1、大氣污染控制工程課程設計說明書（論文）成 績南京工程學院課程設計說明書（論文）題 目 石灰石濕法煙氣脫硫（噴淋塔）課程名稱 大氣污染控制工程 院（系、部） 環境工程學院 專 業 環境工程 班 級 環境111 學 號 216110115 姓 名 丁文文 起止日期 2014-05-262013-06-06 指導教師 張東平 目錄前言3第一章 設計概論31.1 設計任務31.1.1 設計原始資料31.1.2 設計內容4第二章 設計計算52.1 煙量氣、煙塵和二氧化硫濃度的計算52.1.1 標準狀態下理論空氣量52.1.3 標準狀態下實際煙氣量52.1.4 標準狀態下煙氣含塵濃度6 2.1.5 標準狀

2、態下煙氣中二氧化硫濃度的計算72.1.7石灰石耗量和石膏產量的計算82.1.9 煙氣體積的流量9 2.1.10 煙氣質量流量92.1.14 廢水流量的計算122.1.15 工藝水消耗量132.1.16 石膏脫水132.1.17 石膏漿液密度計算132.1.18 旋流器底流密度計算132.1.19 旋流器頂流密度計算142.1.22 石灰石漿液供給152.1.24 石灰石漿液密度152.1.26 漿液池尺寸設計162.1.27 濾池箱尺寸設計162.1.30 吸收塔尺寸的設計172.1.30.1循環漿液流量172.1.31 噴淋層設計202.1.32 煙道尺寸設計222.1.34 增壓風機總壓損

3、232.1.36 三臺循環泵軸功率計算232.1.37 電機參數24第三章 總結與致謝25主要參考文獻26前言我國是世界上最大的煤炭消費國，煤炭占一次能源消費總量的 70%左右。隨著經濟的迅猛發展，電力需求日益增加，煤炭消耗量亦迅速攀升，連續多年二氧化硫年排放量居世界首位。二氧化硫形成的酸雨覆蓋了 40%以上的國土面積，全國 50%以上的城市遭受酸雨的影響，其中尤以西南、華中、華南、福建、上海、山東、山西等地區更為嚴重。酸雨嚴重的地方森林枯死、草地變黃、莊稼減產，建材腐蝕，嚴重危害人類生存環境。目前，我國已把解決煙氣脫硫問題納入國家大政方針并成為治理火電行業和化工行業首要解決的問題。 目前，全

4、世界煙氣脫硫工藝共有200多種經過幾十年不斷的探索和實踐，在火電廠上應用的脫硫工藝僅在10種左右，主要包括有：石灰石石膏濕法煙氣脫硫工藝；旋轉噴霧半干法煙氣脫硫工藝；爐內噴鈣加尾部煙道增濕活化脫硫工藝；循環流化床鍋爐脫硫工藝；海水脫硫煙氣工藝；電子束煙氣脫硫工藝以及荷電子束煙氣脫硫工藝；電干式噴射法煙氣脫硫工藝等。其中，應用最廣泛的是石灰石石膏濕法煙氣脫硫工藝，濕式石灰石石膏法脫硫工業化裝置已有四十余年的歷史，經過多年不斷改進發展與完善，目前已成為世界上技術最為成熟、應用最為廣泛的脫硫工藝。 本文主要是火電廠濕式石灰石石膏法煙氣脫硫系統設計，其主要包括：煙氣脫硫工藝的選擇、燃煤鍋爐排煙量及煙塵

5、和二氧化硫濃度的計算、石灰石的消耗量和石膏產量及水平衡的計算、吸收塔尺寸及噴淋系統的計算、除霧器和漿液系統及石膏脫水系統的計算、風機及電機的選擇設計等。第1章 設計概論1.1 設計任務1.1.1 設計原始資料 假定燃煤熱值20.6000 kJ/kg ,全廠效率41.3%，含硫量0.79% 裝機容量：200 MW 發電效率：41.3% 除塵器出口排煙溫度：135 煙氣密度（標準狀態）：1.34 kg/m3 空氣過剩系數:=1.3 排煙中飛灰占煤中不可燃成分的比例：16% 煙氣在鍋爐在出口前阻力：800Pa 當地大氣壓力：97.86kPa 冬季室內空氣溫度：-1 空氣含水（標準狀態下）按0.012

6、93kg/m3 煙氣其他性質按空氣計算 煤的工業分析元素分析值：Var表1-1煤的工業分析元素分析值組分CarHarSarOarNarWarAar Var %6450.66.4181615按鍋爐大氣污染物排放標準（GB132223-2011）中標準執行煙塵濃度排放標準（標準狀態下）：30mg/m3二氧化硫排放標準（標準狀態下）：200mg/m3基準氧含量按6%計算。 1.1.2 設計內容 （1） 燃燒鍋爐排煙量及煙塵和二氧化硫濃度的計算。 （2） 采用石灰石石膏法煙氣脫硫。 （3）計算石灰石消耗量、石膏產量，并進行水平衡算的計算。 （4）選擇合適的液氣比和空塔氣速計算吸收塔塔徑、塔高并對噴淋系

