【《燃煤电厂除尘脱硫脱硝系统设计计算案例》11000字】

燃煤电厂除尘脱硫脱硝系统设计计算案例目录TOC\o"1-3"\h\u22257燃煤电厂除尘脱硫脱硝系统设计计算案例 111001.1电除尘单元设计计算 2128761.1.1电除尘器的选型 2226831.1.2电除尘器总体尺寸的确定 9147891.1.3电除尘器部件的设计计算 1249981.1.4供电系统设计 2216581.1.5壳体设计 2313161.2袋式除尘单元设计计算 23148511.2.1袋式除尘器的选型 2388381.2.2滤料的选择 24180601.2.3袋式除尘单元的设计计算 24104891.2.4清灰装置设计计算 2883561.2.6输排灰系统及灰斗的设计计算 31321281.3脱硫设备设计计算 31310401.3.1主要物料平衡计算 31300061.3.2进气口设计计算 332951.3.3吸收塔塔径 33137081.3.4吸收浆液量 35185921.3.5氧化槽 3550661.3.6喷淋层 3696121.3.7氧化系统 38218151.3.8吸收塔总高度 39322061.3.9循环浆液泵 39233871.3.10石膏浆液排出泵 4024241.3.11浆液制备系统 40270791.3.12石膏库 4130941.4脱硝设备设计计算 4245831.1.1SCR反应器设计计算 42222461.1.2塔体设计计算 45282931.1.3喷氨格栅 47302141.1.4氨气/烟气静态混合器 47117321.1.5吹灰器 47120711.1.6供氨设备 47138001.1.7省煤器旁路 481.1电除尘单元设计计算1.1.1电除尘器的选型（1）电除尘器类型的确定按烟气流动方向分类，电除尘器可以分为立式和卧式。立式电除尘器占地面积小，但不利于检修，不适合作为大型电除尘器广泛应用。因此本设计选择卧式电除尘器。按电极形状分类，电除尘器可以分为板式、管式、棒帷式。管式电除尘器为立式结构，棒帷式电除尘器耗钢材多、造价高。因此板式电除尘器的应用更为广泛。按电极上沉积灰尘的清洗方式分类，电除尘器可以分为湿式和干式。湿式电除尘器的应用范围较窄，因此本次设计选用干式电除尘器。按电晕区和除尘区是否分开进行布置，电除尘器可以分为单区和双区。双区电除尘器中的灰尘如果在电晕区未能荷电，到除尘区后就无法被捕集，且二次飞扬的尘粒也会因为无法再荷电而无法被捕集。因此本次设计选择单区电除尘器。按电极间距的大小，电除尘器可以分为窄间距（约150mm）和宽间距（＞150mm）。烟气中含有高比电阻粉尘时，增加电极距有利于提高除尘效率，且在检修时更加方便。因此本次设计选用宽间距电除尘器。综上所述，本次太原市燃煤电厂200MW燃煤锅炉机组的电除尘单元选择卧式、板式、干式、单区、宽间距电除尘器。（2）除尘效率（）由于本次设计为电袋复合除尘器，烟气经过电除尘后还会经过袋式除尘，故选取电除尘单元部分的除尘效率为85%，即：标准状况下烟气含尘浓度为：（3）电场风速（）的确定比集尘面积一定时，提高电场风速会减小电除尘器的横断面积、增加电场有效长度、降低除尘效率；减小电场风速会增大电除尘器的横断面积，不利于断面气流的均匀分布。因此，选取合理的电场风速对于减小占地面积、提高除尘效率有极大意义。根据《除尘工程设计手册（第二版）》，燃煤电厂锅炉飞灰采用的电除尘器，电场风速在0.7~1.4m/s之间。