石灰石_石膏湿法脱硫系统的设计计算.docx

石灰石—石膏湿法脱系统设计（内部资）编制：xxxxx环境保护有限公司2014 8 月1. 石灰石-石膏法主要特点(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) 对燃料变化的适应范围宽，煤种适应性强无论是含硫量大于3%的高硫燃料，还是含 硫量小于1 %的低硫燃料，湿法脱硫工艺都能适应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. 反应原理(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或脱硫浆液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，反应如下：SO2(气)+H2OtH2SO3(吸收)h2so3tH+ +hso3-H+ +CaCO3f Ca2+ +HCO3-(溶解)Ca2+ +HSO3- +2H2Ot CaSO3 ・2H2O+H+ (结品)H+ +HCO「tH2CO3(中和)H2CO3tCO2+H2O总反应式：S02 + CaC03+2H20fCaS03・2H20+C02.技术资料.专业整理.(3) 氧化反应-部分 HS03-在吸收塔喷区被烟气中的氧所氧化，其它的 HS03-在反应池中被氧化空气完全氧化并结品，反应如下：CaS03+1/202fCaS04（氧化）CaS04+2H20fCaS04 • 2H20（结品）(4) 其他污染物烟气中的其他污染物如S03、Cl-、F-和尘被循环浆液吸收和捕集。

S03、HCl和HF与 悬浮液中的石灰石，按以下反应式发生反应：Ca 叫 +2HCl<==>Cad2 + H2°+ 四Ca 叫 +2HF <==>CaF2 +H20+ C023. 工艺程工业水*石灰石浆池事故水池经除尘器除尘后的烟气*引风机石灰石浆液CaCO3*进气阀门" 脱硫液+脱硫塔 脱硫循环池I 、、池▼ 脱硫液出气阀门 '塔内氧化系统经炉内脱硫将SO2浓度降至3000mg/m3旁路阀门滤液脱水系统1 F脱硫废弃物3.1工艺说明经过除尘器处后的烟气由引风机接入脱吸收塔，在主烟道上设置淳挡板门，当锅炉启动、进入FGD的烟气超温和FGD装置故障停运时，烟气由淳挡板经烟囱排放烟气经吸 收塔进气口进入塔内，折转向上运动(入口处装有紧急喷装置)，烟气进入有层喷层与吸 收浆液进传质吸收，随之进入多层喷层进烟气脱洗涤，发生复杂的化学反应，用脱塔底部循环池储存脱液进循环使用脱渣浆液经曝气氧化后送入脱水系统进处，经脱水后的滤液返回至循环池脱后的净烟气通过除学装置除去烟气中的水分，然后通过脱塔顶部排出口排至烟道，在经烟道排至烟囱排入大气4. 脱系统的设计4.1脱系饨设计的初始条件在进脱系统设计时，所需要的初始条件一般有以下几个：(1) 处烟K，单位： m3/h 或 Nm3/h ；(2) 燃的含 S及消耗，单位： ％、t/h(2) 进气温，单位：°C；(3) SO2初始浓，单位：mg/m3 或 mg/Nm3 ；(4) SO2排放浓，单位：mg/m3 或 mg/Nm3 ；(5) 锅炉蒸汽，单位：t/h ；4.2初始条件参数的确定4.2.1处风的确定处烟气的大小是设计脱系统的关键，一般处烟气由业主方给出或从除尘器尾部引风机风大小去确定。

只知道锅炉蒸汽，可由以下经验系数去计算：(1) 针对循环化压锅炉，煤粉锅炉等烧煤锅炉，可按 1t蒸汽对应2500m3风计算；(2) 针对蔗渣锅炉、生物质锅炉等烧生物质燃锅炉，可按 1t蒸汽对应3333m3风计4 >-算；所计算出来的处风最终圆整数，如： 75x2500=187500m3/h,圆整后取值188000m3/h（3）处风还存在标况状态（ mg/m3）和工况状态（mg/Nm3）的换算，换算采用想气体状态方程：PV = nRT （P、n、R均为定值）V1/T1=V2/T2V1: mg/Nm3，T1 : 273K ； V2: mg/m3，T2 : t+273K（t 为进气温 ）；4.2.2燃的含 S及消耗当没有SO2初始浓设计值时，可用燃中的含 S及"'耗去计算 SO2初始浓4.2.3进气温的确定进气温为经过除尘后进入脱塔的烟气温值，进气温大小关系到脱系统烟气的换章和初始SO2浓换算4.2.4 SO2初始浓的确定SO2初始浓一般由业主方给出，并且由此计算脱系统中各项设备参数，也 是系统选择液气比的重要依据SO2初始计算公式如下 ：S+OlSO2 232 64CSO2=2xBxSar/100xnso2/100x10 9Cso2-SO2初始，mg ； B-锅炉BMCR负荷时的燃煤，t/h ；Sar-燃的含 S， % ； n so2-煤中 S变成SO2的转化，%, -般取0.85 ；4.2.4 SO2排放浓的确*-般根据所在地区环保标准确定。

