简易石灰石-石膏湿法烟气脱硫工艺设备设计计算与选型

简易石灰石-石膏湿法烟气脱硫工艺设备设计计算与选型 简易石灰石-石膏湿法烟气脱硫工艺设备设 计计算与选型 ? 24? 干燥技术与设备 DryingTechn0logy&Equipment20l1年第9卷第1期 简易石灰石一石膏湿法烟气脱硫工艺设备 设计计算与选型 秦文防,孙鹏,刁濂营,田明焕 (1,山东济矿鲁能煤电公司阳城电厂,山东济宁,272502; 2,青岛欧伊妮有限公司,山东青岛,266555;) 摘要:在确定简易石灰石一石膏湿法烟气脱硫工艺流程的基础上,主要介绍了静电 除尘器,喷淋塔和雾化器的设 计计算,以及烟气引风机和浆液泵的选型,对于工程应用具有重要指导意义. 关键词:燃煤锅炉;烟气脱硫;石灰石/4膏湿法;设计计算 中图分类号:X701.3文献标志码:A文章编号:1727—3080(2011)01—0024-05 烟气从锅炉里出来后,首先进入除尘器除去 大部分烟尘,在被排烟通风机送入喷淋塔.在塔 内,被循环是吸收浆液喷淋脱硫和除尘,并经塔 上部的除雾器除雾后由烟囱排放.吸收进入液相 的So2被从塔底部鼓入的空气氧化,并与消石灰 中和,副产石膏.从吸收塔抽出的石膏浆液经离 心机进行脱水处理,得脱水石膏后进行再利用. 脱水滤液可以循环使用,少部分排放.在整个工 艺流程中.最重要的是进行喷淋塔的设计,除尘 器的设计选型以及泵和风机的选型,. 简易石灰石一石膏湿法烟气脱硫工艺流程如 图l所示. 1除尘器的设计 1.1除尘方案的确定 静电除尘器因其诸多优点,已经越来越广泛 作为大中型燃煤电站锅炉的除尘设备.它的除尘 效率高,可达98%~99%以上,能满足环保要求 的排放 标准 excel标准偏差excel标准偏差函数exl标准差函数国标检验抽样标准表免费下载红头文件格式标准下载 ;处理风量大,可达每小时数干至, 二百万立方米;阻力较低,仅lO0~500Pa,且 运行能耗低.静电除尘装置还有一个出色的特 征,即捕集效率可长期稳定不变,这是其他除尘 装置比不上的.只有袋式除尘装置例外.但袋式 除尘装置需要经常更换滤袋,才能保持良好的收 尘效率.静电除尘装置电场内主要构件都是静止 的,烟气流速又很低(仅1.2m/s左右),磨损很 少.只要设计合理,制造安装合格,维护保养及 时,静电除尘装置一般都能长时期高效运行(可 做到l0年大修一次).虽然静电除尘装置结构较 复杂,初投资高,占地面积大,但是静电除尘装 置维护保养简单,设备费用加上3,5年的运行 费用比大多数其它除尘设备要低L3J.因此,对于 设计寿命不低于2O年的FGD装置来说,静电除 尘器是最佳选择.拟采用板卧型干式静电除尘 器. 1.2静电除尘装置的设计 收稿日期:2010—12.20. 作者简介:秦文防男,汉族,山东济宁汶上县人,目 前主要从事山东济矿鲁能煤电公司阳城电厂汽轮机运行 等相关工作. 第1期秦文防等,简易石灰石一石膏湿法烟气脱硫工艺设备设计计算与选型.25? (1)确定除尘效率 已知烟气进入电除尘器前温度为140~C,烟 气含尘量为14.|g/ITl3~按我国火力发电厂大气污 染排放标准(GB13223.2003),烟囱最大允许的 排放浓度为50mg/Nm.根据除尘器进口,出 口管道内粉尘浓度和气流量,计算静电除尘装置 的总除尘效率r/: -一 器)xl..% 式中:Ci,C.——除尘器进口,出口管道 内粉尘浓度,mg/Nm3, Gi,G.——除尘器进口,出口管道内气体 流量,Nm/h, 因为G?G.,所以公式变为 专)×l..% 图1简易石灰石一石膏湿法烟气脱硫T艺流程图 (2)确定趋极速度m2/(m/s). 趋极速度可用公式来计算,但与实际值相差 很大,一般可通过模型试验或经验数据来求取. 德国电站趋极速度在4,16crn/s范围内选取. 一 般煤中含硫量为1%左右时,趋极速度可取 10cm/s;含硫量0.5%,0.6%时,取6cm/s. 另外,煤中水分高时,CO可按偏高值取用,否 则反之.