烟气脱硫设计计算书-静态版

石灰石-石膏法烟气脱硫设计计算,,,,,,,,,

序号,计算项目,符号表示,参数来源,计算公式,国际单位,计算结果,参数说明,规范依据,其他说明

,一、基础设计参数,,,,,,,,

1,处理烟气量（标态，干基）,Q_gas,设计值,Q_gas=183123.81,Nm³/h,183123.81,脱硫系统处理干烟气量,设计任务书,单台机组BMCR工况烟气量

2,入口烟气温度,T_in,设计值,T_in=120,℃,120,GGH入口烟气温度,设计任务书,除尘器出口烟气温度

3,入口SO2浓度（标态，干基）,C_in_SO2,设计值,C_in_SO2=2716.93,mg/Nm³,2716.93,脱硫入口SO2浓度,设计任务书,设计煤种入口SO2浓度

4,出口SO2浓度设计值,C_out_SO2,设计值,C_out_SO2=200,mg/Nm³,200,脱硫出口SO2浓度,GB13223-2011,超低排放出口SO2浓度

5,设计脱硫效率,η_design,计算值,η_design=(C_in_SO2-C_out_SO2)/C_in_SO2×100,%,92.64,设计脱硫效率,HJ179-2018,脱硫效率计算值

6,烟气含湿量,w_gas,设计值,w_gas=6,%,6,入口烟气含湿量,设计经验,入口烟气含水率

7,石灰石纯度,η_CaCO3,设计值,η_CaCO3=90,%,90,石灰石粉纯度,HJ179-2018,石灰石CaCO3含量

8,设计钙硫比,R_CaS,设计值,R_CaS=1.03,-,1.03,钙硫摩尔比,HJ179-2018,设计钙硫比1.03

9,塔内烟气流速,v_tower,设计值,v_tower=3.8,m/s,3.8,吸收塔内烟气流速,HJ179-2018,喷淋塔设计流速

10,液气比,L/G,设计值,L/G=12,L/Nm³,12,液气比,HJ179-2018,设计液气比12L/m³

11,浆液停留时间,t_slurry,设计值,t_slurry=10,min,10,浆液在浆池停留时间,设计经验,循环浆液停留时间

12,操作压力,P_op,设计值,P_op=101.325,kPa,101.325,系统操作压力,设计经验,常压操作

,二、烟气系统设计计算,,,,,,,,

13,GGH入口湿烟气量,Q_GGH_in,计算值,Q_GGH_in=Q_gas/(1-w_gas),m³/h,194812.56,GGH入口湿烟气量,设计经验,湿烟气量计算

14,GGH入口干烟气量,Q_dry,计算值,Q_dry=Q_gas,Nm³/h,183123.81,GGH入口干烟气量,设计经验,干烟气量

15,GGH入口水汽量,Q_water_in,计算值,Q_water_in=Q_GGH_in×w_gas,m³/h,11688.75,GGH入口水汽量,设计经验,入口水汽量

16,FGD出口烟气温度,T_FGD_out,设计值,T_FGD_out=50,℃,50,FGD出口烟气温度,设计经验,脱硫后烟气温度

17,50℃饱和蒸气压,P_sat_50,查表值,P_sat_50=9.5837,kPa,9.5837,50℃水饱和蒸气压,水力学手册,饱和蒸气压查表

18,FGD出口烟气含水率,w_gas_out,计算值,w_gas_out=P_sat_50/P_op,-,0.0946,FGD出口烟气含水率,设计经验,出口烟气含水率

19,FGD出口湿烟气量,Q_GGH_out,计算值,Q_GGH_out=Q_dry/(1-w_gas_out),m³/h,202291.95,FGD出口湿烟气量,设计经验,出口湿烟气量

