脱硫脱硝技术课程设计--石灰石石膏湿法脱硫技术工艺参数设计

课 程 设 计 说 明 书

设计题目： 2×440MW石灰石/石膏 湿法脱硫技术工艺参数设计

课 程 名 称： 烟气脱硫与脱硝技术 院（系、部）： 环境工程系 专 业： 环境工程 班 级： 姓 名： 起 止 日 期：

指 导 教 师：

? 设计说明：

一、工艺介绍

本课程设计采用的工艺为石灰石-石膏湿法全烟气脱硫工艺，吸收塔采用单回路喷淋塔工艺，含有氧化空气管道的浆池布置在吸收塔底部，氧化空气空压机（1用1备）安装独立风机房内，用以向吸收塔浆池提供足够的氧气和/或空气，以便亚硫酸钙进一步氧化成硫酸钙，形成石膏。

塔内上部烟气区设置四层喷淋。4台吸收塔离心式循环浆泵（3运1备）每个泵对应于各自的一层喷淋层。塔内喷淋层采用FRP管，浆液循环管道采用法兰联结的碳钢衬胶管。喷嘴采用耐磨性能极佳的进口产品。吸收塔循环泵将净化浆液输送到喷嘴，通过喷嘴将浆液细密地喷淋到烟气区。从锅炉来的100%原烟气中所含的SO2通过石灰石浆液的吸收在吸收塔内进行脱硫反应，生成的亚硫酸钙悬浮颗粒通过强制氧化在吸收塔浆池中生成石膏颗粒。其他同样有害的物质如飞灰，SO3，HCI和HF大部分含量也得到去除。吸收塔内置两级除雾器，烟气在含液滴量低于100mg/Nm3（干态）。除雾器的冲洗由程序控制，冲洗方式为脉冲式。

石膏浆液通过石膏排出泵（1用1备）从吸收塔浆液池抽出，输送至至石膏浆液缓冲箱，经过石膏旋流站一级脱水后的底流石膏浆液其含水率约为50%左右，直接送至真空皮带过滤机进行过滤脱水。溢流含3~5%的细小固体微粒在重力作用下流入滤液箱，最终返回到吸收塔。旋流器的溢流被输送到废水旋流站进一步分离处理。石膏被脱水后含水量降到10%以下。在第二级脱水系统中还对石膏滤饼进行冲洗以去除氯化物，保证成品石膏中氯化物含量低于100ppm，以保证生成石膏板或用作生产水泥填加料（掺合物）优质原料（石膏处理系统共用）。

二、课程设计的目的

通过课题设计进一步巩固本课程所学的内容，培养学生运用所学理论知识进行湿法烟气脱硫设计的初步能力，使所学的知识系统化。通过本次设计，应了解设计的内容、方法及步骤，使学生具有调研技术资料，自行确定设计方案，进行设计计算，并绘制设备条件图、编写设计说明书的能力。

二、课程设计课题的内容与要求（包括原始数据、技术参数、设计要求等）

1、已知参数：

（1） 校核煤质（详细数据见指导书）。

（2） 上海锅炉有限公司SG220/9.8-M671型号锅炉（详细数据见指导书）。

（3） 环境温度10℃，空气中的水质量含量0.8%。

（4） 石灰石品质：CaCO3含量98.2%，SiO2含量1.1%，CaO含量54.5%，MgO含

量0.65%，S含量0.025%。 （5） 电除尘器除尘效率99.9%。 （6） 除尘器漏风系数0.3%。 （7） 增压风机漏风系数0.7%。 2、设计条件：

（1） 脱硫效率97%。 （2） 氧化倍率2。 （3） Ca/S摩尔比1.05。 （4） 烟气流速4m/s。 （5） 雾化区停留时间2.5s。 （6） 液气比18L/m3。 （7） 停留时间5s。 3、设计内容：