4.3脱系统的设计计算4.3.1参数*义（1）液气比（L/G）:即单位时间内浆液喷和单位时间内经吸收塔的烟气之比 .单位为 L/m3 ；液气比=单位时间内浆液喷淋量(L / h)单位时间内吸收塔入口的湿烟气体积流量(m3/ h)(2)钙比(Ca/S):论上脱除 1mol的S需要1mol的Ca，但在实际反应设备中，反应条 件并处于想状态， 一般需要增加脱剂的来保证一定的脱效， 因此引入 Ca/S的概用来表示达到-定脱效时所需要钙基吸收剂的过程，也说明在用钙基吸收剂 脱时钙的有效用液气比、钙比选择依据根据《工业锅炉及炉窑湿法烟R脱工程技术规范》 HJ462-2009424脱琥装置的主要技术指标应负荷表］的要求=脱效：单位时间内烟E脱系统脱除SO2的与进入脱系统时烟R中的 SO2之表！脱度装置主要技示指标序号脱说效率脱磕方法被气比(M3)钙(镁)度比循环液pH宣1X0%石茂法>5<1.105.0—7.02氧化镁>2<1.055.0-7.0S石灰石法>10<1.055.0-6.04双碱法>2

可用 =(A - B)/ Ax100%A:发电机组每的总运时间， hB:脱装置每因脱系统故障导致的停运时间 ,h4.3.2脱系统的组成及主要设备选型石灰石-石膏湿法脱系统主噗由以下几部分组成：4.3.2.1 SO2吸收系^该系统包含：脱塔（喷层） 、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、监测控制仪表等设音1）脱塔的设计计算脱塔分为循环氧化区和喷除雾区两部分a, 喷除雾区直径设计：首先设定喷区烟气速 v，则喷区直径 D1D1 = 2 x ： Q 3600 x v x 3.14Q-进脱塔的烟R， m3/h ；v-喷区烟气速 ,m/s, 一般设定为3-3.5m/s注意：D1计算出来后取整数（保前 2位数字）后，再反算出最终速值 v1b. 喷除雾区高设计：喷除雾区总高 H1=h1+ （n-1 ）xh2+h3+h4+h5+h6+h7 mmhl ：第一层喷层中心到脱塔进气口顶面距离，一段为 2000-2500mm ；h2 ：每一层喷层的中心高，一般为 1700mm ； n-喷层数；h3 ：最上层喷层中心到除学器第一层冲洗层中心高，一般为 2500-3000mm ；h4 ：除学器第一层冲洗层到最上层除雾板顶面高，由除学器厂家确定。

h5 ：除学器最上层除雾板顶面到喷除雾区直筒段顶端高，一般为 1500mm ；h6 ：喷除学区收口段高，一段为 1000mm ；h7 :脱塔出口烟道衔接直筒段高，直筒段直径 D3=D4+0.2m（D4脱出气口直径 ）；C,循环氧化区有效容积设计：主要由循环浆液在该区的停时间所确定，首先必须先确定 脱浆液循环总 G=Qx液气比（m3 ）7000循环氧化区有效容积V「G：60xT停m3T停-循环浆液在该区的停时间，石膏颗在循环浆池中足够长的停时间对于晶体化和晶体的生长是非常有必要的只有这样，FGD的副产物石膏才能得到好的用一般设 计4min（最低小于 2.5min）,浆液浓维持在 20-25wt%得出循环氧化区有效容积V循后，则需确定循环氧化区直径D2和高直径D2大于喷 除雾区直径D1 （-般大2m，D2=D1+2）需具体考虑取定循环氧化区直径D2后可计算出循环 氧化区有效高 H2=V『3.14：（D2） 2x4 （m）循环氧化区总高 H3=H2+h8+h9 mmh8 ：循环氧化区有效高（即循环液液面）到脱塔进气口底面距离，一段为 1000mmh9 :脱塔进气口底面到进气口顶面距离2) 浆液循环泵(卧式单吸离心泵)选型单台循环泵 G广Qx液气比(m3)：1000：n (m3/h)单台循环泵扬程H广H喷层+ H喷嘴(m)单台循环泵轴功 Ne=G泵xH泵x9.81xp『3600：n/n机=2.725xG泵xH泵xp浆冒泵冒疽10& (KW)H喷层：每一层喷层的总高；H喷嘴：每一层喷层喷嘴出口压；我公司所通用的大碳化硅蜗口型喷嘴所需出口 压为 0.1MPa(相当于10m扬程)p浆：石膏浆液比重，1130kg/m3(含固 20%)n泵：循环泵效，一般为 80%n机：机械传动效，取值 98%单台循环泵额定轴功 P=KxNe (KW)K：泵的裕系数 NEW22 K=1.25 ； 22

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侧，被搅拌机产生的压和剪 分散为细小的气泡并均布于浆液中部分 HSO3-在吸收塔喷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低 CaSO3浓，减少 CaSO「1/2H2O反应的发生，可缓解系统管道结垢同时也增加二水石膏 CaSO4-2H2O结品沉淀析出，提高石膏r占c侧式搅拌器布置图(4) 氧化区氧化风机七(罗茨风机七)选型根据经验，当烟气中含氧为 6%以上时，在脱塔喷区域的氧化为50 —60%采用氧枪式氧化分布技术，在浆池中氧化空气用n o2=25 — 30%，因此，脱塔氧化区浆池内所需要的论氧气为22.4—标态气体体积，m3/kmol；M =史二出竖溯 31)巫 64根。