资料表明,煤中含硫量为1.7%,水分 又较低时(仅3.2%左右),可取10cm/s. (3)确定比表面积f 口r=ln(_J-)[m2/(m/s)】 在为10cm/s,r/为99.64%时,l厂为56.55 (4)确定收尘面积A A=,?G(m)J (5)确定电除尘器流通面积 流通面积是指与烟气流向垂直的截面积,其 值影响着电除尘器的宽度和高度,而且流速与面 积成反比关系【剞. 为计算流通面积,首先要确定烟气在电场里 的流速v.经验证明,火力发电厂燃煤烟气流速 范围为1.0,1.2m/s是恰当的.个别可选到 1.53m/s.烟气流速慢,尘粒在电场中停留时间 长,有足够的机会被捕集,除尘效率高,但这会 引起电除尘器结构变大.一般来说,烟气流速增 ? 26? 干燥技术与设备 DryingTechnology&Equipment2011年第9卷 加时,烟气中尘粒动能要按平方增加,对捕集不 利,流速高还易引起尘粒的二次飞扬,已捕集的 尘粒又被气流带走;另外烟气流速高易引起放电 级振动,影响工作电压的稳定.与烟气流速v 关系最大的是灰尘的颗粒度:颗粒度大的v选用 高值,颗粒度小的v选用低值.所以要对粉煤灰 的颗粒度进行 分析 定性数据统计分析pdf销售业绩分析模板建筑结构震害分析销售进度分析表京东商城竞争战略分析 .据资料介绍,电厂飞灰多属 于中,细灰类,粒径?10~20/./m要占50%左右. 电厂飞灰粒度和煤粉制备系统效能和锅炉燃烧 的好坏有关,需进一步对本例中的颗粒进行分 析.不同烟气流速所需的流通面积如表1. 表1本例中烟气流速与流通面积的关系 为保证运行可靠起见,选用烟气流速为1.13 m/s,此时,S为30m. (6)确定电场数 对一个电场来说通常会有一个适当的大小. 当流通面积决定后,电场的长和宽的乘积就决定 了.长和宽哪一个先定,定多少,要根据具体情 况决定.一般考虑的方式是希望电除尘器占地面 积尽量少,最好向高度发展.这时可把宽度定小 一 点.高宽比最大可到2.宽度小,电除尘器大 梁尺寸也可小些,但宽度小,阳极板长度就长. 一 般阳极板的长度最长为14m.另外,电场截面 形状尽量和烟道口几何形状相似,这样有利于烟 气均匀分布的进入电场.一般中小容量电除尘器 多半高大于宽,大容量电除尘器因受阳极板限 制,电场高宽很接近.至于一个电场长度,则是 从检修角度考虑,一般一个电场长度不宜超过 4m.在此长度内如果电场内有什么情况需要处 理,检修者通过工具就能涉及到电场中部,而不 需要钻进电场中部去.其次,分场供电时,每个 电场可用不同电压工作,一般第一电场含尘量 高,工作电压较低;后面的电场含尘量逐渐减少, 工作电压也会逐渐提高.对提高除尘效率有利. 分场越多,这种好处越明显.但是电场多了,电 源参数也要多,电场结构也复杂些,价格就要提 高. 采用正负极间距140mm,电场长度为3.5m,阳 极板长度为9m,用26排阳极,25排阴极.则 一 个电场的收尘面积为(20—1)×9×3.5×2X 0.96----1512(m),其中2表示阳极板的正反两 面,有因为阳极板有间隙,所以要乘以0.96. 因总收尘面积A=1885m2除以一个电场 的收尘面积1512m即得电场数为1.25,取两 个电场,留有一定余量以补偿由于电场气流分布 不完全均匀和漏风等因素而引起的效率降低. (7)电源 对电源来说,主要是确定电压值和电流值. 电压值是正负极板间距决定的,一般正常操作电 压(KV)为3.5×间距(cm);设计空载电压(KV) 为4×间距fcm).今正负间距为14cm,操作电 压为3.5×14=49(KV),空载电压为4×14= 56(Kv).电流值按收尘面积多少来计算,一般 为0.25,0.35mA/m2.这个数值叫比电流值. 含尘量较高,烟气流速较高时,取 当尘粒较粗, 大值.现取比电流值为0.25mA/m2,则一个电 场的总电流为l5l2×0.25=378mA,与标准电源 中电流值最接近的规格为400mA,此时电流值 为0.265mA/m,在允许的范围内.按以上计算 可选用电源规格为400mA/56KV.在产品目录中 了找到这一规格. 对于一台30m的电站电除尘器来说,最好(8)排灰量. 