（1） 燃料灰渣计算。 （2） FGD系统烟气量计算。 （3） 石灰石与石膏耗量计算。 （4） 除尘器出口飞灰计算。

（5） 设计计算（氧化风量、蒸发水量、脱硫反应热、吸收塔内放热、水蒸发吸收、

水平衡、石灰石用量、石膏产量、吸收塔尺寸、氧化槽尺寸核算等）。 （6） 对本设计的评述或有关问题的分析讨论。

（7） 吸收塔工艺流程图，并在图上标注系统主要烟气流量与SO2浓度参数。 （8） 绘制吸收塔塔体结构尺寸图。 （9）设计结果及概要一览表。

四、主要参考文献

（1）孙克勤、钟秦等编《火电厂烟气脱硫系统设计、建造和运行》，北京：化学工业出版社，2005年。 （2）苏亚欣等编《燃煤氮氧化物排放控制技术》，北京：化学工业出版社，2004。 （3）郭东明等编《脱硫工程技术与设备》，北京：化学工业出版社，2007。 （4）钟秦等编《烟气脱硫脱硝技术及工程实例》，北京：化学工业出版社，2007。

? 设计计算书

一）、原始数据

序 号 （1）煤质资料 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 应用基碳份 应用基氢份 应用基氧份 应用基氮份 应用基硫份 应用基灰份 应用基水份 分析基水份 可燃基挥发份 可磨性系数 低位发热量 Cy Hy Oy Ny Sy AY Wy Wf Vr KHG y QDW项目 符 号 单 位 煤种 % % % % % % % % % 哈氏 kJ/kg 51.93 2.36 5.88 0.42 0.7 30.38 8.33 29 19646 （2）锅炉型号及参数 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 锅炉型号 锅炉制造厂 共用FGD锅炉数量 蒸发量 过热蒸汽温度 过热蒸汽压力 过热蒸汽焓 再热蒸汽流量（出口/进口） 再热蒸汽温度（出口） 再热蒸汽温度（进口） 再热蒸汽压力（出口） Dgr tgr pgr igr Dzr t\zr t'zr p\zr t/h ℃ MPa kJ/kg t/h ℃ ℃ MPa SG220/9.8-M671 上海锅炉有限公司 2 440 540 9.81 3477.1 395.4 540 354 3.36

12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 再热蒸汽压力（进口） 再热蒸汽焓（出口） 再热蒸汽焓（进口） 汽包压力 排污率 排污水焓 给水温度 给水压力 给水焓 排烟温度（修正后） 锅炉效率（低位值） 机械未完全燃烧损失 炉膛过剩空气系数 空预器出口过剩空气系数 灰渣分配比例 p'zr i\zr i'zr p αps ips tgs pgs igs tpy ηgl q4 αl αky Φh MPa kJ/kg kJ/kg Mpa / kJ/kg ℃ MPa（a） kJ/kg ℃ / % / / % 3.5400 3543.56 3113.62 11.05 0.01 1452.6 220 15.798 1043.95 134 0.9128 4 1.2 1.33 85 （3）环境参数 1 2 3 4 环境温度 标态下SO2密度 空气中的水质量含量（%） 空气密度（kg/m3） t0 ℃ kg/Nm3 % 10 2.856 0.8 1.29 ?SO 2mol ζg （4）石灰石品质资料（石灰石矿点） 1 2 3 4 5 CaCO3含量 SiO2含量 CaO含量 MgO含量 S含量 ?CaCO3 % % % % % 98.2 1.1 54.5 0.65 0.025 （5）电除尘器资料

1 2 3 4 5 电除尘器数量 每台电除尘器电场数 厂商 型式 除尘效率 ζep % 99.9 99.9 （6）吸收塔设计参数 1 2 3 4 5 6 7 8 9 脱硫效率（%） 氧化倍率 Ca/S摩尔比 烟气流速（m/s） 雾化区停留时间（s） 液气比（L/m3） 停留时间 GGH净烟气侧进口温度 GGH净烟气侧出口温度 ζg % ℃ 97.0 2 1.05 4 2.50 18 5 97.0 2 1.05 4 2.50 18 5 v t

