大气污染控制工程课程设计——脱硫塔

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1、 《大气污染控制工程》 课程设计 学 院：生态与环境学院 专业班级： 环境工程 年 级： 学 号： 姓 名： 指导教师： 完成日期：  目录 摘 要 1 1. 背景介绍 2 1.1. 硫氧化物污染 2 1.2. 燃煤脱硫技术 3 1.2.1. 燃烧前脱硫 3 1.2.2. 燃烧中脱硫 3 1.2.3. 燃烧后脱硫 3 1.3. 湿法脱硫技术 3 1.3.1. 石灰石/石膏湿法脱硫 3 1

2、.3.2. 氧化镁法脱硫 4 1.3.3. 双碱法脱硫 4 1.3.4. 氨法脱硫 4 1.3.5. 海水脱硫 4 2. 石灰石/石膏湿法脱硫技术 5 2.1. 主要特点 5 2.2. 反应原理 5 2.2.1. 吸收剂的反应 5 2.2.2. 吸收反应 5 2.2.3. 氧化反应 6 2.2.4. 其他污染物 6 2.3. 工艺流程 7 3. 设计任务与目的 8 3.1. 任务 8 3.2. 目的 8 3.3. 设计依据 8 4. 脱硫系统的设计 9 4.1. 脱硫系统设计的初始条件 9 4.2. 初始条件参数的确定 9 4.2.1. 处理风量的确定 

3、9 4.2.2. 燃料的含S率及消耗量 10 4.2.3. 进气温度的确定 10 4.2.4. SO2初始浓度的确定 10 4.2.5. SO2排放浓度的确定 10 5. 脱硫系统的设计计算 11 5.1. 参数定义 11 5.2. 脱硫系统的组成及主要设备选型 12 5.2.1. SO2吸收系统 12 5.2.2. 烟气系统 18 5.2.3. 石灰石浆液制备系统 20 5.2.4. 石膏脱水系统 21 6. 参考文献 25 摘 要 石灰石——石膏法脱硫工艺是世界上应用最广泛的一种脱硫技术，日本、德国、美国的火力发电厂采用的烟气脱硫装置约90%采用此工艺。

4、将石灰石粉加水制成浆液作为吸收剂泵入吸收塔与烟气充分接触混合，烟气中的二氧化硫与浆液中的碳酸钙以及从塔下部鼓入的空气进行氧化反应生成硫酸钙，硫酸钙达到一定饱和度后，结晶形成二水石膏。 本文主要在给定工艺条件及分离要求下，选择合理的设计参数，计算吸收剂用量、出口浓度、必须的塔高，以及配套设施的设计计算。 1. 背景介绍 1.1. 硫氧化物污染 主要是二氧化硫和三氧化硫的污染。SO2是重要的大气污染物，主要来自矿物燃料燃烧、含硫矿石冶炼和硫酸、磷肥生产等。全世界SO2 的人为排放量每年约 1.5亿吨，矿物燃料燃烧产生的占70%以上。自然产生的SO2 数量很少，主要是生物腐烂生成

5、的硫化氢在大气中氧化而成。SO3常和SO2一同排放，数量仅为SO2的1～5%。SO3很不稳定，能迅速与水结合成为硫酸。SO2 的排放源，90%以上集中在北半球的城市和工业区，造成这些地区大气污染问题。英国伦敦曾多次发生由煤烟引起的大气污染的烟雾事件，这类烟雾被称为伦敦型烟雾。 SO2在大气中一般只存留几天，除被降水冲洗和地面物体吸收一部分外，都被氧化为硫酸雾和硫酸盐气溶胶。硫酸盐在大气中可存留一个星期以上，飘移至1000公里以外，造成远离污染源处的污染或广域污染。SO2氧化为硫酸盐气溶胶的机制是很复杂的，大体可归纳为3种：①光化学氧化。在阳光照射下，SO2氧化为SO3,随即与水蒸气结合成硫酸

