7万Nm3h烟气脱硫工艺设计

前言二氧化硫及其烟气环境污染严重直接影响着我国人们的健康。空气污染严重是我国形成轻度酸雨和中性雾霾的主要形成原因。最近几年由于我国的室内空气污染越来越严重,二氧化硫等大型酸性温室气体排放导致的寒风酸雨已经逐渐成为了全世界所广泛关注的一个区域性重大环境污染问题。大家都已经开始高度关注大气中二氧化硫等气态化学污染物的积累,二氧化硫等的烟气不仅仅直接影响我们人类健康,大气中的能见度,甚至可能会直接影响未来全球性的气候变化。因此对室内烟气管道进行脱硫已经逐渐成为当前控制空气污染的重要趋势。本次毕业设计题目是“7万Nm3/h烟气脱硫工艺设计”，设计中主要介绍了这次烟气脱硫的整个人思想过程，从开始构思到设计完毕，包括设计依据、指导思想、设计原则、工艺论证和设备选型计算等。该设计聚集了在大学三年的专业知识，是对烟气脱硫设计的知识积累。通过此次设计，对烟气脱硫有了进一步的了解，也感受到了烟气脱硫在大气污染防治中的重要性。第1章绪论1.1设计条件、依据、原则1.1.1指导思想(1)结合国内最新的空气排放标准和环境政策进行工艺设计。(2)通过充分考虑实际情况运行综合起来,在不能保证正常稳定生产运行的必要情况下,达到高耗低投却高效高产、低物料高耗低耗的能耗正常运行。1.1.2设计依据《火电厂烟气排放连续监测技术规范》HJ/T75-2007《火电厂石灰石∕石灰-石膏湿法烟气脱硫系统运行导则》DL/T1149-2010《火电厂大气污染物排放标准》GB13223-2011《工业企业设计卫生标准》GBZ1-2010《火电厂烟气脱硫工程技术规范书石灰石/石灰－石膏法》HJ/T179-2005《燃煤烟气脱硫设备第一部分：燃煤烟气湿法脱硫设备》GB/T19229.1-2008《锅炉大气污染物排放标准》GB13271-2014《环境空气质量标准》GB3095-20121.1.3设计原则（1）一定需要遵守国家和地方的法律、法规和相关的文件。（2）使用目前最好用的处理烟气的工艺方法，一定要保证系统可以到治理的要求。（3）在上面的背景条件下，势必要做到运行费用尽量低、所需投资尽量少。1.2本次设计地区的自然条件中国河北省秦皇岛市位于河北省东北部，渤海湾以南，北边是燕山。长一百三十二米，宽七十四米。总的面积有七千七百五十平方千米，海拔高五十到两百米。秦皇岛地质是延辽生存区的东部。华北坳陷东北层充分揭示了燕山期中古界渗透岩的分布区域，是华北东部最大的渗透岩。山前平原的第四系含水层地下水浅、厚、富、质好。最重要的长链地质结构特征主要是链中多股的横向错动和多条断裂带的活动。地貌分异、供水及主要支流岩性资源类型较完整,对整个城市区域地下水生态分布情况有较大程度影响,石灰岩城市区域内地下水生态资源丰富。是肥沃优质第四型和系统型地下水主要分布区。暖带和温带气候变化使得该内陆地区虽然地形多变,但是受气候变化影响不大。最低温度甚至能够达到过零下二十度。1.3厂址的选择拟建工程即位于秦皇岛市海港区，厂区的地理坐标为N119°38′,E39°56′。厂址附近为秦皇岛市首钢板材有限公司。1.4车间（装置）布置及生产制度1.4.1设计原则（1）根据任务书所给出的数据进行计算（2）选择最为适合本工艺设计的脱硫方法（3）方便工人进行施工安装，生产便捷维修适宜1.4.2生产制度(1)为了满足合理的生产工艺要求，车间附近有密切的联系或密切的联系，使工厂生产部门之间有良好的联系，保证生产过程的直接联系。有生产线，避免缠绕、交叉、来回生产过程，要求不同物料的最小运输距离。(2)在关注蒸汽、压缩空气、制冷等设备对环境的影响以及与厂外管网的连接时，我们尽量集中布置这些设备。(3)原料与中间体的距离应尽可能小，贮存设备应与车间紧密连接(4)注意脱硫设备的特点，在主要位置建车间，注意设备之间的相互作用和干扰，以达到项目目标。(5)一般情况下，应采用矩形地块布局制度，以确保布局紧凑和土地得到维护。1.5节能与环境保护(1)控制燃煤电厂高硫煤的利用，减少二氧化碳排放和能源消耗。(2)采用优质石灰石粉集中输送，采用密闭输送，减少二次污染(3)利用较高的利用率降低污染气体的液体量，并在可能的情况下改变温度，从而减少污染气体，提高污染气体的温度，并降低酸度。(4)为减少脱硫系统的二氧化碳排放、污染和能耗，尽量使用碱性的吸收剂替代石灰石。(5)在烟气脱硫石膏综合利用不足的地区，应选择贮灰场，控制底部渗漏。(6)在处理的基础上脱硫废水可用于发达地区的干灰水化处理，脱硫废水的脱盐处理必须是一个补充水系统。1.6安全技术和安全防火(1)当车间、锅炉、车间、电气设备、各种工业炉、大量烟气、粉尘等场所发生火灾时，对防火防爆的要求非常严格。