二）、燃料灰渣计算

序号 1 2 3 4 项目 耗煤量 计算燃料消耗量 除尘器进口灰量 除尘器出口灰量 符 号 Bh Bj Gepi Gepo 单 位 t/h t/h t/h t/h 计算公式 Dgr[(igr?igs)??ps(ips?igs)?Dzr(izc?izj)]Bh? y?gQDW计算结果 69.54 67.80 18.81 0.0188133 Bj?Bh(100?q4)/100 Gepiyq4QDWAy?Bh(?)?h 10010033870Gepo?Gepi(1-?ep) 三）、FGD进口烟气量的计算 （1）、烟气量的计算 序号 理论空气量 1 2 3 4 5 6 N2理论体积 CO2理论体积 SO2理论体积 RO2理论体积 水蒸汽理论体积 项目 符 号 Vo VN20 VcO20 VsO20 VRO20 VH2O0 单 位 Nm3/Kg Nm3/Kg Nm3/Kg Nm3/Kg Nm3/Kg Nm3/Kg 计算公式 计算结果 5.07 4.008 0.969 0.005 0.974 0.447 Vo?0.0889(Cy?0.375Sy)?0.265Hy?0.0333Oy ooy VN?0.79V?0.008N2oyVCO?1.866C/100 2oyVSO?0.7S/100 2oyyVRO?1.866(C?0.375S)/100 2oVH?0.111Hy?0.0124Wy?0.0161Vo 2O

7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 燃烧产物理论体积 Vy0 Nm3/Kg Nm3/Kg kg/kg Kg/Nm3 Nm3/h / / / ℃ ℃ ℃ Nm3/Kg Nm3/h Nm3/Kg m3/h Nm3/Kg ooo Vyo?VN?V?VROH222O5.429 7.129 0.000 1.313 483323 0.003 0.007 133.72 133.07 7.144 484370 6.677 452686 7.180 空预器出口燃烧产物实际体积（湿） Vky 蒸汽吹灰量 空预器出口烟气比重 空预器出口烟气量 除尘器漏风系数 增压风机漏风系数 GGH漏风系数 除尘器出口温度 增压风机出口温度 GGH出口温度 增压风机进口燃烧产物实际体积 增压风机进口烟气量（标湿） 增压风机进口燃烧产物实际体积 增压风机进口烟气量（标干） g r0y Qpy △α1 △α2 △α3 t1 t2 t3 Vpy1 Qpy1b Vpy1 Qpy1 Vky?Vyo?0.0161(?ky?1)Vo?(?ky?1)Vo roy?(1?0.01Ay?1.285?kyVo?g)/Vky Qpy?Vky?Bj?103 除尘器厂给定 增压风机厂给定 GGH厂给定 t1?(?kytpy???1to)/(?ky???1) t2?(?kytpy????to)/(?ky????) Vpy1?Vky?0.0161??1Vo???1Vo Qpy1b?Vpy1?Bj?103 Vpy1?Vky?0.0161??1Vo???1Vo Qpy1?Vpy1?Bj?103 Vpy2?Vky?0.0161???Vo????Vo 增压风机出口燃烧产物实际体积（湿） Vpy2

