1、 脫硫系統設計- 石灰石 - 石膏濕法脫硫1 脫硫系統設計的初始條件在進行脫硫系統設計時，所需要的初始條件一般有以下幾個：（1）處理煙氣量，單位：m3/h或Nm3/h；（2）進氣溫度，單位：；（3）SO2初始濃度，單位：mg/m3或mg/Nm3；（4）SO2排放濃度, 單位：mg/m3或mg/Nm3；2 初始條件參數的確定2.1 處理風量的確定處理煙氣量的大小是設計脫硫系統的關鍵，一般處理煙氣量由業主方給出或從除塵器尾部引風機風量大小去確定。處理風量還存在標況狀態（Nm3/h）和工況狀態（m3/h）的換算，換算采用理想氣體狀態方程：PV = nRT（P、n、R均為定值） V1/T1=V2/T2

2、 V1: mg/Nm3，T1：273K； V2: mg/m3，T2：t+273K(t為進氣溫度)；懷化駿泰提供的是工況煙氣量是300000 m3/h,煙氣溫度150,經上述公式轉換得出標況煙氣量193600 Nm3/h(液氣比計算用標況煙氣量)2.2 進氣溫度的確定 進氣溫度為經過除塵后進入脫硫塔的煙氣溫度值，進氣溫度大小關系到脫硫系統煙氣量的換算和初始SO2濃度換算。2.3 SO2初始濃度的確定 SO2初始濃度一般由業主方給出，并且由此計算脫硫系統中各項設備參數，也是系統選擇液氣比的重要依據。SO2初始量計算公式如下: S+O2SO2 32 64 CSO2=2×B×Sar

3、/100×so2/100×10 CSO2-SO2初始量,mg； B-鍋爐BMCR負荷時的燃煤量，t/h； Sar-燃料的含S率，%； so2-煤中S變成SO2的轉化率，%,一般取0.85；懷化駿泰提供的是4000 mg/Nm32.4 SO2排放濃度的確定 一般根據所在地區環保標準確定。二氧化硫排放限值與燒煤、油、氣有關，與新建或改造鍋爐有關，與地區有關，設計之前需要查看當地環保排放標準。按照國家標準,污染物排放濃度需按公式折算為基準氧含量排放濃度,所以實測的排放濃度還需要經過折算,燃煤鍋爐按基準含氧量O2=6%進行折算，c = c × (21 - O2) / (2

4、1 - O2)式中c 大氣污染物基準氧含量排放濃度 , mg/m3;c 實測的大氣污染物排放濃度, mg/m3; 38 mg/m3O2- 實測的含氧量 ,%; 15%O2 - 基準含氧量 ,%; 6%計算: SO2濃度(6%O2)=38×(21-6)/(21-15)=95mg/m3,結果也是與在線監測值相符根據在線監測電腦上顯示實測的大氣污染物排放濃度, 實測的含氧量,我們可以自己計算出折算值.當然電腦上也給我們自動折算并且給出了折算值,但是這個值怎么來的,我們需要知道,懷化駿泰的排放濃度是100mg/ m3,折算值,不是實測值, 3 脫硫系統的設計計算3.1 參數定義（1）液氣比（

5、L/G）：即單位時間內漿液噴淋量和單位時間內流經吸收塔的煙氣量之比.單位為L/m3；石灰石法液氣比范圍在8l/m3-25l/m3之間,一般認為12.2就可以了(液氣比超過某個值后,脫硫效率的提高非常緩慢,而且提高液氣比將使漿液循環泵的流量增大,增加循環泵的設備費用,塔釜的體積增大.增大脫硫塔制造成本,同時還會提高吸收塔的壓降,加大增壓風機的功率及設備費用)通過液氣比可以計算出循環漿液量Q循 = 12.2 × 193600 / 1000 = 2362 m3/h （2）鈣硫比（Ca/S）：理論上脫除1mol的S需要1mol的Ca，但在實際反應設備中，反應條件并不處于理想狀態，一般需要增加

6、脫硫劑的量來保證一定的脫硫效率，因此引入了Ca/S的概念。用來表示達到一定脫硫效率時所需要鈣基吸收劑的過量程度，也說明在用鈣基吸收劑脫硫時鈣的有效利用率。Ca/S-鈣硫比，取值1.03（3）脫硫效率：單位時間內煙氣脫硫系統脫除SO2的量與進入脫硫系統時煙氣中的SO2量之比。3.2 脫硫系統的組成及主要設備選型3.2.1 SO2吸收系統（1）脫硫塔的設計計算脫硫塔分為循環氧化區和噴淋除霧區兩部分。a.噴淋除霧區直徑設計：首先設定噴淋區煙氣流速v，則噴淋區直徑D1 Q-吸收區的煙氣流量，m3/h；假定此時吸收區平均溫度100, Q = 300000*(273+100)/(273+150) = 26