(2)可燃气体必须远离明火源，必须设置在火源下方的出风口和工厂边缘。(3)烟囱必须与可能产生火花的可燃气体分开，并且必须设置在风向或风向上。(4)在需要防火防爆的车间，必须有一定的安全距离，并采取措施防止腐蚀性介质的排放，使车间产生油酸雾粉尘不会在车间内扩散。(5)储存大量易燃液体或气，通常不会在多处放置。(6)消防厂区内的道路交通布置必须考虑能将各种消防器材从两个不同运输方向快速交通运输输送到一个危险品设备车间和一个危险品设备仓库。(7)环境卫生水平高的厂区总平面布置较为严格，洁净厂房必须设置在对侧或平行风上。第2章工艺论证及工艺设计2.1石灰石规格和石膏产品规格本次工艺脱硫的方法是石灰石石膏法烟气脱硫，以二氧化硫烟气为主要气源，脱硫生产工艺设备生产脱硫石膏,给本次的设计项目提供巨大经济上的收益。本工艺的产品规格型号见设计表2.1所示。表2.1本工艺产品规格产品规格（%）产量（吨/年）价格（元/吨）备注石膏903475650表2.2主要原料消耗名称单位数量来源运输方式备注二氧化硫烟气N70000上游厂管道石灰石kg50000外购铁路运输2.2合成工艺论证2.2.1工艺路线的选择在当前的全世界上烟气脱硫法的工艺技术主要大致分为以下几种：湿脱氨法氨式烟气脱硫、石灰石-石膏法湿脱硫法湿式烟气液氮脱硫、氧化镁法烟气脱硫、海水烟气脱硫等等。本次工程设计脱硫工艺则是将会使用一种石灰石-石膏法方式进行一种湿法脱硫烟气吸收脱硫，为了及时除掉其中二氧化硫以及烟气吸收中的大量二氧化硫，所使用的吸收剂是石灰石。2.2.2主要的几种脱硫工艺2.2.2.1石灰石-石膏湿法脱硫石灰石、石膏烟气脱硫系统、烟气除尘系统采用石灰石浆液作吸附剂，石灰石、石膏等石灰石浆液制备脱硫工艺吸收系统，在除尘系统之后，将要用这个石灰石浆液作脱硫塔的吸收剂，还得在脱硫塔之中对烟气进行洗涤吸收反应之类的，从二氧化硫气体中除去额外的二氧化硫。石灰石石膏烟气脱硫工艺是一套由脱硫塔和浆液制备系统、产品石膏脱水系统、废水处理系统等等所组成的烟气脱硫系统。2.2.2.2氧化镁湿法脱硫MgO湿式脱硫工艺是一种特别容易在全世界推广的一种活性高、易推广的脱硫工艺，这个工艺呢在世界许特别多的地区进行了推广应用，特别在这个日本得到了十分特别广泛的应用。MgO湿法脱硫工艺与Ca法脱硫工艺特别相似。它是一种脱硫反应，用磁铁的氧作为原料，磁铁的氢作为脱硫剂。是一种高成本也高效率的方案。2.2.2.3氨法脱硫氨脱硫系统是以一定浓度的氨为脱硫剂的二氧化硫排放控制方法。它不仅能脱除烟气中的大量二氧化硫，还能生产高附加值的特种硫酸盐。氨法脱硫系统是一种控制二氧化硫排放的手段，就是用一定浓度的氨为脱硫剂，不仅能脱除烟气中大量的二氧化硫，还可以产生特别特别多的高附加值硫酸盐，是一个采用硫酸铵作为氨水的脱硫剂，采用pH阀自动调节硫酸铵晶体组成饱和硫酸铵泥浆，经干燥、浓缩、贮存后送到下游厂继续脱水。同时，会产生一定量的副产品，会有不俗的经济效益。2.3合成工艺的确定及流程简述2.3.1石灰石-石膏湿法脱硫工艺主要技术的优缺点优点有：这个工艺设计所采用的石灰石作为吸收剂，这个吸收剂可以利用率高达90%，这种用石灰石石膏来脱硫与起其他方法相比较有很多的优点，这个方法与其它方法相比较它有着很高的去除率，可以将烟气中95%的硫化物都去除。石灰石还比起其他的脱硫吸收剂便宜了很多。可处理的烟气中二氧化硫的浓度范围十分广泛。石灰石石膏法烟气脱硫的缺点则有建造、运行费用高，产品石膏并不能进行重复利用，占地面积比较大等，同时需要处理好结垢和腐蚀问题等等。2.3.2氧化镁湿法脱硫主要优缺点氧化镁湿法脱硫主要技术的优点：脱硫率能达到99％，液气比比石灰石烟气脱硫法要低，间接缩小了吸收塔尺寸循环水量等。他的缺点则有因为硫酸镁产品、硫酸镁水溶性产品和硫酸镁需要通过烘干机消耗大量能源，后期的煅烧过程将消耗特别多能源。同时，制浆系统吸液量大，制浆时间长，占地面积大，设备复杂等等。2.3.3氨法脱硫的主要优缺点优点之一是硫与有机硫反应焦化能力巨强、合成氨和硫来源稳定、气液与硫接触作用面积大、脱硫处理焦化后由企业生产可实现大型废气脱硫处理、市场广泛应用、附加值高、技术成熟、运行可靠等。缺点有液氮是危险品，废渣二氧化碳二次排放，需要硫酸铵肥料市场需求良好，硫酸铵肥料的销售业绩直接影响脱硫和液氨的成本。2.3.4本设计采用的脱硫系统石灰石-石膏湿脱硫法煤油烟气脱硫工艺技术相对老练,是目前最包罗万象的脱硫技术,具有脱硫煤种多、脱硫处理效率高、吸收氧化剂脱硫效率高、设备安全运行率高、可靠性高、资源丰富、脱硫剂廉价、石灰石气体用量少、脱硫剂气体用量少等六大特点，所以本次烟气脱硫过程工艺技术设计主要采用传统石灰石-石膏法技术进行本次烟气脱硫。