6、，进而形成硫酸盐气溶胶。大气中的氮氧化物和碳氢化合物相互作用产生的氧化性自由基，也可氧化SO2 ，称为间接光化学氧化，其氧化速率显著高于前者。②液相氧化。SO2 溶解在微小水滴中再氧化为硫酸。有锰、铁、钒等起催化作用的金属离子或强氧化剂臭氧（O3)和过氧化氢存在时，氧化速率增大。③颗粒物表面反应，SO2被颗粒物吸附后再氧化。这种反应受湿度、pH值、金属离子等的影响。SO2 氧化成的硫酸雾和硫酸盐称为二次颗粒物。这种颗粒物的粒径大部分在 2微米以下。 SO2是无色气体，具有刺激性气味。大气中SO2浓度达1～5ppm时，会刺激呼吸道，可使气管和支气管的管腔缩小，气道阻力增大。SO2和飘尘具有协同

7、效应，二者对人体健康的影响往往是不可分的（见二氧化硫污染对健康的影响）。慢性支气管炎患者在飘尘和SO2 的浓度超过500微克/米3条件下生活 24小时，病情会恶化。成年人长期生活在飘尘浓度为100～200微克/米3和SO2浓度为150～200微克/米3 条件下，可观察到呼吸系统疾病的症状。儿童比成年人更为敏感。高浓度SO2能使敏感的针叶树脱叶甚至枯死。树木长期接触SO2,生长会减慢。地衣长期接触60微克/米3以下低浓底SO2,品种组成和分布会发生变化，从而导致生态系统的变化。SO2 转变成的硫酸盐气溶胶散射阳光，使能见度降低。硫酸雾和酸性硫酸盐腐蚀金属、建筑材料和其他物品，并且造成酸雨。 1

8、.2. 燃煤脱硫技术 1.2.1. 燃烧前脱硫 物理法、化学法、生物法 1.2.2. 燃烧中脱硫 型煤固硫剂、流化床锅炉燃烧脱硫。 1.2.3. 燃烧后脱硫 燃烧后脱硫即烟气脱硫，是目前唯一大规模商业应用的脱硫方式。 按有无液相介入分类：湿法、半干法、干法、电子束法、海水法。 按脱硫剂种类分类：钙法、镁法、氨法、有机碱法、钠法（双碱法）。 1.3. 湿法脱硫技术 1.3.1. 石灰石/石膏湿法脱硫 石灰石/石膏湿法脱硫技术经过四十余年的发展，已成为世界上技术最为成熟、应用最为广泛的脱硫工艺，在脱硫市场特别是大容量机组脱硫上占主导地位，约占电厂装机容量的85％。应用的单机容

9、量已达1000MW。 1.3.2. 氧化镁法脱硫 1.3.3. 双碱法脱硫 1.3.4. 氨法脱硫 1.3.5. 海水脱硫 2. 石灰石/石膏湿法脱硫技术 2.1. 主要特点 （1） 脱硫效率高，脱硫后烟气中二氧化硫、烟尘大大减少，脱硫效率高达95％以上。 （2） 技术成熟，运行可靠性高。国外火电厂湿法脱硫装置的投资效率一般可达98％ 以上，特别是新建的大机组采用湿法脱硫工艺，使用寿命长，可取得良好的投资效益。 （3） 技术成熟，运行可靠性高。国外火电厂湿法脱硫装置的投资效率一般可达98％ 以上，特别是新建的大机组采用湿法脱硫工艺，使用寿命长，可取得良好的投资效益。

10、（4） 吸收剂资源丰富，价格便宜。石灰石资源丰富，分布很广，价格也比其它吸收剂便宜。 （5） 脱硫副产物便于综合利用。副产物石膏的纯度可达到90％，是很好的建材原料。 （6） 技术进步快。近年来国外对石灰石-石膏湿法工艺进行了深入的研究与不断改进，可望使该工艺占地面积较大、造价较高的问题逐步得到妥善解决。 （7） 占地面积大，一次性建设投资相对较大。  2.2. 反应原理 2.2.1. 吸收剂的反应 购买回来石灰石粉（CaCO3）由石灰石粉仓投加到制浆池，石灰石粉与水结合生成脱硫浆液。 2.2.2. 吸收反应 烟气与喷嘴喷出的循环浆液在吸收塔内有效接触,循环浆液吸收大部分SO2

