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1、中南民族大學大氣污染控制工程課程設計書設計題目： 某電廠脫硫工藝設計 姓 名： 喬琪 學 院： 資源與環(huán)境學院 專 業(yè)： 環(huán)境工程 學 號： 201321135016 指導老師： 湯迪勇 設計日期： 2015.12.152016.01.08 目錄第1章 緒論31.1 石灰石石膏濕法脫硫工藝31.1.1 工藝簡介31.1.2 化學反應過程31.1.3 石灰石濕法煙氣脫硫裝置41.1.4 FGD運行主要控制參數(shù)6第2章 系統(tǒng)參數(shù)選擇與計算72.1 工藝設計計算72.1.1 設計原始資料72.1.2 治理要求72.1.3 煙氣量計算82.1.4 吸收塔設計計算92.1.5 配套設備選型122.2 結
2、垢問題及解決辦法132.2.1 脫硫系統(tǒng)中常出現(xiàn)的結垢及固體堆積現(xiàn)象132.2.2 結垢的原因132.2.3 結垢的防止措施142.3 總平面圖設計152.3.1 一般規(guī)定152.3.2 總平面布置162.3.3 交通運輸162.3.4 管線布置17第3章 特別說明173.1 課程設計體會173.2 致謝173.3 附件17第1章 緒論1.1 石灰石石膏濕法脫硫工藝1.1.1 工藝簡介石灰石石膏濕法煙氣脫硫工藝是目前世界上治理工業(yè)煙氣脫硫工藝中應用最廣泛的一種脫硫技術。目前，其工藝技術完善、運行穩(wěn)定、脫硫效率高、單塔出力大，脫硫劑石灰石地理分布廣，價格低廉，特別適合工業(yè)規(guī)模的應用。石灰石石膏濕
3、法煙氣脫硫工藝流程圖如圖1所示。從鍋爐引風機后煙道引出的煙氣，通過增壓風機升壓，煙氣換熱器（GGH）降溫后，進入吸收塔，在吸收塔內(nèi)與霧狀石灰石漿液逆流接觸，將煙氣脫硫凈化，經(jīng)除霧器除去水霧后，又經(jīng)GGH升溫至大于75，再進入凈煙道經(jīng)煙囪排放。脫硫劑石灰石粉則由磨石粉廠破碎磨細成粉狀，通過制漿系統(tǒng)制成一定濃度的石灰石漿液，運行時根據(jù)FGD處理的煙氣量和SO2的濃度，由循環(huán)泵不斷地把新鮮漿液補充到吸收塔內(nèi)。當塔內(nèi)石膏漿液達到一定濃度后由外排泵排出，經(jīng)一級旋流、二級真空皮帶脫水后，得到含水率低于10%的石膏，裝車外運。1.1.2 化學反應過程脫硫塔中煙氣和石灰石脫硫劑進行著復雜的反應過程。煙氣中的主
4、要有害成分有SO2、HCl、NOx等；石灰石漿液主要由Ca2+、Mg2+等離子組成。它們在溶液中相互作用，生成多種反應產(chǎn)物。煙氣中的SO2與石灰石漿液經(jīng)過一系列的化學反應，最后生成石膏。濕法煙氣脫硫吸收過程多采用雙膜理論模型解釋。SO2的吸收過程以膜擴散的方式進行。在氣液相間的物質(zhì)遷移主要是分子擴散的結果，物質(zhì)遷移方向與相界面垂直?；瘜W反應可以簡化為下列過程。SO2的吸收：SO2+H2OH2SO3 H2SO3H+HSO3-2H+ SO32-石灰石的溶解：CaCO3 Ca2+ +CO32-中和反應：Ca2+ + CO32-+2H+SO32-CaSO3+CO2+ H2O氧化反應：CaSO3+O2C
5、aSO4亞硫酸鈣結晶：CaSO3+ H2OCaSO3 H2O硫酸鈣結晶：CaSO4 +2 H2O CaSO42 H2O1.1.3 石灰石濕法煙氣脫硫裝置典型的石灰石濕法脫硫系統(tǒng)從功能上可以分為煙氣系統(tǒng)、石灰石漿液制備系統(tǒng)、吸收塔系統(tǒng)、石膏脫水系統(tǒng)、廢水處理系統(tǒng)、公用系統(tǒng)和事故漿液排放系統(tǒng)。（1）煙氣系統(tǒng)煙氣系統(tǒng)通常包括一臺單獨的增壓風機、一臺氣氣換熱器和電廠現(xiàn)有煙囪。在增壓風機上游和氣氣換熱器再熱側(cè)系統(tǒng)出口下游都設有雙百葉窗隔離擋板。在現(xiàn)有旁路煙道上亦安裝有兩個雙百葉窗旁路擋板，這些擋板的開度可以隨煙氣流量的變化進行調(diào)節(jié)。每個煙氣擋板可以配置兩臺密封風機，以防止煙氣泄漏。GGH利用未脫硫的熱煙
