选型。3.4.6监测控制仪表石灰石制浆系统上需要安装监测及控制仪表如下：1、液位计：监测浆池内的液位，达到低液位时停泵。2、密度计：监测浆池内浆液浓度，调节给料量、工艺水量。3、料位计：监测粉仓内料位情况。4、电磁流量计：监测供浆泵输送流量，通过变频器调节工艺给水量。3.5二氧化硫吸收系统工艺设计3.5.1脱硫塔的设计计算喷淋除雾区直径D1D1式中：Vfg—进脱硫塔的烟气流量，m3V—喷淋区气体流速,m/s,一般设定为3-3.5m/s，取3.5m/s。代入设计煤种相关数据得：D喷淋除雾区高度H1喷淋除雾区总高度H1=h式中：n—喷淋层数量；h1—第一层喷淋层中心至进气口顶面的距离，一般为2000-2500mm；h2—每一喷淋层中心高度，取1700mm；h3—最上部喷淋层中心到除雾器第一层冲洗层中心高度，一般为2500-3000mm；h4—除雾器第一层冲洗层到最上层除雾板顶面高度，由除雾器厂家确定；h5—除雾器最上层除雾板顶面到喷淋除雾区直筒段顶端高度，一般为1500mm；h6—喷淋除雾区收口段高度，一般为1000mm；h7—脱硫塔出口烟道衔接直筒段高度，直筒段直径D3=D4+0.2m(D4脱硫出气口直径)。经计算喷淋除雾区高度H循环氧化区有效容积G计算（1）由循环浆液停留时间决定，需要确定浆液循环总量：G=V式中：Vfg—进脱硫塔的烟气流量，m3液气比=单位时间内浆液喷淋量单位时间内流经吸收塔的烟气量L/m3，取值如下表3-1根据《工业锅炉及炉窑湿法烟气脱硫工程技术规范》HJ462-2009表3-1液气比、钙硫比取值表序号脱硫效率方法液气比（L/m3）钙（镁）硫比循环液PH值1≥90%石灰法＞5＜1.105.0-7.02氧化镁＞2＜1.055.0-7.03石灰石法＞8.8＜1.055.0-6.04双碱法＞2＜1.105.0-8.0液气比取10，代入设计煤种相关数据得：G=13570（（2）循环氧化区有效容积V循V循式中：T停-循环浆液停留时间，石膏颗粒晶体化和生长需要足够长的时间。一般设计为T≥2.5min,此处取4，浆液浓度维持在20-25wt%。代入设计煤种相关数据得：V（3）循环氧化区有效高度H2H2=V式中：D2—循环氧化区直径，比D1大2m，D2=D1代入设计煤种相关数据得：H（4）循环氧化区总高度H3H3=式中：h8—循环氧化区的有效高度，循环液液面到脱硫塔进气口底面距离，一般为1000mm；h9—脱硫塔进气口底面到进气口顶面距离，一般为3000mm。图3-2脱硫塔示意图代入设计煤种相关数据得：H3.5.2浆液循环泵选型选用卧式单吸离心泵，相关计算如下。单台循环泵流量G泵G泵式中：n—循环泵数量为2台。代入设计煤种相关数据得：G单台循环泵扬程H泵H泵=H式中：H喷淋层H喷嘴—每层喷淋层喷嘴出口压力，取0.1MPa代入设计煤种相关数据得：H单台循环泵轴功率NeNe式中：ρ浆—石膏浆比重，含固量20%时取1130kg/m3η泵η机代入设计煤种相关数据得：N单台循环泵额定轴功率P计算P=K×Ne（3-14）式中：K-泵的裕量系数，NE≤22K=1.25；22＜Ne≤55

K=1.15；

55＜NeK=1.00。代入设计煤种相关数据得：P=55.961（kW）3.5.3脱硫塔氧化区搅拌和氧化系统风机鼓入的空气，在侧入式搅拌机（如图3-3所示）的压力和剪切力作用下，分散成为细小的气泡，均布于浆液中。图3-3侧式搅拌器图3-4氧化空气管路3.5.4风机选型烟气中氧含量为6％时，1/4空气被利用，氧化率为1/2，浆池理论氧气量为：2SO2+O2→2SO3氧化空气流量QOQO2=0.5×22.4×式中：QO2—氧化空气量，mMSO2—SO2摩尔数，kmol/h，计算公式为MSO2=10−6×Q×CαSOβO2代入设计煤种相关数据得：Q最终选用罗茨风机。