《大气污染控制技术手册》指出，当电除尘器除尘效率小于99.0%时，电场风速在1.0~1.2m/s。因此，本设计中电场风速取1.0m/s。（4）电除尘器截面积（）（初定）（5）同极距（）的确定同极距离是指极性相同的两极之间的距离。早期研究认为，板式电除尘器的同极距范围宜在250~300mm之间。但后续研究发现，同极距从300mm增加到500mm时，除尘效率不但没有降低，反而有所增加；除尘效率在同极距为300~350mm时达到最低；同极距为400mm、450mm和500mm时除尘效率变化较小。增加同极距能够提高电场两极间的工作电压，增强放电极附近“电风”的作用，提高粉尘的有效驱进速度，在提高除尘效率的同时也便于设备的安装与后续检修。因此次设计采用400mm同极距。（6）有效驱进速度（）燃煤含硫量在0.5%~2%之间、Na2O的含量高于0.3%、同极距为400mm、电晕线为芒刺线时，燃煤电厂粉尘的有效驱进速度为：表6.平均粒度影响系数1015202530350.900.9511.051.101.15查表得k0=1.13。当燃煤含硫率为0.5%时，粉尘的有效驱进速度为：当燃煤含硫率为2%时，粉尘的有效驱进速度为：本次设计中燃煤含硫率在0.5%和2%之间，粉尘的有效驱进速度在7.17cm/s到16.76cm/s之间。因此取粉尘的驱进速度为10cm/s。（7）收尘极板面积（）由得意希公式得收尘极板面积：在选择电除尘器实际极板面积时要考虑电除尘器在设计、制造、安装维护等环节以及工况条件的变化，应为极板面积适当增加一些余量，备用系数K1一般取5%。因此电除尘单元实际除尘效率为：电除尘单元出口处烟气浓度为：（8）比集尘面积（）（9）电场数（）由于本次设计为电袋复合除尘器，因此只需设置一个电场，即：（10）电场高度（）板卧式电除尘器的电场断面高宽比的范围在1.0~1.3（宽略小于高）之间。本设计中取高宽比为1.0。圆整为15m。（11）通道数计算取整为39。（12）电场断面（）则实际风速为：（13）电场有效长度计算常用的电除尘器阳极板为C型480mm板与Z型385mm板。本次设计中选用宽度为480mm的C型板，长度方向上电场需要的阳极板数为：故需要的板块为8块。则电场实际有效长度为：1.1.2电除尘器总体尺寸的确定宽度方向上的尺寸根据《环境工程专业毕业设计指南》得到电除尘器横断面图，见图13。图13.电除尘器横断面图①电场有效宽度②电除尘器内壁宽度③柱间距高度方向上的尺寸①除尘器顶梁底面到灰斗上端面的距离②灰斗上端面到支柱基础面距离长度方向上的尺寸根据《环境工程专业毕业设计指南》得到电除尘器沿气流方向的各个尺寸，如图14所示。图11.电除尘器沿气流方向尺寸①电除尘器壳体内壁长度②沿气流方向柱间距③首尾边柱与壁的距离1.1.3电除尘器部件的设计计算（1）进气箱的计算①进风口面积采用水平引入式进气箱，如图15所示。图15.进气箱进气口截面尽可能与电场截面相似，本设计中可取：②进气箱长度③进气中心高度电除尘单元进气口选择圆形转方形喇叭口。圆形口与进气管道相连，方形口与进气箱连接。出气箱的计算本次设计选用电袋复合除尘器，电除尘单元处理后的烟气经气体导流装置直接进入袋式除尘单元。经过袋式除尘单元处理后的气体流入到上箱体，最终排入到大气中。因此在电除尘单元不需要设置出气箱。灰斗的计算本次设计选用两台四棱台灰斗，沿垂直于气流方向布置。灰斗的排灰量按下式计算：灰斗下料口尺寸可按表7确定。表7.