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. . 大氣污染控制課程設(shè)計(jì) 脫硫塔設(shè)計(jì)報(bào)告書(shū) 報(bào)告人： 陳 玉 班級(jí)：環(huán)境1101班 學(xué)號(hào)： 11233002 指導(dǎo)老師： 任福民 . . 大氣污染控制工程課程設(shè)計(jì)任務(wù) 1.1 設(shè)計(jì)任務(wù)與目的 任務(wù)：完成某電廠濕法鈣基煙氣脫硫工藝流程中吸收塔的設(shè)計(jì)。 目的：通過(guò)該設(shè)計(jì)，使學(xué)生能夠綜合運(yùn)用課堂上學(xué)過(guò)的理論知識(shí)和專業(yè)知 識(shí)。以鞏固和深化課程內(nèi)容；熟悉使用規(guī)范、設(shè)計(jì)手冊(cè)和查閱參考資料，培養(yǎng) 學(xué)生分析問(wèn)題、解決問(wèn)題和獨(dú)立工作的能力；進(jìn)一步提高學(xué)生計(jì)算、繪圖和編 寫說(shuō)明書(shū)的基本技能。 1.2 設(shè)計(jì)內(nèi)容和步驟 某電廠地處東南季風(fēng)區(qū)，四季分明，溫暖濕潤(rùn)，春季溫暖雨連綿，夏季炎 熱雨量大，秋季涼爽干燥，冬季低溫，少雨雪。 根據(jù)當(dāng)?shù)貧庀笈_(tái)多年氣象資料統(tǒng)計(jì)，其特征值如下： 累年平均氣壓： 1011.0hPa 累年最高氣壓： 1038.9hPa 累年最低氣壓： 986.6hPa 累年平均氣溫： 17.6℃ 極端最高氣溫： 40.9℃ 極端最低氣溫： -9.9℃ 廠址處全年北(N)風(fēng)出現(xiàn)頻率為 20.0%，西北 (NW)風(fēng) 出現(xiàn)頻率為 14.7%， 西(W)風(fēng)出現(xiàn)頻率 13.1%，南(S)風(fēng)出現(xiàn)頻率 6.0%，東北(WE)風(fēng)出現(xiàn)頻率 9.6%， 東(E)風(fēng)出現(xiàn)頻率 8.3%，東南(SE)風(fēng)出現(xiàn)頻率 8.0%，西南(SW)風(fēng)出現(xiàn)頻率 7.2%，靜風(fēng)出現(xiàn)頻率為 13.1%。 電廠有 4臺(tái) 60MW的發(fā)電機(jī)組，占地面積 25000m2。電廠所用煤的組成成分： C 70.7%；灰分 12.1%；S 2.7%；H 3.2%；水分 9.0%； O 2.3%，每小時(shí)煤的用 量 90t，采用石灰石——石膏脫硫工藝流程，脫硫率要求為 85-90%。 . . 1. 根據(jù)上述資料，確定煙氣量(鍋爐燃燒的過(guò)?？諝庀禂?shù)取 a=1.05-1.2,鍋 爐每小時(shí)用煤 90t)、煙氣中 SO2濃度和每天石灰石（其純度為 90%）的消耗量 (設(shè)系統(tǒng)鈣硫比為 1.1-1.2時(shí)，脫硫率達(dá)到 85-90%)；(過(guò)?？諝庀禂?shù)系數(shù)、鈣 硫比和脫硫率在給的范圍內(nèi)自定，希望不要雷同) 2. 計(jì)算和設(shè)計(jì)各處理構(gòu)筑物。 （1）吸收噴淋塔 ① 確定吸收塔的大小，塔內(nèi)氣流速度以及停留時(shí)間； ② 根據(jù)煙氣量確定循環(huán)漿液噴淋層數(shù)，除霧器層數(shù)（不超過(guò) 4層） ； ③ 繪制 1：50－1：200 的吸收塔，標(biāo)上各部分尺寸； ④ 要有詳細(xì)的技術(shù)和說(shuō)明 （2）總平面圖設(shè)計(jì) 根據(jù)前述條件，繪制濕法煙氣脫硫電廠的平面布置圖(1：200—1：2000)： 包括處理構(gòu)筑物的平面布置及輸配水管線的布置。生產(chǎn)性輔助建筑物（鼓風(fēng)機(jī) 房、漿液泵房、配電間、鍋爐房、機(jī)修間、化驗(yàn)室、倉(cāng)庫(kù)等） ，環(huán)保設(shè)施（脫硫 設(shè)備、污水處理廠及灰場(chǎng)等） 、以及生活福利建筑（辦公室、車庫(kù)、宿舍、食堂、 傳達(dá)室等）的布置。 具體要求： ①平面布置應(yīng)盡量緊湊，在規(guī)定的范圍內(nèi)結(jié)合遠(yuǎn)期發(fā)展布置，并應(yīng)考慮施 工上的方便。 ②平面布置中應(yīng)考慮事故排除和超越管。 ③廠內(nèi)應(yīng)有道路通向各構(gòu)筑物，以便運(yùn)輸；合理布置上、下水管、空氣管、 蒸氣管、電纜等管線。 ④廠內(nèi)應(yīng)充分綠化，以改善衛(wèi)生條件和美化環(huán)境。 ⑤4 臺(tái)發(fā)電機(jī)組以及與其配套的實(shí)施在圖中均要繪出。 1.3設(shè)計(jì)成果 1. 設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)要求 . . （1）整理后的說(shuō)明書(shū)應(yīng)編有章節(jié)目錄，設(shè)計(jì)任務(wù)來(lái)源，原始資料和設(shè)計(jì)要 求放在最前，分組表隨其后，各人在分組表中劃定自己的設(shè)計(jì)條件。 （2）處理構(gòu)筑物的設(shè)計(jì)與計(jì)算應(yīng)按流程的先后次序分章節(jié)編寫。 （3）對(duì)所采用的設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)（反映了設(shè)計(jì)者的設(shè)計(jì)思想及設(shè)計(jì)原則）應(yīng)做必 要的說(shuō)明。 （4）說(shuō)明書(shū)要求 A4開(kāi)紙，用鋼筆書(shū)寫或打?。ㄕ乃误w、小四號(hào)字， 1.5行距） ，草圖要求按比例 . （5）設(shè)計(jì)計(jì)算書(shū)——各構(gòu)筑物的計(jì)算過(guò)程、主要設(shè)備（如吸收塔、等）的 選取等； 2. 圖紙要求 ①總平面圖比例 1：200—1：2000，并附有圖例，建筑物名稱及必要的說(shuō) 明。 ②吸收塔按已有說(shuō)明給出。 1.4 主要參考資料 [1] 郝吉明, 馬廣大. 大氣污染控制工程. [2] 吳忠標(biāo). 大氣污染控制工程. [3] 魏先勛 等. 環(huán)境工程設(shè)計(jì)手冊(cè)(修訂版). [4] 劉天齊. 三廢處理工程技術(shù)手冊(cè)(廢氣卷). . . 目 錄 一、鈣基濕法煙氣脫硫工藝 .......................................1 1.概述 ...................................................................1 2.濕法煙氣脫硫的工作原理 .............................................19 3.脫硫機(jī)理 ..............................................................3 4.石灰石濕法煙氣脫硫裝置 .............................................21 二、煙氣脫硫工藝主要設(shè)備吸收塔 ..............................19 1.吸收塔的設(shè)計(jì) ..........................................................7 2.吸收塔的選型 ..........................................................7 3.基礎(chǔ)資料處理 ..........................................................8 4.