容积效率为99.64%,流通面积为30的两个 第l期秦文防等,简易石灰石一石膏湿法烟气脱硫工艺设备设计计算与选型.27. 电场电站电除尘器每昼夜捕灰量为: (14.1—0.05)×120000X24 l000 =40464(kg)~40.5(t) 通过以上计算,就把一台电除尘器的主要参 数和结构尺,j一定下来了.据此选定板卧型单室两 电场的SHWB3o静电除尘器.减速电机为JTC一75 1KW31r/min. 2喷淋塔的设计 喷淋空塔是湿法脱硫工艺的主流塔型,采用 逆流方式布置,烟气从喷淋区下部进入喷淋塔, 与均匀喷出的吸收浆液逆流接触. 2.1喷淋塔的本体设计 喷淋塔本体尺寸的设计步骤是[]:在计算出 运行工况下实际的烟气量后,选定塔内烟气流 速,并据此确定塔内径或塔横截面积,然后选定 容积吸收率,据以确定吸收区高度h 2.1.1计算运行工况下的烟气流量 根据锅炉排放的烟气量,计算运行工况下的 塔内娴气体积流量,此时需要考虑以下几种引起 烟气体积流量变化的情况:塔内操作温度低于进 口烟气温度,烟气容积减小;浆液蒸发水分,以 及塔下部送入的空气中的剩余氮气使得烟气体 积流量增大.综合以上因素,烟气体积流量实际 上是增大的.计算出一台锅炉的烟气量为 57057m/h,可以取一台锅炉的湿烟气量为Vz 60000m/h,塔内处理的总烟气体积流量为V= 100000m/h. 2.1.2确定喷淋塔内径 设喷淋塔截面为圆形.按上述实际运行烟气 体积流量v,选取烟气流速u,则塔内径为: 厂一 D=2/———一V 36007 取U=2.8m/s,代入v=100000m/h,算出 D=3.55m,可取D=3.5m. 2.1.3确定吸收区高度 由容积吸收率的定义公式 : h 式中C为标准状态进口烟气SO2质量浓 度,kg/m;77为按要求给定的$02吸收效率, %;h为吸收区高度,ITI;由于一般喷淋塔的操 作温度,烟气流速变化不大,基本上为常数, 其值取决于烟气流速U(m/s)和操作温度t(?); Ko=3600U×273/(273+t,. 一 般喷淋塔内操作温度为50~C,容积吸收 率的范围一般为----5—6.5k(mh),可以取 5.2k(m3h),SO2吸收效率r/90%,可以算出 吸收区高度h>3.8m,可取h=4m. 2.2除雾器的设计 除雾器由两部分组成:除雾器本体和冲洗系 统,除雾区高2.3m.湿法烟气脱硫系统采用的 除雾器主要是折流板除雾器.所以在吸收塔顶部 设置一级折流板除雾器,垂直安装,并对除雾器 采用双面冲洗.除雾器本体由除雾器叶片,卡具, 支架等按…一定的结构组装而成.除雾器叶片由聚 苯稀高分子材料制作.除雾器冲洗系统主要由冲 洗喷嘴,冲洗泵,管路,阀门,压力表及电气控 制部分组成.冲洗周期为2h,冲洗水量为 12m/h.冲洗喷嘴采用实心锥喷嘴,采用氮连接 碳化硅陶瓷材料(SNBSC).除雾区喷嘴与折流 板之间的间距为0.6m. 2.3雾化喷嘴的设计 雾化喷淋区设置两层喷嘴,每层布置24个 喷嘴,各层喷嘴在上下空间上错开布置.根据循 环浆液泵的流量,选取了喷嘴出口流速后,就可 以计算出喷嘴的出口直径.选取喷嘴出口流速为 lOm/s,则求出喷嘴出口直径为46.7mm,取喷嘴 出口直径为45mm,则喷嘴出口流速为11.2m/s. 喷嘴选用空心锥切线型压力喷嘴,采用反应连接 ? 28? 干燥技术与设备 DryingTechnology&Equipment2011年第9卷 碳化硅(passc)材料. 3泵与风机的选型 3.1烟气增压风机的选型 在没有安装烟气脱硫装置时,锅炉中的烟气 由引风机引出,经锅炉直接排入大气.脱硫装置 运行后,烟气要经过脱硫塔后再进入烟囱排入大 气,由于烟气流程增长,原设的克服锅炉烟道阻 力的引风机的压升已不足以克服脱硫装置所增 加的阻力并满足脱硫工艺的要求,因而在脱硫工 艺中必须设置增压风机[6】. 本系统拟采用静叶可调子午加速轴流风机, 其气动性能介于离心式与动叶可调轴流风机之 间.可输送含有灰分或腐蚀性的大流量气体,具 有优良的气动性能,高效节能,磨损小,寿命长, 结构简单,运行可靠,安装维修方便,具有良好 的调节性能.