7、統、除霧器、漿液箱、石膏脫水系統進行計算。 （5）風機及電機的選擇設計：根據脫硫系統所處理煙氣量、煙氣溫度、系統總阻力等計算選擇風機種類、型號及電動機的種類、型號和功率。 （6）編寫設計說明書：設計說明書按設計程序編寫、包括方案的確定，設計集散、設備選擇和有關設計的簡圖等內容。課程設計說明書包括封面、目錄、前言、正文、小結及參考文獻等部分，文字應簡明、通順、內容正確完整，書寫工整、裝訂成冊。（7）圖紙要求：脫硫系統圖一張（A3）。系統圖應按比例回執、標出設備、關鍵編號。（8）如果條件允許需附除塵系統平面、剖面布置圖23章（A3）。第二章 設計計算2.1 煙量氣、煙塵和二氧化硫濃度的計算2.1.

8、1 標準狀態下理論空氣量 計算得 CY，HY，SY，OY分別為煤中各元素所含的質量分數。2.1.2 標準狀態下理論煙氣量（設空氣含濕量12.93g/m3） 標準狀態下理論空氣量，()； WY煤中水分所占質量分數，%； NYN元素在煤中的質量分數，%。計算得： 2.1.3 標準狀態下實際煙氣量 a空氣過剩系數； 標準狀態下理論煙氣量，； 標準狀態下理論空氣量，。 （標準狀態下煙氣流量Q應以計，因此，。） 設計煤耗量： mcoal = 裝機容量 發電效率 Hu 燃煤熱值（本課設取20.600kJ/kg） 計算得： 所以: 2.1.4 標準狀態下煙氣含塵濃度 排煙中飛灰占煤中不可燃成分的質量分數(1

9、6%)； AY煤中不可燃成分的含量(16%)； 標準狀態下實際煙氣量，。 計算得： 2.1.5 標準狀態下煙氣中二氧化硫濃度的計算 S煤中含可燃硫的質量分數； 標準狀態下燃煤產生的實際煙氣量，。計算得： SO2的校準：假定干煙氣中的氧氣含量為7% 除硫效率為： 2.1.6 標準狀況下SO2燃燒產量 式中：二氧化硫摩爾質量，g/moL；MS硫的摩爾質量，g/moL；mcoal燃燒耗煤量，t/h。則代入數據有： SO2的脫除量： 2.1.7石灰石耗量和石膏產量的計算由反應式：得：石灰石耗量為：石膏產量為：2.1.8 煙氣中水蒸氣密度由理想氣體狀態方程得： 2.1.9 煙氣體積的流量 煙氣含水率（體

10、積） 2.1.10 煙氣質量流量 2.1.11 吸收塔飽和溫度計算 假定電除塵器出口溫度為135GGH出口溫度為108 在h,x圖上，108和0.048的交點的焓h=233(kJ/kg)。沿等焓線到飽和線 可得到飽和溫度T=53 2.1.12 吸收塔出口凈煙氣的計算 2.1.13 吸收塔煙氣計算結果匯總 吸收塔入口： 吸收塔出口： 2.1.14 廢水流量的計算假定煙氣中HCl濃度，HCl的去除率為98%廢水中 Cl含量保持 2.1.15 工藝水消耗量 2.1.16 石膏脫水 （石膏密度，水的密度） 假定: 吸收塔石膏濃度 Cgvpsum = 13% 旋流器底流石膏密度 Cgvpsum = 50

11、% 真空皮帶機石膏濃度 Cgvpsum = 90% 旋流器頂流石膏密度 Cgvpsum = 3%2.1.17 石膏漿液密度計算 2.1.18 旋流器底流密度計算 2.1.19 旋流器頂流密度計算 2.1.20 脫水石膏產量 2.1.21 吸收塔來石膏漿液計算 聯立方程組得： 2.1.22 石灰石漿液供給 石灰石耗量 假定石灰石漿液濃度 石灰石固體密度2.1.23 石灰石漿液質量流量 2.1.24 石灰石漿液密度 與石灰石漿液密度經驗值1.23（kg/L)接近，計算合理。2.1.25 石灰石漿液體積流量 2.1.26 漿液池尺寸設計 (1)假定漿液停留時間 漿液灌體積 漿液罐直徑計算 聯立上式得