煙氣脫硫吸收塔工藝技術(shù)要求 ..........................................8 5.噴淋吸收塔主要工藝設(shè)計(jì)參數(shù) .........................................11 6.噴淋塔的高度設(shè)計(jì) ....................................................12 三、 總平面圖設(shè)計(jì) ................................................19 1.一般規(guī)定 .............................................................19 2.總平面布置 ...........................................................19 3.交通運(yùn)輸 .............................................................20 4.綜合管線布置 .........................................................21 四、配套設(shè)施設(shè)計(jì)計(jì)算 ............................................19 1.增壓風(fēng)機(jī)的選型 ......................................................21 2.煙氣換熱器的選型 ....................................................21 3.漿液循環(huán)泵的選型 ....................................................22 4.氧化風(fēng)機(jī)的選型 ......................................................22 5.氧化吸收池?cái)嚢铏C(jī)的選型 .............................................23 6.石灰石漿液制備系統(tǒng) ..................................................23 五、存在的問(wèn)題 .....................................................19 . . 1.煙氣降溫問(wèn)題 .........................................................21 2.結(jié)垢和堵塞問(wèn)題 ......................................................24 3.廢水的處理 ...........................................................22 六、課程設(shè)計(jì)心得體會(huì) ............................................19 七、參考文獻(xiàn) .......................................................19 . . 一、鈣基濕法煙氣脫硫工藝 1. 概述 能源和環(huán)境是當(dāng)今社會(huì)發(fā)展的兩大主題。中國(guó)的資源特點(diǎn)和經(jīng)濟(jì)發(fā)展水平 決定了以煤為主的能源結(jié)構(gòu)將長(zhǎng)期存在, 國(guó)內(nèi)每年都會(huì)消費(fèi)數(shù)億噸煤。煤所含 的雜質(zhì)硫在燃燒時(shí)會(huì)排放酸性氣體SO2, 這種氣體在高空為雨雪所溶解而形成酸 雨, 可導(dǎo)致動(dòng)植物大量死亡, 給生態(tài)系統(tǒng)造成很大的破壞, 還會(huì)嚴(yán)重侵蝕橋梁 樓屋、船舶車輛、機(jī)電設(shè)備等, 給經(jīng)濟(jì)的發(fā)展帶來(lái)嚴(yán)重影響, 并對(duì)人類的健康 造成危害。自上世紀(jì)80 年代以來(lái), 由于我國(guó)經(jīng)濟(jì)的飛速發(fā)展,SO2 排放量也日 益增多, 據(jù)統(tǒng)計(jì), 2005 年全國(guó)SO2 排放量為2549 萬(wàn)噸。大量SO2 的排放, 使 中國(guó)酸雨區(qū)迅速擴(kuò)大, 目前已覆蓋四川盆地和長(zhǎng)江以南、青藏高原以東的廣大 地區(qū), 占國(guó)土總面積的1/3, 而且每年還以10 萬(wàn)km2 的速度在遞增。因此, 控 制和減少SO2 排放量已是刻不容緩、迫在眉睫了, 國(guó)家環(huán)?？偩趾蛧?guó)家發(fā)改委 將采用多項(xiàng)措施加強(qiáng)SO2 污染的防治。專家認(rèn)為消減SO2 排放總量是今后中國(guó) 環(huán)保工作的重點(diǎn), 對(duì)煙氣脫硫是控制SO2 污染的主要措施之一。但到目前為止, 我國(guó)還僅限于燃煤電廠的脫硫( 僅有12%裝機(jī)容量的火電廠建有煙氣脫硫裝置) 。因此開(kāi)發(fā)新型高效、脫硫產(chǎn)物可循環(huán)再利用的脫硫技術(shù)已是當(dāng)務(wù)之急。 目前, 二氧化硫污染控制技術(shù)頗多, 諸如改善能源結(jié)構(gòu)、采用清潔燃料等, 而煙氣脫硫技術(shù)則是控制二氧化硫最有效的手段之一。國(guó)內(nèi)外已開(kāi)發(fā)和研究的 脫硫方法有近200 種, 但真正工業(yè)化應(yīng)用的不過(guò)10 余種。根據(jù)脫硫產(chǎn)物的狀態(tài) 可分為干法和濕法, 干法是指無(wú)論加入鍋爐尾部煙道中的脫硫劑是干態(tài)或濕態(tài) 的, 脫硫的最終產(chǎn)物是干態(tài)的。干法的優(yōu)點(diǎn)是煙氣中水汽含量少, 對(duì)風(fēng)機(jī)及其 它設(shè)備不易造成腐蝕; 缺點(diǎn)是設(shè)備龐大, 投資大, 對(duì)操作技術(shù)要求高, 且脫硫 效率低。濕法是以水溶液或漿液作脫硫劑, 生成的脫硫產(chǎn)物存在于水溶液或漿 液中。濕法煙氣脫硫工藝是目前世界上應(yīng)用最廣的FGD脫硫效率高等特點(diǎn)。濕法 煙氣脫硫過(guò)程是氣液反應(yīng), 脫硫反應(yīng)速度快, 脫硫效率高, 鈣利用率高, 在鈣 硫比等于1 時(shí), 可達(dá)到90%以上的脫硫效率。當(dāng)前已開(kāi)發(fā)的濕法煙氣脫硫技術(shù), 主要是石灰石/ 石膏洗滌法, 它占整個(gè)濕法煙氣脫硫技術(shù)的36.7%, 因此本文擬 對(duì)其工作原理、化學(xué)反應(yīng)機(jī)理、工程流程、主要設(shè)備及其在實(shí)際應(yīng)用中易出現(xiàn) 的問(wèn)題進(jìn)行探討。 . . 2.濕法煙氣脫硫的工作原理 濕法石灰石/ 石膏煙氣脫硫工藝是以價(jià)廉易得的石灰石粉作為吸收劑, 煙 氣中的二氧化硫與漿液中的碳酸鈣以及通入的空氣進(jìn)行化學(xué)反應(yīng), 最終產(chǎn)品為 石膏。由于吸收漿液是循環(huán)利用, 脫硫吸收劑的利用率很高。濕法煙氣脫硫裝 置的核心是吸收塔, 它是一個(gè)單級(jí)的開(kāi)放式噴淋、一體化吸收二氧化硫的裝置。 吸收塔分為洗滌區(qū)、再循環(huán)區(qū)和氣流區(qū)三部分。