石灰石-石膏湿法烟气脱硫技术相对老练，是目前最包罗万象的技术，具有煤种多、脱硫效率高、吸收剂效率高、设备运行率高、可靠性高、资源丰富、脱硫剂廉价、石灰石用量少、脱硫剂用量少等特点，所以本次烟气脱硫工艺设计采用石灰石-石膏法进行烟气脱硫。2.3.5石灰石-石膏法的主要流程图和方程式石灰石或石灰石用作石灰石或石膏的吸收剂，石灰石用作湿法洗涤器脱硫的吸收剂。它在吸收塔中与水、粉末和石灰混合，碳酸钙与二氧化硫烟气反应最终产品为石膏。烟气中的微量硫经除雾器脱除，石膏浆中的微量硫经干渣浆和石渣回收。石灰石浆液是一种新型的循环添加剂。充分利用吸附剂的加入，保证石膏晶体的生长和石膏晶体的正常生长，是最终产品吸收新石灰石的前提。石灰石脱硫的化学反应方程式如下：（1）SO2+H2O→H2SO3吸收（2）CaCO3+H2SO3→CaSO3+CO2+H2O中和（3）CaSO3+1/2O2→CaSO4氧化（4）CaSO3+1/2H2O→CaSO3·1/2H2O结晶（5）CaSO4+2H2O→CaSO4·2H2O结晶（6）CaSO3+H2SO3→Ca(HSO3)2pH控制图2.3石灰石-石膏湿法烟气脱硫工艺流程图2.4经济技术分析2.4.1资金筹措情况化工项目的资金来源其实都是主要包括于国有的权益资本、准股本资金和其他融资机构租赁。本次化工项目的主要资金来源为国有权益的资金来源，总投资和贷款金额合计为一亿元。根据《国务院关于调整固定资产投资项目资本金比例的通知》(国发〔2009〕27号)的规定，化工资产投资项目的最低流动资本金贷款比例为百分之二十，故贷款一亿元,贷款基准利率同时调整为4.3%。2.4.2资金使用计划本次工艺设计的计划是想要建设两年之后尝试运行，本次的建设投资投入计算期以十年比例计算,建设工程投资投入分年全部使用基本计划按第一年项目建设工资投入一半，第二年项目建设工资投入剩余资金，并试运行尝试是否可以成功开车运行。开工计划为：建设工厂车间，注入其中一半的固定投资；注入剩余资金，建设工厂并成功开车；2.4.3主要经济数据表2.3主要经济数据序号项目名称单位数值1石灰石元/吨3102水元/吨1.53电元/度0.64建设资金万元500005建设期利息万元60006流动资金万元80007年销售收入万元9758年生产成本费用万元7009销售税金及其他万元900010年均净利润总额万元70011投资利润率%13012投资利税率%12013投资回收期（静态）年4.514项目财务内部收益率%12015项目投资净现值万元44016借款偿还期年4.26 第3章物料衡算3.1脱硫塔3.1.1物料平衡图3.1.2已知数据表3.1已知数据烟气量70000Nm3/h烟气最高温度160℃脱硫塔出口温度60℃烟气排放温度≥85℃标准状态下烟气密度1.34kg/m3脱硫效率≥95%设计排放标准≤100mg/Nm33.1.3计算（1）净烟气中SO2的含量烟气脱硫流量计算公式为70000m3/h,假设二氧化硫烟气中二氧化硫的含量是为x,按照烟气脱硫的效率乘以高达95%的烟气脱硫的效率系数来进行计算。C得X=2000mg/Nm3其中：C1—净烟气中二氧化硫含量；C2—原烟气中二氧化硫含量；（2）石灰石消耗量在系统中，SO2与CaCO3发生的反应：CaCO3+SO2+2H2O+1/2O2→CaSO4·2H2O+CO2石灰石消耗量计算公式为：G其中：Q−CSO2η−W石灰石Ca/S计算得G石灰石（3）石膏（CaSO4·2H2O）产量的计算脱硫处理石膏固化系统最终的主要固化副产品-就是脱硫固化石膏的主要固化品质为最高纯度固化系数一般≥90%,含水量固化系数一般≤10%,计算基本方法具体如下:G其中：Q−CSO2η−W石膏计算得G（4）二氧化硫消耗量由质量流量（Kg/h）=体积流量（Nm3/h）×密度（Kg/m3）换算可得：G3.1.4物料平衡表表3.2物料平衡表输入量（Kg/h）输出量（Kg/h）1石灰石237.831石膏397.152二氧化硫134.00第4章热量衡算4.1吸收塔4.1.1已知数据查阅资料可知：∆fHmθ（CaCO3）=-1206.8KJ/mol∆fHmθ（SO2）=-296.83KJ/mol∆fHmθ（H2O）=-285.83KJ/mol∆fHmθ（O2）=0KJ/mol∆fHmθ（CO2）=-393.51KJ/mol∆fHmθ（CaSO4·2H2O）=-2022.3KJ/mol160℃时Cp（CO2）=0.9546J/g·KCp（SO2）=0.6908J/g·KCp（O2）=0.9420J/g·KCp（H2O）=2.0668J/g·K4.1.2计算（1）系统中，SO2与CaCO3发生的反应：CaCO3+SO2+2H2O+1/2O2→CaSO4·2H2O+CO2则反应热为∆所以