四棱台灰斗的排灰量灰斗下料口尺寸（mm）300×300350×350400×400500×500灰斗排灰量（t/h）203550100灰斗出口规格为300mm×300mm，灰斗壁倾斜角度为60°，则灰斗高度为：本次设计中灰斗高度取4600mm。气流分布板的计算①分布板层数的确定故分布板的层数取2。②分布板的阻力系数③分布板的开孔率多孔板阻力系数与开孔率的关系为：为避免解高次方程，通过代入法求解方程得：④气流分布板的尺寸本设计中气流分布板选取多孔板式分布板。进气箱进气口断面的水力直径为：进气管水力直径为：进气管出口至第一层气流分布板的距离需要满足以下条件：由此可取Hp=2m。相邻两层气流分布板之间的距离需要满足以下条件：由此可取l3=1.5m。因此进气管出口距离第二层气流分布板的距离为Hp+l3=3.5m。图16所示为本次设计中进风口的具体结构尺寸图。500050002000150014490图16.进风口结构尺寸图为防止烟尘沉积导致气流分布板堵塞，需要在气流分布板和进、出气箱底端留有一定间隙：因此两块气流分布板的高度分别为：取气流分布板上每个圆孔的直径为50mm。⑤槽形板槽形板能够收集逸出电场的荷电粉尘、收集二次扬尘，起到均流作用，通常不单独使用，而是将两块槽板对扣悬挂在电除尘器顶梁上，安装于电除尘器末端的出气箱内。本次设计中选用冷轧钢板制成的槽形板，槽形板的宽度为100mm、厚度为3mm，两板之间的距离取50mm。⑥电晕极系统及其振打装置电晕极系统主要包括电晕线、电晕框架、电晕框悬吊架、悬吊杆和支撑绝缘套管等。a.电晕线图17所示为几种常见电晕线。好的电晕线应具有放电性能好、振动特性好、机械强度大等优点。图17.电晕线的形式在众多类型的电晕线中，芒刺形电晕线以尖端放电代替沿极线全长放电，不但能够提高放电强度、降低起晕电压，还能够减弱电晕封闭现象。芒刺型电晕线包括RS线、鱼骨线、锯齿线等，本次设计选用RS线。b.电晕极排数和电晕线间距电晕极排数和通道数相等，因此y=Z=39。对于电除尘器，一对相同的收尘极板布置电晕线根数的多少就是电晕线间的线间距，这将直接影响到电晕电流的大小。根据《大气污染控制技术手册》，对于本次设计中选用的RS线，当它与C480极板配套使用时，一对C480极板配置一根放电线即可。因此本次设计中电晕线线间距为480mm。c.电晕线的固定电晕线固定方式分为三种，即桅杆式、管框棚线式和重锤悬吊式。本次设计选用管框棚线式。电晕线的框架可以分为顶部振打和侧部振打。顶部振打框架上端固定、下端自由悬挂，能够抑制阴极框架受热变形，振打力通过主杆自上而下传递也能够使振打加速度分布均匀。因此本次设计选用顶部振打阴极框架。图18所示为顶部振打阴极框架的两种形式。图18.顶部振打阴极框架单桅杆（b）双桅杆阴极吊挂装置起到称重和绝缘的作用，常用的套管型阴极吊挂装置可以分为顶部振打和侧部振打两种，如图19所示。由于选用了顶部振打阴极框架，本次设计中阴极吊挂装置选择顶部振打套管型。图19.套管型阴极吊挂装置（a）侧部振打（b）顶部振打d.电晕极振打装置虽然电晕电极上沉积的粉尘量很少，但也会影响电晕放电，因此电晕极的振打也极为重要。电袋复合除尘器的振打装置可以分为电磁锤振打和机械锤振打。电磁锤振打应用于顶部振打，机械锤振打包括顶部机械振打以及侧部机械振打两种。由于电磁锤振打可由程序自动控制，振打强度、周期、间隔可以调节，因此本次设计中选用电磁锤振打。图20所示为电磁锤振打器。图20.电磁锤振打器1—电磁绕组组件；2—振打棒；3—振打砧棒；4—密封装置；5—振打器底座e.