11、，反应如下： SO2(气）+H2O→H2SO3（吸收） H2SO3→H++HSO3- H++CaCO3→Ca2++HCO3-（溶解）  Ca2++HSO3- +2H2O→ CaSO32H2O+H+ (结晶) H+ +HCO3-→H2CO3(中和) H2CO3→CO2+H2O 总反应式:SO2+CaCO3+2H2O→CaSO32H2O+CO2 2.2.3. 氧化反应 一部分HSO3-在吸收塔喷淋区被烟气中的氧所氧化,其它的HSO3-在反应池中被氧化空气完全氧化并结晶，反应如下： CaSO3+1/2O2→CaSO4(氧化) CaSO4+2H2O→CaSO42H2O(结晶)

12、2.2.4. 其他污染物 烟气中的其他污染物如SO3、Cl-、F-和尘都被循环浆液吸收和捕集。SO3、HCl和HF与悬浮液中的石灰石,按以下反应式发生反应: SO2+H2O→2H++SO32- CaCO3 +2HCl<==>CaCl2 + H2O+ CO2 CaCO3 +2HF <==>CaF2 +H2O+ CO2 2.3. 工艺流程 图 1工艺流程图 图 2吸收塔 3. 设计任务与目的 3.1. 任务 完成某电厂湿法脱硫工艺流程中吸收塔的设计。 3.2. 目的 通过该设计，使学生能够综合运用课堂上学过的理论知识和专业知识。以巩固和深化课程内容；熟悉使用规范

13、、设计手册和查阅参考资料，培养学生分析问题、解决问题和独立工作的能力；进一步提高学生计算、绘图和编写说明书的技能。 3.3. 设计依据 以1h为基准进行设计计算 煤成分如下表 成分 C H S O 灰分 水分 含量（wt.%） 70 3 4 2 12 9 过剩空气系数a=1.1，空气湿度为X=0.0116molH2O/mol干空气 锅炉每小时用煤100t；脱硫率90%；石灰石纯度90%；进口烟气温度为100oC，出口烟气温度为50oC；采用逆流操作。 4. 脱硫系统的设计 4.1. 脱硫系统设计的初始条件 在进行脱硫系统设计时，所需要的初始条件

14、一般有以下几个： （1） 处理烟气量，单位：m3/h或Nm3/h； （2） 燃料的含S率及消耗量，单位：%、t/h （3） 进气温度，单位：℃； （4） SO2初始浓度，单位：mg/m3或mg/Nm3； （5） SO2排放浓度, 单位：mg/m3或mg/Nm3； （6） 锅炉蒸汽量，单位：t/h； 4.2. 初始条件参数的确定 4.2.1. 处理风量的确定  处理烟气量的大小是设计脱硫系统的关键,一般处理烟气量由业主方给出或从除尘器尾部引风机风量大小去确定。若只知道锅炉蒸汽量,可由以下经验系数去计算: (1)  针对循环流化床锅炉,煤粉锅炉等烧煤锅炉,可按1t蒸汽对应250

15、0m3风量计算 (2) 针对蔗渣锅炉、生物质锅炉等烧生物质燃料锅炉,可按1t蒸汽对应3333m3风量计算; (3) 处理风量还存在标况状态(mg/m3)和工况状态(mg/Nm3)的换算,换算采用理想气体状态方程:(P、n、R均为定值) （t为进气温度） 4.2.2. 燃料的含S率及消耗量 当没有SO2初始浓度设计值时,可用燃料中的含S率及消耗量去计算SO2初始浓度。 4.2.3. 进气温度的确定 进气温度为经过除尘后进入脱硫塔的烟气温度值,进气温度大小关系到脱硫系统烟气量的换算和初始SO2浓度换算。 4.2.4. SO2初始浓度的确定 SO2初始浓度一般由业主方给出,并且

