某电厂脱硫工艺设计毕业设计论文.doc

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1、中南民族大学大气污染控制工程课程设计书设计题目： 某电厂脱硫工艺设计 姓 名： 乔琪 学 院： 资源与环境学院 专 业： 环境工程 学 号： 201321135016 指导老师： 汤迪勇 设计日期： 2015.12.152016.01.08 目录第1章 绪论31.1 石灰石石膏湿法脱硫工艺31.1.1 工艺简介31.1.2 化学反应过程31.1.3 石灰石湿法烟气脱硫装置41.1.4 FGD运行主要控制参数6第2章 系统参数选择与计算72.1 工艺设计计算72.1.1 设计原始资料72.1.2 治理要求72.1.3 烟气量计算82.1.4 吸收塔设计计算92.1.5 配套设备选型122.2 结

2、垢问题及解决办法132.2.1 脱硫系统中常出现的结垢及固体堆积现象132.2.2 结垢的原因132.2.3 结垢的防止措施142.3 总平面图设计152.3.1 一般规定152.3.2 总平面布置162.3.3 交通运输162.3.4 管线布置17第3章 特别说明173.1 课程设计体会173.2 致谢173.3 附件17第1章 绪论1.1 石灰石石膏湿法脱硫工艺1.1.1 工艺简介石灰石石膏湿法烟气脱硫工艺是目前世界上治理工业烟气脱硫工艺中应用最广泛的一种脱硫技术。目前，其工艺技术完善、运行稳定、脱硫效率高、单塔出力大，脱硫剂石灰石地理分布广，价格低廉，特别适合工业规模的应用。石灰石石膏湿

3、法烟气脱硫工艺流程图如图1所示。从锅炉引风机后烟道引出的烟气，通过增压风机升压，烟气换热器（GGH）降温后，进入吸收塔，在吸收塔内与雾状石灰石浆液逆流接触，将烟气脱硫净化，经除雾器除去水雾后，又经GGH升温至大于75，再进入净烟道经烟囱排放。脱硫剂石灰石粉则由磨石粉厂破碎磨细成粉状，通过制浆系统制成一定浓度的石灰石浆液，运行时根据FGD处理的烟气量和SO2的浓度，由循环泵不断地把新鲜浆液补充到吸收塔内。当塔内石膏浆液达到一定浓度后由外排泵排出，经一级旋流、二级真空皮带脱水后，得到含水率低于10%的石膏，装车外运。1.1.2 化学反应过程脱硫塔中烟气和石灰石脱硫剂进行着复杂的反应过程。烟气中的主

4、要有害成分有SO2、HCl、NOx等；石灰石浆液主要由Ca2+、Mg2+等离子组成。它们在溶液中相互作用，生成多种反应产物。烟气中的SO2与石灰石浆液经过一系列的化学反应，最后生成石膏。湿法烟气脱硫吸收过程多采用双膜理论模型解释。SO2的吸收过程以膜扩散的方式进行。在气液相间的物质迁移主要是分子扩散的结果，物质迁移方向与相界面垂直。化学反应可以简化为下列过程。SO2的吸收：SO2+H2OH2SO3 H2SO3H+HSO3-2H+ SO32-石灰石的溶解：CaCO3 Ca2+ +CO32-中和反应：Ca2+ + CO32-+2H+SO32-CaSO3+CO2+ H2O氧化反应：CaSO3+O2C

5、aSO4亚硫酸钙结晶：CaSO3+ H2OCaSO3 H2O硫酸钙结晶：CaSO4 +2 H2O CaSO42 H2O1.1.3 石灰石湿法烟气脱硫装置典型的石灰石湿法脱硫系统从功能上可以分为烟气系统、石灰石浆液制备系统、吸收塔系统、石膏脱水系统、废水处理系统、公用系统和事故浆液排放系统。（1）烟气系统烟气系统通常包括一台单独的增压风机、一台气气换热器和电厂现有烟囱。在增压风机上游和气气换热器再热侧系统出口下游都设有双百叶窗隔离挡板。在现有旁路烟道上亦安装有两个双百叶窗旁路挡板，这些挡板的开度可以随烟气流量的变化进行调节。每个烟气挡板可以配置两台密封风机，以防止烟气泄漏。GGH利用未脱硫的热烟