保温箱为保障除尘器在使用与运行过程中的安全，应在电晕极振打轴上安装电瓷轴。该电瓷轴能承受980N·m的扭矩，耐150℃高温和100kV直流电压。此外还需设置保温箱，防止电瓷轴因积灰、结露而发生放电现象。保温箱的温度在设置时应确保比烟气露点温度高30℃。本次设计保温箱选用100mm厚的矿渣棉，内部尺寸需按以下公式计算。⑦收尘极系统及其振打装置a.选择收尘极板收尘极板的选择直接影响电除尘器的造价以及除尘效率。好的收尘极板需要具有以下性质：结构简单、制作方便；极板表面的电流及电场场强应当均匀分布；机械强度高，在安装和运行中不容易发生变形弯曲；振打性能好，有利于清灰。收尘极板有管式和板式，板式又可以分为箱式、平板式和型板式。型板式在振打性能、除尘效率等方面的表现都优于箱式和平板式，因此本设计选用型板式。型板式极板有C形、Z形、CS形、CSA形、CSW形等，如图21所示。本次设计中选用C480形板。图21.几种常见的收尘极板的断面形式b.选择阳极排数c.极板悬吊收尘极板上部通过连接板与顶梁焊接，被悬吊在电除尘器顶梁上。收尘极板下部也采用连接板焊接，避免出现因极板在使用过程中变形导致的除尘效率降低的情况。d.收尘极振打装置本次设计采用下部机械挠壁锤切向振打，每排收尘极都独立拥有一副锤击装置，相邻的两排收尘极应在错开后分别进行振打。采用间断振打方式，每次10min，3h一次。⑧输灰系统本次设计的电除尘单元共设置2个灰斗，灰斗下面连接星型卸灰阀和插板阀。星型卸灰阀下设贮灰仓，灰仓内设有振动器和高料位监测器、灰仓下部设星型阀和加湿器。贮存在灰仓中的灰在白天上班时用汽车拉走处理。设备参数为：星型卸灰阀，400mm×400mm，2台，功率2.5kW；贮灰仓，直径4m，贮灰量约40m3，1台；粉料加湿机，输灰能力12t/h，功率15kW，1台。1.1.4供电系统设计供电装置选型①二次电压电除尘器的工作电压等于平均场强与异极距的乘积。空载场强取4000V/cm，工作场强取3000~3500V/cm。②二次电流电源的电流容量在选取时应考虑电晕线的形式和烟气的性质，锯齿线取0.3~0.4mA/m2。本次设计中板电流密度取0.4mA/m2。根据计算得到的二次电压与二次电流，本次设计中选用GGAJ02-1.0/72型高压硅整流器。接地保护电除尘器的高压控制柜外壳、整流器外壳、除尘器本体、取样信号回路等部位需要接地保护。为保证均匀性，每个电场至少对应于一个接地引入点。因此本设计中设置1个接地引入点。1.1.5壳体设计电除尘器壳体常用材料为普通钢板、不锈钢板、钢筋混凝土等。本次设计中壳体各部分全部采用钢结构并相互连接形成完整的外壳，从而承受电除尘器本体重量以及外界条件附加的重量。此外，灰斗、顶梁、进出气口出应设置双层人孔，既减少设备漏风，又能够便于后续设备的安装与检修。电除尘器的气流旁路可能会引起除尘效率下降，因此要在适当位置（特别是灰斗上端）安装隔流装置。1.2袋式除尘单元设计计算1.2.1袋式除尘器的选型袋式除尘器包括过滤装置和清灰装置两部分。按照袋式除尘器过滤、清灰过程中的不同特点，袋式除尘器可以分为多种类型。按滤袋形状不同，袋式除尘器可以分为圆袋式和扁袋式。圆袋式除尘器的结构简单、清灰容易、后续维护简单。扁袋式除尘器单位容积的过滤面积大，但后续安装、清灰、维护麻烦。因此本次设计中选择圆袋式除尘器。按清灰方式不同，袋式除尘器可以分为气流反吹类、机械振动类、脉冲喷吹类、喷嘴反吹类、振动反吹并用类。