7、5000 m3/hv-噴淋區煙氣流速,m/s,一般設定為3-4.5m/sD13.5 = 2 * (265000/3600/3.5/3.14) =4.6m D13 = 2 * (265000/3600/3/3.14) = 5.6m 懷化駿泰項目取值D1 = 5.4m , 反算出流速v1 = 265000/3600/3.14/(5.4/2)2 = 3.2 m/s b.噴淋除霧區高度設計：噴淋除霧區總高度H1=h1+（n-1）×h2+h3+h4+h5+h6+h7 mmh1：噴淋塔吸收區高度的計算，第一層噴淋層中心到脫硫塔進氣口頂面距離 含有二氧化硫的煙氣通過噴淋塔將此過程中塔內總的二氧化硫

8、吸收量平均到吸收區高度內的塔內容積中,即為吸收塔的平均容積負荷平均容積吸收率，以表示。首先給出定義，噴淋塔內總的二氧化硫吸收量除于吸收容積，得到單位時間單位體積內的二氧化硫吸收量 (3)其中 C為標準狀態下進口煙氣的質量濃度kg/m3 ,懷化駿泰取值4000mg/m3=4*10-3 kg/m3 為給定的二氧化硫吸收率,;取值為95 h為吸收塔內吸收區高度，m,求值K0為常數，其數值取決于煙氣流速u(m/s)和操作溫度() ; K0=3600u×273/(273+t) , u 上面已經計算出3.2m/s, 操作溫度取平均值(100+50)/2=75.根據已經有的經驗，容積吸收率范圍在5

9、.5-6.5 Kg/（m3s）之間7，取=5.5 kg/（m3s）h = = 3600*3.2×273/(273+75) *4*10-3*0.95/5.5 = 6.3m 懷化駿泰最終取值7m h2：每一層噴淋層的中心高度，最小為1700mm；n-噴淋層數量； 懷化駿泰取值2000mm,淄博聯昱取值1800mmh3：最上層噴淋層中心到除霧器第一層沖洗層中心高度，一般為2500-3000mm； 懷化駿泰取值2900mmh4：除霧器第一層沖洗層到最上層除霧板頂面高度，由除霧器廠家確定。 懷化駿泰的除霧器高度是2400mmh5：除霧器最上層除霧板頂面到噴淋除霧區直筒段頂端高度，一般為1500

10、mm； 懷化駿泰取值1500mmh6：噴淋除霧區收口段高度，一般為1000mm； 懷化駿泰取值1000mmh7：脫硫塔出口煙道銜接直筒段高度，直筒段直徑D3=D4+0.2m(D4脫硫出氣口直徑)； 懷化駿泰為直排煙囪c. 吸收塔漿池尺寸首先前面根據液氣比計算出漿液循環量Q循 = 12.2 * 193600 / 1000 = 2362 m3/h選型2臺，單臺1200m3/h，這也是為什么懷化駿泰運行2臺循環泵時即能滿足脫硫要求。實際上懷化駿泰是3臺1200m3/h循環泵,這是考慮到煙氣中的SO2濃度可能增加或者隨運行時間延長，脫硫效率降低等因素，假設3臺循環泵正常開啟,可以反算出液氣比值= 3*

11、1200*1000/193600 = 18.6 L/m3 吸收塔漿池尺寸可通過以下工藝設計參數確定: 1)石膏顆粒(晶種)生長的停留時間 濕法脫硫系統中,亞硫酸鈣、硫酸鈣的析出是在循環漿液的固體顆粒（晶種）表面上進行的，為了晶體的生長和結晶，循環漿池里的石膏顆粒必須有足夠的停留時間，反應時間也必須足夠長。停留時間的計算公式為：RT = (V x x SC)/TSP其中:RT停留時間(min); TSP石膏成品產量(干基)(kg/min);V漿池體積(m3); -漿液密度(kg/m3);SC漿液含固量(%).如生產的石膏要在水泥或石膏行業使用,FGD的石膏成品含水量必須<10%,石膏必須結

12、晶成平均直徑為35-50Um的立方晶體，停留時間就必須>15h；對于拋棄系統，由于石膏成品要被拋棄,石膏成品含水量可>15%；此時系統停留時間可縮小到10小時左右。懷化駿泰RT取值15*60min理論完全石膏生成量=193600*4000*172/64/1000000 = 2081.2 kg/hTSP石膏成品產量(干基)(kg/min) = 2081.2/60 = 34.7kg/min-漿液密度(kg/m3)取值1120 kg/m3;SC漿液含固量(%)取值17%.可以算出V = RT * TSP / ( x SC) = 15*60 * 34.7 /(1120*17%) = 164