在洗滌區(qū)中二氧化硫和三氧化 硫溶解生成亞硫酸和硫酸, 此區(qū)由四層噴淋層組成, 漿液從再循環(huán)區(qū)通過(guò)四個(gè) 循環(huán)泵打至各噴淋層, 在噴嘴的作用下漿液被霧化, 與逆流而上的原煙氣充分 接觸并吸收煙氣中的二氧化硫和三氧化硫, 同時(shí)溶解并洗滌煙氣中的大部分煙 塵。吸收塔底部為石灰石漿液的儲(chǔ)存底槽, 儲(chǔ)存濃度為20%的石灰石漿液。底槽 四周安裝有貼邊攪拌器, 以保持對(duì)底槽漿液的不停攪拌, 使新鮮石灰石漿與因 吸收了SO2 而酸化的洗滌液能良好地混合和反應(yīng)。同時(shí)底槽還布置有很多大口 徑空氣管, 空氣管出口加在攪拌器葉片加壓面上, 以產(chǎn)生非常小的氣泡, 有利 于物質(zhì)交換。因空氣泡還能帶出液體中的CO2, 改善了石灰石粉的溶解條件。在 加了空氣管的底槽中, 進(jìn)行石灰石溶解、中和、氧化和石膏結(jié)晶等過(guò)程。該工 藝的脫硫效率可達(dá)90%, 其脫硫系統(tǒng)見(jiàn)圖1。 . . 3. 脫硫機(jī)理 石灰石/ 石膏濕法洗滌的化學(xué)反應(yīng)較為復(fù)雜,所表現(xiàn)出的反應(yīng)主要是SO2 與 CaO 或CaCO3 作用,生成亞硫酸鈣及硫酸鈣。石灰石/ 石膏洗滌脫硫的反應(yīng)為: SO2 的吸收;SO2 與水化合成H2SO3; 電離出的氧與洗滌液中的CaSO3 反應(yīng)。以 CaO 為例, 主要的反應(yīng)為: ① SO2(g)+H2O H2SO3? ② Ca(OH)2(aq)+H2SO3(aq) CaSO3(aq)+2H2O ③ CaSO3(aq) CaSO3(s) ④ CaSO3(aq)+1/2O2(aq) CaSO4(aq) ⑤ CaSO4(aq) CaSO4(s) ⑥ Ca(OH)2(s) Ca(OH)2(aq)? Ca(OH)2 石灰漿滴與SO2 的反應(yīng)過(guò)程較為復(fù)雜,許多科研工作者先后進(jìn)行了這方 面的研究工作,Brogren 和 Kanlesson 認(rèn)為, 石灰漿滴與SO2 的反應(yīng)存在2 個(gè)受 . . 控區(qū)域: 在煙道內(nèi)SO2 濃度低的區(qū)域SO2 向漿滴的傳質(zhì)主要受氣膜控制, 而在 高濃度區(qū),傳質(zhì)受漿滴內(nèi)部液相控制。有學(xué)者認(rèn)為, SO2 向漿滴表面的擴(kuò)散過(guò)程 受氣膜控制, 而液相一側(cè)并非由液膜來(lái)控制, 而是由參與反應(yīng)的離子擴(kuò)散速度 來(lái)決定。從反應(yīng)動(dòng)力學(xué)來(lái)看, SO2 是溶解度大小為中等的氣體, 在煙道內(nèi)溫度 較高, SO2 溶解度很低, 氣相推動(dòng)力最大, SO2 在氣相的擴(kuò)散不再是整個(gè)反應(yīng) 過(guò)程的控制速率, 液相參與反應(yīng)的離子擴(kuò)散成為主導(dǎo)因素。隨著反應(yīng)溫度與SO2 濃度的逐漸降低, 氣相推動(dòng)力減弱, SO2 向漿滴表面的擴(kuò)散速率與液相參與反 應(yīng)離子的擴(kuò)散速率等共同成為控制反應(yīng)的因素。當(dāng)反應(yīng)溫度接近于濕球溫度時(shí), SO2 濃度達(dá)到最小, 此時(shí)氣相推動(dòng)力也最小。SO2 向液相的擴(kuò)散所受阻力相對(duì) 于參與反應(yīng)的離子擴(kuò)散過(guò)程來(lái)說(shuō)處于主導(dǎo)地位, 傳質(zhì)阻力為氣相傳質(zhì)所控制。 在Ca(OH)2 石灰漿滴與 SO2 吸附反應(yīng)的過(guò)程中, O2 也參與了反應(yīng), 其反應(yīng)過(guò)程 可描述為: 。4321CaSO?? 4.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)。 4.1煙氣系統(tǒng) 煙氣系統(tǒng)通常包括一臺(tái)單獨(dú)的增壓風(fēng)機(jī)、一臺(tái)氣氣換熱器和電廠現(xiàn)有煙囪。 在增壓風(fēng)機(jī)上游和氣氣換熱器再熱側(cè)系統(tǒng)出口下游都設(shè)有雙百葉窗隔離擋板。 在現(xiàn)有旁路煙道上亦安裝有兩個(gè)雙百葉窗旁路擋板，這些擋板的開(kāi)度可以隨煙 氣流量的變化進(jìn)行調(diào)節(jié)。每個(gè)煙氣擋板可以配置兩臺(tái)密封風(fēng)機(jī)，以防止煙氣泄 漏。 GGH利用未脫硫的熱煙氣（一般 130℃~150℃）加熱已脫硫的潔凈煙氣（一 般 46℃~55℃） ，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(kāi)吸收塔前，會(huì)通過(guò)一個(gè)兩級(jí)除霧器，以除去煙囪中攜帶的細(xì)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(huì)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(duì)除霧器進(jìn)行沖洗。除 霧器設(shè)有沖洗水系統(tǒng)，工藝水從噴嘴噴出沖洗除霧器。 4.2石灰石漿液制備系統(tǒng) 石灰石料應(yīng)密切主要其水分含量，進(jìn)入石灰石粉制備系統(tǒng)磨粉機(jī)地入磨物 料的表面水分一般小于 1%，否則就會(huì)嚴(yán)重惡化操作，甚至造成糊磨、堵塞。同 時(shí) 應(yīng)主要氯化物、氟化物和煤灰等雜質(zhì)不要混入石灰石料中，以免影響脫硫系 統(tǒng)的正常運(yùn)行和脫硫石膏的品質(zhì)。 石灰石漿液制備時(shí)，成品分經(jīng)倉(cāng)底的兩套葉輪給料機(jī)輸送到石灰石漿液池， 工業(yè)水通過(guò)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(shè)有密度監(jiān)測(cè)點(diǎn)，從而保 證 30%的石灰石漿液的制備和供應(yīng)。配置合格的石灰石漿液通過(guò)石灰石漿液泵 輸送到吸收塔下部漿液槽，根據(jù)煙氣負(fù)荷、脫硫塔煙氣入口的 SO2濃度和 PH值 來(lái)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(jié)塊和堵塞，要 使?jié){液不斷流動(dòng)循環(huán)。 4.3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(yīng)良好，壓力損失小，并且適用于大容量煙氣處理。 進(jìn)入吸收塔的熱煙氣經(jīng)過(guò)逆向噴淋漿液的冷卻、洗滌，煙氣中的 SO2與漿 液進(jìn)行吸收反應(yīng)生成亞硫酸氫根（HSO 3-） 。HSO 3-被鼓入的空氣氧化為硫酸根 （SO 42-） ，SO 42-與漿液中的鈣離子（Ca 2+）反應(yīng)生成硫酸鈣（CaSO 4） ，CaSO 4進(jìn)一 步結(jié)晶為石膏（CaSO 42 H2O） 。同時(shí)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(jìn)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，將在下一章詳 細(xì)討論。 4.4石膏脫水系統(tǒng) 在吸收塔漿液槽中石膏不斷產(chǎn)生，為了使?jié){液密度保持在設(shè)定的運(yùn)行范圍 內(nèi)，將石膏漿液（15%~20%固體含量）通過(guò)石膏漿液泵打入脫水站。