脫硫工藝參數(shù).doc

1200MW石灰石/石膏濕法脫硫工藝參數(shù)設(shè)計一 課程設(shè)計的目的通過課題設(shè)計進(jìn)一步鞏固本課程所學(xué)的內(nèi)容，培養(yǎng)學(xué)生運用所學(xué)理論知識進(jìn)行濕法煙氣脫硫設(shè)計的初步能力，使所學(xué)的知識系統(tǒng)化。通過本次設(shè)計，應(yīng)了解設(shè)計的內(nèi)容、方法及步驟，使學(xué)生具有調(diào)研技術(shù)資料，自行確定設(shè)計方案，進(jìn)行設(shè)計計算，并繪制設(shè)備結(jié)構(gòu)圖、編寫設(shè)計說明書的能力。二課程設(shè)計課題的內(nèi)容與要求（1）根據(jù)給定的設(shè)計任務(wù)及操作條件，查閱相關(guān)資料，確定自選參數(shù)，進(jìn)行工藝參數(shù)的計算；（2）根據(jù)設(shè)計指導(dǎo)書及相關(guān)資料，計算系統(tǒng)工藝參數(shù)及主要設(shè)備設(shè)備尺寸；（3）編寫設(shè)計說明書；（4）對設(shè)計結(jié)果進(jìn)行分析。1.已知參數(shù)：（1）校核煤質(zhì)：,（2）環(huán)境溫度：-1（3）除塵器出口排煙溫度：135（4）煙氣密度（標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)）：1.34（5）空氣過剩系數(shù)：（6）排煙中飛灰占煤中不可燃組分的比例：16%（7）煙氣在鍋爐出口前阻力：800（8）當(dāng)?shù)卮髿鈮毫Γ?7.86（9）空氣含水（標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下）：0.01293（10）基準(zhǔn)氧含量：6%（11）按鍋爐大氣污染物排放標(biāo)準(zhǔn)（GB13271-2011）中二類區(qū)標(biāo)準(zhǔn)執(zhí)行煙塵濃度排放標(biāo)準(zhǔn)（標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下）：30二氧化硫排放標(biāo)準(zhǔn)（標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下）：2002.設(shè)計內(nèi)容：（1）燃煤鍋爐排煙量及煙塵和二氧化硫的濃度計算。（2）采用石灰石石膏濕法煙氣脫硫。（3）計算石灰石消耗量，石膏產(chǎn)量，并進(jìn)行水平衡的計算。（4）選擇合適的液氣比和空塔氣速計算吸收塔塔徑塔高并對噴淋系統(tǒng)，除霧器，漿液箱，石膏脫水系統(tǒng)進(jìn)行計算。（5）風(fēng)機(jī)及電機(jī)的選擇設(shè)計：根據(jù)脫硫系統(tǒng)所處理的煙氣量，煙氣溫度，系統(tǒng)總阻力等計算選擇風(fēng)機(jī)種類，型號及電動機(jī)的種類，型號和功率。（6）編寫設(shè)計說明書：設(shè)計說明書按設(shè)計程序編寫，包括方案的確定，設(shè)計計算，設(shè)備選擇和有關(guān)設(shè)計的簡圖等內(nèi)容。課程設(shè)計說明書包括封面，目錄,前言，正文，小結(jié)及參考文獻(xiàn)等部分，文字應(yīng)簡明通順，內(nèi)容正確完整，書寫工整，裝訂成冊。（7）圖紙要求：脫硫系統(tǒng)圖一張（A3）。