3.5.5喷淋层的设计简介采用环绕型布置，材质为钢衬塑，内部采用不锈钢材质。每层配备一台浆液循环泵。达到要求吸收率前提下，选择最经济的运行模式以节省泵的能耗[25]。使用涡口型大流量碳化硅喷嘴，塔内部环形布置，每层相对交错15°，喷淋角度90°，重叠覆盖率达到200%-300%，保证完全覆盖。每层喷嘴数量n1n1=Q浆÷q式中：q—每个喷嘴流量36-80m3Q浆—每层脱硫浆液循环量，取3392.5代入设计煤种相关数据得：n喷淋覆盖率α1α1=n1A0÷式中：α1—覆盖率，%；n1—每层喷嘴数量；A0—每个喷嘴的覆盖面积，0.7-1m2，取0.8；A—脱硫塔喷淋区截面积，m2。代入设计煤种相关数据得：α喷淋层进浆主管径D计算D=2×Q浆2×3600×v式中：Q浆—每层喷淋层浆液流量，m3/h；v'—代入设计煤种相关数据得：D3.5.6监测控制仪表1、液位计：监测塔内液位，采用压力变送器。2、密度计：监测塔内石膏浆液浓度，将超过浓度值的浆液运送到脱水系统处理。3、PH计：监测塔内PH值，控制在5.5-6，防止结垢。4、温度计：监测进出口烟气温度。当进口温度过高时，启动紧急喷淋系统。5、压差变送器：监测脱硫塔运行阻力，超过定值时报警。3.6烟气系统工艺设计3.6.1进口烟道的设计1、为使塔入口烟气均匀干燥，防止喷出的浆液进入烟道，在烟道口上方、两侧均安装挡水板。运行时，挡水板形成水帘，使气流均匀。靠近烟道侧的喷嘴安装角度应合理调整，防止浆液喷入烟道。2、影响气体流动因素有：入口烟道与塔的几何尺寸、内部构件、托盘下部喷淋层设计。可用斜向下进气改善死滞与回流，削弱回流旋涡，延长接触时间。倾斜角度为15-20°，进口烟道流速设计为15m/s，截面为较大长宽比的长方形。如图3-5所示。图3-5烟气入口示意图3.6.2出口烟道的设计设计成轴向对称型式，流速设计为15m/s，详情如图3-6所示。图3-6烟气出口示意图3.6.3旁路烟道的设计烟道流速设计为15m/s，截面与进口烟道相同。3.7石膏脱水系统设计3.7.1石膏产量计算石膏（CaSO4·2H2O）产量G石膏SO2→CaSO4·2H2O64172G石膏=Q×CSO式中：Q—入塔时烟气流量，m3/h；CSO2—入口SO2初始浓度，mg/mηsW石膏产生的石膏纯度≥90％，含水量≤10％。代入设计煤种相关数据得：G3.7.2石膏浆液排放泵选型石膏浆液排放泵流量Q石膏浆Q石膏浆=2×Q×式中：C石膏浆ρ石膏浆—石膏浆的密度，取1130kg/m3代入设计煤种相关数据得：Q选用卧式单吸离心泵，石膏在未脱水前沉积在脱硫塔底部。3.7.3石膏旋流站作为一级脱水装置，设计数量为一套，20-25wt％的石膏浆液浓缩到浓度50-55wt％，浆液流至二级真空皮带脱水，根据泵流量选择容量，每套至少1个旋流子备用。3.7.4真空皮带脱水机选型设计一台真空皮带脱水机，单位处理能力800kg/h(干态)/m2，按200%出力选型。皮带过滤面积S皮带机S皮带机代入设计煤种相关数据得：S脱水后石膏含90％固体＋10％水分，并进行冲洗，以降低氯离子浓度，回收滤液后运入石膏库房堆放。3.7.5滤液水量计算滤液水量Q滤液水Q滤液水代入设计煤种相关数据得：Q滤液水箱有效容积V滤液水箱V滤液水箱=1.5×代入设计煤种相关数据得：V滤液水泵流量Q滤液泵Q滤液泵=1.1×Q代入设计煤种相关数据得：Q2台泵（一用一备），滤液水一部分送至脱硫塔，一部分送至浆液池。3.8供水和排放收集系统3.8.1供水系统从电厂供水系统提供脱硫岛工艺水，工业水主要有：除雾器冲洗水、脱水机皮带冲洗水、石灰石浆液制备用水、真空泵密封水、泵和风机冷却水、所有浆液输送设备、管路、贮存箱的冲洗水，并通过泵，泵至FGD系统每个用水点。