16、由此计算脱硫系统中各项设备参数,也是系统选择液气比的重要依据。SO2初始量计算公式如下: S+O2→SO2 32     64     CSO2=2BSar/100ηso2/100109 CSO2-SO2初始量,mg;   B-锅炉BMCR负荷时的燃煤量,t/h; Sar -燃料的含S率,%;    ηso2-煤中S变成SO2的转化率,%, 4.2.5. SO2排放浓度的确定 一般根据所在地区环保标准确定。 5. 脱硫系统的设计计算 5.1. 参数定义 （1） 液气比（L/G）：即单位时间内浆液喷淋量和单位时间内流经吸收塔的烟气量之比.单位为

17、L/m3； 石灰石法液气比范围在8L/m3-25L/m3之间,一般认为12.2就可以了(液气比超过某个值后,脱硫效率的提高非常缓慢,而且提高液气比将使浆液循环泵的流量增大,增加循环泵的设备费用,塔釜的体积增大.增大脱硫塔制造成本,同时还会提高吸收塔的压降,加大增压风机的功率及设备费用) （2） 钙硫比（Ca/S）：理论上脱除1mol的S需要1mol的Ca，但在实际反应设备中，反应条件并不处于理想状态，一般需要增加脱硫剂的量来保证一定的脱硫效率，因此引入了Ca/S的概念。用来表示达到一定脱硫效率时所需要钙基吸收剂的过量程度，也说明在用钙基吸收剂脱硫时钙的有效利用率。Ca/S-钙硫比，

18、取值1.03 （3） 脱硫效率：单位时间内烟气脱硫系统脱除SO2的量与进入脱硫系统时烟气中的SO2量之比。 C1—脱硫后烟气中SO2的折算浓度（mg/m3或mg/Nm3）  C2—脱硫前烟气中SO2的折算浓度（mg/m3或mg/Nm3） （4） 系统可利用率：指脱硫装置每年正常运行时间与发电机组每年总运行时间的百分比。 A:发电机组每年的总运行时间，h B:脱硫装置每年因脱硫系统故障导致的停运时间,h  5.2. 脱硫系统的组成及主要设备选型 石灰石-石膏湿法脱硫系统主要由以下几部分组成： 5.2.1. S

19、O2吸收系统 该系统包含：脱硫塔（喷淋层）、浆液循环泵（卧式单吸离心泵）、氧化风机（罗茨风机）、 除雾器、浆液搅拌装置、监测控制仪表等设备。 （1） 脱硫塔的设计计算 脱硫塔分为循环氧化区和喷淋除雾区两部分。 a. 喷淋除雾区直径设计: 首先设定喷淋区烟气流速v,则喷淋区直径D1 Q- 进脱硫塔的烟气流量,m3/h v-喷淋区烟气流速,m/s,一般设定为3-4.5m/s 假定进口烟气温度为100℃ 以1kg为基础 质量 物质的量/mol 理论需氧量 C 700 58.3 58.3 H 30 30 15 S 40 1.25 1.25 O

20、 20 1.25 1.25 H2O 90 5 - 灰分 120 - - 理论需氧量： 理论空气量： 理论空气量条件下的烟气组成： CO2 58.3mol/kg H2O 30+35=35mol/kg SO2 1.25mol/kg N2 73.9253.78=279.43mol/kg 理论烟气量： 即 空气过剩系数： 实际烟气量： b. 喷淋除雾区高度设计： 吸收塔塔高包括：吸收区高度H1、浆液池高度H2、烟气进口底部至浆液面的距离H3、除雾区高度H4、烟气进口高度H5 、烟气出口高度H6，即

21、 H=H1+H2+H3+H4+H5+H6 无论哪类计算问题，都是依据如下三个公式进行计算 操作线方程： 相平衡公式： 吸收区高度方程： (L/G)=(1.1～1.5) (L/G)min (L/G)min=(y1-y2)/(x1*-x2) 假定相平衡线满足亨利定律（Henry Law），y*=mx，并取m=1.2 H=HOGNOG=(G/KGa) [(y2-y1)/△ym] =(G/KGa) {(y2-y1)/[(y2-y2*)-(y1-y1*)]/ln[y2-y2*)/(y1-y1*)] 其中，G 气相空塔质量

