脱硫吸收塔系统设计

锅炉均采用的是燃煤热水锅炉（SZL系列锅炉） 第一组（环境081）：额定蒸发量为25t/h，锅炉燃料消耗量为4519kg/h，燃料含硫为1.5%（其它如含碳、含氢等参数自定，可以参考教材），空气过剩系数取1.15，排烟温度为168℃，排放标准执行（GB13271-2001）《锅炉大气污染物排放标准》中900mg/m3。 第二组（环境081）：额定蒸发量为20t/h，锅炉燃料消耗量为3083kg/h，燃料含硫为1.7%（其它如含碳、含氢等参数自定，可以参考教材），空气过剩系数取1.25，排烟温度为166℃，排放标准执行（GB13271-2001）《锅炉大气污染物排放标准》中900mg/m3。 第三组（环境081）：额定热功率为21MW，锅炉燃料消耗量为5778.2kg/h，燃料含硫为1.35%（其它如含碳、含氢等参数自定，可以参考教材），空气过剩系数取1.24，排烟温度为168℃，排放标准执行（GB13271-2001）《锅炉大气污染物排放标准》中900mg/m3。 第四组（环境082）：额定热功率为29 MW，锅炉燃料消耗量为7713kg/h，燃料含硫为1.28%（其它如含碳、含氢等参数自定，可以参考教材），空气过剩系数取1.26，排烟温度为167℃，排放标准执行（GB13271-2001）《锅炉大气污染物排放标准》中900mg/m3。 第五组（环境082）：额定蒸发量为35t/h，锅炉燃料消耗量为5830kg/h，燃料含硫为1.3%（其它如含碳、含氢等参数自定，可以参考教材），空气过剩系数取1.2，排烟温度为167℃，排放标准执行（GB13271-2001）《锅炉大气污染物排放标准》中900mg/m3。 第六组（环境082）：额定蒸发量为30t/h，锅炉燃料消耗量为5174kg/h，燃料含硫为1.42%（其它如含碳、含氢等参数自定，可以参考教材），空气过剩系数取1.22，排烟温度为168℃，排放标准执行（GB13271-2001）《锅炉大气污染物排放标准》中900mg/m3。 5 吸收塔系统设计 吸收塔是FGD的核心装置，是脱硫反应的场所，在其中完成对有害气体的吸收过程。通过把它分为3个区：气体区域、气体液体混合区域和液体区域。 湿法脱硫吸收塔有许多种结构，根据不同气液接触方式，脱硫塔可以分为喷淋塔、填料塔、鼓泡塔和液柱吸收塔等，其中喷淋塔具有效率高、阻力小、可用率高等优点。热电厂烟气中SO2浓度较低，适合选用喷淋塔。目前，喷淋塔是湿式石灰/石灰石FGD工艺中的主导塔型。 喷淋塔是气液反应工程中常用设备，石灰浆液通过循环泵送至塔中不同高度布置的喷淋层喷嘴。喷嘴是用耐磨材料制成的。浆液从喷嘴向下喷出形成分散的小液滴并往下掉落，同时，烟气逆流向上流动，在此期间，气液充分接触并对二氧化硫进行洗涤。工艺上要求喷嘴在满足雾化细度的条件下尽量降低压损，同时喷出的雾能覆盖整个吸收塔截面，以达到吸收的稳定性和均匀性，在塔底一般布置氧化池，用专门的氧化风机往里面鼓空气，而除雾器则布置在烟气出口之前的位置。 在烟气脱硫技术的发展过程中，喷淋塔是最早采用的脱硫反应装置。它的优点是能够形成较大的气液接触面积，系统的液气比较小。为了保证良好的雾化效果，浆液喷射形成均匀微小的液滴，循环泵必须提供足够的压力，浆液中脱硫剂颗粒的尺寸也不能太大，否则喷头容易被堵塞。这就要求脱硫剂在磨制过程中必须达到一定的颗粒度（250目左右）。因此，该装置对脱硫剂的磨制过程以及循环泵的性能要求都比较高。 烟气从吸收塔中部进入，入口在吸收塔浆池最高液位上部和最低一层喷淋层下部之间。在吸收塔内，烟气与顶部喷淋下来的石灰-石膏浆液逆流接触，被冷却到绝热饱和温度，烟气中的SO2和SO3与浆液中的石灰反应，形成亚硫酸钙和硫酸钙，亚硫酸钙在吸收塔浆池中被氧化空气氧化成硫酸钙，过饱和溶液结晶生成石膏（CaSO4·2H2O）。烟气中的HCl、HF也与浆液中的石灰反应而被吸收。在吸收塔顶部的除雾器除去烟气中带入的水滴，净烟气在吸收塔顶部以饱和温度离开吸收塔。