6、氣（一般130150）加熱已脫硫的潔凈煙氣（一般4655），一般加熱到80左右，然后排放，以避免低溫濕煙氣腐蝕煙道、煙囪內(nèi)壁，并可提高煙氣抬升高度。在煙氣離開吸收塔前，會通過一個兩級除霧器，以除去煙囪中攜帶的細小液滴。沉淀在除霧器上的顆粒不利于煙氣流經(jīng)吸收塔，會影響塔內(nèi)壓降和煙氣流向分布。為了防止固體顆粒積聚在除霧器上，需定期對除霧器進行沖洗。除霧器設有沖洗水系統(tǒng)，工藝水從噴嘴噴出沖洗除霧器。（2）石灰石漿液制備系統(tǒng)石灰石料應密切主要其水分含量，進入石灰石粉制備系統(tǒng)磨粉機地入磨物料的表面水分一般小于1%，否則就會嚴重惡化操作，甚至造成糊磨、堵塞。同時 應主要氯化物、氟化物和煤灰等雜質(zhì)不要混入石
7、灰石料中，以免影響脫硫系統(tǒng)的正常運行和脫硫石膏的品質(zhì)。石灰石漿液制備時，成品分經(jīng)倉底的兩套葉輪給料機輸送到石灰石漿液池，工業(yè)水通過水泵和調(diào)節(jié)閥門注入石灰石漿液池，調(diào)節(jié)石灰石漿液的密度至1230kg/m3（含固量30%）。在石灰石漿液泵的出口管道設有密度監(jiān)測點，從而保證30%的石灰石漿液的制備和供應。配置合格的石灰石漿液通過石灰石漿液泵輸送到吸收塔下部漿液槽，根據(jù)煙氣負荷、脫硫塔煙氣入口的SO2濃度和pH值來控制噴入吸收塔的漿液量，剩余部分返回漿液池。為了防止結塊和堵塞，要使?jié){液不斷流動循環(huán)。（3）吸收塔系統(tǒng)吸收塔是煙氣脫硫系統(tǒng)的核心裝置，要求氣液接觸面積大，其他的吸收反應良好，壓力損失小，并且
8、適用于大容量煙氣處理。進入吸收塔的熱煙氣經(jīng)過逆向噴淋漿液的冷卻、洗滌，煙氣中的SO2與漿液進行吸收反應生成亞硫酸氫根（HSO3-）。HSO3-被鼓入的空氣氧化為硫酸根（SO42-），SO42-與漿液中的鈣離子（Ca2-）反應生成硫酸鈣（CaSO4），CaSO4進一步結晶為石膏（CaSO42 H2O）。同時煙氣中的Cl、F和灰塵等大多數(shù)雜質(zhì)也在吸收塔中被去除。含有石膏、灰塵和雜質(zhì)的吸收劑漿液的一部分被排入石膏脫水系統(tǒng)。吸收塔中裝有水沖洗系統(tǒng)，將定期進行沖洗，以防止霧滴中的石膏、灰塵和其他物質(zhì)堵塞元件。吸收塔主要有噴淋塔、填料塔、液柱塔和鼓泡塔四種類型。（4）石膏脫水系統(tǒng)在吸收塔漿液槽中石膏不斷產(chǎn)
9、生，為了使?jié){液密度保持在設定的運行范圍內(nèi)，將石膏漿液（15%20%固體含量）通過石膏漿液泵打入脫水站。該站包括一個水力旋流器及漿液分配器，在這里將石膏漿液中的水予以脫除，使底流石膏固體含量達到50%。在水力旋流器中，石膏漿液流進一個圓柱箱中，并由此流到敞開的各個旋流子中，在此處根據(jù)入口壓力的大小，可將石膏輸送至旋流器的底流，將濾液送入石膏水力旋流器上部的溢流箱內(nèi)。底流的石膏被送至真空皮帶過濾機進一步脫水至含水小于10%。溢流含3%5%的細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一步分離處理。（5）廢水處理系統(tǒng)在濕式石灰石/石膏FGD工藝中，由于煙氣中
10、氯化物的溶解提高了脫硫吸收液中氯離子的濃度，不可避免地要產(chǎn)生一定量廢水。氯離子濃度的增高會引起脫硫率的下降和CaSO4結垢傾向的增大，并對副產(chǎn)品石膏的品質(zhì)產(chǎn)生影響。FGD裝置的廢水主要來自石膏脫水系統(tǒng)的旋流器溢流液、真空皮帶機的濾液或沖洗水。廢水處理的工藝大致分為中和、脫重金屬、絮凝、濃縮、澄清、污泥處理幾部分。中和是采用Ca(OH)2作為中和劑加入脫硫廢水中，一方面可以中和水的酸性，另外還可以脫除F-，并使部分重金屬沉淀下來。接下來向廢液中加入有機硫化物，進一步脫除重金屬離子。絮凝的作用是通過添加絮凝劑去除上工段中過剩的硫化物，加速廢水中懸浮物的沉降。絮凝后的廢水進入澄清池時進行濃縮分離。濃
11、縮后的污泥一部分經(jīng)脫水后拋棄，一部分返回中和池或絮凝池，以提高絮凝池的固體含量，加速絮凝過程。澄清池的溢流則進入后處理水箱，用稀鹽酸調(diào)節(jié)pH后排放。（6）公用系統(tǒng)公用系統(tǒng)由工藝水系統(tǒng)、工業(yè)水系統(tǒng)、冷卻水系統(tǒng)和壓縮空氣系統(tǒng)等子系統(tǒng)構成，為脫硫系統(tǒng)提供各類用水和控制用氣。FGD的工藝水一般來自電廠循環(huán)水，并輸送至工藝水箱中。工藝水由工藝水泵從工藝水箱輸送到各用水點。FGD裝置運行時，由于煙氣攜帶、廢水排放和石膏攜帶水而造成水損失。工藝水由除霧器沖洗水泵輸送到除霧器，沖洗除霧器，同時為吸收塔提供補充用水，以維持吸收塔內(nèi)的正常液位。此外，各設備的沖洗、灌注、密封和冷卻等用水也采用工藝水。FGD冷卻水主