6、气（一般130150）加热已脱硫的洁净烟气（一般4655），一般加热到80左右，然后排放，以避免低温湿烟气腐蚀烟道、烟囱内壁，并可提高烟气抬升高度。在烟气离开吸收塔前，会通过一个两级除雾器，以除去烟囱中携带的细小液滴。沉淀在除雾器上的颗粒不利于烟气流经吸收塔，会影响塔内压降和烟气流向分布。为了防止固体颗粒积聚在除雾器上，需定期对除雾器进行冲洗。除雾器设有冲洗水系统，工艺水从喷嘴喷出冲洗除雾器。（2）石灰石浆液制备系统石灰石料应密切主要其水分含量，进入石灰石粉制备系统磨粉机地入磨物料的表面水分一般小于1%，否则就会严重恶化操作，甚至造成糊磨、堵塞。同时 应主要氯化物、氟化物和煤灰等杂质不要混入石

7、灰石料中，以免影响脱硫系统的正常运行和脱硫石膏的品质。石灰石浆液制备时，成品分经仓底的两套叶轮给料机输送到石灰石浆液池，工业水通过水泵和调节阀门注入石灰石浆液池，调节石灰石浆液的密度至1230kg/m3（含固量30%）。在石灰石浆液泵的出口管道设有密度监测点，从而保证30%的石灰石浆液的制备和供应。配置合格的石灰石浆液通过石灰石浆液泵输送到吸收塔下部浆液槽，根据烟气负荷、脱硫塔烟气入口的SO2浓度和pH值来控制喷入吸收塔的浆液量，剩余部分返回浆液池。为了防止结块和堵塞，要使浆液不断流动循环。（3）吸收塔系统吸收塔是烟气脱硫系统的核心装置，要求气液接触面积大，其他的吸收反应良好，压力损失小，并且

8、适用于大容量烟气处理。进入吸收塔的热烟气经过逆向喷淋浆液的冷却、洗涤，烟气中的SO2与浆液进行吸收反应生成亚硫酸氢根（HSO3-）。HSO3-被鼓入的空气氧化为硫酸根（SO42-），SO42-与浆液中的钙离子（Ca2-）反应生成硫酸钙（CaSO4），CaSO4进一步结晶为石膏（CaSO42 H2O）。同时烟气中的Cl、F和灰尘等大多数杂质也在吸收塔中被去除。含有石膏、灰尘和杂质的吸收剂浆液的一部分被排入石膏脱水系统。吸收塔中装有水冲洗系统，将定期进行冲洗，以防止雾滴中的石膏、灰尘和其他物质堵塞元件。吸收塔主要有喷淋塔、填料塔、液柱塔和鼓泡塔四种类型。（4）石膏脱水系统在吸收塔浆液槽中石膏不断产

9、生，为了使浆液密度保持在设定的运行范围内，将石膏浆液（15%20%固体含量）通过石膏浆液泵打入脱水站。该站包括一个水力旋流器及浆液分配器，在这里将石膏浆液中的水予以脱除，使底流石膏固体含量达到50%。在水力旋流器中，石膏浆液流进一个圆柱箱中，并由此流到敞开的各个旋流子中，在此处根据入口压力的大小，可将石膏输送至旋流器的底流，将滤液送入石膏水力旋流器上部的溢流箱内。底流的石膏被送至真空皮带过滤机进一步脱水至含水小于10%。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。（5）废水处理系统在湿式石灰石/石膏FGD工艺中，由于烟气中