系統(tǒng)圖應(yīng)按比例繪制，標(biāo)出設(shè)備管件編號，并附明細(xì)表。前言我國的能源構(gòu)成以煤炭為主，其消費量占一次能源總消費量的70%左右，這種局面在今后相當(dāng)長的時間內(nèi)不會改變。火電廠以煤作為主要燃料進(jìn)行發(fā)電，煤直接燃燒開釋出大量SO2，造成大氣環(huán)境污染，且隨著裝機(jī)容量的遞增，SO2的排放量也在不斷增加，加大火電廠SO2的控制力度就顯得非常緊迫和必要。SO2的控制途徑有三個：燃燒前脫硫、燃燒中脫硫、燃燒后脫硫即煙氣脫硫（FGD），目前煙氣脫硫被以為是控制SO2最行之有效的途徑。目前國內(nèi)外的煙氣脫硫方法種類繁多，主要分為干法（或半干法）和濕法兩大類。濕法脫硫工藝絕大多數(shù)采用堿性漿液或溶液作為吸收劑，技術(shù)比較成熟，是目前使用最廣泛的脫硫技術(shù)，根據(jù)吸收劑種類的不同又可分為石灰石/石膏法（鈣法）、氨法、海水法等。其中鈣法因其成熟的工藝技術(shù)，在世界脫硫市場上占有的份額超過80%。截至2011年底，我國脫硫裝機(jī)超過6億千瓦，其中85%以上為濕法煙氣脫硫，多存系統(tǒng)穩(wěn)定性差，脫硫效率波動較大等問題?；痣姀S大氣污染物排放標(biāo)準(zhǔn)GB13223-2011將執(zhí)行200mg/m3的SO2排放濃度限值，且新建脫硫裝置將不允許設(shè)置旁路，對脫硫裝置性能與可靠性要求極高。工藝介紹本課程設(shè)計采用的工藝為石灰石-石膏濕法全煙氣脫硫工藝，吸收塔采用單回路噴淋塔工藝，含有氧化空氣管道的漿池布置在吸收塔底部，氧化空氣空壓機(jī)（1用1備）安裝獨立風(fēng)機(jī)房內(nèi)，用以向吸收塔漿池提供足夠的氧氣和/或空氣，以便亞硫酸鈣進(jìn)一步氧化成硫酸鈣，形成石膏。塔內(nèi)上部煙氣區(qū)設(shè)置四層噴淋。4臺吸收塔離心式循環(huán)漿泵（3運1備）每個泵對應(yīng)于各自的一層噴淋層。塔內(nèi)噴淋層采用FRP管，漿液循環(huán)管道采用法蘭聯(lián)結(jié)的碳鋼襯膠管。噴嘴采用耐磨性能極佳的進(jìn)口產(chǎn)品。吸收塔循環(huán)泵將凈化漿液輸送到噴嘴，通過噴嘴將漿液細(xì)密地噴淋到煙氣區(qū)。從鍋爐來的100%原煙氣中所含的SO2通過石灰石漿液的吸收在吸收塔內(nèi)進(jìn)行脫硫反應(yīng)，生成的亞硫酸鈣懸浮顆粒通過強(qiáng)制氧化在吸收塔漿池中生成石膏顆粒。其他同樣有害的物質(zhì)如飛灰、SO3、HCI和HF大部分含量也得到去除。吸收塔內(nèi)置兩級除霧器，煙氣在含液滴量低于100mg/Nm3（干態(tài)）。除霧器的沖洗由程序控制，沖洗方式為脈沖式。石膏漿液通過石膏排出泵（1用1備）從吸收塔漿液池抽出，輸送至至石膏漿液緩沖箱，經(jīng)過石膏旋流站一級脫水后的底流石膏漿液其含水率約為50%左右，直接送至真空皮帶過濾機(jī)進(jìn)行過濾脫水。溢流含35%的細(xì)小固體微粒在重力作用下流入濾液箱，最終返回到吸收塔。旋流器的溢流被輸送到廢水旋流站進(jìn)一步分離處理。石膏被脫水后含水量降到10%以下。在第二級脫水系統(tǒng)中還對石膏濾餅進(jìn)行沖洗以去除氯化物，保證成品石膏中氯化物含量低于100ppm，以保證生成石膏板或用作生產(chǎn)水泥填加料（摻合物）優(yōu)質(zhì)原料（石膏處理系統(tǒng)共用）。圖1 石灰石/石膏濕法煙氣脫硫工藝流程三脫硫系統(tǒng)各部分設(shè)計計算 1.