12、要用戶有增壓風機電機、氧化風機電機、循環(huán)漿液泵電機、磨機主軸承、減速器電機，此外，部分冷卻水還用于氧化空氣增濕冷卻。FGD的工業(yè)水一般來自電廠補充水，并輸送至工業(yè)水箱中。（7）事故漿液排放系統(tǒng)漿液排放系統(tǒng)包括事故漿液儲罐系統(tǒng)和地坑系統(tǒng)。當FGD裝置大修或發(fā)生故障需要排空FGD裝置內(nèi)漿液時，塔內(nèi)漿液由漿液排放泵排至事故漿液箱直至泵入口低液位跳閘，其余漿液依靠重力自流至吸收塔的排放坑，再由地坑泵打入事故漿液儲罐。事故漿液儲罐用于臨時儲存吸收塔內(nèi)的漿液。地坑系統(tǒng)有吸收塔區(qū)地坑、石灰石漿液制備系統(tǒng)地坑和石膏脫水地坑，用于儲存FGD裝置的各類漿液，同時還具有收集、輸送或儲存設備運行、運行故障、檢驗、取樣
13、、沖洗、清洗過程或滲漏而產(chǎn)生的漿液。主要設備包括攪拌器和漿液泵。1.1.4 FGD運行主要控制參數(shù)FGD系統(tǒng)在正常運行中，運行人員應該按照表1來控制FGD系統(tǒng)的主要參數(shù)。表1 FGD主要控制參數(shù)主要控制參數(shù)優(yōu)化值主要控制參數(shù)優(yōu)化值脫硫效率95%煙囪入口煙氣溫度80吸收劑利用率95%石膏表面水質(zhì)量百分比10%漿液pH值55.5CaCO3殘留質(zhì)量百分比3%漿液密度10501150kg/m3亞硫酸鹽質(zhì)量百分比0.4%液氣比1018石膏中Cl-含量100mg/L（1）脫硫效率脫硫效率表示FGD系統(tǒng)能力的大小。脫硫效率是由許多因素決定的，諸如FGD系統(tǒng)運行的鈣硫比、液氣比、煙氣的狀態(tài)以及煤種的變化。但是
14、SO2排放標準則往往要求煙氣中SO2的濃度或總量在任何情況下均不超過規(guī)定的控制值。因此，應保證在鍋爐的最差工況下，F(xiàn)GD系統(tǒng)運行的最低脫硫效率仍能滿足排放標準的要求，同時盡量使FGD系統(tǒng)長期經(jīng)濟運行。（2）吸收劑利用率吸收劑利用率指用于脫除的吸收劑占加入FGD系統(tǒng)吸收劑總量的質(zhì)量分數(shù)，即脫硫效率與Ca/S比。吸收劑的利用率與Ca/S比有密切關系，達到一定脫硫效率時所需要的Ca/S比越低，鈣的利用率越高，所需吸收劑數(shù)量及產(chǎn)生脫硫產(chǎn)物的量也越少，可大大降低FGD系統(tǒng)的運行費用。（3）漿液PH值典型濕法FGD系統(tǒng)中漿液對SO2的吸收程度受氣液兩相SO2濃度差的控制。要是煙氣中“毫克/升”級的SO2在
15、較短的時間內(nèi)和有限的脫硫設備內(nèi)達到排放標準，必須提高SO2的溶解速率，這主要通過調(diào)整和控制漿液的pH值來實現(xiàn)。另外，漿液的pH值不僅對SO2的脫除效率有顯著影響，而且對運行可靠性亦有顯著影響。低PH值運行時，一方面SO2排放量顯著提高，難以達到排放標準；另一方面，設備腐蝕也會顯著加劇，不能保證設備運行安全。高pH值運行時，SO2含量會顯著降低，但pH值太高會使脫硫設備內(nèi)部固體顆粒堆積而結垢，使設備堵塞，無法正常運行，不能保證設備安全運行。（4）漿液密度石灰石灰石濕法煙氣脫硫技術中，由于吸收劑在水中的溶解度很小，它們在水中形成溶液的脫硫容量不能滿足工程的要求，故采用含有固體顆粒的漿液來吸收SO2
16、。常用的石灰石濕法脫硫裝置中氣液接觸時間很短，因此石灰石漿液的初始吸收速率對脫硫裝置的脫硫效率有很大影響，其吸收SO2容量亦反映出該吸收劑的脫硫能力。（5）液氣比液氣比是指與流經(jīng)吸收塔單位體積煙氣量相對應的漿液噴淋量，它直接影響設備尺寸和操作費用。液氣比決定酸性氣體吸收所需要的吸收表面，在其他參數(shù)一定的情況下，提高液氣比相當于增加了吸收塔的噴淋密度，使液氣間的接觸面積增大，脫硫效率也將增大。要提高吸收塔的脫硫效率，提高液氣比是一個重要的技術手段。（6）煙囪入口煙氣溫度如果脫離后飽和濕煙氣直接排放不僅對煙囪造成腐蝕，而且還引起環(huán)境污染。因此，脫硫后的濕煙氣必須加熱到規(guī)定溫度。國內(nèi)普遍采用英國的排
17、煙溫度規(guī)定，即脫硫后煙囪入口煙氣溫度不低于80。第2章 系統(tǒng)參數(shù)選擇與計算2.1 工藝設計計算2.1.1 設計原始資料(1)電廠裝機容量2300MW(2)電廠所用煤的組成成分：C 73.1%；灰分 8.8%；S 2.4%；H 4.7%；水分 7.8%；O 3.2%(3)每小時煤的用量140t(4)排煙溫度：132(5)鍋爐燃燒的空氣過剩系數(shù)取a=1.05-1.2(6)系統(tǒng)鈣硫比為1.1-1.22.1.2 治理要求(1)排放氣體中SO2濃度小于100 mg/ Nm3(2)脫硫效率90%2.1.3 煙氣量計算（1）煙氣量計算取100g煤為研究對象，煤的組成成分見表4。表4 燃煤成分分析表成分CHS