13、 m3 2)石灰石溶解的停留時間 如要求吸收塔內的石灰石充分溶解，則石灰石在循環 漿池內必須有足夠長的停留時間。一般來說，石灰石的停留時間須大于4.3min。石灰石溶解的停留時間按下式計算：T = V / (N x RF)其中：T停留時間（min）；V漿池體積（m3）；N循環泵數；RF單臺循環泵流量（m3/h）。按2臺循環泵計算 V = 4.3*2*1200/60 = 172m3 164m3 < 172m3 < V 前面已經確定吸收區直徑5.4m,塔釜直徑略大于吸收區直徑取值6m,V = (D/2)2h; 6.1<h2, 循環液液面高度必須大于6.1m; 取值7m反算出循環液

14、體積V = 198m3h8：循環氧化區有效高度（即循環液液面）到脫硫塔進氣口底面距離，一般為0.5m-1m。最終塔釜高度取值7.5m,直徑6mh9：脫硫塔進氣口底面到進氣口頂面距離。（2）漿液循環泵（臥式單吸離心泵）選型 前面我們根據液氣比得出循環泵流量,2臺1200 m3/h;實際選型3臺1200 m3/h 單臺循環泵揚程估算值H泵=H噴淋層+ H噴嘴 (m)- H液位H噴淋層：每一層噴淋層的總高度；分別為17m,19m,21mH噴嘴：每一層噴淋層噴嘴出口壓力；德創碳化硅噴嘴所需出口壓力為0.07MPa(相當于7m揚程)H液位 : 脫硫塔液位7m減去泵入口高度1m,取值6mH泵= 17 +

15、7 6 = 18m ,考慮余量,選18m,20m,22m單臺循環泵軸功率Ne=G泵×H泵×9.81×漿÷3600÷泵 ÷機 漿：石膏漿液比重，1130kg/m3(含固量20%)泵：循環泵效率，一般為80%機：機械傳動效率，取值98%Ne = 1200×22×9.81×1130÷3600÷0.80÷0.98÷103 (KW) = 104 (KW)單臺循環泵額定軸功率P=K×Ne (KW) K：泵的裕量系數 NE22 K=1.25； 22<NE55

16、60;K=1.15； 55<NE K=1.00 P=K×Ne (KW) = 1.0×104 (KW) = 104 (KW) ,選型132KW（3）氧化區氧化風機（羅茨風機）選型根據經驗，當煙氣中含氧量為6以上時，在脫硫塔噴淋區域的氧化率為5060。采用氧槍式氧化分布技術，在漿池中氧化空氣利用率o2=2530，因此，脫硫塔氧化區漿池內所需要的理論氧氣量為：2SO2+O22SO3MS02 = 10-6×193600×4000×1÷64 = 12.1 kmol/h;Q = 0.5×22.4×12

17、.1×(1-20%)÷0.21×3 = 1548.8 m3/h = 1548.8÷60 =25.81m3/min風機工作時的額定壓力選型依據液位。按1米=9.8kpa計算, 9.8*7 = 68.8kpa,最后從廠家型號規格中選最接近此數值的 （4）噴淋層的設計噴淋覆蓋率的計算公式如下:=nA0÷A×100%式中為覆蓋率,%;n為單層噴嘴數量;A0為單個噴嘴的覆蓋面積(即噴嘴頂端下0.9m的錐形噴霧覆蓋的面積,根據噴嘴角度不同,覆蓋面積不同,90°時,覆蓋面積×0.92, 120°時,覆蓋面積×

18、1.562),m2;A為脫硫塔噴淋區的截面積,m2= 24××0.92÷(×2.72) = 267%漿液的重疊覆蓋率至少達到200%300% （5）監測控制儀表 在脫硫塔上需要安裝以下監測及控制儀表： 液位計：監測塔內液位，當到達低液位時控制循環泵停止，一般采用壓力變送器。 密度計：監測塔內石膏漿液濃度，當石膏漿液濃度超過設定的值時啟動渣漿泵漿石膏漿液輸送至脫水系統進行處理。PH計：監測塔內PH值，控制保持PH值在5.5-6之間，防止塔內及管路結垢。溫度計：監測脫硫塔進口、出口煙氣溫度。當進口煙氣溫度超過設定值時，啟動事故緊急噴淋系統，保護塔內防腐設施。