Q1=−Q2===（=其中：Q1-进口的热量；Q2-出口的热量（2）平均传热温差Δ（3）热流量Q=WC其中W-工艺流体的流量，kg/h；Cp-工艺流体的定压比热容，kJ/kg·k；Δt1Q−（4）传热面积的计算根据所给条件选定一个较为适宜的K值，假设K=400W/m2S已知数据代入得：S=72.06式中：S−K−Δtm-平均传热温差，℃面积需要宽限，则所需传热面积为；S第5章设备计算及选型5.1除尘器5.1.1三种除尘器的优点与比较表5.1三种除尘器参数的比较除尘器的名称除尘效率阻力费用文丘里除尘器90%～98%4000～10000Pa少电除尘器90%～99.9%50～130Pa大袋式除尘器95%～99%1000～1500Pa中原则上，首先是离心除尘器的效率和除尘器的清洗效率。文丘里管除尘器除尘效率低，不能满足设计要求。其次，根据燃煤锅炉烟尘的特性和烟气条件，研究了袋式除尘器和电除尘器中粉尘的粘性和亲水性，综上所述，只有电除尘器能满足设计要求，所以本次工艺选择静电除尘器。5.1.2袋式除尘器（1）袋式除尘器的缺点：eq\o\ac(○,1)袋式有机空气滤料除尘器的广泛应用主要是其原因之一是因它受有机粉尘和空气滤料的抗热耐温和抗压耐化学腐蚀等重要性能的巨大影响。eq\o\ac(○,2)不适合含粘结和吸湿性强的粉尘气体。eq\o\ac(○,3)据初步统计,用新的袋式静电除尘器进行控制室内空气净化精度大于17000m3/h含尘量的主要成本投资和维护费用一般来说要比普通的袋式静电净化除尘器高,而控制空气净化精度小于17000m3/h则因为使用新的袋式静电空气净化除尘器同样可以长期得到比较大的成本节省。eq\o\ac(○,4)袋式除尘器主要是受温度和耐磨性的影响。eq\o\ac(○,5)不适宜应用于含有附着力强、吸湿性强的各种化学有害气体和惰性粉尘。eq\o\ac(○,6)据初步统计，袋式除尘器投资成本在17000m3/h以上。但袋式除尘器投资成本比较低。（2）袋式除尘器的优点：eq\o\ac(○,1)袋式温室气体净化系统除尘器对于能够净化室内空气中大量含小于微米或亚小于微米较小数量级的气体粉尘和微粒子的袋式气体净化除尘系统的工作效率控制要求相对较高,一般气体净化系统效率最高可达99%以上。eq\o\ac(○,2)袋式的除尘器同时可以捕集多种电阻干扰的粉尘，特别多的是高比电阻干扰粉尘。eq\o\ac(○,3)含尘气体的浓度在相当大的浓度范围内发生变化时对使用袋式除尘器的效率和气体流动阻力的影响不大。eq\o\ac(○,4)袋式空气除尘器产品可以有设计性地制造出适应不同气量的各种含尘气体的要求。eq\o\ac(○,5)袋式的除尘器一般可以直接做成小型的，安装在除尘的设备附近，占地面积小。eq\o\ac(○,6)袋式污水除尘器的内部运行处理性能稳定可靠，无需担心出现粉尘污泥的人工处理和污水腐蚀等严重环境污染问题，操作方便而且维护简单。5.1.3电除尘器的特点（1）电除尘器的优点eq\o\ac(○,1)集尘回收效率高,通过有效率地延长了除尘静电场的收集长度，静电场和除尘收集装置同样可以同时实现达到99%以上的静电除尘收集效率。eq\o\ac(○,2)除尘效率稳定，电除尘器能长期保持高效率。eq\o\ac(○,3)烟气阻力低，总能耗低。eq\o\ac(○,4)广泛的范围。eq\o\ac(○,5)可处理大容量烟道天然气，目前，单台电除尘器处理能力达到20万m3/h。eq\o\ac(○,6)收集的粉尘干燥，无二次污染，易于维护。（2）电除尘器的缺点：eq\o\ac(○,1)与其它大型电场除尘设备及其产品结构相比，电除尘器结构复杂,耗钢料用量大。每个民用电场的实际应用都可能需要自己配备一套采用高压和交流控制的供电设备，所以他的相关产品价格高。eq\o\ac(○,2)烟气含尘量对电除尘器的运行有重要影响。5.1.4除尘器选择结论通过对以上优缺点的分析，可以看出本设计采用的是电除尘器。首先,就除尘器内部和入口处的粉尘净化浓度而言,除尘器的浓度和其净化粉尘效率应该都能达到97.5%以上。在大型燃煤电厂中，虽然锅炉出口受热面上的大量粉尘会造成磨损。为了有效降低除尘器的成本，必须大量使用煤粉。锅炉出口粉尘的浓度高。建议使用一种布袋式的除尘器，粉尘的浓度高，增加布袋除尘次数,增加除尘器布袋的磨损，加快除尘器换袋的时间，缩短除尘器的使用寿命。