【煙氣處理中的脫硫系統(tǒng)設(shè)計與計算4500字（論文）】

煙氣處理中的脫硫系統(tǒng)設(shè)計與計算目錄TOC\o"1-2"\h\u29348煙氣處理中的脫硫系統(tǒng)設(shè)計與計算 1169781.1脫硫工藝選擇 16278①工藝流程復(fù)雜程度和成熟度 113220②吸收劑獲得難易及工藝技術(shù)指標(biāo) 2203③脫硫副產(chǎn)物的利用情況 25827④一次性投資和脫硫運行成本 24551③吸收劑中的碳酸鈣與溶液中的水和氫離子反應(yīng)解離出鈣離子。 22658④吸收塔內(nèi)溶液中SO2-4、Ca2+和水反應(yīng)生成石膏。 2169711.2脫硫工藝流程介紹 2228701.3石灰石（石灰）/石膏濕法脫硫主要工藝設(shè)計與選型 3112801.3.1吸收塔設(shè)備及選型 3122271.3.2脫硫系統(tǒng)工藝設(shè)計 499101.4吸收塔附屬設(shè)備的選型和設(shè)計 868281.4.1循環(huán)系統(tǒng)的設(shè)計 8224121.4.2氧化風(fēng)機的設(shè)計及選型 9115391.4.3氧化吸收池攪拌機的選型 9175921.5脫硫設(shè)計參數(shù)匯總 91.1脫硫工藝選擇表5-1目前國內(nèi)外應(yīng)用較成熟的脫硫工藝煙氣脫硫技術(shù)電子束法石灰石/石膏法新氨法新氨法工藝簡易度簡單復(fù)雜復(fù)雜復(fù)雜工藝技術(shù)指標(biāo)脫硫率可達(dá)90%以上，脫硫劑利用率30%脫硫率95%,鈣硫比1:1，脫硫劑利用率90%脫硫率85%~90%，脫硫劑利用率90%脫硫率85%~90%，脫硫劑利用率90%吸收劑獲得難易一般容易一般一般脫硫副產(chǎn)物副產(chǎn)物可用作氮源或復(fù)合肥料，無二次污染副產(chǎn)物石膏能被綜合再利用，不會形成二次污染副產(chǎn)物可直接用于工業(yè)硫酸生產(chǎn)副產(chǎn)物可直接用于工業(yè)硫酸生產(chǎn)一次性投資中等較高少少脫硫運行成本高低高高①工藝流程復(fù)雜程度和成熟度石灰石/石膏法和新氨法的工藝流程較為復(fù)雜，設(shè)備數(shù)量和種類多，而噴霧干燥法工藝相比較則比較簡單，電子束法是四種工藝中流程和設(shè)備最簡單的工藝。②吸收劑獲得難易及工藝技術(shù)指標(biāo)新氨法和電子束法對吸收劑獲取的難易程度一般，噴霧干燥法相對較易，石灰石/石膏法最簡單。就脫硫率而言，石灰石/石膏法脫硫率最高，脫硫劑利用率也較高。電子束法和噴霧干燥法脫硫劑利用率較低，其中噴霧干燥法脫硫率也相對低。新氨法脫硫劑利用率最高，脫硫率比石灰石/石膏法低。③脫硫副產(chǎn)物的利用情況噴霧干燥法的脫硫副產(chǎn)物尚不能利用，新氨法副產(chǎn)物可直接用于工業(yè)硫酸生產(chǎn)，石灰石/石膏法，電子束法的副產(chǎn)物是石膏，可綜合利用，不會形成二次污染。④一次性投資和脫硫運行成本噴霧干燥法和新氨法運行投資費用均較少，電子束法投資費用中等，但這三者的脫硫運行成本高。而石灰石/石膏法雖然投資費用較高，但脫硫運行成本高。綜上所述，石灰石/石膏法是目前國內(nèi)外最為成熟使用最為廣泛的脫硫工藝，不會二次污染且運行的可行性最高。綜合各方面因素，本設(shè)計最終采用石灰石/石膏法濕法煙氣脫硫技術(shù)?；瘜W(xué)原理如下：①嚴(yán)重中的二氧化硫溶解在水中生成亞硫酸，解離出氫離子和HSO-3離子。