19、 壓差變送器：監測脫硫塔運行阻力，超過設定值時啟動報警裝置，阻力一般設定在1200Pa。3.2.2煙氣系統（1）進口煙道的設計 進口煙道流速按15m/s設計，截面成長方形，盡量采用較大的長寬比（一般為1.5-2）。S = 300000÷3600÷15= 5.6m2,最終取值3m×2m, 此時長寬比3÷2 = 1.5（2）出口煙道的設計煙氣出口煙道設計成軸向對稱型式，截面成圓形，煙道流速按15m/s設計。S = 193600×(273+50)÷273÷3600÷15=4.24m2,直徑=2400,最終取值=2800（

20、3）旁路煙道的設計煙道流速按15m/s設計，截面成長方形與進口煙道相同。注意：如遇特殊情況，煙道流速最大不得超過18m/s，煙道彎頭按R/D=1-1.5設計，R/D值最小不得小于0.8.3.2.3石灰石漿液制備系統（1）石灰石粉消耗量的計算SO2CaCO3+2H2OCaSO3·2H2O+CO2 64 100M石灰石=(Ca/S)×Q×CSO2×s×100÷64÷W石灰石÷106（kg/h） Q-進脫硫塔的煙氣流量，m3/hCSO2-入口SO2初始濃度，mg/m3s-脫硫效率，%W石灰石-石灰石粉的純度，%，取值85

21、%Ca/S-鈣硫比，取值1.03注：石灰石粉品質要求：純度90%，顆粒細度：325目。石灰石中MgO不宜太高，MgO含量最好2。（2）石灰石粉倉的體積計算V石灰石粉倉= M石灰石×24×T÷石灰石÷ (m3) M石灰石-石灰石粉消耗量，kg/hT-石灰石粉儲存時間，一般按鍋爐BMCR工況運行儲存5天的石灰石粉消耗量。石灰石-堆積密度，一般為1600kg/m3；-充滿系數，一般為0.9注：石灰石粉倉錐斗錐角角度60°。（3）石灰石漿液池的計算石灰石漿液濃度要求控制在20-30%，其有效容積按不小于鍋爐BMCR工況的3小時所需脫硫劑量設計。漿池有效

22、容積計算如下：V制漿池= 3×M石灰石÷C石灰石漿×100÷石灰石漿 （m3）C石灰石漿-石灰石漿液濃度，%,取20%石灰石漿-石灰石漿液密度，1140kg/m3(20%濃度時) 配制20%濃度的石灰石漿液所需工藝水流量計算如下：Q工藝水1= M石灰石÷C石灰石漿×100÷1000×（1- C石灰石漿÷100） (m3/h)（4）漿液泵（臥式單吸離心泵）選型 漿液泵流量按石灰石漿液消耗量的110%設計，揚程按20%余量選型。數量2臺（一備一用），采用變頻器調節泵流量，泵功率計算參照循環泵。（5）石灰石粉計

23、量螺旋給料機選型計量螺旋給料機的最大給料量按石灰石粉消耗量的200%設計選型。（6）監測控制儀表 在石灰石制漿系統上需要安裝以下監測及控制儀表： 液位計：監測漿池內液位，當到達低液位時控制供漿泵停止，一般采用壓力變送器。 密度計：監測漿池內石灰石漿液濃度，通過密度計的顯示調節石灰石粉給料量和工藝水量，漿石灰石漿液濃度在20-30%設計范圍內，有利于系統運行。料位計：采用射頻導納料位計，監測石灰石粉倉料位情況。 電磁流量計：監測供漿泵輸送流量，通過變頻器調節脫硫系統不同運行工況下所需石灰石漿液量的大小。監測工藝水供給量，通過電動調節閥調節工藝水流量大小平，配合計量螺旋給料機調節石灰石漿液濃度。3

24、.2.4石膏脫水系統機組FGD所產生的20-25wt濃度的石膏漿液由脫硫塔下部布置的石膏漿液排放泵（每塔兩臺石膏漿液排放泵，一用一備）送至石膏漿液旋流器。每臺真空皮帶脫水機的設計過濾能力為脫硫系統石膏總量的200。（1）石膏（CaSO4·2H2O）產量計算脫硫系統最終的副產品-石膏的品質為純度90，含水量 10。計算如下：SO2CaSO4·2H2O 64 172G石膏=Q×CSO2×s×172÷64÷W石膏÷106（kg/h） Q-進脫硫塔的煙氣流量，m3/hCSO2-入口SO2初始濃度，mg/m3s-脫硫效率，%W石膏-石膏的純度，%，取值99%G石膏 = 2060 kg/h（2）石膏漿液排放泵（臥式單吸離心泵）選型 在