其次，从两种投资方式和运行成本来看，虽然电除尘器的初投资成本、总成本和设备成本加上20年左右的运行成本，但袋式除尘器的运行成本大多低于普通袋式除尘器；综上所述，虽然燃煤电厂电除尘器存在一定的缺陷，但其除尘效率是其他除尘器所不能匹敌的。5.2烟气系统锅炉烟气脱硫系统各工程独立运行，烟气脱硫系统工作，阀门关闭，烟气锅炉关闭。二氧化硫烟气脱硫及洗涤，当烟气脱硫装置关闭时，本工程脱硫风机将开启烟气直径、旁路阀及洗涤用阀门排水。关闭烟气脱硫系统，烟气通过旁路，快速开启功能，从完全关闭到完全开启时间短大于或等于15秒。5.2.1旁路烟道旁路烟道的测量与设计是一定要按照这个《火力发电厂烟风煤粉管道设计技术规程》dl/t5121-2000进行的对烟道的强度和烟道稳定性的测量计算，在额定锅炉最大连续平均蒸发烟气量的额定工况下，烟道内任意一个特定位置的连续烟气流向锅炉机的平均输出流速不不得大于15m/s。旁路烟道的烟气进出流速取10m/s，烟气总流量设计为70000m3/h，则旁路烟道的横截面积为a=70000/(3600×10)=1.94m2，圆整后的直径取2.0m3，烟道的横截面设计为圆整成长方形5.2.2FGD入口烟道脱硫塔入口处的烟道截面积a=70000/(3600×10)=1.94m2，圆整后取2.0m3，烟道入口处的截面设计成长方形，长×宽=1m×2.0m。5.2.3FGD出口烟道脱硫塔出口烟道截面积a=70000/(3600×10)=1.94m2，圆整后取2.0m3，烟道进出口截面设计成长方形，长×宽=1m×2.0m。5.2.4烟气换热器烟气换热器的主要原理和功能之一就是调节和降低进入室内烟气歧管进口处的烟气换热温度，提高室内烟气的温度，以利于控制室内烟气的快速抬升和控制污染物的输送和快速扩散。每台换热机组内部都配有一套快速旋转式的气体压降换热器(GGH)，在GGHmcr三种换热模式下GGH可将净废气快速加热至八十度，不需要添加任何其他热源。从而使进入锅炉烟囱后快速排气。在炉最大连续蒸发量的工况下，GGH内的气体压降少于1%，为了保证符合要求，系统内部配备了压缩空气进行压缩填料。具体计算可见热量衡算。5.3吸收塔的计算5.3.1吸收塔的选择表5.2四种常见类型吸收塔的技术特性比较项目喷淋塔填料塔鼓泡塔液柱塔结构与原理塔内设多层喷嘴，浆液经喷嘴雾化后向下喷淋，SO2吸收区为空塔段以球状高分子材料或格栅为填料，浆液自上而流，在填料表面形成液膜，烟气与液膜发生传质将烟气垂直鼓入浆液内，烟气以沸腾状从浆液中鼓泡向上逸出，气泡在逸出过程中与浆液传质塔内下部喷嘴以液柱形式向上喷浆液，以水幕形式下落，浆在上下过程中与上行烟传质脱硫率>95%>95%90%左右>95%优缺点液气比最小，液气接触面大，塔内结构简单，系统压力损失小，但喷嘴易堵塞磨损，对脱硫剂粒径要求高易结垢，堵塞，系统阻力较大，对石灰石粒径和烟气含尘量要求高不需浆液循环泵，喷嘴，气液接触面大，不受烟气含尘量影响，但系统阻力大，装置体积相对大喷嘴孔径较大，不易堵塞，对脱硫剂粒径及烟气含尘量要求低，工作稳定脱硫塔是湿法烟气脱硫的基础和核心组成设备，二氧化硫的烟气吸收与氧化以及脱硫产物-亚硫酸钙的吸收与氧化均是在湿法脱硫塔内进行完成的。根据气液接触形式的不同,脱硫烟气吸收塔按原理是可以分为常用的四种。由上表可知，喷淋塔的结构简单，操作方便、维护起来比较舒服，脱硫效率特高且在脱硫的应用中已经比较成熟，已成为石灰石石膏法脱硫工艺的主流塔型。逆流喷淋塔设计流速正常来说都是取3m/s。所以在设计中所选的吸收塔类型就是逆流喷淋空塔。5.3.2吸收塔尺寸设计计算（1）吸收塔塔径吸收塔截面积A=Qν=70000÷3÷3600吸收塔塔径:D=4Aπ=（2）吸收浆液量石灰石石膏烟气脱硫处理工艺中水平吸收中心区的一定高度一般都可以指的也就是从基层石灰石脱硫工艺进口管的基层水平石膏吸收液的中心点沿线到基层石膏烟气喷淋剂涂层上的水平吸收中心线的一定高度距离，这个区的高度一般来说是按照煤的烟速和石膏吸收液的连续停留时间所差来确定的。原烟机废气与气体吸收液中的原烟气在一个吸收塔内反应时间一般设定为2~5s,本次生产工艺流程设计中将采取5s,吸收塔内区高度就为:h液气比一般在浆液中取8-25l/m3，本次液气比在设计中取20l/m3，所以所需的吸收浆液的使用量分别为:V=70000×20=1400000L/h=1400（3）氧化槽在一个装有氧化液的槽内注入吸收液的氧化容积平均停留时间一般可以被设定为4-7分钟，取4分钟,则注入吸收液的整个氧化槽内总容积可用计算公式表示为:V=1400×4/60=93.33设计氧化槽直径为D=5m，氧化槽高H=[V/(π（4）喷淋层设计中每个螺旋喷嘴必须单独选择一个出口螺旋型的喷嘴,喷嘴的出口流量一般可以控制为30~80m/h，设计每个螺旋喷嘴的出口流量一般控制为40m/h，则其所有必需的螺旋喷嘴出口流量单位个数一般控制为:n=600/40=15个。