吸收塔由吸收区、氧化区和结晶区组成[16]。 吸收塔系统包括吸收塔本体、喷淋层、除雾器、循环浆泵、氧化风机、搅拌器、石膏排出泵等。 图5-1 吸收塔示意图 5.1吸收塔本体设计 5.1.1处理烟气量计算 图5-2 湿法脱硫工艺简图 在180℃工况下处理气体量为140000 m3/h，经除尘器气体温度降为125℃，再经蓄热式气-气热交换器温度降为87℃，由于设备与设备之间的联接管道较短，均在10米左右，且管道有较厚的保温层，故气体在管道中的温降可以忽略。在吸收塔本体结构设计计算中，工况温度即为由热交换器出口温度87℃。 m3/h 式中： —温度为87℃时的烟气量。 5.1.2吸收塔塔径设计 本设计取石灰法烟气脱硫的典型操作条件下气流速度 即为3.0 m/s。 喷淋塔塔径 ： 取3.6m 则 m 式中： —喷淋塔截面面积。 将D代入反算出实际气流速度u： m/s 式中： —喷淋塔内实际气体流速。 5.1.3吸收塔塔高设计 气体在标准状况下的摩尔体积为22.4L/mol，故 喷淋塔入口处温度为87℃时摩尔体积为 L/mol 喷淋塔出口处温度为45℃时摩尔体积为 L/mol 图5-3 逆流喷淋塔操作示意图 Figure5-3 operation schematic of counter-current spray tower 设 ， 分别为塔底和塔顶气体中二氧化硫的体积分数， ， 分别为塔底和塔顶中液体中二氧化硫的摩尔分率，烟气入口二氧化硫浓度为3800mg/m3，出口二氧化硫浓度要达到排放标准1200 mg/m3，则 已知： ，取液气/比（L/G）为4.7L/m3N，180℃工况下气体量为140000 m3/h，转化为标况下，即为G= m3N/h， 故液体流量L为 L/h= m3/h 由物料平衡得： （5-5） kmol/m3 （5-6） 式中： —液相内吸收剂石灰的浓度； —溶剂液相的总浓度。 由于石灰溶液为稀溶液，设计按照纯水来考虑，故 kmol/m3 （5-7） 式中： —纯水密度； —水的摩尔质量。 按石灰法烟气脱硫的典型操作条件，取浆液中固体含量为12%，则溶液密度 kg/L 气相空塔质量流量为： kg/(m2·h) 液相空塔质量流量为： kg/(m2·h) 按计算体积吸收系数的经验公式，则 kmol/(m3·h·kPa)（5-8） （5-9） 式中： —气相分吸收系数，kmol/(m3·h·kPa)； —液相分吸收系数，kmol/(m3·h·kPa)； —常数，其值列于 表 关于同志近三年现实表现材料材料类招标技术评分表图表与交易pdf视力表打印pdf用图表说话 pdf 5-1。 表5-1 式（5-9）中 的值 Table 5-1 values of in type (5-9) 温度/℃ 10 15 20 25 30 a 0.0093 0.0102 0.0116 0.0128 0.0143 当温度为45℃时，用逐差法求a，则 a=0.0188 计算得： kmol/ (m2·h·kPa) kmol/(m2·h·kPa) 实际反应为化学吸收，故吸收系数乘以增强系数2.，故实际 kmol/(m2·h·kPa)，实际 kmol/(m2·h·kPa) 石灰的临界浓度 （5-10） 式中： —石灰法吸收SO2反应中CaO的反应系数，为1； 、 —SO2分别在气相和液相中的扩散系数，设 ； —SO2在气相主体的分压，Pa。 塔顶临界浓度 kmol/m3 塔底临界浓度 所以塔顶吸收反应为气液两相控制，反应面在液相；塔底吸收反应为气液两相控制，反应面在液相。 塔内总压为1atm，查得温度45℃时，SO2水溶液的亨利系数 [17]，该温度下SO2的溶解度系数 为： kmol/ (m3·kPa) (m2·h·kPa)/kmol （5-11） 式中： —气相总吸收系数，kmol/ (m2·h·kPa)。 