10、氯化物的溶解提高了脱硫吸收液中氯离子的浓度，不可避免地要产生一定量废水。氯离子浓度的增高会引起脱硫率的下降和CaSO4结垢倾向的增大，并对副产品石膏的品质产生影响。FGD装置的废水主要来自石膏脱水系统的旋流器溢流液、真空皮带机的滤液或冲洗水。废水处理的工艺大致分为中和、脱重金属、絮凝、浓缩、澄清、污泥处理几部分。中和是采用Ca(OH)2作为中和剂加入脱硫废水中，一方面可以中和水的酸性，另外还可以脱除F-，并使部分重金属沉淀下来。接下来向废液中加入有机硫化物，进一步脱除重金属离子。絮凝的作用是通过添加絮凝剂去除上工段中过剩的硫化物，加速废水中悬浮物的沉降。絮凝后的废水进入澄清池时进行浓缩分离。浓

11、缩后的污泥一部分经脱水后抛弃，一部分返回中和池或絮凝池，以提高絮凝池的固体含量，加速絮凝过程。澄清池的溢流则进入后处理水箱，用稀盐酸调节pH后排放。（6）公用系统公用系统由工艺水系统、工业水系统、冷却水系统和压缩空气系统等子系统构成，为脱硫系统提供各类用水和控制用气。FGD的工艺水一般来自电厂循环水，并输送至工艺水箱中。工艺水由工艺水泵从工艺水箱输送到各用水点。FGD装置运行时，由于烟气携带、废水排放和石膏携带水而造成水损失。工艺水由除雾器冲洗水泵输送到除雾器，冲洗除雾器，同时为吸收塔提供补充用水，以维持吸收塔内的正常液位。此外，各设备的冲洗、灌注、密封和冷却等用水也采用工艺水。FGD冷却水主

12、要用户有增压风机电机、氧化风机电机、循环浆液泵电机、磨机主轴承、减速器电机，此外，部分冷却水还用于氧化空气增湿冷却。FGD的工业水一般来自电厂补充水，并输送至工业水箱中。（7）事故浆液排放系统浆液排放系统包括事故浆液储罐系统和地坑系统。当FGD装置大修或发生故障需要排空FGD装置内浆液时，塔内浆液由浆液排放泵排至事故浆液箱直至泵入口低液位跳闸，其余浆液依靠重力自流至吸收塔的排放坑，再由地坑泵打入事故浆液储罐。事故浆液储罐用于临时储存吸收塔内的浆液。地坑系统有吸收塔区地坑、石灰石浆液制备系统地坑和石膏脱水地坑，用于储存FGD装置的各类浆液，同时还具有收集、输送或储存设备运行、运行故障、检验、取样

13、、冲洗、清洗过程或渗漏而产生的浆液。主要设备包括搅拌器和浆液泵。1.1.4 FGD运行主要控制参数FGD系统在正常运行中，运行人员应该按照表1来控制FGD系统的主要参数。表1 FGD主要控制参数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80吸收剂利用率95%石膏表面水质量百分比10%浆液pH值55.5CaCO3残留质量百分比3%浆液密度10501150kg/m3亚硫酸盐质量百分比0.4%液气比1018石膏中Cl-含量100mg/L（1）脱硫效率脱硫效率表示FGD系统能力的大小。脱硫效率是由许多因素决定的，诸如FGD系统运行的钙硫比、液气比、烟气的状态以及煤种的变化。但是

14、SO2排放标准则往往要求烟气中SO2的浓度或总量在任何情况下均不超过规定的控制值。因此，应保证在锅炉的最差工况下，FGD系统运行的最低脱硫效率仍能满足排放标准的要求，同时尽量使FGD系统长期经济运行。（2）吸收剂利用率吸收剂利用率指用于脱除的吸收剂占加入FGD系统吸收剂总量的质量分数，即脱硫效率与Ca/S比。吸收剂的利用率与Ca/S比有密切关系，达到一定脱硫效率时所需要的Ca/S比越低，钙的利用率越高，所需吸收剂数量及产生脱硫产物的量也越少，可大大降低FGD系统的运行费用。（3）浆液PH值典型湿法FGD系统中浆液对SO2的吸收程度受气液两相SO2浓度差的控制。要是烟气中“毫克/升”级的SO2在