本系统设计采用螺旋喷嘴,各层喷嘴之间上下空间上错开布置。根据各层喷嘴的类型设置要保证每层浆液的锥形重叠塔截覆盖率至少能够达到170%-250%，即在每层喷嘴顶端下0.9米处的每层锥形吸收喷雾塔截覆盖面积乘以每层的喷嘴数应能够达到覆盖170%-250%的锥形吸收喷雾塔截覆盖面积。根据选择的喷嘴数量，它们必须均匀地放置在喷淋塔里。当喷嘴帽为90度，层间高差为1.8m，喷雾覆盖速度为直径1.9m。塔体正常选用2-6个喷淋层，每平方米安装0.7-1个喷嘴，每0.7平方米设计1个喷嘴。所以吸收塔的喷淋层数是：n=15/5=3层，圆整之后取3层。喷淋面和层的高度与喷淋层高低间距正常的一般情况下在条件范围下为0.8-2米，本设计工艺要求产品设计中心的喷淋面与层的高度层间距和高差根据国外企业使用大型离心式空气喷雾器和喷头的使用经验，按1.7米的喷淋层的高间距进行设计。则需要喷淋的涂层高度为h=3×1.7=5.1m（5）氧化系统依据以往的浆液池工艺设计及应用经验,当浆液池烟气中含氧量分别达到6%及6%以上时,氧化率在吸收氧气时塔喷淋区一般是50~60%,本工艺氧化率设计为百分之五十。所以喷淋浆液池中二氧化硫理论上所需吸入的氧气量计算公式为(浆液池中喷淋区空气氧化率取50%,浆液池中氧化区空气综合利用率一般取30%):根据化学反应方程，氧化1mol的二氧化硫需用0.5mol的氧气。氧化需氧量的计算：V=其中：V—Q—进入吸收塔入口的烟气量，Nηs—脱硫效率ρO2—氧气的密度可知，吸收1Kg二氧化硫并生成石膏，理论需氧量为0.25Kg，则实际需理论空气量为：V=而实际所需氧化空气的综合利用率大约为25%-30%,实际所需的氧化空气量分别为:110.80/（25%～30%）=443.20-369.33Nm3/h5.3.3吸收塔附属设备的选型（1）除雾器设计的烟气脱硫除雾器减少了除雾器携带的水滴，除雾器垂直放置在吸收网的顶部。单套湿法烟气脱硫系统，集气速度快、压力低、清洗方便、结构开放、维护实用、加热成本低，防止设备停车后堵塞；本次在这个除雾工艺的设计中，吸收塔设两级除雾器，第一级的除雾器与板片接触的部分烟气中所含液体量较多，板片上有较多的烟气浆液是需要非常及时冲除。所以需要这个第一级除雾器板距稍宽些30-75毫米。第二级的除雾器要是为了尽可能多地及时去除板片接触雾气中的油滴，大大提高了除雾的效率,板距通常较窄20-30毫米。两级除雾器的间距一般为h1=1.5m,第一级的除雾器与吸收塔最上层的喷淋母管间的连接距离为h2（2）除雾器冲洗系统除雾器冲洗系统的功能是定期清洗除雾板上所得到的固体沉积物，还十分需要保持板子的清洁和湿度，这是为了阻止叶片结构和除雾所用的通道的堵塞。第一除雾采用两层洗涤水设计，第二除雾仅在风侧配备洗涤水。第一级风侧冲洗水流量为1.0L/s·m2，第一级背面和第二级迎风侧冲洗水流量为0.34L/s（3）循环浆液泵循环浆液输送泵将浆液吸收塔反应罐内的石灰石循环浆液吸收泵输送至储水塔的喷嘴,每台石灰石循环浆液吸收泵都需要对应一层喷淋层,则每座浆液吸收塔供需六个喷嘴和一台泵(5个直接用和1个间接用来备用)。循环浆液泵选择为：卧式离心机油浆液输送泵,泵的内部采用壳体涂层结构就是采用的材料是各种球墨塑料铸铁和氧化橡胶作为内衬,叶轮就是采用了各种防腐剂和耐磨材料所作制成。设计每台每个吸收式泵塔浆液量600m3/h型号：FWPF800−933离心泵流量：10653扬程：31.5m数量：6台（5台用来运行1个用来备用）（4）吸收塔排浆泵石膏浆液自动排出离心泵又可简称为自动排出浆液泵,泵的离心轴和壳体内部结构一般采用优质金属球墨复合铸铁+优质橡胶作为内衬，叶轮的零部件结构采用优质金属防腐剂和耐磨材料并经加工铸造制成。每台石膏煤油燃料浆液引进吸收吸入塔设2台大型石膏煤油浆液吸进排出吸入泵(1台每个用来排出吸入浆液泵随机运行1台每个用来吸入排出浆液泵运行备用)。吸收塔排出石膏浆液量为：W=172×70000×2000×95%/64/浆液密度为1120Kg/mV=吸收泵塔气排出系统离心泵系列产品型号:y2255-4离心泵流量：315功率：37KW转速：1480r/min扬程：23m（5）氧化风机氧化系统主要是用来氧化烟气的，一部分的两个HSO3-在位于烟气氧化吸收塔的反应池主塔的烟气喷淋处理区被吸收氧化的部分烟气被完全吸收，其中的部分氧气完全吸收氧化,另一部分的两个HSO3-在位于烟气氧化吸收塔的反应池中被完全吸收氧化的部分空气完全不被吸收和全部氧化。