該站包括一 . . 個(gè)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(dá)到 50%。在水力旋流器中，石膏漿液流進(jìn)一個(gè)圓柱箱中，并由此流 到敞開(kāi)的各個(gè)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(guò)濾機(jī)進(jìn)一步脫水至含水小于 10%。溢流含 3%~5%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。 4.5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(huì)引起 脫硫率的下降和 CaSO4結(jié)垢傾向的增大，并對(duì)副產(chǎn)品石膏的品質(zhì)產(chǎn)生影響。FGD 裝置的廢水主要來(lái)自石膏脫水系統(tǒng)的旋流器溢流液、真空皮帶機(jī)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(lái)。接下來(lái)向廢液中加入 有機(jī)硫化物，進(jìn)一步脫除重金屬離子。絮凝的作用是通過(guò)添加絮凝劑去除上工 段中過(guò)剩的硫化物，加速?gòu)U水中懸浮物的沉降。絮凝后的廢水進(jìn)入澄清池時(shí)進(jìn) 行濃縮分離。濃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(guò)程。澄清池的溢流則進(jìn)入后處理水箱， 用稀鹽酸調(diào)節(jié) PH后排放。 4.6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(gòu)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(lái)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(diǎn)。FGD 裝置運(yùn)行時(shí)，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(shí)為吸收塔提供補(bǔ)充用水，以維持吸收塔內(nèi)的正常液位。此外，各設(shè) 備的沖洗、灌注、密封和冷卻等用水也采用工藝水。 . . FGD冷卻水主要用戶有增壓風(fēng)機(jī)電機(jī)、氧化風(fēng)機(jī)電機(jī)、循環(huán)漿液泵電機(jī)、 磨機(jī)主軸承、減速器電機(jī)，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(lái)自電廠補(bǔ)充水，并輸送至工業(yè)水箱中。 4.7事故漿液排放系統(tǒng) 漿液排放系統(tǒng)包括事故漿液儲(chǔ)罐系統(tǒng)和地坑系統(tǒng)。當(dāng) FGD裝置大修或發(fā)生 故障需要排空 FGD裝置內(nèi)漿液時(shí)，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(chǔ)罐。事故漿液儲(chǔ)罐用于臨時(shí)儲(chǔ)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(chǔ)存 FGD裝置的 各類漿液，同時(shí)還具有收集、輸送或儲(chǔ)存設(shè)備運(yùn)行、運(yùn)行故障、檢驗(yàn)、取樣、 沖洗、清洗過(guò)程或滲漏而產(chǎn)生的漿液。主要設(shè)備包括攪拌器和漿液泵。 二、煙氣脫硫工藝主要設(shè)備吸收塔 1.吸收塔的設(shè)計(jì) 吸收塔是脫硫裝置的核心，是利用石灰石和亞硫酸鈣來(lái)脫去煙氣中二氧化 硫氣體的主要設(shè)備，要保證較高的脫硫效率，必須對(duì)吸收塔系統(tǒng)進(jìn)行詳細(xì)的計(jì) 算，包括吸收塔的尺寸設(shè)計(jì)，塔內(nèi)噴嘴的配置，吸收塔底部攪拌裝置的形式的 選擇、吸收塔材料的選擇以及配套結(jié)構(gòu)的選擇（包括法蘭、人孔等） 。 2. 吸收塔的選型 吸收塔是燃煤煙氣濕法脫離裝置的核心設(shè)備。目前，世界上石灰石/石膏濕 法脫硫工藝吸收塔的型式多種多樣，在國(guó)內(nèi)外應(yīng)用較成功的主要有以下 4鐘， 即逆流噴淋塔、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(shù)特性對(duì)比見(jiàn)于下表。 不同類型的吸收塔性能對(duì)比 項(xiàng)目 逆流噴淋塔 填料塔 鼓泡塔 液柱塔 原理 吸收漿液在吸 吸收劑漿液在 吸收劑漿液以 吸收劑漿液由 . . 收塔內(nèi)經(jīng)噴嘴 噴淋霧化，在 于煙氣接觸過(guò) 程中，吸收去 除 SO2 吸收塔內(nèi)沿格 柵填料表面下 流，形成液膜 并與煙氣接觸 去除 SO2 液層形式存在， 而煙氣以氣泡 形式通過(guò)，吸 收并去除 SO2 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(kāi)落下，在高 效的氣液接觸 中，吸收去除 SO2 脫硫效率 >95％ >95％ 90％左右 >95％ 運(yùn)行 噴嘴易磨損， 堵塞 格柵易結(jié)垢， 堵塞，系統(tǒng)阻 力較大 系統(tǒng)阻力較大， 無(wú)噴嘴堵塞問(wèn) 題 能有效防止噴 嘴堵塞和結(jié)垢 問(wèn)題 維護(hù) 噴嘴易損壞， 需要定期檢修 更換 經(jīng)常清洗除垢 運(yùn)行較穩(wěn)定可 靠 運(yùn)行較穩(wěn)定可 靠 自控水平 高 高 較高 較高 由于國(guó)內(nèi)外已有許多大容量機(jī)組的商用業(yè)績(jī)，已積累了豐富的運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)，而 且，噴淋塔結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，易操作，故本設(shè)計(jì)工藝選擇逆流噴淋塔脫硫技術(shù)。 3.基礎(chǔ)資料處理 廠址處全年北(N)風(fēng)出現(xiàn)頻率為 20.0%，西北 (NW)風(fēng) 出現(xiàn)頻率為 14.7%， 西(W)風(fēng)出現(xiàn)頻率 13.1%，南(S)風(fēng)出現(xiàn)頻率 6.0%，東北(WE)風(fēng)出現(xiàn)頻率 9.6%， 東(E)風(fēng)出現(xiàn)頻率 8.3%，東南(SE)風(fēng)出現(xiàn)頻率 8.0%，西南(SW)風(fēng)出現(xiàn)頻率 7.2%，靜風(fēng)出現(xiàn)頻率為 13.1%。 根據(jù)資料列出本電廠風(fēng)向頻率表如表所示。 表 電廠風(fēng)向頻率表 風(fēng)向 北風(fēng) 西北風(fēng) 西風(fēng) 南風(fēng) 東北風(fēng) 東風(fēng) 東南風(fēng) 西南風(fēng) 靜風(fēng) 頻率% 20.0 14.7 13.1 6.0 9.6 8.3 8.0 7.2 13.1 . . 從風(fēng)向資料中可以看出，北風(fēng)、西北風(fēng)和西風(fēng)頻率較高，因此平面布置時(shí) 應(yīng)將辦公住宿區(qū)安排在北方向，煙氣污水處理區(qū)安排在南方向。 4.煙氣脫硫吸收塔工藝技術(shù)要求 電廠有 4臺(tái) 60MW的發(fā)電機(jī)組，占地面積 25000m2。