毕业设计论文石灰石石膏湿法烟气脱硫吸收塔设计.docx

目录一、石灰石一石膏湿法脱硫技术介绍11 .概述12 .化学反应过程1二、石灰石一石膏湿法烟气脱硫系统的构成21 .SO2吸收系统32 .烟气系统33 .石灰石浆液制备系统34 .石膏脱水系统35 .供水和排水系统36 .压缩空气系统47 .废水处理系统48 .FGD公用系统5三、湿法烟气脱硫的主要影响因素51 .烟气流速52 .液气比（1/G）63 .浆液PH64 .钙硫比（GaZS）65 .烟气温度76 .烟气含尘浓度7四、I：艺没汁”蜜71 .基础数据处理72 .燃煤成分分析83 .烟气量的计算84 .石灰石消耗量105 .吸收塔设计101）吸收塔的选型102）吸收塔设计计算126 .吸收塔内部设备选型及设计151）喷淋层设计152）除雾器的设计和选型187 .吸收塔附属设备的选型和设计181）循环系统的设计182）氧化风机的设计及选型193）烟气再热系统的设计204）氧化吸收池搅拌机的选型215）石灰石浆液泵的选型216）脱硫增压风机的选型21五、石灰石石膏湿法脱硫塔结垢问题221 .脱硫系统结垢原因222 .控制技术防止结垢措施233 .使用氧化抑制剂244 .运行中的措施24六、FGD可靠性备用策略24七、总平面设计25八、课程设计体会25九、致谢26十、附录26一|一一、4考文献26一、石灰石一石膏湿法脱硫技术介绍1.概述石灰石一石膏湿法脱硫工艺已有几十年的发展历史，技术日趋成熟、完善。据有关资料介绍，国外应用的脱硫工艺85%是湿法，特别是日本，几乎全部采用湿法脱硫工艺。根据吸收剂的不同，湿法脱硫工艺又有多种不同工艺，常见的石灰石一石膏法、石灰一石膏法、海水法、氨法、双碱法、氢氧化镁法、氢氧化钠法、We11man-1Ord法等。其中石灰石一石膏法由于具有吸收剂资源丰富、成本低廉等优点，成为世界上应用得最多的一种脱硫工艺。石灰石一石膏湿法脱硫工艺流程图如下图：Figure1.1石一石膏湿法脱硫工艺流程图2.化学反应过程由于石灰石脱硫剂中有Ca、Mg、及其他物质，烟气中有COS、SO、"CINO、N2等气体，飞灰中有Na、K、C1及其他物质，所以222用石灰石浆液脱除烟气中SO2是一个十分复杂的体系。有研究认为，这些物质能在溶液中相互作用，生成41中以上的中性和离子物质及7中固体物质.这里论述烟气中SOz和石灰石中CCO指所涉及的主要反应。2"SO1+O2SO,2-+2H2该氧化反应要求PH值小于5.5o自然氧化工艺中,在浆液中,H与部分溶解目应:(13)HSO3氧化不完全，在(14)石灰石湿法烟气脱硫反应机理复杂，主要反应为烟气中的SO2先溶解于吸收液中，然后解离成"+和HS0、：SOgSO叫()()(11)22()-2-(12)SCI1j/-)H+HSO2/+SOSaaq+HOi(I)33式(2-1)为慢反应，是速率控制过程之一。在吸收塔底部的浆液槽中，HSOy被通入的空气强制氧化成SOi-,浆液中由一-等组成的缓冲浆液系统。SO2和4SO,石灰石溶解度是非常低的，方程式为:2+2CCoa()3sCa+CO5-2-+HOCSOHO-(15)H+SOt-+Ca+CO2/T422(S)HCO结合生成(16)(17)石膏的产生使石灰石进一步溶+与"CO-H+HCOy-CO+HO2(aq)2CO(aq)CO;(g)2浆液槽中是由石灰石、碳酸氢钙和石膏等组成的浆状混合物，其部分被强制循环，部分作为产物排出，同时补充新鲜的石灰石浆液以维持PH值的稳定。