型号：T6D250C罗茨风机升压：107.4Kpa流量：4236m转速：1170r/min数量：4台（2台用来运行2个用来备用）5.3.4吸收塔高度的计算（1）烟气进口底部至浆液面的距离h1因为本设计主要考虑了使用入口液位浆液搅拌鼓出的烟气中所吸入的气体氧化量和空气量以及浆液搅拌时的入口液位温度会随搅拌温度上升有所的变化波动。入口浆液进行鼓风时烟气的加热温度一般也都会较高,浆液鼓烟温度较低时候这是完全没有可以对现在进口管底部有些微的降温高度问题产生直接影响的。反之，该不同高度的进入区间对于需要直接钢管进入的则是塑料管，正常来说将这个不同高度的进入区间直接定位800-1200mm。本系统设计中在选定这个高度时其定位方式为h（2）烟气进出口高度h2需要将脱硫的吸收区烟气以正常来说的垂直或水平方向进入脱硫的吸收塔，横截面积大小会随着进入吸收塔的烟气容量增大。此后，吸收区短程的压缩会使得脱硫的吸收浓缩区烟气的速度分布难以均匀。为了有效地使得烟气从浓缩区可以均匀地通过，采用以下几个简单的办法：①烟气塔使用比较大的脱硫烟气塔的进出口烟囱宽高比，塔径的百分之八十以上是进口烟囱的宽度。②根据工艺设计要求的进出口气流的速度(正常来说为12m/s-18m/s)来确定其进出口气流面积。本工艺设计选取进出口流速12m/s，则烟气进出口截面积=700003600×12=1.62m本次工程设计塔径的80%是进出口通道的宽度,则进出口宽度=0.8×所以进出口高度h2（3）最上层的大型喷浆除湿排雾管与第一段中的喷浆管和除雾器的连接高度差值为h3。一般来说喷浆后雾滴大小及烟气上升需要考虑流速，这个高度值正常来说是三米到三米半，本设计选取h3=3.5m。（4）水管烟气排水出口安装距离在除雾器最上端或与冲洗管排水管烟气出口一定距离的位置选取。则h4则计算该吸收塔总的高度H=34.3m5.4浆液制备系统的设计计算5.4.1浆液制备系统的选择本次选择湿浆系统和干浆系统组成，结构简单，占地面积小，成本低。在传统的干法制浆系统中，初始设备的故障概率高于湿法制浆系统，而湿法制浆系统的电能高于干法制浆系统，湿法制浆的运行成本低于干法制浆系统。5.4.2主要设备的计算本次制浆炉的同用石灰石喷砂制浆炉的烟气脱硫监控系统的设计工艺总体结构设计方案采用每两台炉同用一套新型石灰石喷砂制浆烟气脱硫监控系统的工艺设计方案,就是总共为每台炉分别设计两套同用石灰石喷砂制浆炉的烟气脱硫控制系统。本次的设计不需要设计独立的石灰石磨制系统，石灰石粉仓的储存容积大小应该是可以达到能够满足两台炉运转六天的石灰石粉消耗量的要求进行储存。根据上面关于吸收物料平衡的计算公式计算可知，吸收塔系统所消耗的石灰石量为237.83Kg/h。（1）石灰石粉仓的体积计算本次石灰石石膏法烟气脱硫工艺设计设计石灰石储存仓最低可以驻存六天的吸收剂石灰石，所以石灰石粉仓的体积：（查阅数据可知石灰石的堆积密度为2700kg/m2）V=（2）石灰石粉仓的长宽确定本次工艺设计所采用石灰石块仓石膏脱硫方法进行烟气脱硫工艺的设计，并一并假设石灰石粉仓上部的圆柱体直径和高度为φ=3m，所以由此可知粉仓上部石灰圆柱体的截面积为则石灰石粉仓上部圆柱体的高度

H=圆整之后H=2m粉仓顶部分别设有一台大型静电自动除尘器，粉仓的下部为两圆柱形锥体,两圆柱形锥体的锥筒长度和圆锥直径为φ=4,锥角分别设为55度,高度为2米。（3）石灰石浆液储存罐本次的设计中，假设每一个浆液池系统都需要设置一座石灰石的浆液箱，一共两座。由于设计目的为使石灰石浆液池的储存罐上部可同时存储在正常工况条件下十小时的浆液用量，则石灰石浆液池的体积=

237.83×2×100.3×1230=12.89m

进行圆整之后，并且设计使用的浆液罐上部（4）湿式球磨机的设计和选型依据《石灰石-石膏法烟气脱硫工程设计规范》相关要求规定可知，当两台大型烟气臭氧脱硫制备机组共用一套大型石灰石浆液吸收氧化剂控制球磨旋流机制造设备一套烟气臭氧脱硫制备系统时，每一套烟气制备脱硫系统都至少首先应该分别同时设置两个单元两台大型石灰石石膏浆液高压湿式烟气吸收氧化剂控制球磨机和一台石灰石石膏浆液干式吸收抑制剂球磨旋流器，且每个单元两台大型烟气脱硫制造设备的烟气输出力按照原来的设计值在烟气臭氧脱硫制备工况下的平均单台石灰石浆液吸收抑制剂烟气消耗量的75%左右进行正确选择。