五种类型的袋式除尘器中脉冲喷吹类的清灰效果最好、清灰能力最强、压力损失小。本次设计选择脉冲喷吹类袋式除尘器。该类除尘器的清灰动力为压缩气体，压缩气流进入滤袋后能够在短时间内迅速提升滤袋内的压力，当滤袋向外膨胀到极限后又因为获得反向的加速度而向内收缩，附着在滤袋上的粉尘由于惯性而脱落，从而达到清除粉尘的效果。按过滤方向不同，袋式除尘器可以分为内滤式和外滤式。脉冲喷吹类袋式除尘器多采用外滤式，故本次设计中也选择外滤式。1.2.2滤料的选择选择滤料时应考虑含尘气体的理化性质、粉尘的理化性质和除尘器的清灰方式。含尘气体的理化性质袋式除尘器的使用温度受滤料使用温度和露点温度两方面影响。本次设计中烟气最高温度为135℃，为使滤料能够长期使用，滤料的使用温度必须高于150℃。粉尘的理化性质本次设计中粒径＞74μm的粉尘只占13.4%，因此设计中考虑到对细微粉尘的去除，适合选择短纤维的织布或者用细纤维制成的小孔径的毡滤料。由于烟尘中存在CaO等潮解性粉尘，黏着力较强，因此适宜选用经过表面烧毛、压光、镜面处理的针刺毡滤料。袋式除尘器的清灰方式本次设计中袋式除尘器选用脉冲喷吹类，运行过程中清灰气体会对滤袋在瞬间造成巨大冲击，因此需要选择耐磨、厚实、抗张力强的滤料，优先选择压缩毡或化纤针刺毡滤料。根据《除尘工程设计手册（第二版）》，聚苯硫醚纤维具有良好的耐腐蚀和耐高温特性，适用于燃煤电厂排放的烟气除尘。因此，本次设计选用PPS针刺毡（聚苯硫醚）滤料。1.2.3袋式除尘单元的设计计算（1）处理风量计算袋式处理单元的实际处理风量时需要考虑一定的漏风率。（2）过滤风速根据《除尘工程设计手册（第二版）》，脉冲喷吹类袋式除尘器的过滤风速在1.0~2.0m/min左右。本次设计中选取过滤风速为2.0m/min。（3）过滤面积①总过滤面积本次设计中清灰时间短，因此滤袋清灰部分的过滤面积可以忽略不计，即S2=0。②单条圆形滤袋面积袋式除尘器选用滤袋的长径比在12:1~60:1之间。本次设计中滤袋直径为150mm，长度为9m。③滤袋数量及布置实际布置时设4个室。按正方形2×2布置，纵向21个，横向20个，实际总滤袋数为1680个。滤袋间的距离为100mm，边排滤袋与袋室之间的距离（即滤袋中心与袋室之间的距离）为200mm，每室之间留有400mm的人行检修道。④袋笼袋式除尘器的袋笼起到支撑滤袋的作用，要求纵筋和支撑环均匀分布，具有足够的强度，能够承受清灰气流对滤袋造成的压力，防止滤袋在运行过程中因碰撞等造成的变形。选用PPS滤袋时，滤袋直径应大于袋笼直径5~7mm，滤袋长度应大于袋笼长度的0.4%~0.6%，纵筋间距不大于38mm。因此本次设计中选用圆形袋笼，袋笼直径140mm，长度8960mm，支撑环、纵筋分别为直径3mm、4mm的不锈钢筋条，纵筋数量为16根。⑤进风通道进风通道是指经电除尘单元处理后的烟气进入袋式除尘单元的通道，烟气的均分分布与否直接影响到袋式除尘单元的处理效率。本设计中的电除尘单元采用卧式，烟气水平流入后水平流出。而袋式除尘单元的烟气采用下进气式结构，因此需要在电除尘单元与袋式除尘单元加设导流装置，改变烟气流动方向并使气流在箱体内分布均匀。⑥出风通道出风口法兰净尺寸为5000mm×4500mm，除尘器总长度为11270mm（5400×2+400+70）。所以出风口尺寸为5000mm×4500mm×11270mm。⑦花板安装滤袋前需在箱体内铺设花板，花板表面要求平整光洁，花板上的孔需满足纱质手套触摸边缘时不出现勾丝现象。