18、O灰分水分合計含量%73.14.72.43.28.87.8100含量mol6.094.70.0750.20.43生成物CO2、H2O、SO2的摩爾分數(shù)分別是6.09mol、2.35mol、0.075mol。理論燃燒需氧量： 設鍋爐燃燒的過?？諝庀禂?shù)a=1.06，取空氣濕度為X=0.0116。則100g煤完全燃燒所需空氣量： 即：100g煤完全燃燒產(chǎn)生的煙氣量：即：（2）SO2的流量計算已知鍋爐每小時用煤140t，則標況煙氣流量：SO2的摩爾百分含量：，即5.60g/m3。則標況下煙氣中SO2的流量為：根據(jù)脫硫率為99%，得到出口SO2的流量為：（3）石灰石消耗量每天產(chǎn)生SO2的總量為56160
19、m3，即2507143mol。設系統(tǒng)鈣硫比為1.11，石灰石純度為90%，則石灰石消耗為：2.1.4 吸收塔設計計算（1）吸收塔選型吸收塔是燃煤煙氣濕法脫離裝置的核心設備，SO2的吸收與脫硫產(chǎn)物亞硫酸鈣的氧化均是在吸收塔內(nèi)完成的。根據(jù)企業(yè)接觸形式不同，可把常用的吸收塔類型分為噴淋塔、填料塔、鼓泡塔、液柱吸收塔四種形式。各種類型吸收塔的類型技術特性對比見于表2。表2 四種類型吸收塔的技術特性對比項目噴淋塔填料塔鼓泡塔液柱塔結構與原理塔內(nèi)上部設多層噴嘴，漿液經(jīng)噴嘴霧化后向下噴淋，SO2吸收區(qū)為空塔段，漿液以彌散的霧狀通過吸收區(qū)與逆流的煙氣傳質(zhì)以球狀高分子材料或格柵為填料，漿液自上而下流過填料，在填
20、料表面形成液膜，順流的煙氣流過填料間隙，與液膜發(fā)生傳質(zhì)將煙氣垂直鼓入漿液內(nèi)，煙氣以沸騰狀從漿液中鼓泡向上逸出，氣泡在逸出過程中與漿液傳質(zhì)吸收區(qū)為空塔段，塔內(nèi)下部噴嘴以液柱形式向上噴射漿液，煙氣自徑向進入塔內(nèi)。液柱上行至最高點，而后彌散開來，以水幕形式下落，漿液在上下行程中與上行煙氣傳質(zhì)脫硫率95%95%90%左右95%優(yōu)缺點液氣比最小，液氣接觸面積大，塔內(nèi)結構簡單，系統(tǒng)壓力損失小，但噴嘴易堵塞、磨損，對脫硫劑粒徑要求高易結垢、堵塞，系統(tǒng)阻力較大，對石灰石粒徑和煙氣含塵量要求較高不需漿液循環(huán)泵、噴嘴，氣液接觸面大，不受煙氣含塵量影響，但系統(tǒng)阻力大，裝置體積相對較大噴嘴孔徑較大，不易堵塞，對脫硫劑
21、粒徑及煙氣含塵量要求低，工作穩(wěn)定由于噴淋塔結構簡單，操作與維護方便，脫硫效率高而且在工程上的應用比較成熟，噴淋塔成為濕法脫硫工藝的主流塔型。因此本工藝選擇噴淋塔脫硫技術。（2）吸收塔設計計算1） 吸收塔直徑設計吸收塔的直徑（D）可由吸收塔出口實際煙氣體積流量和煙氣流速確定，煙氣流速通常為3.04.5m/s，工程實踐表明，3.64.2m/s是性價比較高的流速區(qū)域，因此，本工程的實際煙氣流速設為4.0m/s。吸收塔直徑計算公式為：式中Q為煙氣體積流量，m3/h；v為煙氣流速，m/s；A為煙氣過流斷面面積，m2。設塔內(nèi)的操作溫度為50,Q高溫狀態(tài)下煙氣進口流量為則吸收塔直徑為：，取11.2m。2）
22、噴淋塔塔高設計 吸收區(qū)高度（h1）：吸收區(qū)高度h1一般指煙氣進口水平中心線到噴淋層中心線的距離。容積吸收率的定義為：含有二氧化硫的煙氣通過噴淋塔，塔內(nèi)噴淋漿液將煙氣中的SO2濃度降低到符合排放標準的程度，將此過程中塔內(nèi)總的二氧化硫吸收量平均計算到吸收區(qū)高度內(nèi)的塔內(nèi)容積中,即為吸收塔的平均容積負荷平均容積吸收率，以表示。其表達式如下： 其中，平均容積吸收率，kg/（m3）；C標準狀態(tài)下進口煙氣的質(zhì)量濃度，kg/m3； V吸收區(qū)容積，m3； 給定的二氧化硫吸收率（）；本設計方案為99 h1吸收塔內(nèi)吸收區(qū)高度，m；K0常數(shù)，K0=3600v273/(273+t)其數(shù)值取決于煙氣流速v(m/s)和操作