可用如下总反应式表示：SO+CCO+1OHOCOHO(S)CO(g)a(S)2(g)22(1)aS422(18)232石灰石一石膏湿法烟气脱硫系统的构成石灰石一石膏湿法烟气脱硫工艺，整套系统由以下子系统构成（1）、SOz吸收系统；（2）、烟气系统；（3）、石灰石浆液制备系统；（4）、石膏脱水系统；（5）、2供水和排水系统；（6）、压缩空气系统；（7）、废水处理系统；（8）、FGD公用系统1SO2吸收系统烟气由进气口进入吸收塔的吸收区，在上升过程中与石灰石浆液在吸收塔中接触（一般采用逆流），烟气中的二氧化硫溶于石灰石浆液中并与碳酸钙发生化学反应而被脱除，处理后的净烟气经除雾器去除水滴后由烟道排出。2 .烟气系统从锅炉出来的热烟气经增压风机增压后进入烟气热交换器（GGH）降温，经GGH冷却后烟气进入吸收塔，向上流动穿过喷淋层，在喷淋层被冷却，同时二氧化硫被石灰石浆液吸收。去除二氧化硫及其他污染物后的烟气经GGH加热至80。C以上，通过烟囱排放。3 .石灰石浆液制备系统由汽车运来的石灰石卸到石灰石浆液制备区域。通过一定方式送入石灰石贮仓，石灰石贮仓出口由皮带称重给料机送入石灰石湿式磨机，研磨后的石灰石进入磨机浆液循环箱，经磨机浆液循环泵送入石灰有旋流器，合格的石灰石浆液自旋流器溢流口流入石灰石浆液箱，不合格的从旋流器底流再送入磨机口再次研磨。脱硫所需的石灰石浆液由锅炉负荷、烟气的SQ浓度和Ca/S比联合控制，浆液的浓度由浆液的密度计控制。4 .石膏脱水系统石膏一级脱水系统：在吸收塔浆液槽中形成的石膏，通过吸收塔排出泵将其输送到石膏旋流站，石膏旋流站包括多个石膏旋流子，使石膏浆液通过离心旋流而脱水分离，使石膏水分含量从80%降到40%-50%o旋流站安装在脱水车间的上部。石膏二级脱水系统：从一级脱水系统来的旋流器底流，直接进入真空皮带脱水机进行过滤冲洗，得到主要副产物石膏饼。真空皮带脱水机在设计上可连续运行也可间歇运行。脱水后石膏的品质按湿度SO%、含氯量100I（T考虑。石膏饼送往石膏库存放。5 .供水和排水系统（1）、供水系统。从电厂供水系统引接至脱硫塔的水源提供脱硫塔工业和工艺水的需。工业用水：除雾器冲洗水及真空泵密封水，冷却水冷却设备后排至吸收塔排水坑回收利用。工艺用水：石灰石浆液制备用水，烟气换热器冲洗水，所有浆液输送设备、输送管道、贮存箱的冲洗水。（2）、排水系统：FGD塔内设置一个公用的事故浆液箱，事故浆液箱的容量应该满足单个吸收塔检修排空时和其他浆液排空的要求，并作为吸收塔重新启动时的石膏晶种。FGD装置的浆液管道和浆液泵等，在停运时需要进行冲洗，3重新水就近收集在各个区域设置的集水坑内，然后用泵送至事故浆液箱或吸收塔浆池。6 .压缩空气系统脱硫塔仪表用气和杂气由塔内设置的压缩空气系统提供，压力为0.85MPao按需要应设置足够容量的储气罐，仪用稳压罐和杂用储气罐分开设置。贮气罐的工期能力应满足当全部空气压缩机停运时，依靠贮气罐的贮备，能维持整个脱硫控制设备持续工作15min的耗气量。气动保护设备和远离空气压缩机房的用气点，宜设置专用的稳压贮气罐。贮气罐工作压力按0.8MPa考虑，最低压力不应低于0.6MPa<,7 .废水处理系统脱硫废水中和箱（加入石灰乳）T沉降池T（加入助凝剂）T澄清池T清水PH调整箱T达标排放。在石灰石一石膏FGD工艺中，不可避免要产生一定量的废水，这主要是因为烟气中氯化物的溶解提高了脱硫吸收液中氯离子的浓度。氯离子浓度的增高带来两个不利的影响：一方面降低了吸收液的PH值，从而引起脱硫率的下降和CSoaJ结垢倾向的增大；另一方面，在生产商用石膏的回收工艺中，对副产品石膏的杂质含量有一定的要求，氯离子浓度过高将影响石膏的品质。