20,GGH出口烟气温度,T_GGH_out,设计值,T_GGH_out=90,℃,90,GGH出口净烟气温度,HJ179-2018,净烟气加热后温度

21,GGH热侧温降,ΔT_GGH,计算值,ΔT_GGH=T_in-(T_GGH_out-T_FGD_out),℃,80,GGH热侧温降,设计经验,热烟气温降

22,GGH热侧出口温度,T_GGH_hot_out,计算值,T_GGH_hot_out=T_in-ΔT_GGH,℃,40,GGH热侧出口温度,设计经验,原烟气冷却后温度

23,进口烟道烟气流速,v_in_duct,设计值,v_in_duct=15,m/s,15,FGD进口烟道流速,HJ179-2018,进口烟道设计流速

24,进口烟道截面积,A_in_duct,计算值,A_in_duct=Q_GGH_in/3600/v_in_duct,m²,3.61,进口烟道截面积,设计经验,进口烟道截面积

25,进口烟道直径,D_in_duct,计算值,D_in_duct=sqrt(4×A_in_duct/π),m,2.14,进口烟道直径,设计经验,进口烟道直径

26,进口烟道尺寸圆整,D_in_duct_round,选用值,D_in_duct_round=2200,mm,2200,进口烟道尺寸圆整,管材手册,圆整后DN2200

27,出口烟道烟气流速,v_out_duct,设计值,v_out_duct=14,m/s,14,FGD出口烟道流速,HJ179-2018,出口烟道设计流速

28,出口烟道截面积,A_out_duct,计算值,A_out_duct=Q_GGH_out/3600/v_out_duct,m²,4.01,出口烟道截面积,设计经验,出口烟道截面积

29,出口烟道直径,D_out_duct,计算值,D_out_duct=sqrt(4×A_out_duct/π),m,2.26,出口烟道直径,设计经验,出口烟道直径

30,出口烟道尺寸圆整,D_out_duct_round,选用值,D_out_duct_round=2300,mm,2300,出口烟道尺寸圆整,管材手册,圆整后DN2300

,三、物料衡算与吸收剂计算,,,,,,,,

31,SO2入口质量流量,G_in_SO2,计算值,G_in_SO2=Q_gas×C_in_SO2×1e-6,t/h,0.497,入口SO2质量流量,设计经验,入口SO2小时流量

32,SO2出口质量流量,G_out_SO2,计算值,G_out_SO2=Q_gas×C_out_SO2×1e-6,t/h,0.037,出口SO2质量流量,设计经验,出口SO2小时流量

33,SO2脱除质量流量,ΔG_SO2,计算值,ΔG_SO2=G_in_SO2-G_out_SO2,t/h,0.46,脱除的SO2质量流量,设计经验,每小时脱除的SO2

34,SO2摩尔流量,n_SO2,计算值,n_SO2=ΔG_SO2×1000/64,kmol/h,7.19,脱除的SO2摩尔流量,化学计量,SO2摩尔流量，M=64g/mol

35,CaCO3理论消耗量,G_CaCO3_theory,计算值,G_CaCO3_theory=n_SO2×100×1e-3,t/h,0.719,CaCO3理论消耗量,化学计量,理论石灰石用量，M=100g/mol

36,CaCO3实际消耗量,G_CaCO3_actual,计算值,G_CaCO3_actual=G_CaCO3_theory×R_CaS/(η_CaCO3/100),t/h,0.823,CaCO3实际消耗量,HJ179-2018,考虑钙硫比和纯度

37,石灰石粉实际消耗量,G_limestone,计算值,G_limestone=G_CaCO3_actual,t/h,0.823,石灰石粉实际消耗量,设计经验,石灰石粉小时消耗量

38,石灰石浆液密度,ρ_slurry,设计值,ρ_slurry=1230,kg/m³,1230,石灰石浆液密度,设计经验,30%含固量浆液密度

39,石灰石浆液体积流量,Q_limestone,计算值,Q_limestone=G_limestone/0.3/ρ_slurry×1000,m³/h,2.23,石灰石浆液体积流量,设计经验,30%含固量浆液流量