kmol/(m2·h·kPa) kmol/ (m2·s·kPa) kmol/ (m2·s·kPa) （5-12） （5-13） = 式中： —气相总传质速率，kmol/(m2·h)。 吸收区高度为： （5-14） 式中： —吸收塔内总压，为1atm。 即 m 取 m 5.2喷嘴选型及喷淋层设计 石灰-石膏湿法烟气脱硫工艺中，喷淋式吸收塔中喷射石灰浆液的雾化喷嘴是控制WFGD系统运行和维护费用的重要因素。雾化喷嘴的功能是将大量的石灰浆液转化为能提供足够接触面积的雾化小液滴，以有效脱除烟气中的SO2雾化喷嘴的选择和设计，应该考虑以下几个因素： 1）存在于石灰浆和废气中导致喷嘴锈蚀的因素，特别是氯化物和氟化物的含量以及pH； 2）导致喷嘴被侵蚀的因素，包括飞灰的百分含量、石灰颗粒的大小以及石灰浆液通过喷嘴时的流速； 3） 喷嘴的性能要求，即在指定操作压力下必须达到系统给定的雾滴粒径； 4）喷嘴对堵塞的敏感度，即能自由畅通直径（喷嘴允许通过的最大直径的球形杂质）； 5）用来制造喷嘴的材料必须考虑到喷嘴是否能够成功地克服因安装、操作以及维护等造成的机械损伤。 通常用于FGD湿式吸收塔的喷嘴有6种：空心锥切线型、实心锥切线型、双空心锥切线型、实心锥型、螺旋型、大通道螺旋型。本设计采用碳化硅材料铸造的空心锥型喷嘴，通常在0.1~0.2 MPa压力下工作。采用这种设计的喷嘴，石灰浆从切线方向进入喷嘴的涡旋腔内，然后从与入口方向成直角的喷孔喷出，可允许自由通过的颗粒尺寸大约是喷孔尺寸的80%~100%，喷嘴无内部分离构件。旋流切线型喷嘴与相似的传统实心锥形旋流喷嘴相比，前者比后者的自由畅通直径要大许多，尤其是在喷射循环使用的石灰浆液时更实用[18]。 喷淋管道用于把浆液均匀分布在各喷嘴，形成最佳雾化效果。喷淋管道的材质一般用FRP（玻璃钢管）。在吸收塔外，喷淋管道与循环浆液管道法兰连接。 石灰单个喷嘴流量为 L/s 所以脱硫塔中喷嘴的个数为 个 取 个，设置3个喷淋层，每个喷淋层有48个喷嘴 图5-4喷淋层喷嘴布置示意图 Figure.5-4 nozzle layout diagram of spray layer 5.3除雾器区的高度及选型 除雾器是用来将脱硫后湿烟气中的细小液滴去除，保护下游设备免遭腐蚀和结垢。除雾器布置在吸收塔出口处，通常有两级组成，模块结构，可以方便的从吸收塔顶部吊出。在遇到饱和浆液的情况下，将在除雾器上产生坚硬的石膏结晶物。除雾器采用聚丙烯和聚丙烯/云母制成，设计最高运行温度80℃。 选用折流板除雾器中的屋顶式除雾器，最后一层喷淋层到除雾器距离为1.3m，除雾器的高度为2m，除雾器到吸收塔烟道出口的距离为0.6m，则除雾区的总高度为3.9m。 设置3个喷淋层，喷淋层间距一般为1.2~2m，为了便于检修和维修，层间距去2m，入口烟道到第一层喷淋层的距离为5m。吸收塔入口宽度与直径之比一般为60~90%，本设计取70%，则吸收塔入口宽度为2.52m。吸收塔出口宽度与直径之比一般为60~90%，本设计取80%，则吸收塔出口宽度为2.88m。 图5-5 脱硫塔示意图 Figure 5-5 desulphurization tower diagram 5.4再循环系统的设计 本设计的循环泵可采用单元制，即每个喷淋层配一台与喷淋层管道系统相连接的吸收塔再循环泵，保证吸收塔内20%以上的吸收液覆盖率。 本设计烟气量140000 m3/h，SO2浓度为3800 mg/m3，则要脱硫的SO2量为532kg/h，单位体积循环浆液吸收SO2的能力约为0.15g/L，可计算得出循环浆液量为3546.67 m3/h。本设计采用3台浆液循环泵，每台泵的流量为1200 m3/h。 5.5吸收塔浆池的设计 5.5.1浆池容积及高度 吸收塔浆池容量由液气比和浆液氧化停留时间确定，氧化停留时间取4min 浆池的容积V=循环浆液量L×氧化停留时间t m3 浆池高度 =浆池容积V/吸收塔截面积A =5.81m，取5.8m。 故吸收塔总高度=0.6m+2.0m+1.3m+9.0m+5.8m=18.7m。 