22、流速，kg/(m2﹒h) W 液相空塔质量流速，kg/(m2﹒h) G=10.39kmol/s HOG=G/(ky*a*A)=10.39/(0.05223.1492/4)=3.13m 入口烟气SO2摩尔分数:y1=0.125106/(3.658107)=0.003417 出口烟气SO2摩尔分数:y2=0.1y1=0.10.003417=0.0003417 且x2=0 x1*=y1/m=0.003417/1.2=0.0028 L/G)m=(y1-y2)/(x1*-x2)=(0.003417-0.0003417)/0.0028=1.098 (L/G)=1.4(L/

23、G)m=1.41.098=1.5372 x1-x2+(G/L)(y1-y2)=0.00199 ym=(y1-mx1)(y2-mx2)/ln[(y1-x1m)/(y2-mx2)] =(0.0034-1.20.00199)-(0.00034-0) /ln[(0.0034-1.20.00199)/( 0.00034-0)] =0.000615 NOG=(y1-y2)/ ym=(0.0034-0.00034)/0.000615=5.0005 H1=HOG•NOG=5.0005*3.13=15.67m 项目 范围 吸收塔入口宽度与直径之比/ % 60～90 入口烟道到第一层喷淋

24、层的距离/ m 2～3.5 喷淋层间距/ m 1.2～2 最顶端喷淋层到除雾器的距离/ m 1.2～2 除雾器高度/ m 2.0～3.0 除雾器到吸收塔出口的距离/ m 0.5～1 吸收塔出口宽度与直径之比/ % 60～100 吸收区的高度一般指烟气进口水平中心线到喷淋层中心线的距离。根据吸收塔高度参考如下表，吸收区高度一般为5～15m。 吸收塔喷淋层的喷嘴一般分为切向、轴向和旋转3种型式， 吸收区一般设置3~6个喷淋层，本设计取6个喷淋层，喷淋层间距一般为1.2~2m，本设计取1.2m 入口烟道到第一层喷淋层的距离一般为2~3.5m，根据具体设计确定该高度h1，

25、本设计取h1=3m 除雾器通常安装在吸收塔的顶部，也可安装在吸收塔后的烟道上。其作用是捕集脱硫后洁净烟气中的水分，尽可能地保护其后的管路及设备不受腐蚀与粘污。一般要求脱硫后烟气中的残余水分不超过100mg/m3。在吸收塔中，由上下两级除雾器及冲水系统构成。 湿法烟气脱硫塔采用的除雾器类型主要有折流板除雾器与旋流板除雾器两种 参考表，确定取最后一层喷淋层到除雾器的距离h2=1.2m、除雾器到吸收塔出口的距离h3 =0.7m、除雾器的高度h4=3m，采用1层除雾，则除雾区的总高度为 H4=（h2 +h3 +h4）n=(1.2+0.7+3）1=4.9m c. 浆液池设计 浆池容量V1

26、的计算表达式： V1 =(L/G) VN t1=12.21000820200460=667.096m3 式中，L/G为液气比；本设计取12.2L/m3。 VN为烟气标准状态湿态容积，m3/h；本设计计算为820200m3/h，t1为浆液停留时间，取4~8min，本设计取4min。 选取浆液池内径D2略大于吸收区内径，本设计取D2=10m 根据V1计算浆液池高度H2=4V1/(πD22)=4667.096π102=8.50m 烟气进口底部至浆液面的距离一般0.8~1.2m，确定H3。 本设计取H3=1m 为了进气在塔内能够分布均匀，且烟道呈矩形，故高度尺寸取的较小，但宽度不宜过大

27、，否则影响稳定性。 入口宽度：L入=D1a=970%=6.3m 出口宽度：L出=D1b=980%=7.2m 已知入口及出口烟气温度分别为100℃和50℃，推算出进出口的烟气流量V入及V出 进出口烟气流速一般为12~18m/s，确定烟气流速u入及u出 进口烟气流速为15m/s，出口烟气流速为13m/s。 V入=V出=253.64﹝（273+100）/273﹞=346.55m3/s 入口高度：H5= V入/ (u入 L入)= 346.55/（156.3）=3.67m 出口高度：H6= V出/ (u出 L出)= 346.55/（137.2）=3.70m 因此，吸收塔高H=H1+H2