SO2+H2O→H2SO3→H++HSO-3②鼓風(fēng)機送入氧氣和煙氣中的氧氣將溶液中的HSO-3氧化成SO2-4。H+HSO-3+1/2O2→2H+SO2-4③吸收劑中的碳酸鈣與溶液中的水和氫離子反應(yīng)解離出鈣離子。CaCO3+2H++H2O→Ca2++2H2O+CO2↑④吸收塔內(nèi)溶液中SO2-4、Ca2+和水反應(yīng)生成石膏。Ca2++SO2-4+2H2O→CaSO4·2H2O1.2脫硫工藝流程介紹石灰石（石灰）/石膏濕法脫硫工藝系統(tǒng)主要包括：煙氣系統(tǒng)、吸收氧化系統(tǒng)、漿液制備系統(tǒng)、石膏脫水系統(tǒng)、排放系統(tǒng)組成。工藝流程：鍋爐煙氣經(jīng)過電除塵器除塵后，通過增壓風(fēng)機、GGH(可選)降溫后進入吸收塔。在吸收塔內(nèi)煙氣向上流動被向下流動的循環(huán)漿液洗滌。噴漿層中噴嘴噴出循環(huán)漿液，吸收脫除吸收層的SO2、SO3、HCL和HF，與此同時在“強制氧化工藝”的處理下反應(yīng)的副產(chǎn)物被導(dǎo)入的空氣氧化為石膏（CaSO4·2H2O）并消耗吸收劑（石灰石）。循環(huán)漿液被漿液循環(huán)泵送至噴淋層，通過噴嘴進行霧化，使氣體和液體得以充分接觸。每個噴淋層連接各自的泵。

吸收塔中石灰石和SO2反應(yīng)生成石膏，這部分石膏漿液通過石膏漿液泵排出，進入石膏脫水系統(tǒng)。脫水系統(tǒng)有石膏水力旋流器（作為一級脫水設(shè)備）、漿液分配器和真空皮帶脫水機。經(jīng)過凈化處理的煙氣流經(jīng)兩級除霧器除霧，在此處將清潔煙氣中所攜帶的漿液霧滴去除。不定時沖洗除霧器，防止除霧器堵塞和作為補充水，用以穩(wěn)定吸收塔的液位。煙氣一般在吸收塔出口被冷卻到46—55℃左右，通過GGH將煙氣加熱到80℃以上，以提高煙氣的抬升高度及和擴散能力。最后，潔凈的煙氣通過煙道進入煙囪排向大氣當(dāng)中。1.3石灰石（石灰）/石膏濕法脫硫主要工藝設(shè)計與選型1.3.1吸收塔設(shè)備及選型吸收塔是石灰石（石灰）/石膏濕法脫硫系統(tǒng)設(shè)計關(guān)鍵，吸收塔設(shè)計的最終目標(biāo)是盡可能降低成本，吸收塔應(yīng)具有盡可能大的吸收二氧化硫的液體表面積，高可靠性和穩(wěn)定性。吸收塔分逆流塔和順流塔兩大類。石灰石濕法工藝分類有：噴淋空塔、有多孔塔盤的噴淋塔、噴淋填料塔、雙循環(huán)濕式洗滌器、噴射鼓泡反應(yīng)器及雙接觸液柱塔。其中最常見的為逆流噴淋式、格柵式、鼓泡式和液柱式。下面是對典型的幾種脫硫吸收塔的技術(shù)比較。表5-2典型的脫硫吸收塔的技術(shù)比較項目鼓泡式液柱式格柵式逆流噴淋式原理吸收劑以漿液的形式存在，而煙氣以氣泡形式通過，吸收并去除2吸收劑漿液由布置在塔內(nèi)的噴嘴垂直向上噴射，形成液柱并在上部散開落下，在高效的氣液接觸吸收去除SO2。吸收劑漿液在吸收塔內(nèi)形成液膜與煙氣接觸并去除SO2漿液被噴嘴噴淋霧化，在與煙氣接觸過程中，吸收并除去2脫硫效率>90％左右>95％>95％>95％（逆流接觸）運行阻力較大，無噴嘴堵塞問題能有效防止噴嘴堵塞和結(jié)垢問題格柵易結(jié)垢，堵塞，系統(tǒng)阻力大噴嘴容易堵塞磨損維護運行較穩(wěn)定可靠運行較穩(wěn)定可靠經(jīng)常清除除垢噴嘴需定期維修，容易損壞自控水平較高較高高高運行經(jīng)驗國內(nèi)外已有若干商用業(yè)績，僅有幾個有一定經(jīng)驗的供貨商國內(nèi)外已有若干商用業(yè)績，僅有幾個有一定經(jīng)驗的供貨商國內(nèi)外已有若干商用業(yè)績，僅有幾個有一定經(jīng)驗的供貨商已積累了豐富的運行經(jīng)驗，而且，制造商也比較多，業(yè)主選擇的余地較大噴淋塔是石灰石（石灰）/石膏濕法煙氣脫硫工藝中應(yīng)用最廣的洗滌器。