12、： 2.1.27 濾池箱尺寸設計 假定濾布沖洗水量以50的石膏質量流量作為石膏 沖洗水量 2.1.28 濾液量 2.1.29 濾液箱容積 假定濾液箱停留時間 2.1.30 吸收塔尺寸的設計2.1.30.1循環漿液流量 煙氣流量 二氧化硫濃度 二氧化硫脫除率 查資料得: 液氣比與煤含硫量和脫硫率關系較大，一般在825L/m3之間。 假定液氣比，吸收塔出口凈煙氣溫度T2=53。 循環漿液流量 設計噴淋塔層數為3 每層循環漿液流量 2.1.30.2 吸收塔直徑查資料得: 吸收塔煙氣流速通常為35m/s，取=4m/s。 2.1.30.3吸收塔循環區體積假定循環漿液停留時間26 min，取 2.1.30

13、.4 吸收塔總高 漿液池位高度 另外考慮到因注入氧化空氣引起的吸收塔漿液液位波動，漿液液位高度增加0.5，取H1=10.82；漿液液面距入口煙道高度H2，考慮到漿液鼓入氧化空氣和攪拌時液位有所波動；入口煙氣溫度較高、漿液溫度較低可對進口管底部有些降溫影響，加之該區間需接近料管，H2一般定位800mm1300mm范圍為宜。此處H2取1.2; 進口煙道高度H3=4,進口煙道頂部距底層噴淋層高,H4=2.5m, 噴淋層區域高度H5,設計噴淋層之間的間隔2，噴淋層數3層, H5=22=4 ,除霧區高度H6=4m，出口煙道高度：H7=3。吸收塔總高 2)除霧器的主要設計指標a.沖洗覆蓋率：沖洗覆蓋率是指

14、沖洗水對除霧器斷面的覆蓋程度。據經驗值5，沖洗覆蓋率一般在180200。其可按下式計算：沖洗覆蓋率=式中： A某一沖洗面的有效通流面積，取A=100m2； n該沖洗面的噴嘴數，取n=90； 噴射擴散角，一般為90120，取 =90； h噴嘴距除霧器表面的垂直距離，一般為0.6m0.9m，取h=0.8m。代入數據有： 沖洗覆蓋率=在180200范圍內，設計合理。b.除霧器沖洗周期：沖洗周期是指除霧器每次沖洗的時間間隔。由于除霧器沖洗期間會導致煙氣帶水量加大。所以沖洗不宜過于頻繁，但也不能間隔太長,否則易產生結垢現象，除霧器的沖洗周期主要根據煙氣特征及吸收劑確定。c.除霧效率。指除霧器在單位時間內

15、捕集到的液滴質量與進入除霧器液滴質量的比值。影響除霧效率的因素很多，主要包括：煙氣流速、通過除霧器斷面氣流分布的均勻性、葉片結構、葉片之間的距離及除霧器布置形式等。d.系統壓力降。指煙氣通過除霧器通道時所產生的壓力損失，系統壓力降越大，能耗就越高。除霧系統壓降的大小主要與煙氣流速、葉片結構、葉片間距及煙氣帶水負荷等因素有關。當除霧器葉片上結垢嚴重時系統壓力降會明顯提高，所以通過監測壓力降的變化有助把握系統的狀行狀態，及時發現問題，并進行處理。e.煙氣流速。通過除霧器斷面的煙氣流速過高或過低都不利于除霧器的正常運行，煙氣流速過高易造成煙氣二次帶水，從而降低除霧效率，同時流速高系統阻力大，能耗高。

16、通過除霧器斷面的流速過低，不利于氣液分離，同樣不利于提高除霧效率。設計煙氣流速應接近于臨界流速。根據不同除霧器葉片結構及布置形式，設計流速一般選定在35m/ s之間。本方案的煙氣設計流速為4m/s。f.除霧器葉片間距。除霧器葉片間距的選取對保證除霧效率，維持除霧系統穩定運行至關重要。葉片間距大，除霧效率低，煙氣帶水嚴重，易造成風機故障，導致整個系統非正常停運。葉片間距選取過小，除加大能耗外，沖洗的效果也有所下降，葉片上易結垢、堵塞，最終也會造成系統停運。葉片間距一般設計在 2095mm。目前脫硫系統中最常用的除霧器葉片間距大多在3050mm。g.除霧器沖洗水壓。除霧器水壓一般根據沖洗噴嘴的特征

17、及噴嘴與除霧器之間的距離等因素確定，噴嘴與除霧器之間距離一般小于1m，沖洗水壓低時，沖洗效果差，沖洗水壓過高則易增加煙氣帶水，同時降低葉片使用壽命。h.除霧器沖洗水量。選擇除霧器沖水量除了需滿足除霧器自身的要求外，還需考慮系統水平衡的要求，有些條件下需采用大水量短時間沖洗，有時則采用小水量長時間沖洗，具體沖水量需由工況條件確定，一般情況下除霧器斷面上瞬時沖洗耗水量約為1-4m3/(m2.h)。3)除霧器的最終設計參數本設計中設定最下層沖洗噴嘴距最上層噴淋層3m。距離最上層沖洗噴嘴3.5m。a.數量：1套 1units=套b.類型：V型 級數：2級c.作用：除去吸收塔出口煙氣中的水滴，以便減少煙