28、+H3+H4+H5+H6=15.67+8.50+1+4.9+3.67+3.70=37.44m 吸收塔各部分 尺寸/m 直径 9 吸收塔高度 15.67 烟气进口高度 3.67 烟气出口高度 3.70 浆液池高度 8.50 除雾区高度 4.9 烟道入口到第一层喷淋层的距离 3 烟道进口底部至浆液面的距离 1 最顶层喷淋层到除雾器的距离 1.2 除雾器到吸收塔出口的距离 0.7 吸收塔最终高度 37.44 （2） 浆液循环泵选型 吸收塔再循环泵安装在吸收塔旁，由于吸收塔内石膏浆液的再循环，采用单流和单级卧式离心泵，由于吸收塔循环液是固液双

29、相流介质，这种高速流动且成分复杂的介质，对循环泵的用材提出了苛刻的要求。浆液循环泵过流部件耐蚀、耐磨性能是决定泵使用寿命的重要指标。 合金泵具有采结构简单，运行可靠，寿命长，维修量小的特点，故选用合金泵作为本设计的浆液循环泵。 浆液再循环系统采用单元制，每个喷淋层配两台浆液循环泵，共六台。 浆液循环量油液气比和烟气流量共同决定本设计中由于液气比等于12.2L/m3烟气量为253.64m3/s，因此浆液循环量为 L=12.2253.64=3094.408L/s=11139.8688m3/h 每台浆液循环泵的循环量为1856.64 m3/h，取为2000m3/h （3）氧化吸收池搅

30、拌机的选型 吸收塔反应池装有多台侧入式搅拌机。氧化风机将氧化空气鼓入反应池。氧化空气分布系统采用喷管式，氧化空气被分布管注入到搅拌机桨叶的压力侧，被搅拌机产生的压力和剪切力分散为细小的气泡并均布于浆液中。一部分HSO,在吸收塔喷淋区被烟气中的氧气氧化，其余部分的HSO,在反应池中被氧化空气完全氧化。降低CaSO。浓度，减少CaSO;1/2H20反应 的发生，可缓解系统管道结垢。同时也增加了二水石膏CaSO.2H,O结晶沉淀析出，提高了石膏品质。 （3） 氧化风机的选型 氧化风机是吸收塔辅机的一个重要设备，它的作用是向吸收塔的浆液池中鼓入氧气，将不稳定的亚硫酸盐氧化成硫酸盐，

31、为脱硫最终形成二水硫酸钙产物起到重要作用。一般要求石膏产物中的亚硫酸钙的含量低于3%，如果达不到，不仅会影响石膏品质，而且会影响脱硫的效率。工程实践也会体会到氧化风机如果不能正常投入，将迅速降低脱硫效率。 考虑空气富裕量，氧化所需要的氧气量等于SO2的产生量，即0.78 m3/s，取空气湿度为X=0.0116 mol H2O/mol干空气，所以鼓风风量为0.78（3.78+1）(0.0116+1)=3.77 m3/s=13572 m3/h 选用两台RT-300的罗茨风机，转速为1086rpm，功率37.00kw，一台备用。 5.2.2. 烟气系统 该系统包含脱硫进口烟道、出口烟道

32、、旁路烟道、烟道阀门、烟道膨胀节、烟道支撑及事故紧急喷淋装置。 （1） 进口烟道的设计 脱硫塔入口烟气的均匀性直接影响到脱硫塔内烟气分布的均匀性。烟气入口气液接触处为干湿交界面，浆液在此干燥结垢将影响塔运行的安全性和气流流向。设计时应在烟道入口_上方及两侧安设挡水板，防止喷嘴喷出的浆液进入烟道内。运行时，.上方挡水板形成的水帘有利于脱硫和气流均布，两侧挡水板可防止喷嘴喷雾产生的背压将浆液抽进烟道内( 当烟道档板未关，且无气体进入塔内时)。同时，靠近烟道侧的喷嘴应调整安装角度，防止喷入烟道。 烟气入口区域的流体流动受入口烟道与塔的几何尺寸、内部构件、托盘下部的喷淋层以及浆液从托盘流出的方式