本次工艺设计所使用的石灰石浆液所含固量为百分之三十，查阅相关资料可知道含固量为百分之三十的石灰石浆液密度是1230kg/又可知，湿式球磨机每个小时处理的石灰石重量为设计工况下石灰石消耗量的75%，石灰石量=干燥物料的重量=1.23t×30%=0.369t。水分重量G总水=1.23t×1−30%=0.861t，查阅资料可知石灰石本身含水率为1.1%，所以G石灰石=G（物干）/（1−1.1%）=0.369t/98.9%=0.3731t。则形成一由上式进行计算所以可知，每个含有一吨的工艺原料在需要将含有石灰石预先制备出形成水的浆液时它都会必须要分别需求含有工艺中的水3.14吨，然后制备形成水的浆液,其中水密度大约为1230kg/m3、含有工艺水的原料含量大约是30%的原料石灰石才能制备出形成水的浆液。依据上面的公式可知，湿式球磨机每个小时可以处理的石灰石量是273.83Kg，所以泥浆总质量=273.83×(1−0.11)0.3=812.36Kg/h，需要球磨机（5）浆液旋流器的设计和选型①由上面的流量计算法对球磨机的粒状浆液流量选型要求可初步充分了解，该计算球磨机的粒状浆液按螺旋流器选型要求所处理的粒状浆液对于螺旋泵的流量一般设定为465.92kg/h，转换后的公式为浆液体积等于螺旋泵的流量并按公式计算可得，Q浆液=812.36×1000/1230（②选用含固量一般为百分之三十的石灰石浆液,其中的石灰石浆液粒径正常的情况下含固量应至少必须达到可以百分之九十都有可能通过325目的筛子。本次的采用石灰石处理石膏石方法水力烟气脱硫处理和燃煤脱硫净化工艺的总体设计过程应首先考虑选择一种生产型号为FX-180的水力旋流器。他的新型水力烟气旋流器中的烟气脱硫处理和废水脱硫净化能力为20-30m3/h。5.5石膏处置系统吸收所塔排出的石膏浆液量：W=172g脱水石膏的产量：W滤液水量=qsSsSg这次石膏生产工艺系统设计中分别主要设计两级真空脱水机和石膏生产系统，一级设计采用的主要是新型水力传动压缩机新型旋流器，二级和在脱水石膏系统中则是分别采用新型真空脱水皮带和新型水力传动压缩机。假设一个石膏处理系统可以在一个进行石膏处置排水的系统中连续停留时间为五天,石膏的密度是2.61g/cm3，则石膏处置系统的体积应该是：V=×5×24×1=7.45m设计中的储仓高度为h1=2m，则：A1=V/h1=8/2=4m2，所以本次工艺设计的储仓是一个正方形的大型石膏材料处置系统，则：石膏处置系统的储存尺寸为2米×2米×2米。5.6设备一览表表5.3设备一览表序号名称规格型号备注1电除尘器长×宽×高=2×2×2m卧式（4台）2吸收塔吸收区D=3mH=15m氧化罐D=5mH=4.8m逆流喷淋空塔3层喷淋层3增压风机ASN-3000/2500动叶可调轴流风机流量：33000m3/h4循环浆液泵FWPF800-933离心泵流量：10653m3/h5石膏浆液泵Y2255-4离心泵流量：315m3/h6石灰石浆液泵ZQB型轴流潜水泵流量：45000m3/h7氧化风机T6D250C罗茨风机流量：4236m3/h8除雾器折流板式上下两级9石灰石浆液箱D=2mH=14m2座10石灰石粉仓D=2mH=2m2座11石膏储仓长×宽×高=2×2×2m2座

结论本次脱硫项目是7万Nm3/h烟气脱硫工艺的设计，设计的主要工作目的之一就是对所有二氧化硫烟气进行有效的脱硫处理，所设计使用的烟气脱硫的工艺为石灰石-石膏法湿法烟气脱硫工艺，所使用的吸收剂为石灰石，产物吸收剂为石膏，脱硫的效率相对较高。所设计选用的石灰石-石膏法烟气的脱硫工艺技术十分娴熟，是目前市场上应用最广为流传的烟气脱硫工艺,吸收硫化剂廉价便宜方便还十分易得，产物石膏具有一定的社会经济效益。本工程项目规划设计的过程充分考虑了本工程项目的脱硫领域经济以及其社会效益,具有良好的经济和市场发展前景。经过项目的经济核算,可以明显地看出脱硫项目建设所具有的经济收益和能力。项目经过前期的市场调研、技术论证、厂址的选择和项目经济核算等技术的分析,在脱硫工业应用领域可以具有良好的经济效益和社会效益,是肯定有项目建设的价值和可行性的。参考文献[1]赵一更,白晓雁.电厂烟气脱硫脱硝技术[J].动力与电气工程,2014,(4):103-104.[2]上志轩,潘荔.“两控区”火电厂二氧化硫污染控制问题的探讨.[J]中国电力1999,32(7):57-60.[3]单志伟.EnvironmentalInfluenceFactorAnalysesforWetFlueGasDesulfurizationTechniques%石灰石-石膏湿法烟气脱硫工艺二次环境影响因素分析[J].吉林电力,2008,036(003):9-11.[4]