23、溫度() ；將的單位換算成kg/( m.h)，可以寫成：=在噴淋塔操作溫度為，煙氣流速為 v=4.0m/s、脫硫效率=0.99，又y1=0.1961%?？偨Y已經(jīng)有的經(jīng)驗，容積吸收率范圍在5.5-6.5 kg/（m3h）之間，取=6 kg/（m3h），代入上式可得：故吸收區(qū)高度h1=10.4m。如果僅從脫硫技術角度考慮，設計時應取低值以求保險；但如果考慮經(jīng)濟因素，低則塔容積增大，會使投資、運行維護費用等增加。 在吸收區(qū)中，噴嘴布置分為26層，噴淋層間距0.82m，脫硫率要求低時可減少，低負荷時可停運某一層。本設計方案噴淋層設為4層，間距2m。煙氣進口高度h2，出口高度：根據(jù)工藝要求，進出口流速（
24、一般為12m/s-30m/s）確定進出口面積，一般希望進氣在塔內(nèi)能夠分布均勻，且煙道呈正方形，故高度尺寸取得較小，但寬度不宜過大，否則影響穩(wěn)定性。其計算公式如下： 式中： u煙氣入口氣速，一般取1415m/s；本設計取15m/s；L煙氣進、出口寬度；Q高溫狀態(tài)下煙氣進口流量為：。煙氣進出口寬度占塔內(nèi)徑的60%90%。本設計取入口寬度為內(nèi)徑的80%，出口寬度為內(nèi)徑的60%。則：L入 =11.20.8=8.96mL出=11.20.6=6.72m所以由上面公式得：h2=494.4158.96=3.7m=494.4156.72=4.9m漿液池高度h3：漿池容量V1的計算表達式如下：式中：L/G液氣比，
25、取15L/m3；Q煙氣標準狀態(tài)濕態(tài)容積，m3/h，Q=333.28m3/s； t1漿液停留時間，48min，取t1=4min=240s。由上式可得噴淋塔漿液池體積：V1=(L/G) Qt1=15333.28240/1000=1200 m3選取漿液池內(nèi)徑略大于吸收區(qū)內(nèi)徑，內(nèi)徑D=12.0m。根據(jù)V計算漿液池高度h3： 除霧區(qū)高度h4：除霧區(qū)分為2層，本設計高度確定為3.0m，即h4=3.0m。煙道入口到第一層噴淋層的距離h5=23.5m；本設計取3.0m。煙氣進口底部至漿液面的距離h6：一般定為0.81.2m為宜，本設計方案取1m。最頂層噴淋層到除霧器的距離h7=1.22m；本設計取1.2m。除
26、霧器到吸收塔出口的距離h8=0.51m；本設計取0.6m。因此噴淋塔最終的高度為：H=32.0+3.7+4.9+10.6+23.0+3.0+1+1.2+0.6=37.0m，取37m。2.1.5 配套設備選型（1）再循環(huán)系統(tǒng)設計本設計中的煙氣含硫量較低，循環(huán)泵可采用單元制。吸收塔內(nèi)噴淋層設計為4層，每臺循環(huán)泵對應一層噴淋層；運行的再循環(huán)泵數(shù)量根據(jù)吸收漿液流量的要求確定，以達到每臺鍋爐負荷的吸收效率。4層噴淋布置能夠滿足整套裝置對脫硫效率的要求。循環(huán)漿液量為要脫除SO2的量與單位循環(huán)漿液吸收SO2能力的比值。本設計中要脫除的SO2量為0.75140100064/1000=6720kg/h，單位體積
27、循環(huán)漿液吸收SO2的能力約為0.20g/L，可計算得出循環(huán)漿液量為6720/0.20=33600m3/h。本設計中采用4臺漿液循環(huán)泵，每臺泵的流量為9000m3/h。（2）氧化風機的設計及選型亞硫酸鈣和亞硫酸氰鹽的氧化分為兩個部分，一是吸收塔內(nèi)煙氣中氧氣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?？紤]空氣富余量，氧化所需的氧氣流量，等于SO2煙氣量，即0.65 m3/s，則相應的濕空氣量為：0.65（3.78+1）（1+0.0116）= 3.14m3/s=11304m3/h。采用4臺L4866WD-2型羅茨風機，電機型號為Y315L-6，流量為6960 m3/h。風壓為4
28、9050Pa，兩備兩用。（3）氧化吸收池攪拌機的選型在吸收塔底部漿液池設有4臺側(cè)進式攪拌機，用來使石灰石固體顆粒在漿液中保持均勻懸浮狀態(tài)，保證漿液對SO2的吸收和反應能力。攪拌器的攪拌直徑為10.0m，轉(zhuǎn)速130r/min，功率3kW。攪拌器的轉(zhuǎn)速不能太高，否則不利于石膏晶體成長，且會造成葉輪磨損。（4）石灰石漿泵的選型上已算出石灰石用量為12884.9kg/h。石灰石漿液由制漿系統(tǒng)配制而成，調(diào)節(jié)漿液密度至1230kg/m3(含固量30%)，則相應的體積用量為： 12884.9/(12300.3)=34.92m3/h設計采用的石灰石漿泵為2臺雙相流泵，流量為50 m3/h，揚程為50m，一用一