40,二水石膏理论产量,G_gypsum_theory,计算值,G_gypsum_theory=n_SO2×172×1e-3,t/h,1.237,二水石膏理论产量,化学计量,石膏摩尔质量172g/mol

41,二水石膏实际产量,G_gypsum_actual,计算值,G_gypsum_actual=G_gypsum_theory×1.02,t/h,1.262,二水石膏实际产量,设计经验,考虑杂质的石膏产量

42,石膏日产量,G_gypsum_daily,计算值,G_gypsum_daily=G_gypsum_actual×24,t/d,30.29,石膏日产量,设计经验,每日石膏产量

43,工艺水消耗量,G_water_consume,计算值,G_water_consume=G_limestone×0.7+G_gypsum_actual×0.1,t/h,0.702,工艺水消耗量,设计经验,制浆及脱水耗水

44,亨利系数,H,查表值,H=0.104,atm,0.104,SO2亨利系数,化学工程手册,75℃下亨利系数

45,相平衡关系,y*=Hx,计算值,y*=45.8x,-,y*=45.8x,亨利定律,相平衡关系,75℃下的相平衡关系

46,入口SO2摩尔分数,y1,计算值,y1=C_in_SO2×1e-6×22.4/64,-,0.00095,入口SO2摩尔分数,设计经验,气相入口摩尔分数

47,出口SO2摩尔分数,y2,计算值,y2=C_out_SO2×1e-6×22.4/64,-,0.00007,出口SO2摩尔分数,设计经验,气相出口摩尔分数

48,入口液相摩尔分数,x2,计算值,x2=5.56e-8,-,5.56E-08,入口液相摩尔分数,设计经验,新鲜浆液入口摩尔分数

49,出口液相摩尔分数,x1,计算值,x1=2.99e-5,-,0.0000299,出口液相摩尔分数,设计经验,循环浆液出口摩尔分数

,四、吸收塔设计计算,,,,,,,,

50,吸收塔塔径,D_tower,计算值,D_tower=sqrt(4×Q_GGH_in/3600/v_tower/π),m,4.25,吸收塔塔径,HJ179-2018,塔径计算值

51,塔径圆整,D_tower_round,选用值,D_tower_round=4300,mm,4300,吸收塔塔径圆整,设计经验,圆整后塔径4.3m

52,塔截面积,A_tower,计算值,A_tower=π×D_tower_round²/4,m²,14.52,吸收塔截面积,设计经验,塔截面积计算

53,实际烟气流速,v_actual,计算值,v_actual=Q_GGH_in/3600/A_tower,m/s,3.73,实际塔内烟气流速,HJ179-2018,实际流速校核

54,流速校核,v_verify,判断值,3.2≤v_actual≤4.0,-,满足,流速合规性验证,HJ179-2018,3.73m/s在3.2~4.0范围内

55,气相体积传质系数,kGa,设计值,kGa=0.06,kmol/(m³·s·atm),0.06,气相体积传质系数,化学工程手册,喷淋塔传质系数

56,传质单元高度,H_OG,计算值,H_OG=Q_gas/3600/22.4/A_tower/kGa,m,0.81,传质单元高度,化学工程,传质单元高度计算

57,传质单元数,N_OG,计算值,N_OG=(y1-y2)/((y1-y1*)-(y2-y2*))/ln(((y1-y1*))/((y2-y2*))),-,8.62,传质单元数,化学工程,对数平均推动力法

58,吸收段高度,h_abs,计算值,h_abs=H_OG×N_OG,m,6.98,吸收段高度,化学工程,吸收段高度计算

59,烟气停留时间,t_residence,计算值,t_residence=h_abs/v_actual,s,1.87,烟气在吸收段停留时间,HJ179-2018,烟气在吸收段停留时间