本次设计中每间过滤室独立布置花板，由上述滤袋布置可以得到每个花板的具体尺寸。除尘器的总长度为11270mm，总宽度为10770mm。⑧净气室含尘气体经过滤袋过滤后的箱体称为净气室。本次设计选用高箱体式净气箱，仅在侧部设置少量人孔门，不仅能够降低袋式除尘单元的漏风率，还能够在净气室内完成滤袋和袋笼的安装、拆卸、更换等工作，减少外界天气状况对袋式除尘器正常运行的影响。⑨提升阀提升阀安装在净气室出口烟箱上，通过控制提升阀的开关能够实现净气室在线和离线的切换。除尘器正常运行时，提升阀处于常开状态。提升阀主要由气缸、阀杆、阀板、底座等部分组成，如图22所示。本次设计中一个提升阀控制一个过滤室。图22.提升阀结构图1.2.4清灰装置设计计算电磁脉冲阀脉冲阀有淹没式、直角式、直通式三种。其中淹没式脉冲阀阻力小、能耗低、膜片使用寿命长，因此广泛使用。随着技术的发展，脉冲阀和电磁阀技术相结合，便于清灰装置的电动控制。根据《袋式除尘器滤料及配件手册》，本次设计选用澳大利亚高原Goyen的CA76MM型Φ3’’(76mm)淹没式脉冲阀，具体参数如表8所示。表8.淹没式脉冲阀选用参数表最低气包压力/kPa清灰袋数每阀清灰滤料面积/m2喷吹孔径/mm最小气包容量/L喷吹气量/L4502090.516~17500492每个脉冲阀负责20条滤袋，每间过滤室设置21个脉冲阀，一共4室，共需84个脉冲阀。本次设计中清灰周期设置为20s，脉冲时间设置为200ms。喷吹管喷吹管的直径与脉冲阀排气管管径相等。本次设计选用外径89mm、内径81mm的脉冲阀。喷孔的平均孔径可以按照下式计算：实验表明，喷吹管上各个喷孔的孔径不同时，清灰效率要高于各个喷孔孔径相同的情况。一般来讲，第一个喷孔与最后一个喷孔喷出气量相差10%左右时，第一个喷孔的孔径比最后一个喷孔的孔径大0.5~1.0mm。因此本设计中取喷孔平均孔径为15mm，前6个喷孔孔径为15.5mm，第7~14个喷孔的孔径为15mm，第15~20个喷孔的孔径为11.5mm。为使喷射气流垂直向下，喷吹管上每个喷孔连接一根导流管。本次设计中导流管的直径取喷孔直径的2倍。因此前6个喷孔连接的导流管直径为31mm，第7~14个喷孔连接的导流管直径为30mm，第15~20个喷孔连接的导流管直径为29mm。导流管长度可按下式计算：因此前1~6个喷孔连接的导流管长度为38.25mm，第7~14个喷孔连接的导流管长度为37.5mm，第15~20个喷孔连接的导流管长度为36.25mm。考虑到实际安装情况，导流管长度均取为40mm。喷吹管到袋口的距离可按经验公式计算：取整为300mm。气包气包在清灰装置中主要起到储气的作用。一般而言，气包位于除尘器的上部，而储气罐受空间限制被布置在除尘器的底部。由于脉冲阀单次开启时间极短，对于一次喷吹来讲，储气罐内的气体来不及对气包进行补充。因此气包的储气就是脉冲阀一次喷吹气量的主要来源。而且气包在喷吹一次耗气后，余下的压力不能低于使用前压力的30%。根据《袋式除尘器设计指南》，气包最小体积计算式如下：由计算结果可知，脉冲阀需配置有效容积大于396m3的气包才能实现高效清灰。因此本设计选用容量为500L的气包，每间过滤室配备一个气包，相邻电磁脉冲阀在气包上的间距为250mm。1.2.6输排灰系统及灰斗的设计计算本次设计要求粉尘出口排放浓度为30mg/m3，即工况下出口粉尘浓度为17.6mg/m3。经过电除尘单元处理后，烟气粉尘浓度为2.24g/m3。