29、備。（5）脫硫增壓風機的選型增壓風機是用于克服FGD裝置的煙氣阻力，將原煙氣順利引入脫硫系統(tǒng)，并穩(wěn)定鍋爐引風機出口壓力的設備。其運行特點是低壓頭、大流量、轉(zhuǎn)速低。在安裝了煙氣脫硫系統(tǒng)的情況下，鍋爐的送、引風機將無法克服FGD的煙氣阻力，所以必須設置增壓風機。濕法煙氣脫硫系統(tǒng)中一般采用軸流風機或離心風機。根據(jù)設計的實際入口煙氣流量510.3m3/s，以及吸收塔、GGH、煙道的總壓力損失，取三部分的壓力損失分別為1500、1000、500Pa，總計3000Pa，可選用軸流式靜葉可調(diào)風機。2.2 結垢問題及解決辦法石灰石/石膏濕法煙氣脫硫系統(tǒng)運行經(jīng)常遇到的最嚴重的問題就是結垢、堵塞，結垢可導致脫硫塔
30、內(nèi)部構件上固體物質(zhì)的堆積，同時也會造成儀表和流程控制失靈，最終導致整個系統(tǒng)的停運。經(jīng)過幾十年的不斷改進，結垢問題完全可通過合理的結構設計和運行操作來解決。2.2.1 脫硫系統(tǒng)中常出現(xiàn)的結垢及固體堆積現(xiàn)象結垢現(xiàn)象主要發(fā)生在以下區(qū)域：（1）濕/干界面。熱煙氣被冷卻的吸收塔區(qū)域，氣流及氣體分布的波動從濕態(tài)變成干態(tài)的區(qū)域。（2）吸收塔噴淋層及噴嘴。（3）煙道入口、導流板。（4）出口煙道。（5）除霧器。（6）GGH。（7）氧化空氣管道。（8）漿液管道2.2.2 結垢的原因（1）工藝參數(shù)控制不當 自然/抑制氧化工藝在自然氧化工藝中，氧化率受燃煤含硫量、煙氣中O2濃度、漿液中溶解的催化金屬元素影響。當燃低硫
31、煤（含硫量低于1%）時，亞硫酸鈣的氧化速率可大于80%；當燃煤含硫量低于0.5%時，氧化率趨于100%；當燃高硫煤（含硫量大于3%）的氧化率大多在15%50%。在自然氧化工藝中，漿液中的石膏濃度相對降低，除霧器葉片極易產(chǎn)生石膏的過飽和，同時存在于漿液中的石膏晶種又少，結垢即很容易發(fā)生，特別是當燃燒高硫煤、脫硫劑的利用率又較低時。 強制氧化工藝在最小過飽和度的條件下，完成結晶反應需要足夠大的儲漿池容積和較高的固體懸浮物。當儲漿池的容積足夠大時，池內(nèi)漿液中CaSO4將處于輕度過飽和狀態(tài)。與CaSO3一樣，洗滌液經(jīng)過吸收區(qū)后，漿液中Ca2+、SO42-濃度的變化與單位體積內(nèi)吸收的SO2濃度成正比，此
32、時若L/G太小，密度太低，漿液中的石膏RS可能超過臨界值1.31.4，從而導致結垢的發(fā)生。（2）設計問題 管道流速太小石膏漿液的腐蝕性強，沉淀快，沉淀有自密實的傾向。因此，管道設計中首先要考慮的是防止發(fā)生石膏漿液沉淀。據(jù)介紹，管徑和管道的傾斜度（020）對沉積的形成影響不大，主要是石膏漿液的濃度和流速。當漿液濃度為10%14%時，流速0.67m/s是沉淀形成的臨界值。裝有調(diào)節(jié)閥的管道要在閥門入口端的官道上安裝回流管。當閥全關時，回流漿液流速不低于引起沉淀的最低流速，否則調(diào)節(jié)閥要設定最小開度。提高流速對防止沉淀有利，但不可過高，易造成管道磨損增加。 管道坡度不合理，未設排空裝置在布置設計中要力求
33、避免管道下凹，否則應在管道的最低點安裝排空閥，停運時用水沖洗。對于斜度不大，較長的管道也應設置停運自動沖洗裝置。 干濕交界處未設相應裝置干濕交界處的結垢可通過合理的設計來避免，如煙道入口處設計蓮蓬、氧化空氣降溫增濕等均可有效避免或減輕干濕交界處的結垢。（3）儀表不準確液位計、密度計、pH計不準時，極易造成溢流、堵塞現(xiàn)象，如因吸收塔液位計不準，使?jié){液產(chǎn)生溢流，有時吸收塔外的溢流排出管及溢流箱未定期沖洗而堵住，致使?jié){液反流至吸收塔入口。（4）其他問題 漿液中有機械異物或垢片，最易在閥門或管道大小頭處造成堵塞。 泵的出力嚴重下降，使向高位輸送的管道堵塞。 閥門內(nèi)漏。 管內(nèi)結垢。 氧化風機故障停運，漿
34、液進入氧化配氣母管并很快沉淀，多次發(fā)生此種事故后易誘發(fā)風機喘振。2.2.3 結垢的防止措施結垢可以通過嚴格控制漿液的pH值、石灰石利用率、控制保證儲漿池足夠的停留時間、添加品種、內(nèi)部結構簡化、保持內(nèi)部構件濕潤、拐角圓滑過渡、優(yōu)化L/G、提高鎂離子濃度、添加有機酸、保持儲漿池內(nèi)足夠濃度的固體含量等措施來防止。（1）優(yōu)化設計實踐表明，做好以下幾點，可大大減少FGD系統(tǒng)結垢的發(fā)生。當進入脫硫塔中的煙氣含塵量較少時，儲漿池內(nèi)的固體含量應不小于8%（質(zhì)量比）；當進入脫硫塔中的煙氣含塵量較高（如某些除塵脫硫一體化設備），儲漿池內(nèi)的固體含量不應小于15%。脫硫漿液中含有1%的石膏晶種即可降低結垢速率達40%