熱值與燃料量的計算 熱值計算,換算成干燥無灰基的元素含量， =34.4 換算成低位收到基發(fā)熱量 =25.8 全廠效率為38%，含硫量為0.4%燃燒計算：mm 2.標(biāo)準(zhǔn)狀況下理論空氣量6.80 3.標(biāo)準(zhǔn)狀況下理論煙氣量（空氣含濕量為12.93）7.35 4.標(biāo)準(zhǔn)狀況下實際煙氣量9.4注意：標(biāo)準(zhǔn)狀況下煙氣流量以計，因此，設(shè)計耗煤量 5. 標(biāo)準(zhǔn)狀況下煙氣含塵濃度2.586 6.標(biāo)準(zhǔn)狀況下煙氣中濃度 862 濃度的校準(zhǔn) 基準(zhǔn)氧含量為6% 862 942 除硫效率為7.標(biāo)準(zhǔn)狀況下燃燒產(chǎn)量的脫除量 8.煙氣中水蒸氣密度由理想氣體狀態(tài)方程得 9.煙氣體積流量 10.煙氣質(zhì)量流量 633000 11.吸收塔飽和溫度計算假定電除塵器出口溫度為135 GGH出口溫度為108 干煙氣水含量 在h,x圖上，108和0.052的交點的焓h=248(kJ/kg)。沿等焓線到飽和線可得到飽和溫度T T=48 12.吸收塔出口凈煙氣的計算 57000+27000 84000 633000+84000 717000 13.吸收塔煙氣計算結(jié)果匯總 13.1吸收塔入口： 690000 633000 892000 848000 57000 44460 6%(dry) 862 942 13.2吸收塔出口： 717000 633000 913200 848000 84000 65500 6%(dry) 200 21914.廢水流量的計算假定煙氣中HCl濃度HCl的去除率為98%廢水中Cl含量保持 15.工藝水消耗量 16.石灰石消耗量/石膏產(chǎn)量 石灰石耗量石膏產(chǎn)量 17.石膏脫水（石膏密度，水的密度） 假定 吸收塔石膏濃度 旋流器底流石膏密度 真空皮帶機(jī)石膏濃度 旋流器頂流石膏密度 17.1石膏漿液密度計算 17.2旋流器底流密度計算 17.3旋流器頂流密度計算 17.4脫水石膏產(chǎn)量 17.5吸收塔來石膏漿液計算 聯(lián)立以上方程組解得 18.石灰石漿液供給 石灰石耗量 假定石灰石漿液濃度 石灰石固體密度 18.1石灰石漿液質(zhì)量流量 18.2石灰石漿液密度 18.3石灰石漿液體積流量 19.漿液池尺寸設(shè)計 假定漿液停留時間 漿液灌體積 20.濾池箱尺寸設(shè)計 假定濾布沖洗水量以50的石膏質(zhì)量流量作為石膏沖洗水量 20.1濾液量 假定濾液箱停留時間 20.2濾液箱容積 21.吸收塔尺寸的設(shè)計 21.1循環(huán)漿液流量 煙氣流量690000 二氧化硫濃度 二氧化硫脫除率77 假定液氣比 吸收塔出口凈煙氣溫度T2=48 循環(huán)漿液流量 設(shè)計噴淋塔層數(shù)為3 每層循環(huán)漿液流量 21.2吸收塔直徑 假定吸收塔煙氣流速 21.3吸收塔循環(huán)區(qū)體積 假定循環(huán)漿液停留時間 21.4吸收塔總高 漿液池位高度 另外考慮到因注入氧化空氣引起的吸收塔漿液液位波動，漿液液位高度增加0.5，取H1=12 漿液液面距入口煙道高度H2 考慮到漿液鼓入氧化空氣和攪拌時液位有所波動；入口煙氣溫度較高、漿液溫度較低可對進(jìn)口管底部有些降溫影響，加之該區(qū)間需接近料管，H2一般定位800mm1300mm范圍為宜。