電廠所用煤的組成成分： C 70.7%；灰分 12.4%；S 2.4%；H 3.2%；水分 8.8%； O 2.5%，每小時(shí)煤的用 量 90t，采用石灰石——石膏脫硫工藝流程，脫硫率要求為 85-90%。 1. 根據(jù)上述資料，確定煙氣量(鍋爐燃燒的過(guò)剩空氣系數(shù)取 a=1.05-1.2,鍋爐 每小時(shí)用煤 90t)、煙氣中 SO2濃度和每天石灰石（其純度為 90%）的消耗量(設(shè) 系統(tǒng)鈣硫比為 1.1-1.2時(shí)，脫硫率達(dá)到 85-90%)； 4.1設(shè)計(jì)輸入?yún)?shù) （1）煙氣流量的選擇及計(jì)算 煤成分表(取１㎏煤為研究對(duì)象) 所以理論需氧量為 58.92+8.0+0.75-0.78=66.89mol/㎏ 則所需的理論空氣量為 66.89（3.78+1）=319.73 mol/㎏ 即 319.73 =7.16 m /㎏104.23 理論條件下煙氣組成 理論煙氣量為 58.92+（16+4.89）+0.75+66.893.78=333.40 mol/㎏ 成分 C H O 水分 灰分 S 含量％ 70.7 3.2 2.5 8.8 12.4 2.4 摩爾量 mol 58.92 16.0 1.56 4.89 0.75 理論需氧量 mol 58.92 8.0 -0.78 0 0 0.75 成分 CO2H O2SO2N2 摩爾量 mol 58.92 16+4.89 0.75 66.893.78 . . 即 333.40 =7.49m /㎏104.23 設(shè)空氣過(guò)剩系數(shù) 1.1,則實(shí)際煙氣量為 7.49+7.160.1=8.21 m /㎏3 鍋爐每小時(shí)用煤 90t,則煙氣產(chǎn)生量 V=8.21100090=738900m /h=205.25m /s33 （2）煙氣 SO 的濃度2 其中 SO 的體積為：0.7522.4/1000=0.0168 m /㎏3 煙氣中 SO 的濃度為：0.0168/(8.211000)=2.05/10000002 即(0.7564/1000)/8.21=5.85/1000㎏/ m 3 按照 700mg/ m 的排放標(biāo)準(zhǔn)，則脫硫率至少為（5.85-0.7）/5.85=88.0％，本3 設(shè)計(jì)方案取 88％ 煙氣中的 SO =0.75 901000=1512.0 m /h =0.42m /s2104. 33 脫硫率為 88％(脫硫率= )，則出口煙氣中脫 硫 前 二 氧 化 硫 的 含 量脫 硫 后 的 含 量脫 硫 前 二 氧 化 硫 含 量 - 的 SO =1512.0（1-0.88 ）=181.44m /h =0.0504m /s2 33 系統(tǒng)硫鈣比為 1.1，石灰石純度為 90% (Ca/S= )，脫 出 的 二 氧 化 硫 摩 爾 數(shù)耗 鈣 基 摩 爾 數(shù) 則石灰石消耗為（1512.0-181.44）/22.41001.1/1000=6.534t/h 石膏產(chǎn)量為（CaCO → CaSO .2 H O ）6.5340.9172/100=10.11t/h342 （3）石灰石消耗量 設(shè)系統(tǒng)鈣硫比為 1.1，石灰石純度為 90%，則石灰石消耗為： 901030.07510001.124/0.9=198t/d=8250kg/h 4.2.工藝設(shè)計(jì)參數(shù) 工藝設(shè)計(jì)參數(shù)主要包括液氣比，鈣硫比，煙風(fēng)系統(tǒng)阻力等，其中最核心的 是液氣比和 Ca/S。 . . （1）液氣比（L/G） 在石灰石/石膏濕法 FGD工藝中，液氣比表示洗滌單位體積飽和煙氣(m )3 的吸收塔循環(huán)漿液體積(以升 L為單位)，即 L/G= 10GLV3 式中： —循環(huán)漿液體積，L;L —煙氣體積（標(biāo)態(tài)） ，G3m 利用液氣比可以確定吸收劑的單位用量。根據(jù)煙氣中二氧化硫濃度，也可 借助液氣比調(diào)節(jié)單位洗滌液的二氧化硫濃度。所以液氣比是決定脫硫效率的一 個(gè)主要參數(shù)。濕法脫硫工藝的液氣比的選擇是關(guān)鍵的因素，對(duì)于噴淋塔，液氣 比范圍在 8L/m -25 L/m 之間，根據(jù)相關(guān)文獻(xiàn)資料可知液氣比選擇 12.2 L/m33 是最佳的數(shù)值。3 （2）鈣硫摩爾比（Ca/S） 定義為每每脫除 1mol 需加 或 的摩爾數(shù)，即 Ca/S=2SO3CaO脫 出 的 二 氧 化 硫 摩 爾 數(shù)耗 鈣 基 摩 爾 數(shù) 理論計(jì)算 Ca/S=1，本設(shè)計(jì)取 1.1 5.噴淋吸收塔主要工藝設(shè)計(jì)參數(shù) (1)煙氣流速 在保證除霧器對(duì)煙氣中所攜帶水滴的去除效率及吸收系統(tǒng)壓降允許的條件下， 適當(dāng)提高煙氣流速，可加劇煙氣和漿液液滴之間的湍流強(qiáng)度，從而增加兩者之 間的接觸面積。同時(shí)，較高的煙氣流速還可持托下落的液滴，延長(zhǎng)其在吸收區(qū) 的停留時(shí)間，從而提高脫硫效率。 另外，較高的煙氣流速還可適當(dāng)減少吸收塔和塔內(nèi)件的幾何尺寸，提高吸 收塔的性價(jià)比。在吸收塔中，煙氣流速通常為 3～4.5m/s。許多工程實(shí)踐表明， 3.5m/s≤煙氣流速(110%過(guò)負(fù)荷)≤4.2m/s 是性價(jià)比較高的流速區(qū)域。 綜合考量，本實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)選擇煙氣流速取 3.6m/s. (2)吸收塔直徑 . . 吸收塔直徑計(jì)算公式為： 21()QAvDv??? 式中 Q為煙氣體積流量，m 3/h；v 為煙氣流速，m/s；A 為煙氣過(guò)流斷面面 積，m 2。 設(shè)塔內(nèi)的操作溫度為 70℃(343.15)，常溫時(shí)溫度為 (293.15)，則此條件20oC 下的煙氣流量為: Q=205.25 343.15/293.15=240.26 m /s3 則吸收塔直徑為： ，取9.2m。VQD2.96340???? 6.噴淋塔的高度設(shè)計(jì) （1） 噴淋塔吸收區(qū)高度設(shè)計(jì) 方法一：達(dá)到一定的吸收目標(biāo)需要一定的塔高。通常煙氣中的二氧化硫濃度 比較低。吸收區(qū)高度的理論計(jì)算式為 h=H0NTU (1) 其中：H0 為傳質(zhì)單元高度：H 0=Gm/(kya)（k a為污染物氣相摩爾差推動(dòng)力的 總傳質(zhì)系數(shù)，a 為塔內(nèi)單位體積中有效的傳質(zhì)面積。 ） NTU為傳質(zhì)單元數(shù)，近似數(shù)值為 NTU=(y1-y2)/ △y m，即氣相總的濃度 變化除于平均推動(dòng)力△y m=（△y 1-△y 2）/ln(△y 1/△y 2)(NTU是表征吸收困難程 度的量，NTU 越大，則達(dá)到吸收目標(biāo)所需要的塔高隨之增大。 根據(jù)（1）可知：h=H0NTU= )ln(***211221 yakGyakymym???? = =9.8110akyY25.07.4W? . . (2)82.0WakL?? 其中：y 1,y2為脫硫塔內(nèi)煙氣進(jìn)塔出塔氣體中 SO2組分的摩爾比，kmol(A) /kmol(B) , 為與噴淋塔進(jìn)塔和出塔液體平衡的氣相濃度，kmol(A)/kmol(B)*12 kya 為氣相總體積吸收系數(shù)，kmol/(m 3 h﹒kp a). x2，x 1為噴淋塔石灰石漿液進(jìn)出塔時(shí)的 SO2組分摩爾比，kmol(A)/kmol(B) G 氣相空塔質(zhì)量流速，kg/(m 2﹒h) W 液相空塔質(zhì)量流速，kg/(m 2﹒h) y1=mx1, y2=mx2 (m為相平衡常數(shù)，或稱分配系數(shù)，無(wú)量綱) kYa為氣體膜體積吸收系數(shù)，kg/(m 2﹒h﹒kPa) kLa為液體膜體積吸收系數(shù)，kg/(m 2﹒h﹒kmol/m 3) 式（2）中 為常數(shù)，其數(shù)值根據(jù)表? 