15、较短的时间内和有限的脱硫设备内达到排放标准，必须提高SO2的溶解速率，这主要通过调整和控制浆液的pH值来实现。另外，浆液的pH值不仅对SO2的脱除效率有显著影响，而且对运行可靠性亦有显著影响。低PH值运行时，一方面SO2排放量显著提高，难以达到排放标准；另一方面，设备腐蚀也会显著加剧，不能保证设备运行安全。高pH值运行时，SO2含量会显著降低，但pH值太高会使脱硫设备内部固体颗粒堆积而结垢，使设备堵塞，无法正常运行，不能保证设备安全运行。（4）浆液密度石灰石灰石湿法烟气脱硫技术中，由于吸收剂在水中的溶解度很小，它们在水中形成溶液的脱硫容量不能满足工程的要求，故采用含有固体颗粒的浆液来吸收SO2

16、。常用的石灰石湿法脱硫装置中气液接触时间很短，因此石灰石浆液的初始吸收速率对脱硫装置的脱硫效率有很大影响，其吸收SO2容量亦反映出该吸收剂的脱硫能力。（5）液气比液气比是指与流经吸收塔单位体积烟气量相对应的浆液喷淋量，它直接影响设备尺寸和操作费用。液气比决定酸性气体吸收所需要的吸收表面，在其他参数一定的情况下，提高液气比相当于增加了吸收塔的喷淋密度，使液气间的接触面积增大，脱硫效率也将增大。要提高吸收塔的脱硫效率，提高液气比是一个重要的技术手段。（6）烟囱入口烟气温度如果脱离后饱和湿烟气直接排放不仅对烟囱造成腐蚀，而且还引起环境污染。因此，脱硫后的湿烟气必须加热到规定温度。国内普遍采用英国的排

17、烟温度规定，即脱硫后烟囱入口烟气温度不低于80。第2章 系统参数选择与计算2.1 工艺设计计算2.1.1 设计原始资料(1)电厂装机容量2300MW(2)电厂所用煤的组成成分：C 73.1%；灰分 8.8%；S 2.4%；H 4.7%；水分 7.8%；O 3.2%(3)每小时煤的用量140t(4)排烟温度：132(5)锅炉燃烧的空气过剩系数取a=1.05-1.2(6)系统钙硫比为1.1-1.22.1.2 治理要求(1)排放气体中SO2浓度小于100 mg/ Nm3(2)脱硫效率90%2.1.3 烟气量计算（1）烟气量计算取100g煤为研究对象，煤的组成成分见表4。表4 燃煤成分分析表成分CHS

18、O灰分水分合计含量%73.14.72.43.28.87.8100含量mol6.094.70.0750.20.43生成物CO2、H2O、SO2的摩尔分数分别是6.09mol、2.35mol、0.075mol。理论燃烧需氧量： 设锅炉燃烧的过剩空气系数a=1.06，取空气湿度为X=0.0116。则100g煤完全燃烧所需空气量： 即：100g煤完全燃烧产生的烟气量：即：（2）SO2的流量计算已知锅炉每小时用煤140t，则标况烟气流量：SO2的摩尔百分含量：，即5.60g/m3。则标况下烟气中SO2的流量为：根据脱硫率为99%，得到出口SO2的流量为：（3）石灰石消耗量每天产生SO2的总量为56160