因此袋式除尘单元的除灰量为：每个袋室设置一个灰斗，袋式除尘单元共四个灰斗。灰斗下端口尺寸取300mm×300mm，沿气流方向倾角为60°，则灰斗的高度为：参考电除尘单元灰斗高度，取袋式除尘单元灰斗高度为4600mm。两个灰斗共用一台螺旋输送机（Ⅰ），然后汇集到一台总螺旋输送机（Ⅱ）通过星型卸灰阀卸灰。螺旋输送机（Ⅰ）选择LS-160型，直径160mm，螺距160mm，转速50r/min；输送量4m3/h，长度6.5m，电机功率172W。总螺旋输送机（Ⅱ）选择LS-160型，直径160mm，螺距160mm，转速71r/min；输送量6m3/h，长度6.5m，电机功率166W。1.3脱硫设备设计计算1.3.1主要物料平衡计算将除尘器入口SO2浓度换算为标况下的浓度：脱硫塔的脱硫效率为：钙硫比取1.02，则脱硫需要的CaCO3的质量可按下式计算：石膏产量为7.63t/h。本次设计中购买的石灰石CaCO3的含量为93%，因此脱硫需要的石灰石质量为：1.3.2进气口设计计算脱硫塔烟道中的烟气流速在9~15m/s之间，本次设计中取10m/s。则进气口截面面积按下式计算：本次设计中喷淋塔进气口向下倾斜10°，宽度取塔径的80%。因此进气口宽度为8m，高度为2.8m。烟道内的烟气流速核算为9.9m/s。1.3.3吸收塔塔径烟气进入吸收塔内，由于烟气温度较高，吸收液中的部分水分进入到烟气中。因此增加的气体流量为：氧化风机鼓入的空气中，氧气参与了生成石膏的氧化还原反应，氮气不能参与反应但增加了吸收塔内的气体体积。因此增加的气体流量为：因此脱硫塔内的实际烟气流量为：取喷淋塔内烟气的流速为3m/s，则喷淋塔塔径按下式计算为： 将塔径圆整为10m，塔内实际烟气流速校核为3.03m/s。1.3.4吸收浆液量吸收区一般是指进气口水平中心线到喷淋层中心线的距离。本次设计中烟气在吸收区内与喷淋浆液的反应时间取4s，则吸收区的高度为：液气比在8~25L/m3之间，本次设计取20L/m3。则所需要的吸收浆液量为：1.3.5氧化槽吸收浆液在氧化槽内的停留时间一般在3~7min，本次设计中取4min。氧化槽体积可由下式计算：脱硫塔各段直径相同，因此氧化槽的直径取10m，由此可以计算出氧化槽高度：1.3.6喷淋层本次设计选用螺旋喷嘴，本次设计中喷嘴的喷淋量取40m3/h，则喷嘴的总数量可由下式计算：本次设计中选用4层喷淋塔，则每层喷淋塔需要安装的喷嘴数量为：喷淋层层间距的范围一般在0.8~2.0m，本次设计中取1.5m，则喷淋层的高度为：每层喷淋层的浆液流量为：每个喷淋管的流量上限为：每层喷淋层的主喷管数为：由此可按下式求得喷嘴间距：喷嘴间距取整为320mm。1.3.7氧化系统本设计中假设喷淋区SO2的氧化率为50%，浆液池中氧化空气利用率为30%。由氧化反应方程式可计算得到实际理论空气量：实际所需氧化空气量为：1.3.8吸收塔总高度吸收段总高度根据《大气污染控制技术手册》可得：进气口底部到浆液面的距离在800~1200mm之间，本次设计取1200mm。吸收塔烟气进出口高度已计算得到，为2.8m。烟气进口顶部到喷淋段底部的距离取2.5m。喷淋层高度已求得为6m。由此可求得吸收段总高度为：除雾段高度根据《大气污染控制技术手册》可得：最顶层喷淋管到第一层除雾器底端的距离范围为1.2~2m，取1.5m。第二层除雾器顶端到烟气出口底端的距离范围为0.5~1.0m，取1.0m。除雾器分为粗除和精除，两层除雾器的高度依经验取2.5m。