33、影响。尽管脱硫塔入口设计扁平,但入口射流.上下左右及端部都必然有死滞区、回流区，可通过下述方法改善之:将水平进气方式改为斜向下进气，此种结构有利于削弱塔内回流旋涡，降低压损，延长气液接触时间，防止浆液倒流。倾斜角度一般为15-20。如下图所示。 进口烟道流速按15m/s设计，截面成长方形，尽量采用较大的长宽比（一般为1.5-2）。 （2） 进口烟道的设计 烟气出口烟道设成轴向对称型式，截面成圆形。烟道流速按13m/s设计。 （3） 旁路烟道的设计 烟道流速按15m/s设计，截面成长方形与进口烟道相同。 （4） 烟气换热器的选型 吸收塔出口烟气温度在50℃左

34、右，目前有加热排放和不加热直接排放两种方式，加热可以提高烟气的抬升高度，有利于污染物的扩散，并避免降雨及减少白烟。我国《火力发电厂烟气脱硫设计技术规程》中规定：烟气系统移装设烟气换热器设计工况下脱硫后烟囱入口的烟气温度一般应达到80℃及以上排放，但同时也说明在满足环保要求且烟囱和烟道有完善的防腐和排水措施，并经技术考虑到占地面积尽量小，辅助设备尽量少，设备投资及运行维护费用尽量少，经济比较合理时，也可不设烟气换热器。所以本设计不设烟气换热器。 （5） 增压风机的选型 在湿法烟气脱硫工艺系统中，增压风机是主要设备之一。烟气的输送依靠增压风机提升压头来补偿烟气在整个脱硫系统中的压力损失，因此增

35、压风机的类型选择，技术要求和设计原则等方面要求对满足环保要求，降低脱硫工程造价，优化脱硫系统性能以及保证主机系统的运行可靠性有着较大的影响。 由于静调风机结构简单，转速较低，可靠性较高，同时考虑到负荷不重，所以选用静调风机，配两台。 5.2.3. 石灰石浆液制备系统 此系统包含：石灰石粉储存仓、浆池搅拌器、计量给料装置、供浆泵以及监测控制仪表等。  （1） 石灰石粉消耗量的计算 SO2+ CaCO3+2H2O→CaSO3 2H,O+CO2 64 100 （kg/h) Q-进脱硫塔的烟气流量，m3/h Cso2-入口SO,初始浓度，mg/m3 ηS-脱硫效率，% W

36、石灰石石灰石粉的纯度，%，取值90% Ca/S-钙硫比，取值1.03 注:石灰石粉品质要求:纯度90%，颗粒细度: 325目。石灰石中MgO不宜太高，MgO含量最好≤2%。 （2） 石灰石粉仓的体积计算 （m3） M石灰石:石灰石粉消耗量，kg/h T-石灰石粉储存时间，一般按锅炉BMCR工况运行储存5天的石灰石粉消耗量。 石灰石-堆积密度，- - 般为1600kg/m3; -充满系数，一般为0.9 注:石灰石粉仓锥斗锥角角度≥60。 （3） 石灰石浆液池的计算 石灰石浆液浓度要求控制在20-30%，其有效容积按不小于锅炉BMCR工况的3小时所需脱硫剂量设计。

37、浆池有效容积计算如下: (m3) C石灰石浆-石灰石浆液浓度，%,取20% -石灰石浆度，1140kg/m3(20%浓度时) （4） 供浆泵(卧式单吸离心泵)选型 供浆泵流量按石灰石浆液消耗量的110%设计，扬程按20%余量选型。数量2台(一备一用)，采用变频器调节泵流量，泵功率计算参照循环泵。 （5） 石灰石粉计量螺旋给料机选型 计量螺旋给料机的最大给料量按石灰石粉消耗量的200%设计选型。 5.2.4. 石膏脱水系统 机组FGD所产生的20-25wt%浓度的石膏浆液由脱硫塔下部布置的石膏浆液排放泵(每塔两台石膏浆液排放泵，一用一备)送至石膏浆液旋流器。系统设置1套

