石灰石-石膏湿法脱硫系统的设计计算
时间: 2024-05-04 07:28:08 | 作者: 超细粉加工设备
产品特点
Σξ—局部阻力系数（包括弯头、三通、阀门、孔板、膨胀节及设备进出口等）之和，无量纲；
如计算所得的管道压力降ΔP太大，超过了工艺系统所能承受的范围，则必须增大管径或缩小抬升高度以降低阻力（有些场合，管道浆液落差是作为势能处理的，则落差越高越有利）。
式中α为覆盖率,%;n为单层喷嘴数量;A0为单个喷嘴的覆盖面积,m2;A为脱硫塔喷淋区的截面积,m2
喷淋层进浆支管管径d大小由喷嘴接口大小确定，进浆主管管径由以下公式计算：
h3：最上层喷淋层中心到除雾器第一层冲洗层中心高度，一般为2500-3000mm；
h5：除雾器最上层除雾板顶面到喷淋除雾区直筒段顶端高度，一般为1500mm；
h7：脱硫塔出口烟道衔接直筒段高度，直筒段直径D3=D40.2m(D4脱硫出气口直径)；
（3）对燃料变化的适应范围宽，煤种适应能力强。无论是含硫量大于3％的高硫燃料，还是含硫量小于1％的低硫燃料，湿法脱硫工艺都能适应。
（4）吸收剂资源丰富，价格实惠公道。石灰石资源丰富，分布很广，价格也比其它吸收剂便宜。
（5）脱硫副产物便于综合利用。副产物石膏的纯度可达到90％，是很好的建材原料。
（6）技术进步快。近年来国外对石灰石-石膏湿法工艺进行了深入的研究与一直在改进，可望使该工艺占地面积较大、造价较高的问题逐步得到妥善解决。
H喷嘴：每一层喷淋层喷嘴出口压力；我公司所通用的大流量碳化硅蜗口型喷嘴所需出口压力为0.1MPa(相当于10m扬程)
购买回来石灰石粉（CaCO3）由石灰石粉仓投加到制浆池，石灰石粉与水结合生成脱硫浆液。
烟气与喷嘴喷出的循环浆液在吸收塔内有效接触,循环浆液吸收大部分SO2，反应如下：
喷嘴采用涡口型碳化硅大流量喷嘴，喷淋角度90°。喷嘴为环绕塔内部环形布置，保证浆液的重叠覆盖率至少达到200%~300%。每层喷淋层相对交错15°，保证完全覆盖。
喷淋覆盖率是指喷淋层覆盖的重叠度,它由喷淋覆盖高度、喷淋角度来确定。覆盖高度是指液膜离开喷嘴后至破碎前的垂直高度，一般根据喷嘴特性及喷淋层之间距离来确定。
（4）系统可利用率：指脱硫装置每年正常运行时间与发电机组每年总运行时间的百分比。
SO2初始浓度一般由业主方给出，并且由此计算脱硫系统中各项设备参数，也是系统选择液气比的重要依据。SO2初始量计算公式如下:
烟气中的其他污染物如SO3、Cl－、F－和尘都被循环浆液吸收和捕集。SO3、HCl和HF与悬浮液中的石灰石，按以下反应式发生反应：
注意：D1计算出来后取整数（保留前2位数字）后，再反算出最终流速值v1。
h1：第一层喷淋层中心到脱硫塔进气口顶面距离，一般为2000-2500mm；
每层喷淋层外部浆液循环管采用一周环形布置，材质钢衬塑。内部喷淋管采取不锈钢316L材质。喷淋系统采用单元制设计，每层喷淋层配一台与之相连接的浆液循环泵。每台脱硫塔配多台浆液循环泵。运行的浆液循环泵数量根据锅炉负荷的变化和对吸收浆液流量的要求来确定，在达到一定的要求的吸收效率前提下，可选择最经济的泵运行模式以节省能耗。
（1）脱硫效率高，脱硫后烟气中二氧化硫、烟尘大幅度减少，脱硫效率高达95％以上。
（2）技术成熟，运行可靠性高。国外火电厂湿法脱硫装置的投资效率一般可达98％以上，特别是新建的大机组采用湿法脱硫工艺，常规使用的寿命长，可取得良好的投资效益。
液气比、钙硫比选择依据根据《工业锅炉及炉窑湿法烟气脱硫工程技术规范》HJ462-2009
（3）脱硫效率：单位时间内烟气脱硫系统脱除SO2的量与进入脱硫系统时烟气中的SO2量之比。