一般应控制洗手液中氯离子含量低于20000mg1oFGD装置的废水主要来自石膏脱水系统的旋流器溢流液、真空皮带机的滤液和冲洗水。废水处理工艺大致分为中和、脱重金属、絮凝、浓缩、澄清、污泥处理几部分。8 .FGD公用系统FGD公用系统主要由工艺水和压缩空气系统组成。一般一塔设有一个工艺水箱，一个工艺水箱配两台工艺水泵（一用一备）和一台事故洗水泵。在FGD装置中，水的损耗主要来自于石膏附带水分和结晶水，以及蒸发水。这些损耗通过输入新鲜的工艺水来补偿。工艺水还主要用来清洗吸收塔除雾器，同时也用做冲洗水来清洗所有输入浆液管道以及换热器等。FGD装置所用的工艺水来自于电厂主体工程的工业水系统。事故冲洗水泵接电厂保安电源，当全厂断电时，启用事故冲洗水泵对设备和管道进行冲洗。FGD系统所需要的仪表气和杂用气一般来自电厂压缩空气系统，并分别设置仪表用气和检修用气罐。仪表气输送到FGD装置区内的各个气动阀和气动控制阀，还用作石灰石浆液箱区的密封气，以及清洗净烟气烟道上的净烟气流量测量装置和分析装置的冲洗气。杂气用于换热器吹扫和设备检修。三、湿法烟气脱硫的主要影响因素石灰石一石膏湿法脱硫的主要影响因素有烟气流速、（液气比）1/G、浆液PH、钙硫比（Ga/S）、烟气温度、烟气含尘浓度。表格3.1：FGD吸收塔主要参数控制主要控制参数优化值主要控制参数优化值脱硫效率95%烟囱入口烟气温度800C吸收剂利用率95%石膏表面水质量百分比10%浆液PH值5-5.5CaCo,残留质量百分比<3%浆液密度1050-1150kgB亚硫酸盐质量百分比0.4%液气比10-18石膏中CI-含量100mg11 .烟气流速在保证除雾器对烟气中所携带水滴的去除率及吸收系统压降允许的条件下，适当提高烟气流速课家具烟气和浆液液滴之间的湍流强度，从而增加两者之间的接触面积。同时，较高的烟气流速还可维持下落的液滴，延长吸收区停留时间，从而提高脱硫效率。另外，较高的烟气流速还可以适当减少吸收塔和塔内件的几何尺寸，提高吸收塔的性价比。在吸收塔中烟气流速通常为3.5ms°许多工程实践表明3.6-4.2ms是性价比较高的流速区域4本设计采用3.8ms的流速。2 .液气比(1/G)1/G决定了二氧化硫的吸收表面积。根据双模理论，吸收效率和接触面积成正比关系，喷淋雾滴的表面积和浆液的喷淋速率有一定的关系。当喷淋速率确定后，影响接触面积的主要因素就是液气比。同时液气比也会影响到整个吸收塔系统的其他工程，从而对整个工程的效益、性价比产生一定的影响。液气比过低则不能达到很好的去除效果，但如果液气比过高，对循环泵、塔压降都会提出更高的要求，必然会导致运行成本和建设费用的提高。合适的1/G操作范围为1525m30o美国能源部编制的FGD-PRISm程序的优化计算，1/G以15m'为宜。此时二氧化硫的去除率已接近100%上3 .浆液PH二氧化硫是酸性气体，因此理论上脱硫效率随pH值的升高而升高。但是另一方面，较低的PH有利于石灰石的溶解、HSO3的氧化和石膏的结晶，但工业运行结果表明较低的PH值可降低堵塞和结垢的风险。PH对吸收塔的影响是非常复杂和重要的。PH值控制在5.05.5为宜。4 .钙硫比(Ga/S)钙硫比是影响脱硫效率和效益投资的一个重要因素。钙硫比是指Ga和S的摩尔比，理论情况下钙硫比为1:1,但CaCa是难溶于水的物质，而且SO2的吸收是液气反应，反应速率比较低，因此为了保证足够的去除效率必须提供更高的液气比；但另一方面，提高液气比会增加石灰石用量，对循环泵、管道系统、电力损耗、吸收塔浆液池等提出更高要求，必然会造成过高的投资成本和运行费用。由于石灰石的溶解度较低，其供给