38、石膏旋流站，1套石膏旋流站底流自流进入1台真空皮带脱水机。每台真空皮带脱水机的设计过滤能力为脱硫系统石膏总量的200%。 石膏脱水系统包括:石膏浆液排放泵、石膏旋流站、真空皮带过滤机、滤布冲洗水箱、滤布冲洗水泵、滤液水箱及搅拌器、滤液水泵、石膏饼冲洗水泵、石膏库等 （1） 石膏（CaSO42H2O）产量计算 脱硫系统最终的副产品-石膏的品质为纯度>90%，含水量<10%。计算如下: SO2→CaSO42H2O 64 172 (kg/h) Q-进脱硫塔的烟气流量，m3/h Cso2-入口SO,初始浓度，mg/m3 ηs-脱硫效率，% W.石膏-石膏的纯度，%，取值90%

39、 （2） 石膏浆液排放泵（卧式单吸离心泵）选型 在未进行脱水前，石膏以20-25wt%浓度沉积在脱硫塔底部。则石膏浆液排放泵流量计算如下: ( m3/h) C石膏浆-石膏浆的浓度，%，取值20% 浆石膏浆的密度，1130kg/m3(浓度20%时) 石膏浆液排放泵流量按20%石膏浆液量的200%设计，扬程按20%余量选型。数量2台(一备一用)，泵功率计算参照循环泵 （3） 石膏旋流站 石膏旋流站作为第一-级脱水装置， 将石膏浆液排放泵输送过来的20-25 wt%石膏浆液浓缩到浓度50-55wt%。旋流站的底流浆液自流到第二级脱水装置-真空皮带脱水机，旋流站的溢流水自流到滤

40、液水箱收集。石膏旋流站容量按石膏浆液排放泵流量选择。每套旋流器组均至少配1个备用旋流子。 （4） 真空皮带脱水机选型 石膏旋流站底流浆液由真空皮带脱水机脱水到含90%固形物和10%水分，脱水石膏经冲洗降低其中的Cl-浓度。滤液进入滤液水回收箱。脱水后的石膏经由石膏输送皮带送入石膏库房堆放。 真空皮带脱水机的总出力满足锅炉燃用设计煤种BMCR工况运行时产生的石膏处理量配置(真空皮带机每天按12小时工作时间制，选型按200%出力选型)。 真空皮带脱水机皮带单位处理能力800kg/h(千态)/m2，则过滤面积，按以下计算： （m2） （5） 滤液水量计算 在整个脱水系统中滤液水包含

41、石膏旋流站滤液水和真空皮带脱水机滤液水，即石膏浆液从20-25wt%被脱水浓缩成90wt%石膏副产物所去除的水分。滤液水量计算如下: ( m3/h) 滤液水箱有效容积V滤液水箱=1.5xQ滤液水 (m3) 滤液水泵流量Q滤液泵=1.1xQ滤液水(m3/h) ，扬程按20%余量选型。数量2台(--备一用)，泵功率计算参照循环泵。 6. 参考文献 [1]贺元启,王五清.典型石灰石-石膏湿法烟气脱硫工艺[J].华中电力,2003(06):40-43. [2]张忠,辛建军,支国庆,张喜来.石灰石—石膏湿法烟气脱硫装置优化改造[J].内蒙古电力技术,2014,32(02):66-69. [3]孙琦明.湿法脱硫工艺吸收塔及塔内件的设计选型[J].中国环保产业,2007(04):18-22. [4]王增蓁. 火电厂脱硫石膏资源化研究[D].华北电力大学,2013. [5]郝吉明 马广大 王书肖 《大气污染控制工程》 [6]薛建明 王小明 刘建民 许月阳 《湿法烟气脱硫设计及设备选型手册》