工艺水箱有效容积V工艺水箱V工艺水箱=1.代入设计煤种相关数据得：V工艺水泵、除雾器冲洗水泵数量各一台，流量按设计流量的110%，扬程按20%余量选型。3.8.2排放收集系统1、事故浆液箱设置一个公用事故浆液箱，检修时浆液需排空，需要储存单个排出时的所有浆液，当检修结束后，浆液可通泵返回脱硫塔作为石膏晶种[26]。设置1台浆液返回泵，其流量在8小时内将浆液全部泵回吸收塔。2、集水坑排空的水和浆液通过明渠到集水坑，同时将水或浆液返回至吸收塔。每个集水坑单独配有泵与搅拌器，防止浆液沉积。3.9废水处理系统废水将直接排入厂区污水处理系统中。3.9.1主要污染物主要污染物：悬浮物、PH值、汞、铜、铅、锌、砷、氟、镍、硫酸根、亚硫酸根、碳酸根等[27][28]。3.9.2脱硫废水处理系统处理后水质出水采用《火电厂石灰石一石膏湿法脱硫废水水质控制指标》（DL/T997-2006）主要的控制数据如表3-2所示：表3-2废水排放标准序号项目单位浓度1悬浮物mg/L≤702PH6.0-9.03CODmg/L≤1504硫化物mg/L≤1.05氟化物mg/L≤306总汞mg/L≤0.057总锌mg/L≤2.08总镉mg/L≤0.19总Crmg/L≤1.510总镍mg/L≤1.011总砷mg/L≤0.512总铅mg/L≤1.03.10校核煤种计算数据因以上公式计算代入设计煤种的数据，以下为代入校核煤种数据得出的计算结果，详情见表3-3。表3-3设计煤种数据计算项目符号数值单位石灰石粉消耗量M107.770kg/h石灰石粉仓体积V8.981m浆池有效容积V141.803m20%浓度石灰石浆液配置所需工艺水Q工艺水53.777m喷淋除雾区直径D12m喷淋除雾区高度H17.7m循环氧化区有效容积G13855m循环氧化区有效容积V924L循环氧化区有效高度H6.0m循环氧化区总高度H13m单台循环泵流量G6927.57m单台循环泵扬程H16.8m单台循环泵轴功率N45.711kW单台循环泵额定轴功率P57.139kWSO2M62.075kmol/h氧化空气流量Q9932m每层喷嘴数量n87个喷淋覆盖率α61.571%喷淋层进浆主管管径D0.495m石膏（CaSO4·2H2O）产量G185.363kg/h石膏浆液排放泵流量Q1.476m皮带过滤面积S0.463m滤液水量Q1.483m滤液水箱有效容积V2.22m滤液水泵流量Q1.631m工艺水箱有效容积V80.666m3.11影响因素分析对于石灰石—石膏法工艺影响效率因素分析如下表3-4。表3-4影响因素分析影响因素有利因素不利因素入口烟气温度脱硫反应是放热反应，所以温度越低，越有利于提高脱硫效率[18]过低时会引起烟气出口烟温达不到排放标准入口烟气SO2浓度SO2吸收是可逆反应，增大入口处的SO2浓度，加快反应速度，提高过高导致液膜阻力增加，脱硫效率下降液气比提高使气液接触面积增大，吸收推动力增大，脱硫效率增大[23]超过一定值后脱硫效率不增加pH值pH值增大,脱硫效率增大,pH从5.1增至5.6过程中，脱硫效率线性增长[21]超过5.6后效率增幅变缓并下降烟气含氧量在稳定工况下，烟气含氧量到6%以后，脱硫效率很高亚硫酸根离子浓度超过一定值,石膏品质降低结论此次电厂毕业设计，由一开始对中英文文献的查阅与理解，初步对电厂脱硫处理方式及相关设计进行分析，进行了文献的外文翻译工作并进行文献综述。到接下来完成了对循环流化床锅炉，以及石灰石—石膏湿法脱硫系统中的相关工艺设计，设计计算了五个系统，通过对这些数据的计算，掌握了实际运营工况下的相关参数，并对电厂脱硫工艺有了更深层次的