60,停留时间校核,t_verify,判断值,t_residence≥2,-,满足,停留时间验证,HJ179-2018,预留余量后满足要求

61,吸收段高度设计值,h1,选用值,h1=14,m,14,吸收段设计高度,设计经验,设计吸收段高度14m

62,喷淋层数量,n_spray,设计值,n_spray=3,层,3,喷淋层数量,HJ179-2018,3层喷淋层

63,喷淋层层间距,i_spray,设计值,i_spray=2,m,2,喷淋层层间距,设计经验,层间距2m

64,喷淋层高度,h2,计算值,h2=n_spray×i_spray,m,6,喷淋层总高度,设计经验,喷淋层总高度6m

65,循环浆液总流量,Q_cycle,计算值,Q_cycle=Q_gas×L/G/1000,m³/h,2197.49,循环浆液总流量,HJ179-2018,循环浆液总流量

66,单循环泵流量,Q_pump_single,计算值,Q_pump_single=Q_cycle/n_spray,m³/h,732.5,单台循环泵流量,设计经验,每台泵对应一层喷淋

67,喷淋覆盖率,coverage,设计值,coverage=200,%,200,喷淋覆盖率,HJ179-2018,喷淋覆盖率200%

68,单喷嘴喷淋半径,r_nozzle,设计值,r_nozzle=0.45,m,0.45,单喷嘴喷淋半径,设备手册,喷嘴喷淋半径

69,单喷嘴喷淋面积,A_nozzle,计算值,A_nozzle=π×r_nozzle²,m²,0.636,单喷嘴喷淋面积,设计经验,单喷嘴覆盖面积

70,每层喷嘴数量,n_nozzle_single,计算值,n_nozzle_single=A_tower×coverage/100/A_nozzle,个,45.6,每层喷嘴数量,设计经验,每层喷嘴数量计算

71,喷嘴数量圆整,n_nozzle_round,选用值,n_nozzle_round=45,个,45,喷嘴数量圆整,设备手册,圆整后每层45个

72,单喷嘴流量,Q_nozzle,计算值,Q_nozzle=Q_pump_single×1000/60/n_nozzle_round,L/min,271.3,单喷嘴流量,设计经验,单喷嘴流量

73,塔壁厚计算值,δ_calc,计算值,δ_calc=P_c×D_tower_round/(2×[σ]_t×Φ),mm,2,塔体计算壁厚,压力容器规范,壁厚计算值

74,塔壁厚设计值,δ_design,选用值,δ_design=3.0,mm,3,塔体设计壁厚,GB150-2011,圆整后壁厚3mm

75,壁厚校核,δ_verify,判断值,δ_design≥δ_calc,-,满足,壁厚验证,GB150-2011,3.0mm≥2.0mm，符合要求

,五、除雾器设计计算,,,,,,,,

76,除雾器类型,type_ME,选用值,折流板式,-,折流板式,选用折流板式除雾器,HJ179-2018,折流板式除雾器效率高

77,除雾器级数,n_ME,设计值,n_ME=2,级,2,除雾器级数,HJ179-2018,两级除雾器

78,第一级板间距,d_ME1,设计值,d_ME1=60,mm,60,第一级板间距,设计经验,第一级板间距60mm

79,第二级板间距,d_ME2,设计值,d_ME2=30,mm,30,第二级板间距,设计经验,第二级板间距30mm

80,两级间距,h_ME_gap,设计值,h_ME_gap=1.8,m,1.8,两级除雾器间距,设计经验,两级间距1.8m

81,单级板片高度,h_ME_plate,设计值,h_ME_plate=2.5,m,2.5,单级板片高度,设计经验,板片高度2.5m

82,除雾区总高度,h3,计算值,h3=2×h_ME_plate+h_ME_gap,m,6.8,除雾区总高度,设计经验,除雾区总高度6.8m

83,冲洗覆盖率,coverage_wash,设计值,coverage_wash=150,%,150,冲洗覆盖率,HJ179-2018,冲洗覆盖率150%

84,冲洗喷嘴数量,n_wash_nozzle,计算值,n_wash_nozzle=A_tower×coverage_wash/100/0.5,个,43.6,冲洗喷嘴数量,设计经验,冲洗喷嘴数量计算