由此可求得除雾段高度为：（3）吸收塔总高度圆整为29m。1.3.9循环浆液泵每喷淋层配一台循环浆液泵，浆液循环量16000m3/h，脱硫浆液密度1.25g/cm3，循环浆液泵效率取80%。则选用的四台浆液循环泵的功率分别为354kW，436kW，518kW，599kW。1.3.10石膏浆液排出泵设置两台石膏浆液排出泵，一台运行一台备用。根据反应方程式可以求得单位时间内生成的CaSO4▪2H2O的量为：脱硫石灰浆液浓度为30%，则排水量为11121kg/h，浆液排出量为18595kg/h。浆液密度为1.25g/cm3，则每小时排出浆液15m3。石膏浆液排出泵的功率取4kW。1.3.11浆液制备系统由前面的计算可知，脱硫塔的石灰石消耗量为4766kg/h。本次设计中假设石灰石储存仓能够容纳7天的石灰石用量，石灰石堆积密度取2.7×103kg/m3。石灰石储存仓的体积为：本次设计中取石灰石储存仓的直径为7m，则储存仓的高度可按下式计算：储存仓高度取整为8m。脱硫浆液贮存在储罐中，本次设计中假设储罐容积能存储可供脱硫塔使用10h的浆液量，则储罐容积可按下式计算：本次设计中取储罐直径为6m，则储罐的高度可按下式计算：1.3.12石膏库脱硫石膏浆液排出量为18595kg/h，本次设计中脱水石膏得含水率取10%，设脱水石膏含水量为x，则可列出如下方程：解方程得：x=830.4kg/h。因此石膏库内的脱硫石膏量为8301.2kg/h。脱硫石膏在石膏库内的存放时间设计为7天，脱硫石膏密度为2.61g/cm3，为石膏库设计10%的余量，则石膏库的体积为：石膏库尺寸设计为长×宽×高=9m×8.5m×8m。1.4脱硝设备设计计算本次设计的脱硝工艺选用SCR工艺，按高温高尘布置。液氨从液氨罐车进入储罐中，然后在汽化器的作用下由液态氨转变为气态氨。气态氨在经缓冲槽稳定和蓄压后，与稀释风机送入的空气混合均匀，将体积分数降低至5%以下，随后进入氨/烟气混合器，使气态氨与烟气充分混合。混合气自上而垂直经过SCR反应器，在280~400℃以及催化剂存在的条件下，氨气与烟气中的氮氧化物发生反应，从而达到脱硝的目的。反应方程式如下：1.1.1SCR反应器设计计算一般来讲每台机组需要配备2台SCR反应器。但根据《火电厂烟气脱硝技术—选择性催化氧化法》中的工程实例可知，烟气量为930000m3/h的300MW机组只设置一台SCR反应器。因此本次设计中取1台SCR反应器，烟气流量为800000m3/h。将除尘器入口NOx浓度换算为标况下的浓度：反应器的脱硝效率为：理论氨逃逸率为：SCR反应器需要去除的氮氧化物的量工况为742mg/m3，因此氨气的消耗量为624kg/h。（1）催化剂横截面积本次设计选用蜂窝式催化剂，孔径为7.1mm，比表面积为502m2/m3，模块截面尺寸为1870mm×1000mm，高1m，每层催化剂由28个模块组成。根据《火电厂烟气脱硝技术—选择性催化还原法》，催化剂表面烟气的流动速度范围在3~5m/s，本次设计中取5m/s。由此可以求得催化剂的横截面积为：（2）SCR反应器横截面积SCR反应器的横截面积比催化剂的横截面积大，取系数为15%。则反应器的横截面积为：本次设计中取SCR反应器的长为7.5m，则反应器的宽为：反应器的宽度取整为7m。催化剂体积催化剂的体积需要由NOx的浓度、氨逃逸率、烟气流量等因素共同决定。利用以下经验公式可以计算求得催化剂的体积为：（4）催化剂层数根据计算结果，催化剂层数为2层，再设置1层备用