具有壓力損失小，吸收劑漿液霧化效果好，塔內(nèi)結(jié)構(gòu)簡單，不易結(jié)垢或堵塞，檢修工作量小的優(yōu)點，故本設(shè)計采用逆流式噴淋塔。煙氣由下部進入吸收塔，然后上流，在吸收塔較高處布置多層噴淋管網(wǎng)，噴淋管上的噴嘴噴出液狀噴霧的循環(huán)漿液，形成吸收煙氣中二氧化硫的液體表面。每層噴淋管布置足夠的噴嘴，相鄰噴嘴噴出的水霧相互搭接疊蓋，不留空隙，使噴出的液滴完全覆蓋吸收塔的整個斷面。1.3.2脫硫系統(tǒng)工藝設(shè)計噴淋塔的設(shè)計計算1.煙氣流速（v）逆流噴淋塔的煙氣流速設(shè)計選用=3.0m/s。2.液氣比（L/G）液氣比一般在8~25L/m3之間；本設(shè)計選用L/G=20L/m3。采用三個噴淋塔，噴淋塔的設(shè)計計算如下：①塔徑（D）的計算（5-1）式中：G一平均煙氣流量，m3/h；v一煙氣流速，m/s，本設(shè)計為3m/s；D一噴淋塔內(nèi)徑，m。其中：（5-2）所以：（5-3）（5-4）②吸收劑用量（L）（5-5）③接觸反應(yīng)時間（t）吸收區(qū)高度為5~15m，以塔內(nèi)流速3m/s計算，接觸反應(yīng)時間為2~5s。本設(shè)計取t=3s。④有效高度（h）h=vt=3×3=9m（5-6）持液槽參數(shù)的設(shè)計計算噴淋塔底部為氧化槽，也稱持液槽，儲存接受脫硫劑，溶解石灰石，鼓風(fēng)氧化CaSO3，結(jié)晶生成石膏。隨著工藝的發(fā)展，將氧化系統(tǒng)組合在塔底的漿池內(nèi)，利用容積漿池完成石膏的結(jié)晶過程，即就地強制氧化。1.持液槽中漿液設(shè)計停留時間（t）與石灰石反應(yīng)性能有關(guān)。石灰石反應(yīng)越差，則停留時間越長。本設(shè)計選用t=4min。2.持液槽容積（V）V=Lt=206.11×10-3×4×60=49.47m3（5-7）3.持液槽內(nèi)徑（D）一般大于塔的內(nèi)徑（＞40%），取D=1.4×2.1=2.94m（5-8）持液槽的高度（h）（5-9）一般塔底液面高度在6~15m之間，所以本設(shè)計?。篽=8.0m持液槽的改進通過改進，可將持液槽分為上下兩部分，中間加一層0.1m厚的隔板，上部是氧化槽，h上=4.5m，下部為石灰石漿液槽，h下=3.4m噴霧管的設(shè)計計算1.噴淋層的布置本設(shè)計選用三層噴淋層，三層之間的層間距取1.5m，單位噴淋層高度為2m。噴嘴布置采用矩陣式布置，本設(shè)計選用90°螺旋型噴嘴。噴嘴流速為10m/s。噴嘴流量取1049m3/h，即291.39L/s。噴嘴總數(shù)計算如下：（5-10）因此每層主噴淋管上設(shè)6根支管，每根支管上分布1個噴嘴，平均0.5m2一個噴嘴可滿足設(shè)計要求。2.噴霧管管徑計算本設(shè)計選用3臺循環(huán)泵，則每臺泵流量為：（5-11）干管中漿液流速取=12m/s，則干管直徑為（5-12）則干管中的實際流速為（5-13）滿足設(shè)計要求。噴淋干管設(shè)計成漸縮管，使各個噴嘴噴出的噴霧較為均勻，可取D1：D2：D3：D4=4：3：2.5：2，即漸縮管的直徑分別為85mm，64mm，54mm，43mm?？諝庋趸艿脑O(shè)計計算①空氣管道在氧化槽內(nèi)液面以下由下向上通入空氣，使其強制氧化。