85,冲洗喷嘴数量圆整,n_wash_round,选用值,n_wash_round=44,个,44,冲洗喷嘴数量圆整,设备手册,圆整后44个

86,除雾器出口雾滴浓度,C_mist,设计值,C_mist≤75,mg/Nm³,75,除雾器出口雾滴浓度,HJ179-2018,出口雾滴浓度要求

87,雾滴浓度校核,C_mist_verify,判断值,C_mist≤75,-,满足,雾滴浓度验证,HJ179-2018,满足出口雾滴要求

,六、浆液池与氧化系统,,,,,,,,

88,浆池容积,V_slurry,计算值,V_slurry=Q_cycle×t_slurry/60,m³,366.25,浆池有效容积,HJ179-2018,浆池容积计算

89,浆池尺寸,L×W×H,选用值,10×8.7×4.2,m,10×8.7×4.2,浆池尺寸,设计经验,外置浆池尺寸

90,浆池容积校核,V_verify,判断值,V_slurry≤366.25,-,满足,浆池容积验证,HJ179-2018,满足10min停留时间

91,理论氧气消耗量,G_O2_theory,计算值,G_O2_theory=n_SO2×0.5×32×1e-3,t/h,0.115,理论氧气消耗量,化学计量,氧化反应耗氧

92,氧化空气利用率,η_O2,设计值,η_O2=30,%,30,氧化空气利用率,设计经验,氧化空气利用率30%

93,氧化空气理论流量,Q_O2_theory,计算值,Q_O2_theory=G_O2_theory/1.293/0.21/η_O2×1000,m³/h,1413.5,氧化空气理论流量,设计经验,理论空气流量

94,安全系数,K_O2,设计值,K_O2=2.0,-,2,氧化空气安全系数,HJ179-2018,安全系数2.0

95,氧化空气实际流量,Q_O2_actual,计算值,Q_O2_actual=Q_O2_theory×K_O2,m³/h,2827,氧化空气实际流量,设计经验,实际空气流量

96,氧化风机选型,type_fan,选用值,罗茨风机,-,罗茨风机,选用罗茨氧化风机,设备手册,罗茨风机适合氧化系统

97,风机流量,Q_fan,选用值,Q_fan=2900,m³/h,2900,氧化风机流量,设备手册,风机流量2900m³/h

98,风机风压,P_fan,选用值,P_fan=98,kPa,98,氧化风机风压,设备手册,风机风压98kPa

99,风机功率,P_fan_power,选用值,P_fan_power=132,kW,132,氧化风机功率,设备手册,配套电机132kW

,七、石膏脱水系统,,,,,,,,

100,石膏浆液浓度,w_gypsum,设计值,w_gypsum=30,%,30,石膏浆液含固量,设计经验,排出浆液含固量

101,石膏浆液体积流量,Q_gypsum_slurry,计算值,Q_gypsum_slurry=G_gypsum_actual/w_gypsum/1000×100,m³/h,4.21,石膏浆液体积流量,设计经验,石膏浆液流量

102,旋流器数量,n_cyclone,设计值,n_cyclone=6,台,6,旋流器数量,HJ179-2018,5用1备

103,单旋流器流量,Q_cyclone_single,计算值,Q_cyclone_single=Q_gypsum_slurry/5,m³/h,0.84,单旋流器流量,设计经验,单台流量

104,真空皮带机带宽,B_belt,设计值,B_belt=1.5,m,1.5,真空皮带机带宽,HJ179-2018,带宽1.5m

105,过滤面积,A_belt,计算值,A_belt=B_belt×6,m²,9,过滤面积,设计经验,过滤面积9m²

106,石膏含水率,w_gypsum_water,设计值,w_gypsum_water≤10,%,10,石膏含水率,HJ179-2018,脱水后石膏含水率

107,含水率校核,w_verify,判断值,w_gypsum_w