5.5.2氧化风机的选型 在浆液槽中布置有氧化空气分布系统，氧化空气由2台氧化风机（一用一备）提供，选用罗茨风机。 氧化空气罗茨风机安装在风机房内，用以向吸收塔浆液槽提供足够的氧气，以便于石膏的形成（即用亚硫酸钙进一步氧化硫酸钙），因为烟气中所含的氧不能满足氧化需要。如果输入的氧化空气不足会导致脱硫效率的降低，并在吸收塔中产生结垢。氧化空气通过喷管布置在搅拌器附近，以便于氧化空气分布最优。喷管可通过手动截止阀控制开启或阻断。当处于隔离状态时，可通过开启手动截止阀对喷管进行冲洗。当吸收塔排放时和吸收塔停运时重启时都特别要求清洗喷管。 氧化空气管道采用带有保温层的无缝钢管，施加保温层的目的是防止氧化空气管道在冬天结冰而堵塞。 5.5.3氧化吸收池搅拌机的选型 搅拌器是用来搅拌浆液、防止浆液沉淀的搅拌设备。吸收塔搅拌器还有将氧化空气破碎成气沫与浆液充分混合的作用，使亚硫酸钙向硫酸钙的氧化过程进行的更快、更充分。 在吸收塔底部浆液池设有2台侧进式搅拌机，一用一备。搅拌器的转速为25~35r/min，转速不能太高，否则不利于石膏晶体成长，且会造成叶轮磨损。 5.6石灰浆液制备供给系统 该系统一般有石灰破碎系统、石灰浆液制备系统、石灰供给系统组成。 5.6.1石灰破碎系统 一般设两套石灰破碎系统，由卸料斗、振动给料机、除铁器、立轴破碎机、斗式提升机、填刮板输送机和石灰料仓组成。 汽车将一定粒径（粒度小于50mm）的石灰运输进厂，经电厂汽车衡量计后，卸入石灰堆放场地，储料一般可供FGD使用3～7天。本设计储料可用5天。根据FGD运行需求量，有斗车将石灰至破碎系统的地下受料斗，通过受料斗底部的振动给料机，经除铁器后，将石料送入环锤式破碎机，经一级破碎后的石料（粒度小于10mm）由螺旋给料机送入斗式提升机，斗提机将石料送到石灰储仓，存料可供FGD使用2～3天。石灰储仓下口设两台封闭式称重皮带给料机，将石料给入湿磨机入口。 图5-6 湿式制粉系统工艺流程 Figure 5-6 wet pulverizing system process 1—汽车；2—受料斗；3—振动给料斗；4—皮带机；5—斗式提升机；6—石灰料斗； 7—称重皮带机；8—湿式磨粉机；9—旋流器；10—石灰浆液箱 5.6.2石灰供浆系统 石灰浆液供给系统是向吸收塔供给适量的石灰浆液，浆液量由烟气中二氧化硫总量决定。该系统由石灰浆液输送泵、石灰浆液箱、中继箱、密度计、调节门等设备组成。 它的工艺流程如下：把石灰磨制成浓度为12%的石灰浆液作为吸收剂，送入石灰浆液箱，再经石灰浆液泵送入吸收塔。石灰浆液泵一般每台FGD配备一台独立的泵，随FGD的启停而启停。在供浆管道上装有密度计，用以检测石灰浆液密度，作为磨机一级再循环箱过滤水调节阀的主调量信号，来调节石灰浆液的浓度。 石灰浆液箱设有一台顶进式搅拌器，保证浆液的浓度均匀。 二氧化硫浓度为3800 mg/m3，则需石灰浆液量为： 故需石灰浆液总量为： kg/h 其体积流量即为： 所以本设计采用石灰浆泵为2台双相流泵，一用一备。流量为15 m3/h，扬程25m。 5.7增压风机的选型 增压风机是用于克服FGD装置的烟气阻力，将原烟气引入脱硫系统，并稳定锅炉引风机出口压力的重要设备。它的运行特点是低压头、大流量、转速低。在加装脱硫的情况下，锅炉送、引风机无法克服FGD的烟气阻力，所以锅炉加装脱硫装置时，必须设置增压风机。 增压风机一般有离心式、静叶可调轴流式、动叶可调轴流式三种形式。 根据本工程的实际烟气流量140000 m3/h以及吸收塔、GGH、烟道的总压力损失为3201Pa，选用轴流式静叶可调风机。其流量为1562000 m3/h，额定压力为3600Pa，额定功率为1800KW。 