静叶可调轴流风机在叶片磨损后更 换叶片的价格约为7万元/叶轮,动叶可调风机 更换叶片的价格约为l万元/叶片,如叶片数取 22片,效益十分明显. 3.2浆液泵的选型 浆液泵为卧式离心泵,属于脱硫系统的核心 设备,要求性能稳定,可靠性高,寿命长.脱硫 系统中的浆液泵按功能大致分两类,一类是完成 浆液循环功能的大型泵,另一类是制浆系统和浆 液池排出石膏用的小型泵【7Jo 浆液泵输送的石灰石或石膏浆液为固液两 相流介质,介质中CI.含量约为2000, 6000mg/L,PH值在4.5,7之间,易对过流元件 造成孔蚀与酸蚀.浆液中石灰石与石膏的浓度一 般在20%,35%之间,固体粒径在几十微米至几 百微米之间,浆液的高速流动又会对过流元件表 浆液泵材料的选择至 面造成冲刷与磨损.因此, 关重要,要兼顾腐蚀与磨损的双重影响.因此, 浆液泵的材料采用非金属衬里.衬里泵的叶轮为 耐磨耐蚀的特殊不锈钢材料(904L)制造,泵 壳基体为普通碳钢,泵壳内腔衬SiC陶瓷. 由SO2的脱除量可算出石膏的产量为 670.5kg/h,按石膏排出时的含固量是20%计, 选取石膏排出泵型号为25GD,配套电机为 Y90L一6,功率为1.1KW,转速940r/min.输送 浆液泵与石膏排出泵的流量相同,所以选相同的 型号.选取液气比为l8,则循环浆液泵的总流 量为1800m3/h,单台流量为900m3/h,据此选取 循环浆液泵的型号为200ZGB,功率为 310.5KW,转速980r/min. 4总结 主要介绍了简易石灰石.石膏湿法烟气脱硫 工艺中,静电除尘装置和喷淋塔,除雾器的设计 计算,以及烟气增压风机和浆液泵的选型原则, 对工程应用具有重要指导意义. 参考文献: 【1】蒲恩奇.大气污染治理工程【M】,高等教育出版社, 1999. 【2]李晓芸,赵毅,王修彦.火电厂有害气体控制技术 [M],中国水利水电出版社社,2005. 【3】周兴求.环保设备设计手册一大气污染控制设备【M】, 北京:化学工业出版社,2004. 【4】钟秦.燃煤烟气脱硫脱硝技术及工程实例【M】,北京: 化学工业出版社,2002. 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Keywords:Polycanbonate;combinationdryer;airstreamdrying;vacuumrotaingdryer;dryingCUlWe (上接28页) DesignofEquipmentsUsedintheLimestone—Gypsum WetMethodtoFuelGasDesulfurization QINWen-fang,SUNPeng,DIAOLian-ying,TIANMing-huan (1.YangchengPowerPlantofShandongJiningMiningIndustryGroupLunengCoal-electricityCo.,Ltd, Jining,272502,China;2.QingdaoOnlyyouCo.,Ltd,Qingdao,266555,China) Abstract:Basedonthelimestone— gypsumwetmethodtomakethefuelgasdesulfurization,the calculationandthedesignoftheelectrostaticdustcatcher,cascadetowerandatomizationmuzzleWaS introduced,aswellastheselectionofsuctionfanandserouspump.Theworktakesonimportantguidance intheengineering. Keywords:burning— coalboiler;fuelgasdesulfurization;limestone/gypsumwetmethod;calculation anddesign