這樣可以使氧氣和更容易接觸，氧氣利用率高，氧化速度加快，氧化更徹底。②SO2去除量的計算進入脫硫塔的濃度為4822mg/m3，設(shè)計脫硫率為93.78%，則噴淋塔除去的SO2為：（5-14）③氧氣消耗量計算（5-15）④空氣消耗量計算（5-16）設(shè)空氣利用率為25%，則實際空氣流量為：（5-17）⑤空氣干管直徑計算設(shè)氧化管干管中氣體流速為V=20m/s，則干管的直徑為（5-18）流速核算，干管中空氣實際流速為（5-19）滿足設(shè)計要求。除霧器的設(shè)計計算裝在塔的圓筒頂部（垂直布置），并設(shè)置沖洗水間歇沖洗除霧器。冷煙氣中殘余水分一般不能超過100mg/m3，更不允許超過200mg/m3，否則會污染熱交換器、煙道和風(fēng)機等。濕法煙氣脫硫塔采用的除霧器主要為折流板除霧器，其次是旋流板除霧器。本設(shè)計選用折流板除霧器，其葉片采用單組折線形，結(jié)構(gòu)簡易，易沖洗，適用于各種材質(zhì)，并設(shè)置兩級除霧器。兩級除霧器的距離本設(shè)計取1m；除霧器上沿距煙道出口下沿應(yīng)大于1m，本設(shè)計取1.1m。本設(shè)計第一級除霧器采用50mm折板間距。第二級除霧器的折板間距取25mm，葉片高度取193mm。氣體的平均流速為2~3m/s，本設(shè)計選用氣體流速為3m/s。霧化噴嘴的設(shè)計計算霧化噴嘴能將石灰石漿液變成霧化小液滴，提高了接觸面積，有效脫除煙氣中的SO2。在WFGD中，一般采用壓力霧化方法，本設(shè)計選用壓力式霧化噴嘴——空心錐霧化噴嘴，其主要有液體切向人口、噴嘴孔等組成。1.4吸收塔附屬設(shè)備的選型和設(shè)計1.4.1循環(huán)系統(tǒng)的設(shè)計本設(shè)計每個噴淋層設(shè)置1臺循環(huán)泵。循環(huán)漿液量的計算：需脫除的SO2的量與單位循環(huán)漿液吸收SO2的能力比值。對于循環(huán)漿液量一般可按照液氣比進行計算。由（5-5）式和（5-11）式可知，本設(shè)計所需漿液量為206.11L/s，每個循環(huán)泵所需輸送的漿液為247.32m3/h。故采用200UHB-Z-150型號的循環(huán)泵，流量為200~300m3/h，揚程30~50m，功率22~55KW。1.4.2氧化風(fēng)機的設(shè)計及選型亞硫酸氫鹽和亞硫酸鈣的氧化由兩部分組成,一部分是吸收塔內(nèi)煙氣的O2進入漿液液滴的自然氧化,二是空氣通過曝氣管網(wǎng)進入漿液池的強制氧化。強制氧化工藝在效率和在系統(tǒng)運行可靠性等方面，均比自然氧化優(yōu)越且能得到副產(chǎn)物石膏，因此，本設(shè)計采用強制氧化最佳。由（5-17）式可知，實際空氣流量21.108m3/min。所以本設(shè)計采用2臺ZHCO-125型號羅茨鼓風(fēng)機，單個流量為6.92~23.23m3/min，功率22~75kw，一用一備。1.4.3氧化吸收池攪拌機的選型在吸收塔的底部，石灰石漿液經(jīng)過脫硫過程之后，變成了CaSO3和CaSO3·H2O，此時為了使氧化風(fēng)機鼓入的空氣能夠充分地和CaSO3、CaSO3·H2O接觸，充分氧化，需要CaSO3和CaSO3·H2O的混合溶液中的顆粒分布均勻，需要使用攪拌器來使溶液充分混合，并且增大與空氣接觸的面積。在吸收塔漿液池的下部，沿吸收塔徑向布置2臺側(cè)進式攪拌器，使?jié){液的固體維持在懸浮狀態(tài)，同時分散氧化空氣。采用低速攪拌器，防止?jié){液沉降。本設(shè)計采用2臺側(cè)進式攪拌機，攪拌器葉輪直徑