c.循环氧化区有效容积设计:主要由循环浆液在该区的停留时间所确定，首先必须先确定脱硫浆液循环总量G=Q×液气比（m3）÷1000
T停-循环浆液在该区的停留时间，石膏颗粒在循环浆池中足够长的停留时间对于晶体化和晶体的生长是非常有必要的。只有这样，FGD的副产物石膏才能得到更好的利用。一般设计4min(最低不小于2.5min),浆液浓度维持在20-25wt%。
处理烟气量的大小是设计脱硫系统的关键，一般处理烟气量由业主方给出或从除尘器尾部引风机风量大小去确定。若只知道锅炉蒸汽量，可由以下经验系数去计算：
（1）针对循环流化床锅炉，煤粉锅炉等烧煤锅炉，可按1t蒸汽对应2500m3风量计算；
当没有SO2初始浓度设计值时，可用燃料中的含S率及消耗量去计算SO2初始浓度。
进气温度为经过除尘后进入脱硫塔的烟气温度值，进气温度大小关系到脱硫系统烟气量的换算和初始SO2浓度换算。
Sar-燃料的含S率，%；ηso2-煤中S变成SO2的转化率，%,一般取0.85；
（1）液气比（L/G）：即单位时间内浆液喷淋量和单位时间内流经吸收塔的烟气量之比.单位为L/m3；
（2）钙硫比（Ca/S）：理论上脱除1mol的S需要1mol的Ca，但在实际反应设备中，反应条件并不处于理想状态，通常要增加脱硫剂的量来保证一定的脱硫效率，因此引入了Ca/S的概念。用来表示达到一定脱硫效率时所需要钙基吸收剂的过量程度，也说明在用钙基吸收剂脱硫时钙的有效利用率。
一部分HSO3－在吸收塔喷淋区被烟气中的氧所氧化，其它的HSO3－在反应池中被氧化空气完全氧化并结晶，反应如下：
（2）针对蔗渣锅炉、生物质锅炉等烧生物质燃料锅炉，可按1t蒸汽对应3333m3风量计算；
（3）处理风量还存在标况状态（mg/m3）和工况状态（mg/Nm3）的换算，换算采用理想气体状态方程：PV = nRT（P、n、R均为定值）
该系统包含：脱硫塔（喷淋层）、浆液循环泵（卧式单吸离心泵）、氧化风机（罗茨风机）、
得出循环氧化区有效容积V循后，则需确定循环氧化区直径D2和高度。直径D2略大于喷淋除雾区直径D1（一般大2m，D2=D12）需具体考虑。取定循环氧化区直径D2后可计算出循环氧化区有效高度H2=V循÷3.14÷（D2）2×4 (m)
h8：循环氧化区有效高度（即循环液液面）到脱硫塔进气口底面距离，一般为1000mm。
吸收塔反应池装有多台侧入式搅拌机。氧化风机将氧化空气鼓入反应池。氧化空气分布系统采用喷管式，氧化空气被分布管注入到搅拌机桨叶的压力侧，被搅拌机产生的压力和剪切力分散为细小的气泡并均布于浆液中。一部分HSO3－在吸收塔喷淋区被烟气中的氧气氧化，其余部分的HSO3－在反应池中被氧化空气完全氧化。降低CaSO3浓度，减少CaSO3·1/2H2O反应的发生，可缓解系统管道结垢。同时也增加了二水石膏CaSO4·2H2O结晶沉淀析出，提高了石膏品质。
根据经验，当烟气中含氧量为6％以上时，在脱硫塔喷淋区域的氧化率为50－60％。采用氧枪式氧化分布技术，在浆池中氧化空气利用率ηo2=25－30％，因此，脱硫塔氧化区浆池内所需要的理论氧气量为：
经过除尘器处理后的烟气由引风机接入脱硫吸收塔，在主烟道上设置旁路挡板门，当锅炉启动、进入FGD的烟气超温和FGD装置故障停运时，烟气由旁路挡板经烟囱排放。烟气经吸收塔进气口进入塔内，折转向上运动（入口处装有紧急喷淋装置），烟气进入首层喷淋层与吸收浆液进行传质吸收，随之进入多层喷淋层进行烟气脱硫洗涤，发生复杂的化学反应，利用脱硫塔底部循环池储存脱硫液进行循环使用。脱硫渣浆液经曝气氧化后送入脱水系统来进行处理，经脱水后的滤液返回至循环池。脱硫后的净烟气通过除雾装置除去烟气中的水分，然后通过脱硫塔顶部排出口排至烟道，在经烟道排至烟囱排入大气。
工程案例
相关设备