表 溫度與 值的關(guān)系? 溫度/ 10 15 20 25 30? 0.0093 0.0102 0.0116 0.0128 0.0143 采用吸收有關(guān)知識(shí)來(lái)進(jìn)行吸收區(qū)高度計(jì)算是比較傳統(tǒng)的高度計(jì)算方法，雖然 計(jì)算步驟簡(jiǎn)單明了，但是由于石灰石漿液在有噴淋塔自上而下的流動(dòng)過(guò)程中由 于石灰石濃度的減少和亞硫酸鈣濃度的不斷增加，石灰石漿液的吸收傳質(zhì)系數(shù) 也在不斷變化，如果要算出具體的瞬間數(shù)值是不可能的，因此采用這種方法計(jì) 算難以得到比較精確的數(shù)值。 以上是傳統(tǒng)的計(jì)算噴淋塔吸收區(qū)高度的方法，此外還有另外一種方法可以計(jì) 算。 方法二：為了更加準(zhǔn)確，減少計(jì)算的誤差，需要將實(shí)際的噴淋塔運(yùn)行狀態(tài)下的 煙氣流量考慮在內(nèi)。而這部分的計(jì)算需要用到液氣比（L/G） 、煙氣速度 . . u（m/s）和鈣硫摩爾比(Ca/S)的值。本實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)選取的液氣比為 12.2L/ ，煙3m 氣流速為 3.6m/s,鈣硫比為 1.1。 含有二氧化硫的煙氣通過(guò)噴淋塔將此過(guò)程中塔內(nèi)總的二氧化硫吸收量平均 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(fù)荷――平均容積吸收率， 以 表示。? 吸收區(qū)高度 h1一般指煙氣進(jìn)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(guò)噴淋塔，塔內(nèi)噴淋漿液將 煙氣中的 SO 濃度降低到符合排放標(biāo)準(zhǔn)的程度，將此過(guò)程中塔內(nèi)總的二氧化硫2 吸收量平均計(jì)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(fù)荷—平 均容積吸收率，以 表示。其表達(dá)式如下：? 01QCKVh??? 其中， —平均容積吸收率，kg/（m 3 ） ；? C—標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下進(jìn)口煙氣的質(zhì)量濃度，kg/m 3；（本設(shè)計(jì)為 8.81） V—吸收區(qū)容積，m 3； —給定的二氧化硫吸收率（％） ；本設(shè)計(jì)方案為 88％? h1—吸收塔內(nèi)吸收區(qū)高度，m； K0—常數(shù)，K 0=3600v273/(273+t)其數(shù)值取決于煙氣流速 v(m/s)和 操作溫度(℃) ； 由于傳質(zhì)方程可得噴淋塔內(nèi)單位橫截面面積上吸收二氧化硫的量為： myyhakyG????)(21 其中: G為載氣流量(二氧化硫濃度比較低，可以近似看作煙氣流量)， kmol/( m2.s)； y1,y2 分別為、進(jìn)塔出塔氣體中二氧化硫的摩爾分?jǐn)?shù)（標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下 的體積分?jǐn)?shù)） ； . . ky 單位體積內(nèi)二氧化硫以氣相摩爾差為推動(dòng)力的總傳質(zhì)系數(shù)， kg/(m3﹒s)； a 為單位體積內(nèi)的有效氣液傳質(zhì)面積，m 2/m3； 為平均推動(dòng)力，即塔底推動(dòng)力，y? )ln(/)( 2121 yym????? 所以 （3）hG/21? 又因?yàn)?)(73/)2(4. 流 速utG??? 將式子（3） 的單位換算成 ,可以寫成?)kg2s? （4） huyt/734.6301???? 吸收塔進(jìn)口煙氣溫度設(shè)計(jì)為 110℃，煙氣一般被冷卻到 46～55℃，取煙氣 出口溫度為 30℃ 。噴淋塔的操作溫度（110+30）/2=70℃ y= 0.42/205.25 = 0.20％， 由已經(jīng)有的經(jīng)驗(yàn)，吸收率范圍在 之間，取)/(5.6~3smkg? ；)/(63smkg??? 代入（4）式可得 6=3600（64/22.4）273/(273+70) 3.60.00200.88/h 求得吸收區(qū)高度 h =8.65m。1 如果僅從脫硫技術(shù)角度考慮，設(shè)計(jì)時(shí) 應(yīng)取低值以求保險(xiǎn)；但如果考慮經(jīng)? 濟(jì)因素， 低則塔容積增大，會(huì)使投資、運(yùn)行維護(hù)費(fèi)用等增加。 在吸收區(qū)中，? 噴嘴布置分為 2~6層，噴淋層間距 0.8~2m，脫硫率要求低時(shí)可減少，低負(fù)荷時(shí) 可停運(yùn)某一層。本設(shè)計(jì)方案噴淋層設(shè)為 4，間距 2m。 （2）煙氣進(jìn)口高度 ，出口高度 ：2h2h . . 根據(jù)工藝要求，進(jìn)出口流速（一般為 12m/s-30m/s）確定進(jìn)出口面積，一般 希望進(jìn)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(guò)大，否則影響穩(wěn)定性。其計(jì)算公式如下： QhuL? 式中： u—煙氣入口氣速，一般取 14~15m/s；本設(shè)計(jì)取 14m/s； L—煙氣進(jìn)、出口寬度； Q—高溫(取 110 )狀態(tài)下煙氣進(jìn)口流量為： oCsm/95.28731025.03??? 煙氣進(jìn)出口寬度占塔內(nèi)徑的 60%~90%。本設(shè)計(jì)取入口寬度為內(nèi)徑的 90%，出口 寬度為內(nèi)徑的 70%。則： L 入 =9.20.9=8.28m L 出 =9.20.7=6.44m 所以由上面公式得： =287.95148.28=2.48m，取 2.5m。2h =287.95146.44=3.19m，取 3.2 。 m （3）漿液池高度 ：3h 漿池容量 V1的計(jì)算表達(dá)式如下： 1LQtG?? 式中： L/G—液氣比，取 12.2L/m3； Q—煙氣標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)濕態(tài)容積，m 3/ ，Q=205.25m 3/s；h t1—漿液停留時(shí)間，4~8min，取 t1=6min=360s。 由上式可得噴淋塔漿液池體積： V1=(L/G) Qt1=12.2205.25360/1000=901.5m3 選取漿液池內(nèi)徑略大于吸收區(qū)內(nèi)徑，內(nèi)徑 D=9.3m。 . . 根據(jù) V計(jì)算漿液池高度 ：3hmDv3.195042213 ???? 表 吸收塔高度參考表 項(xiàng)目 范圍 吸收塔入口寬度與直徑之比/ % 60—90 入口煙道到第一層噴淋層的距離/ m 2—3.5 噴淋層間距/ m 1.2—2 最頂端噴淋層到除霧器的距離/ m 1.2—2 除霧器高度/ m 2.0—3.0 除霧器到吸收塔出口的距離/ m 0.5—1 吸收塔出口寬度與直徑之比/ % 60—100 （4） 除霧區(qū)高度 ：本設(shè)計(jì)高度確定為 3.0m，即 =3.0m。4h4h （5）煙道入口到第一層噴淋層的距離 =2~3.5m；本設(shè)計(jì)取 3.0m。