轴流式风机结构示意图 _1367681134.unknown _1367825204.unknown _1367826495.unknown _1368100820.unknown _1368178445.unknown _1368192435.unknown _1368699235.dwg _1369308819.dwg _1368286798.dwg _1368178511.unknown _1368178667.unknown _1368192406.unknown _1368178666.unknown _1368178490.unknown _1368178198.unknown _1368178345.unknown _1368103828.unknown _1367847164.unknown _1367847183.unknown _1367845986.unknown _1367846342.unknown _1367846911.unknown _1367845906.unknown _1367825708.unknown _1367826389.unknown _1367826461.unknown _1367826018.unknown _1367825420.unknown _1367825430.unknown _1367825560.unknown _1367825301.unknown _1367823051.unknown _1367824480.unknown _1367824990.unknown _1367825085.unknown _1367824954.unknown _1367824170.unknown _1367824427.unknown _1367823131.unknown _1367820453.unknown _1367823023.unknown _1367823038.unknown _1367823006.unknown _1367822495.unknown _1367740775.unknown _1367819537.unknown _1367819607.unknown _1367819488.unknown _1367740785.unknown _1367737668.unknown _1367738909.dwg _1367740760.unknown _1367737636.unknown _1367164841.unknown _1367220820.unknown _1367225915.unknown _1367302976.unknown _1367336384.unknown _1367336608.unknown _1367680885.dwg _1367336483.unknown _1367303030.unknown _1367226554.unknown _1367226692.unknown _1367226477.unknown _1367223330.unknown _1367223986.unknown _1367225664.unknown _1367223414.unknown _1367222341.unknown _1367223195.unknown _1367220859.unknown _1367166948.unknown _1367167410.unknown _1367168064.unknown _1367220370.unknown _1367167714.unknown _1367167033.unknown _1367166295.unknown _1367166368.unknown _1367166812.unknown _1367164921.unknown _1367161677.unknown _1367164425.unknown _1367164609.unknown _1367161925.unknown _1366730204.unknown _1366730442.unknown _1366730055.unknown