35、。儲漿池應能提供至少8min的時間以便徹底消除石膏的過飽和度。當石灰石的利用率大于85%時，對除霧器進行間歇沖洗即可消除除霧器的軟垢。當石灰石利用率小于85%時，間隙清洗無法保證除霧器不結垢，需要對除霧器進行連續(xù)沖洗才能保持結垢不超過10%。在脫硫塔及其循環(huán)漿液（洗滌液）的設計中，應注意各局部的pH值大小、相對飽和度，以防局部結垢的發(fā)生。采用憎水性好的材質(zhì)做填料，配置噴霧液滴均勻分散的噴嘴，采用無漿液停滯的塔結構等措施。對于煙塵的堆積、漿液中固形物的沉積以及結垢等造成的堵塞，除采用優(yōu)化的結構外，還應在設計上充分考慮采用水洗、調(diào)節(jié)PH以及在脫硫設備停運時進行攪拌等處理對策。對于回轉(zhuǎn)式GGH，設置
36、吹灰裝置和運行中的沖洗設計；對于熱媒式GGH，設置清洗裝置，簡潔配置傳熱管。（2）預防措施提高鍋爐電除塵的效率和可靠性，使FGD入口煙塵在設計范圍內(nèi)，原煙氣含塵量高時的保護停FGD。運行控制吸收塔漿液中石膏過飽和度最大不超過1.4。選擇合理的pH值運行，尤其避免PH值的急劇變化，保持吸收劑利用率在設計范圍內(nèi)，即Ca/S1.03。保證吸收塔漿液充分氧化，對抑制氧化工藝，使用阻氧劑。向吸收塔中加入添加劑如鎂離子、乙二酸等。適當增加液氣比。2.3 總平面圖設計2.3.1 一般規(guī)定根據(jù)火力發(fā)電廠煙氣脫硫設計技術規(guī)程（DL/5196-2004）的規(guī)定，總平面圖布置有如下要求：（1）脫硫裝置的總體設計應符
37、合下列要求：工藝流程合理，煙道短捷；交通運輸便捷；方便施工，有利于維護檢修；合理利用地形、地質(zhì)條件；充分利用廠內(nèi)公用設施；節(jié)約用地，工程量小，運行費用低；符合環(huán)境保護、勞動安全和工業(yè)衛(wèi)生要求。（2）技改工程應避免拆遷運行機組的生產(chǎn)建（構）筑物和地下管線。當不能避免時，應采取合理的過渡措施。（3）吸脫硫收劑卸料及貯存場所宜布置在人流相對集中設施區(qū)的常年最小風頻的上風側(cè)。2.3.2 總平面布置（1）吸收塔宜布置在煙囪附近，漿液循環(huán)泵應緊鄰吸收塔布置。吸收劑制備及脫硫副產(chǎn)品處理場地宜在吸收塔附近集中布置，或結合工藝流程和場地條件因地制宜布置。（2）脫硫裝置與主體工程不能同步建設而需要預留脫硫場地時，
38、宜預留在緊鄰鍋爐引風機后部煙道及煙囪的外側(cè)區(qū)域。場地大小應根據(jù)將來可能采用的脫硫工藝方案確定。在預留場地上不應布置不便拆遷的設施。（3）石灰石石膏濕法事故漿池或事故漿液箱的位置應考慮多套裝置共用的方便。（4）脫硫廢水處理間宜緊鄰石膏脫水車間布置，并有利于廢水處理達標后與主體工程統(tǒng)一復用或排放。緊鄰廢水處理間的卸酸、卸堿場地應選擇在避開人流的偏僻地帶。（5）石膏倉或石膏貯存間宜與石膏脫水車間緊鄰布置，并應設順暢的運輸通道。石膏倉下面的凈空高度倉或石膏貯存間宜與石膏脫水車間緊鄰布置，并應設順暢的汽車運輸通道。石膏倉下面的凈空高度不應低于4.5m。2.3.3 交通運輸（1）脫硫吸收劑及副產(chǎn)品的運輸方
39、式應根據(jù)地區(qū)交通運輸現(xiàn)狀、物流方向和電廠的交通條件進行技術經(jīng)濟比較確定。（2）脫硫島內(nèi)宜設方便的道路與廠區(qū)道路形成路網(wǎng)，道路類型應與主體工程一致。運輸吸收劑及脫硫副產(chǎn)品的道路寬度宜為6.07.0m，轉(zhuǎn)彎半徑不小于9.0m，用作一般消防、運行、維護檢修的道路寬度宜為3.5m或4.0m，轉(zhuǎn)彎半徑不小于7.0m。（3）吸收劑及脫硫副產(chǎn)品汽車運輸裝卸停車位路段縱坡宜為平坡，當布置困難時，坡度不宜大于1.5%。（4）脫硫島內(nèi)裝置密集區(qū)域的道路宜采用混凝土塊鋪砌等硬化方式處理，以便于檢修及清掃。（5） 進廠吸收劑應設有計量裝置和取樣化驗裝置，也可與電廠主體工程共用。2.3.4 管線布置（1）管線綜合布置應