18、囪出煙口灰塵量。d.選材：外殼：碳鋼內襯玻璃鱗片；除霧元件：阻燃聚丙烯材料（PP）；沖洗管道：FRP；沖洗噴嘴：PP。2.1.31 噴淋層設計 在滿足吸收二氧化硫所需表面積的同時，應該盡量把噴淋造成的壓力損失降低到最小，噴嘴是凈化裝置的最關鍵部分，必須滿足以下條件：（1）能產生實心錐體形狀，噴射區為圓形，噴射角度為60120；（2）噴嘴內液體流道大而暢通，具有防止堵塞的功能；（3）采用特殊的合金材料制作，具有良好的防腐性能和耐磨性能；（4）噴嘴體積小，安裝清洗方便；（5）噴霧液滴大小均勻，比表面積大而又不容易引起帶水。霧化噴嘴的功能是將大量的石灰石漿液轉化為能夠提供足夠接觸面積的霧化小液滴以有

19、效脫除煙氣中二氧化硫。濕法脫硫采用的噴嘴一般為離心壓力霧化噴嘴，可粗略分為旋轉型和離心型。常用的有空心錐切線型、實心錐切線型、雙空心錐切線型、實心錐型、螺旋型等5種。噴嘴布置分成2-6層，一般情況6下為4層；層數的安排可以根據脫硫效率的具體要求來增減。底負荷時可以停止使用某一層，層間距0.82米，離心式噴嘴1.7米。實際上從漿液池液面到除霧器，整個高度都在進行吸收反應。因而實際吸收區高度要比h高68米。本方案采用4層噴嘴，層間距為2米。每臺吸收塔再循環泵均對應一個噴淋層，噴淋層上安裝空心錐噴嘴，其作用是將石灰石/石膏漿液霧化。漿液由吸收塔再循環泵輸送到噴嘴，噴入煙氣中。噴淋系統能使漿液在吸收塔

20、內均勻分布，流經每個噴淋層的流量相等。一個噴淋層由帶連接支管的母管制漿液分布管道和噴嘴組成，噴淋組件及噴嘴的布置成均勻覆蓋吸收塔的橫截面，并達到要求的噴淋漿液覆蓋率，使吸收漿液與煙氣充分接觸，從而保證在適當的液/氣比（L/G）下可靠地實現較高的脫硫效率，且在吸收塔的內表面不產生結垢。噴嘴系統管道采用FRP玻璃鋼，噴嘴采用SIC，是一種脆性材料，但是特別耐磨，而且抗化學腐蝕，可以長期運行而無腐蝕、無磨損、無石膏結垢以及堵塞等問題。單層噴淋層漿液流量 假定噴嘴流量為5 取整得 211 假定單管可選最大直徑，噴淋管內最大流速 單噴管最大流量 單噴淋層主噴管數 = 252.1.32 煙道尺寸設計 1、

21、凈煙氣煙道直徑 假定煙氣出口流速 2、原煙氣煙道直徑 由前面計算知：吸收塔入口處煙氣流量 ； 除塵器出口溫度T=135。 則折合成實際工況下原煙氣流量為： 2.1.33 增壓風機煙氣設計流量計算 假定風機入口煙氣溫度，100%BMCR工況下風機入口處濕煙氣流量 2.1.34 增壓風機總壓損 假定吸收塔壓損10（mbar），GGH壓損12（mbar）,煙道壓損7（mbar）考慮20%的裕量，取35（mbar）=3500 Pa 2.1.35 電機功率 假定風機效率，電動機效率 增壓風機所需功率 2.1.36 三臺循環泵軸功率計算 1、有效功率 三臺漿液循環泵的揚程分別為， 2、 循環泵的軸功率 假定循環泵的總效率 2.1.37 電機參數 選用循環泵電機額定功率需考慮標準值10%以上裕量 2.1.38 氧化風機 假定吸收塔噴淋區域的氧化率為60% 漿池內氧化量: 假定通氧效率 所需空氣流量: 根據經驗，考慮溶解鹽12.1%，則空氣流量為 此處設計選用一臺風機，因此風機空氣流量5370 第三章 總結與致謝課程設計是一項實踐性很強的課程，是培養個人綜合運用本課程及有關專業課程的基本知識去解決某一設計任務的一次綜合訓練。在這兩星期的課程設計過程中，鍛煉了我們查閱文獻資料、搜集有關數據、正確選用公式，反復試算比較、整體規劃、綜合考慮及主要設備的工藝設計及繪制結構圖的綜合能力，我受