23 24 25 26 27 增压风机出口烟气量（标湿） 增压风机出口烟气量（湿） 增压风机燃烧产物实际体积（干） 增压风机出口烟气量（标干） 增压风机出口烟气量（干烟） Qpy2b Qpy2 Vpy2 Qpy2b Qpy2 Nm3/h m3/h Nm3/Kg Nm3/h m3/h Qpy2b?Vpy2?Bj?103 Qpy2?Vpy2?Bj?103?(273?t2)/273 Vpy2?VN2?VRO2?VO2 486815 724114 6.705 454587 676177 Qpy2b?Vpy2?Bj?103 Qpy2?Vpy2?Bj?103?(273?t2)/273 （2）、除尘器进口烟气成分 序号 N2体积 1 2 3 4 5 O2体积 CO2体积 SO2体积 水蒸汽体积 项目 符 号 VN2 VO2 VCO2 VSO2 VH2O 单 位 Nm3/Kg Nm3/Kg Nm3/Kg Nm3/Kg Nm3/Kg oVN2?VN2计算公式 ?0.79(?ky?????1)Vo 计算结果 5.3419 0.3620 0.9690 0.0042 0.4741 VO2?0.21(?ky?????1)Vo o VCO2?VCO2o VSO2?0.85?VSO2ooVH2O?VH?0.0161(?????1)V?g/0.804 ?Oky2（3）、FGD进口烟气成分 序号 1 2 N2体积 O2体积 项目 符 号 VN2 VO2 单 位 Nm3/Kg Nm3/Kg oVN2?VN2计算公式 ?0.79(?ky?????1)Vo 计算结果 5.3699 0.3620 VO2?0.21(?ky?????1)Vo

3 4 5 CO2体积 SO2体积 水蒸汽体积 VCO2 VSO2 VH2O Nm3/Kg Nm3/Kg Nm3/Kg o VCO2?VCO2o VSO2?0.85?VSO20.9690 0.0042 0.4746 ooVH2O?VH?0.0161(?????1)V?g/0.804 ?ky2O（4）、烟气成分与湿烟气量比值 序号 项目 N2体积百分比 1 2 3 4 5 O2体积百分比 CO2体积百分比 SO2体积百分比 水蒸汽体积百分比 符 号 单 位 % % % % % 计算公式 100?VN2/Vpy2 100?VO2/Vpy2 100?VCO2/Vpy2 100?VSO2/Vpy2 100?VH2O/Vpy2 计算结果 74.79 5.04 13.50 0.0580 6.61 （5）、烟气成份与干烟气量比值 序号 项目 N2体积百分比 1 2 3 4 O2体积百分比 CO2体积百分比 SO2体积百分比 符 号 单 位 % % % % 计算公式 100?VN2/Vpy2 100?VO2/Vpy2 100?VCO2/Vpy2 100?VSO2/Vpy2 计算结果 80.09 5.40 14.45 0.0621 （6）、原烟气中SO2浓度计算

序号 1 2 3 4 5 6 7 项目 转换成SO2体积 原烟气SO2体积流量 原烟气SO2质量流量 原烟气进口SO2浓度（湿态） 原烟气进口SO2浓度（湿态） 原烟气进口SO2浓度（干态） 原烟气进口SO2浓度（干态） 符 号 VSO2s QSO2v QSO2m CSO2 CSO2' CSO2 CSO2' 单 位 Nm3/Kg Nm3/h kg/h mg/Nm3 mg/m3 mg/Nm3 mg/m3 计算公式 VSO2?VSO2 QSO2?VSO2?Bj?103 mVQSO2??SO2?VSO2 Vss计算结果 0.004165 282.38 806.47 1656.62 1113.73 1774.06 1192.69 CSO2?106?QSO2/Qpy2 CSO2'?106?QSO2/Qpy2 CSO2?106?QSO2/Qpy2 CSO2'?106?QSO2/Qpy2 mmmm（7）、烟气密度 1 烟囱进口烟气密度 ?y Kg/Nm3 ?y?[1?0.01Ay?1.285(?ky????)Vo?g]/Vpy2 1.313 四）、石灰石与石膏耗量 序号 1 2 项目 石灰石耗量 副产物石膏产量 符 号 Glim Ggy 单 位 t/h t/h Glim?CSO'?g?2计算公式 100?Qpy2?10?9?(Ca/S)/?CaCO3 642计算结果 1.307 Ggx?Qpy2?10?9?CSO'?2.242 172?Glim??CaCO3/100?q4?Glim(1??CaCO3/100) 64五）、除尘器出口飞灰浓度