40、根據(jù)總平面布置、管內(nèi)介質(zhì)、施工及維護檢修等因素確定，在平面及空間上應與主體工程相協(xié)調(diào)。（2）管線布置應短捷、順直，并適當集中，管線與建筑物及道路平行布置，干管宜靠近主要用戶或支管多的一側(cè)布置。（3）脫硫裝置區(qū)的管線除雨水下水道和生活污水下水道外，其它宜采用綜合架空方式敷設。過道路地段，凈高不低于5.0m；低支架布置時，人行地段凈高不低于2.5m；低支墩地段，管道支墩宜高出地面0.15m0.30m。（4）雨水下水管、生活污水管、消防水管及各類溝道不宜平行布置在道路行車道第3章 特別說明3.1 課程設計體會通過本次課程設計，我對濕法煙氣脫硫工藝有了更深入的了解。課設中，我完成了煙氣流量、脫硫石灰石
41、量以及脫硫塔的設計計算，并完成了對其他配套設備的選型。最后對脫硫電廠進行了合理規(guī)劃，并完成了電廠平面圖的設計以及脫硫吸收塔的設計。在課堂上雖然我們都熟悉了工藝流程，看起來比較簡單的一個工藝，但是實際做起來很多細節(jié)都需要注意。比如一個吸收塔，很多參數(shù)都有規(guī)定，只有選擇一個恰當?shù)膮?shù)，才能更好的完成設計。對以前模糊的概念，在這次課設中，通過查閱各種手冊和文獻得到了解決。在實際工程設計時，必須根據(jù)規(guī)范進行設計，保持嚴謹?shù)膽B(tài)度認真的對待，細節(jié)決定成敗。3.2 致謝特別感謝本次課設的指導老師湯迪勇老師以及大氣污染控制工程的授課老師葉恒朋老師給予我的指導和幫助！3.3 附件附件1：煙氣脫硫工藝流程圖；總平
42、面布置圖附件2：投資概算表附件3：脫硫成本核算附件4：主要技術經(jīng)濟指標附件5：主要設備清單 附件1：（1）煙氣脫硫工藝流程圖（2）總平面布置圖附件2：投資概算表項目總投資=建設投資+建設期利息+鋪底流動資金經(jīng)計算本項目總投資為589.83萬元，全部為建設投資?？偼顿Y構成可見下表：總投資構成表序號項目名稱合計（萬元）占投資（%）備注1總投資589.83100.002建設投資589.83100.002.1建設工程0.000.002.2設備工程466.0079.012.3安裝工程53.409.052.4其他費用70.4311.943建設期利息00.004鋪底流動資金00.00注：以上費用根據(jù)相同結構
43、的類似工程決算，并參考目前建設工程造價指數(shù)信息進行調(diào)整，以指標形式計入。附件3：脫硫成本核算1. 成本核算依據(jù)（1） 原材料、動力費 該項目費用主要是生產(chǎn)用原輔材料費用，根據(jù)各種原料的年耗量及建設期末產(chǎn)品及近期當?shù)厥袌鰞r格為基礎計算。 該項目年主要原材料和動力成本61.81萬元。（2） 工資及福利費 該項目定員6人，工人月工資2000元，管理人員月工資3500元，福利費位工資的14%，年工資及福利費為17.2萬元。（3） 折舊與攤銷 據(jù)財務制度規(guī)定，項目固定資產(chǎn)折舊采用平均年限法計算，建筑物按30年折舊，設備按15年折舊，殘值率均為5%。 本項目無形資產(chǎn)按10年攤銷，其他資產(chǎn)攤銷按5年計算。（
44、4） 修理費用 修理費用按固定資產(chǎn)原值的1。5%計取。（5） 其他制造費用 其他制造費用按固定資產(chǎn)原值的1%計取。（6） 其他管理費用 其他管理費用按收入的4%計取。2. 產(chǎn)品總成本經(jīng)計算本項目經(jīng)營期平均年總成本費用為141.12萬元，年均固定成本費用為38.81萬元，年均可變成本費用為102.31萬元年均經(jīng)營成本費用為103.76萬元。附件4：主要技術經(jīng)濟指標主要技術經(jīng)濟指標表金額單位：元序號費用名稱單位數(shù)量單價總價一 年運行維護成本13407441吸收劑t/年361.888002895002石灰石t/年886.1253503101443電費KWh/年1500000.34510004消耗水費
45、t/年450001.5675005修理費元/年1.50%1180006工資及福利費元/年61720007其他制造費用元/人年59000二折舊及攤銷元/年373600三收入元/年1763700附件5：主要設備清單序號設備名稱數(shù)量設備規(guī)格1漿液循環(huán)泵4每臺泵的流量為9000m3/h2氧化風機4L4866WD-2型羅茨風機，電機型號為Y315L-6，流量為6960 m3/h。風壓為49050Pa，兩備兩用3氧化吸收池攪拌機4側(cè)進式攪拌機 攪拌器的攪拌直徑為10.0m，轉(zhuǎn)速130r/min，功率3kw4石灰石漿泵2雙相流泵，流量為50 m3/h，揚程為50m，一用一備5脫硫增壓風機1軸流式靜葉可調(diào)風機22
某電廠脫硫工藝設計畢業(yè)設計論文.doc