5h （6）煙氣進(jìn)口底部至漿液面的距離 ：一般定為 0.8~1.2m為宜，本設(shè)計(jì)6 方案取 1.1m。 （7）最頂層噴淋層到除霧器的距離 =1.2~2m；本設(shè)計(jì)取 1.5m。7h （8）除霧器到吸收塔出口的距離 =0.5~1m；本設(shè)計(jì)取 0.7m。8 因此噴淋塔最終的高度為： H= m95.36705.10.3.13256 ????? . . 煙氣的停留時(shí)間=（8.65+2.5+3.2）3.6=3.99s 表 噴淋塔設(shè)計(jì)參數(shù) 吸收塔主要設(shè)計(jì)參數(shù)表 項(xiàng)目 數(shù)值 入口標(biāo)況煙氣量（濕）/ m 3/h 6.82105 入口煙氣溫度/℃ 110 入口 SO2/ kg/h 4320 出口濕煙氣量/ m 3/h 7.47105 亞硫酸鈣氧化停留時(shí)間/min 6 鈣硫摩爾比 1.1 脫硫漿液含固量/% 20 脫硫效率/% ≥88 吸收塔各部分 尺寸/m 直徑 D 9.2 吸收區(qū)高度 1h8.65 煙氣進(jìn)口高度 2 2.5 煙氣出口高度 3.2 漿液池高度 3h13.3 除霧區(qū)高度 4 3.0 煙道入口到第一層噴淋層的距離 5 3.0 煙氣進(jìn)口底部至漿液面的距離 6h1.1 最頂層噴淋層到除霧器的距離 7 1.5 除霧器到吸收塔出口的距離 8 0.7 噴淋塔的最終高度 H36.95 . . 氧硫比 1.0 漿液 pH值 5.85~6.15 噴淋區(qū)直徑/m 9.20 漿液池直徑/m 9.30 塔高/m 36.95 三、 總平面圖設(shè)計(jì) 1.一般規(guī)定 (1)脫硫裝置的總體設(shè)計(jì)應(yīng)符合下列要求： ①工藝流程合理，煙道短捷； ②交通運(yùn)輸便捷； ③方便施工，有利于維護(hù)檢修； ④合理利用地形、地質(zhì)條件； ⑤充分利用廠內(nèi)公用設(shè)施； ⑥節(jié)約用地，工程量小，運(yùn)行費(fèi)用低； ⑦符合環(huán)境保護(hù)、勞動(dòng)安全和工業(yè)衛(wèi)生要求。 (2)技改工程應(yīng)避免拆遷運(yùn)行機(jī)組的生產(chǎn)建（構(gòu)）筑物和地下管線。當(dāng)不能避 免 時(shí)，應(yīng)采取合理的過(guò)渡措施。 (3)吸收劑卸料及貯存場(chǎng)所宜布置在對(duì)環(huán)境影響較小的區(qū)域。 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(yīng)緊鄰吸收塔布置。吸收劑制備及 脫硫副產(chǎn)品處理場(chǎng)地宜在吸收塔附近集中布置，或結(jié)合工藝流程和場(chǎng)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(shè)而需要預(yù)留脫硫場(chǎng)地時(shí)，宜預(yù)留在緊鄰 鍋爐引風(fēng)機(jī)后部煙道及煙囪的外側(cè)區(qū)域。場(chǎng)地大小應(yīng)根據(jù)將來(lái)可能采用的脫 硫工藝方案確定。在預(yù)留場(chǎng)地上不應(yīng)布置不便拆遷的設(shè)施。 . . (3)事故漿池或事故漿液箱的位置應(yīng)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(dá)標(biāo)后與主 體工程統(tǒng)一復(fù)用或排放。緊鄰廢水處理間的卸酸、卸堿場(chǎng)地應(yīng)選擇在避開(kāi)人 流的偏僻地帶。 (5)石膏倉(cāng)或石膏貯存間宜與石膏脫水車間緊鄰布置，并應(yīng)設(shè)順暢的運(yùn)輸通道。 石膏倉(cāng)下面的凈空高度應(yīng)確保擬采用的石膏運(yùn)輸車輛能夠通暢。 (6)脫硫場(chǎng)地的標(biāo)高應(yīng)不受洪水危害。脫硫裝置若在主廠房區(qū)環(huán)形道路內(nèi)，防 洪標(biāo)準(zhǔn)與主廠房區(qū)相同；若在主廠房區(qū)環(huán)形道路外，防洪標(biāo)準(zhǔn)與其他場(chǎng)地相 同。 (7)脫硫裝置主要設(shè)施宜與鍋爐尾部煙道及煙囪零米高程相同，并與其他相鄰 區(qū)域的場(chǎng)地高程相協(xié)調(diào)，有利于交通聯(lián)系、場(chǎng)地排水和減少土石方工程量。 (8)新建電廠，脫硫場(chǎng)地的平整及土石方平衡應(yīng)由主體工程統(tǒng)一考慮。技改工 程，脫硫場(chǎng)地應(yīng)力求土石方自身平衡。場(chǎng)地平整坡度視地形、地質(zhì)條件確定， 一般為 0.5～2.0%；困難地段不小于 0.3%，但最大坡度不宜大于 3.0%。 (9)建筑物室內(nèi)、外地坪高差應(yīng)符合下列要求： ①有車輛出入的建筑物室內(nèi)、外地坪高差，一般為 0.15～0.30m； ②無(wú)車輛出入的室內(nèi)、外高差可大于 0.30m； ③易燃、可燃、易爆、腐蝕性液體貯存區(qū)地坪宜低于周圍道路標(biāo)高。 (10)當(dāng)開(kāi)挖工程量較大時(shí)，可采用階梯布置方式，但臺(tái)階高差不宜超過(guò) 5m，并 設(shè)臺(tái)階間的連接踏步。擋土墻高度 3m 及以上時(shí)，墻頂應(yīng)設(shè)安全護(hù)欄。同一套 脫硫裝置宜布置在同一臺(tái)階場(chǎng)地上。卸腐蝕性液體的場(chǎng)地宜設(shè)在較低處，且地 坪應(yīng)做防腐蝕處理。 (11)脫硫場(chǎng)地的排水方式應(yīng)與主體工程相統(tǒng)一。 3.交通運(yùn)輸 (1)脫硫島內(nèi)道路的設(shè)計(jì)，應(yīng)保證脫硫島的物料運(yùn)輸便捷，消防通道暢通，檢 修方便，并滿足場(chǎng)地排水的要求。并符合 GBJ22 的要求。 (2)吸收劑運(yùn)輸應(yīng)考慮防潮、防灑落和防揚(yáng)塵等措施。 . . (3)脫硫島內(nèi)的道路應(yīng)與廠內(nèi)道路形成路網(wǎng)。并根據(jù)生產(chǎn)、生活、消防和檢修 的需要設(shè)置行車道路、消防車通道和人行道。 (4)物料裝卸區(qū)域停車位路段縱坡宜為平坡，當(dāng)布置困難時(shí)，坡度不宜大于 1.5%， 應(yīng)設(shè)足夠的汽車會(huì)車、回轉(zhuǎn)場(chǎng)地，并按行車路面要求進(jìn)行硬化處理。 (5)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。 (6)進(jìn)廠吸收劑應(yīng)設(shè)有計(jì)量裝置和取樣裝置，也可與電廠主體工程共用。 4.綜合管線布置 (1)脫硫設(shè)備的管線綜合布置應(yīng)與主體工程協(xié)調(diào)一致，主要管架和溝道、電纜 橋架宜集中布置，并留有足夠的管線走廊。漿液管道布置應(yīng)考慮坡度，不出 現(xiàn)低洼彎點(diǎn)。在寒冷地區(qū)，應(yīng)考慮電伴熱或蒸汽伴熱等防凍措施。管架、管 線和溝道宜沿道路布置，地下管線和溝道一般宜敷設(shè)在道路行車部分之外， 當(dāng)確需沿道路下敷設(shè)或與道路交叉時(shí)，應(yīng)根據(jù)實(shí)際情況采取加固等防護(hù)措施。 (2)架空管道在跨越道路時(shí)應(yīng)符合 HJ/T179-2005和 DL5000的規(guī)定。 四、配套設(shè)施設(shè)計(jì)計(jì)算 1.增壓風(fēng)機(jī)的選型 根據(jù)實(shí)際需要，增壓風(fēng)機(jī)的位置選在進(jìn)入 GGH之前，一方面可以防止防腐不 過(guò)關(guān)的問(wèn)題，一方面可以大大降低初期投資。 