序号 1 2 项目 符 号 单 位 计算公式 计算结果 38.841 41.559 增压风机进口飞灰浓度（湿态） GFan,wet g/Nm3 增压风机进口飞灰浓度（干态） GFan,dry g/Nm3 GFan,wet?Gepi?106/Qpy1b GFan,dry?Gepi?106/Qpy1 六）、吸收塔设计计算 （1）、氧化空气量 序号 1 2 3 4 5 6 7 项目 二氧化硫的含量 烟气中二氧化硫量 需要脱除的二氧化硫的量 氧气的质量 氧化空气的量（干） 氧化空气的量（湿） 氧化空气的量（湿） 符 号 单 位 mg/Nm3 CSO?CSO 22kg/h kg/h kg/h kg/h kg/h m3/h 计算公式 计算结果 1656.62 1604.83 1556.69 778.34 3362.18 3389.29 2637.58 mSO2?CSO2Qpy1b?2?10?6 mSO'?mSO2??g/100 2mO2?0.5?32?mSO2/64 m干?mO2/0.2315 m湿?m干/(1?d/1000) V湿?m湿/? （2）、蒸发水量 序号 1 设出口烟温 项目 符 号 单 位 ℃ 计算公式 计算结果 50

2 3 4 5 出口烟气中的水蒸气的分压 出口烟气中含水体积流量 出口烟气中含水质量流量 需蒸发水量 pa Nm3/h kg/h kg/h 12335 124461.70 98698.12 47919.65 QV,出?P(Q实，湿?V湿）/(102325?P) Qm,出?QV,出?0.793 o Qm,水?Qm,出?Qm,水（3）、脱硫反应热 1 2 3 二氧化硫脱除量 二氧化硫脱除量 反应放热 kg/h mol/h kJ/h mSO'?mSO' 221556.69 24324.24 8245578 nSO2?mSO2/64*1000 Q放,1?nSO2?339 （4）、吸收塔内放热 序号 1 2 3 4 干烟气比热 水蒸气比热 烟气温降放热 吸收塔内放热 单炉 符 号 单 位 kJ/kg.℃ kJ/kg.℃ kJ/h kJ/h 计算公式 计算结果 1.04 1.99 116432651.22 114677229.22 Q放,2?(Qm,干?Cpt,干?Qm,水?Cpt,水）?（t1?t2) Q放?Q放,1?Q放,2 （5）、水蒸发吸收 1 2 水的汽化热 蒸发水吸收 kJ/kg kJ/h 2380.40 114068639.88 Q吸?r水?Qm,水

（6）、水平衡 序号 1 2 3 4 5 6 7 烟气含水 石灰石浆含水（30%） 氧化空气含水 冲洗水、补充水 烟气带水 石膏结晶水 石膏浆排出水（40%） 项目 符 号 单 位 kg/h kg/h kg/h kg/h kg/h kg/h kg/h 计算公式 计算结果 50778 6199 27.11 49543 98698 876 2Q1?Qm,水 Q2?mCaCO3/0.3*0.7 Q3?m湿?d/1000 Q4?Q5?Q6?Q7?Q1?Q2?Q3 Q5?Qm,出 Q6?mSO'/64?2?18 22Q7?(mSO'/64?172?mSO'/64?172/0.9?0.1)/0.4?0.6 6973 （7）、氧化槽 序号 1 项目 吸收塔计算直径 吸收塔实际直径 吸收塔烟气流速 4 吸收塔雾化高度 m 符 号 单 位 m Q运d0?2? 3600??0d 计算公式 计算结果 10.28 2 3 m m/s 10.30 Q运d23600??4?? 4.00 h???t 10.00

（8）、吸收塔 1 2 3 4 5 计算循环量 实际循环量 实际液气比 氧化槽体积 氧化槽高度 （1） m3/h m3/h Q循?Q湿?（L/q）/1000 Q循，实 18558.21 18600.00 18.0 1550 18.6 L/Nm3 （L/q） 实?Q循，实?1000/Q湿m3 m V?Q循，实?t停/60 h'?4V ?d2

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