此處H2取1.2 進(jìn)口煙道高度H3=4 進(jìn)口煙道頂部距底層噴淋層高度H4=2.5 噴淋層區(qū)域高度H5 設(shè)計噴淋層之間的間隔2，噴淋層數(shù)3層 H5=22=4 除霧區(qū)高度H6 H6=4 出口煙道高度：H7=3 吸收塔總高H= H1+ H2+ H3+ H4+ H5+ H6 +H7=30.7 22.噴淋層設(shè)計 單層噴淋層漿液流量 假定噴嘴流量為5 假定單管可選最大直徑，噴淋管內(nèi)最大流速 單噴管最大流量 單噴淋層主噴管數(shù) 23.除霧器沖洗覆蓋率 設(shè)計噴嘴數(shù)量n為90，噴射擴(kuò)散角為90，除霧器有效流通面積A為100，沖洗噴嘴距除霧器表面垂直距離0.8m 沖洗覆蓋率= 24.煙道尺寸設(shè)計 24.1凈煙氣煙道直徑 假定煙氣出口流速 24.2原煙氣煙道直徑 25.增壓風(fēng)機(jī)煙氣設(shè)計流量計算假定風(fēng)機(jī)入口煙氣溫度，100%BMCR工況下風(fēng)機(jī)入口處濕煙氣流量 690000 32326.增壓風(fēng)機(jī)總壓損 假定吸收塔壓損10（mbar），GGH壓損12（mbar）,煙道壓損7（mbar）考慮20%的裕量，取35（mbar）=3500 27.電機(jī)功率 假定風(fēng)機(jī)效率，電動機(jī)效率 增壓風(fēng)機(jī)所需功率 28.三臺循環(huán)泵軸功率計算28.1有效功率三臺漿液循環(huán)泵的揚程分別為， 28.2循環(huán)泵的軸功率假定循環(huán)泵的總效率 29.電機(jī)參數(shù)選用循環(huán)泵電機(jī)額定功率需考慮標(biāo)準(zhǔn)值10%以上裕量 30.氧化風(fēng)機(jī)空氣流量假定吸收塔噴淋區(qū)域的氧化率為60%漿池內(nèi)氧化量 假定通氧效率所需空氣流量根據(jù)經(jīng)驗，考慮溶解鹽12.1%，則空氣流量為1453此處設(shè)計選用一臺風(fēng)機(jī)，因此風(fēng)機(jī)空氣流量2982課程設(shè)計心得本次設(shè)計是關(guān)于石灰石/石膏濕法脫硫工藝參數(shù)工藝設(shè)計，在這里首先感謝兩位老師的悉心指導(dǎo)與大力幫助！火電廠采用煙氣脫硫技術(shù)無疑是減少SO2排放的一個有效措施。然而，電廠脫硫系統(tǒng)的投資和運行費用十分高昂，一是內(nèi)因，即目前引進(jìn)的脫硫技術(shù)及設(shè)備費很高，這可通過國產(chǎn)化來降低；二是外因，即在脫硫技術(shù)的選用、設(shè)計及運行上存在著許多不合理之處，使得脫硫系統(tǒng)投資、運行費用增高，這需要對選定的脫硫系統(tǒng)進(jìn)行認(rèn)真、仔細(xì)的優(yōu)化。我國應(yīng)加快對已有技術(shù)的消化吸收，實現(xiàn)脫硫技術(shù)和設(shè)備的國產(chǎn)化，并開發(fā)出具有自主知識產(chǎn)權(quán)的脫硫 技術(shù)，這是我國推廣應(yīng)用脫硫技術(shù)控制SO2 排放的必由之路。進(jìn)行脫硫系統(tǒng)的設(shè)計和運行優(yōu)化，將使脫硫系統(tǒng)投資運行費用大大減低，并增強(qiáng)機(jī)組和脫硫 系統(tǒng)本身的安全可靠性。通過這次設(shè)計，使我對脫硫系統(tǒng)工業(yè)的發(fā)展前景有了更深的認(rèn)識，而且對其整個流程有了更加全面的了解。最重要的是，我更深刻的認(rèn)識到我還有很多需要學(xué)習(xí)的地方，在各方面還有很多可以改進(jìn)的空間。參考文獻(xiàn)（1）郝吉明，馬廣大主