增壓風(fēng)機(jī)的選型，根據(jù)需要可以選擇離心風(fēng)機(jī)、靜葉可調(diào)軸流式風(fēng)機(jī)(靜調(diào) 風(fēng)機(jī))和動(dòng)葉可調(diào)軸流式風(fēng)機(jī)(動(dòng)調(diào)風(fēng)機(jī))。離心風(fēng)機(jī)由于存在體積大、占地面積 大及檢修吊起困難等弊端，在煙氣脫硫工程中較少被采用，增壓風(fēng)機(jī)一般選擇 軸流風(fēng)機(jī)。 由于靜調(diào)風(fēng)機(jī)有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、轉(zhuǎn)速較低、可靠性較高、初投資和維修費(fèi)用低 等優(yōu)點(diǎn)，同時(shí)考慮到本設(shè)計(jì)中電廠的發(fā)電功率不算很大，風(fēng)機(jī)負(fù)荷不算重，不 需要用動(dòng)調(diào)風(fēng)機(jī)，故選用靜調(diào)風(fēng)機(jī)，配 2臺(tái)。 . . 2.煙氣換熱器的選型 GGH的作用是降低進(jìn)入吸收塔原煙氣的溫度，使其適合脫硫反應(yīng)的最佳溫 度；提高凈煙氣溫度，避免煙氣進(jìn)入煙囪后發(fā)生低溫腐蝕并利于排煙。煙氣換 熱器有回轉(zhuǎn)式、管式換熱器 2種。 針對(duì)該工程實(shí)際情況，考慮到占地面積盡量小、輔助設(shè)備盡量少、設(shè)備投 資及運(yùn)行維護(hù)費(fèi)用盡量少、運(yùn)行可靠性能盡量高、操作盡量簡(jiǎn)易等因素，采用 1臺(tái)回轉(zhuǎn)式換熱器作為該脫硫工程的煙氣換熱器。 3.漿液循環(huán)泵的選型 吸收塔再循環(huán)泵安裝在吸收塔旁，用于吸收塔內(nèi)石膏漿液的再循環(huán)，采用單 流和單級(jí)臥式離心泵。由于吸收塔循環(huán)液是固液雙相流介質(zhì)，這種高速流動(dòng)且 成分復(fù)雜的介質(zhì)對(duì)循環(huán)泵的用材提出了苛刻的要求。漿液循環(huán)泵過(guò)流部件耐蝕、 耐磨性能是決定泵使用壽命的重要指標(biāo)。 合金泵具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、運(yùn)行可靠、壽命長(zhǎng)、維修量小的特點(diǎn)，故選用合金泵 作為本設(shè)計(jì)的漿液循環(huán)泵。 漿液再循環(huán)系統(tǒng)采用單元制，每個(gè)噴淋層配一臺(tái)漿液循環(huán)泵，共 5臺(tái)。 漿液循環(huán)量由液氣比 和煙氣流量共同決定。本設(shè)計(jì)中由于液氣比GL =12.2L/m3，煙氣量為 205.25m3/s，因此漿液循環(huán)量為GL hmsLL /6.9014/.25042.1 3???? 每臺(tái)漿液循環(huán)泵的循環(huán)量為 2253.6m3/h，取為 3000m3/h。 4.氧化風(fēng)機(jī)的選型 亞硫酸鈣和亞硫酸氰鹽的氧化分為兩個(gè)部分，一是吸收塔內(nèi)煙氣中氧氣進(jìn) 入漿液液滴的自然氧化，二是空氣通過(guò)曝氣管網(wǎng)進(jìn)入漿液池的強(qiáng)制氧化。 氧化風(fēng)機(jī)設(shè)在氧化風(fēng)機(jī)房?jī)?nèi)，其作用是為吸收塔漿池中的漿液提供充足的氧 化空氣。風(fēng)機(jī)主要有 3類：離心風(fēng)機(jī)、軸流風(fēng)機(jī)和羅茨風(fēng)機(jī)。由于羅茨風(fēng)機(jī)為 高壓恒流風(fēng)機(jī)，風(fēng)壓最高可達(dá) 150KPa，且適合恒流量負(fù)載的情況，因此選用羅 . . 茨風(fēng)機(jī)。 考慮空氣富裕量，氧化所需的氧氣量等于 SO2 的產(chǎn)生量，即 0.42m3/s,取空 氣濕度為 0.0116所以鼓風(fēng)風(fēng)量為 hmsm/2.71/03.)160()78.31(420 3???? 選用 2臺(tái) RT-300的羅茨風(fēng)機(jī)，轉(zhuǎn)速為 1086rpm，功率 37.00kw，一臺(tái)備用。 5.氧化吸收池?cái)嚢铏C(jī)的選型 在吸收塔底部，石灰石漿液經(jīng)過(guò)脫硫過(guò)程之后，變成了 CaSO3和 ，此時(shí)為了使氧化風(fēng)機(jī)鼓入的空氣能夠充分地和 CaSO3和OHCaS231? 接觸，以便充分氧化，需要 CaSO3和 的混合溶液內(nèi)部OHCaS231? 顆粒分布均勻，在這種情況下，需要使用攪拌器來(lái)使溶液懸浮顆粒均勻混合， 同時(shí)增大和空氣接觸的面積。 在吸收塔漿液池的下部，沿塔徑向布置四臺(tái)側(cè)進(jìn)式攪拌器，其作用是使?jié){液 的固體維持在懸浮狀態(tài)，同時(shí)分散氧化空氣。攪拌器安裝有軸承罩、主軸、攪 拌葉片、機(jī)械密封。攪拌器葉片安裝在吸收塔降池內(nèi)，與水平線約為 10度傾角、 與中心線約為-7 度傾角。采用低速攪拌器，有效防止?jié){液沉降。攪拌槳型式為 三葉螺旋槳，軸的密封形式為機(jī)械密封。吸收塔攪拌器的攪拌葉片和主軸的材 質(zhì)為合金鋼。在運(yùn)行時(shí)嚴(yán)禁觸摸傳動(dòng)部件及拆下保護(hù)罩。向吸收塔加注漿液時(shí)， 攪拌器必須不停地運(yùn)行。 6.石灰石漿液制備系統(tǒng) 石灰石塊（粒度<20mm）經(jīng)電廠自備汽車運(yùn)輸卸入卸料斗，再經(jīng)擋邊帶式輸 送機(jī)送入石灰石貯倉(cāng)。石灰石塊通過(guò)安裝在貯倉(cāng)下部的皮帶稱重給料機(jī)，將一 定量的石灰石送入濕式球磨機(jī)的磨頭，并與水混和進(jìn)入濕式球磨機(jī)研磨，研磨 后的半成品從磨尾出來(lái)流入石灰石漿液循環(huán)池，石灰石漿液循環(huán)池上的石灰石 漿液循環(huán)泵將石灰石漿液打入石灰石漿液旋流站，石灰石漿液經(jīng)旋流后，合格 . . 的石灰石漿液溢流進(jìn)入石灰石漿液箱，不合格的石灰石漿液返回濕式球磨機(jī)的 除塵設(shè)備磨頭重新研磨。石灰石漿液循環(huán)池、石灰石漿液箱上安裝有攪拌器， 以防漿液沉淀。石灰石漿液箱中的漿液再經(jīng)調(diào)漿，達(dá)設(shè)計(jì)要求 1250kg/m3 (含固 量 30％)。這樣制成的石灰石漿液用石灰石漿液泵打到吸收塔，根據(jù)煙氣負(fù)荷、 脫硫塔煙氣入口的 SO2濃度和 pH值來(lái)控制噴入吸收塔的漿液量，剩余部分返回 制漿。為了防止結(jié)塊和堵塞, 要使?jié){液不斷地流動(dòng)循環(huán)。 已計(jì)算石灰石消耗為（1512.0-181.44）/22.41001.1/1000=6.534t/h 由以上計(jì)算知每天所需的石灰石量為 156.82t/d，根據(jù)漿液密度 1250kg/m3 (含固量 30％)，可以計(jì)算出所需漿液量為 h/m42.17d/9.418%301258.6 33???m 選用 2臺(tái)流量 40m3/h，揚(yáng)程 20m的潤(rùn)神 GMZ系列石灰石漿液泵，一臺(tái)備用。 五、存在的問(wèn)題及解決方法 1. 煙氣降溫問(wèn)題 大多數(shù)含硫煙氣溫度為120~185℃或更高, 而吸收操作則要求在較低溫度下( 60℃左右) 進(jìn)行, 因而在進(jìn)行吸收之前要對(duì)煙氣進(jìn)行預(yù)冷卻, 將其冷卻到60℃ 左右。常用冷卻煙氣的方法有