19、m3，即2507143mol。设系统钙硫比为1.11，石灰石纯度为90%，则石灰石消耗为：2.1.4 吸收塔设计计算（1）吸收塔选型吸收塔是燃煤烟气湿法脱离装置的核心设备，SO2的吸收与脱硫产物亚硫酸钙的氧化均是在吸收塔内完成的。根据企业接触形式不同，可把常用的吸收塔类型分为喷淋塔、填料塔、鼓泡塔、液柱吸收塔四种形式。各种类型吸收塔的类型技术特性对比见于表2。表2 四种类型吸收塔的技术特性对比项目喷淋塔填料塔鼓泡塔液柱塔结构与原理塔内上部设多层喷嘴，浆液经喷嘴雾化后向下喷淋，SO2吸收区为空塔段，浆液以弥散的雾状通过吸收区与逆流的烟气传质以球状高分子材料或格栅为填料，浆液自上而下流过填料，在填

20、料表面形成液膜，顺流的烟气流过填料间隙，与液膜发生传质将烟气垂直鼓入浆液内，烟气以沸腾状从浆液中鼓泡向上逸出，气泡在逸出过程中与浆液传质吸收区为空塔段，塔内下部喷嘴以液柱形式向上喷射浆液，烟气自径向进入塔内。液柱上行至最高点，而后弥散开来，以水幕形式下落，浆液在上下行程中与上行烟气传质脱硫率95%95%90%左右95%优缺点液气比最小，液气接触面积大，塔内结构简单，系统压力损失小，但喷嘴易堵塞、磨损，对脱硫剂粒径要求高易结垢、堵塞，系统阻力较大，对石灰石粒径和烟气含尘量要求较高不需浆液循环泵、喷嘴，气液接触面大，不受烟气含尘量影响，但系统阻力大，装置体积相对较大喷嘴孔径较大，不易堵塞，对脱硫剂

21、粒径及烟气含尘量要求低，工作稳定由于喷淋塔结构简单，操作与维护方便，脱硫效率高而且在工程上的应用比较成熟，喷淋塔成为湿法脱硫工艺的主流塔型。因此本工艺选择喷淋塔脱硫技术。（2）吸收塔设计计算1） 吸收塔直径设计吸收塔的直径（D）可由吸收塔出口实际烟气体积流量和烟气流速确定，烟气流速通常为3.04.5m/s，工程实践表明，3.64.2m/s是性价比较高的流速区域，因此，本工程的实际烟气流速设为4.0m/s。吸收塔直径计算公式为：式中Q为烟气体积流量，m3/h；v为烟气流速，m/s；A为烟气过流断面面积，m2。设塔内的操作温度为50,Q高温状态下烟气进口流量为则吸收塔直径为：，取11.2m。2）

22、喷淋塔塔高设计 吸收区高度（h1）：吸收区高度h1一般指烟气进口水平中心线到喷淋层中心线的距离。容积吸收率的定义为：含有二氧化硫的烟气通过喷淋塔，塔内喷淋浆液将烟气中的SO2浓度降低到符合排放标准的程度，将此过程中塔内总的二氧化硫吸收量平均计算到吸收区高度内的塔内容积中,即为吸收塔的平均容积负荷平均容积吸收率，以表示。其表达式如下： 其中，平均容积吸收率，kg/（m3）；C标准状态下进口烟气的质量浓度，kg/m3； V吸收区容积，m3； 给定的二氧化硫吸收率（）；本设计方案为99 h1吸收塔内吸收区高度，m；K0常数，K0=3600v273/(273+t)其数值取决于烟气流速v(m/s)和操作

23、温度() ；将的单位换算成kg/( m.h)，可以写成：=在喷淋塔操作温度为，烟气流速为 v=4.0m/s、脱硫效率=0.99，又y1=0.1961%。总结已经有的经验，容积吸收率范围在5.5-6.5 kg/（m3h）之间，取=6 kg/（m3h），代入上式可得：故吸收区高度h1=10.4m。如果仅从脱硫技术角度考虑，设计时应取低值以求保险；但如果考虑经济因素，低则塔容积增大，会使投资、运行维护费用等增加。 在吸收区中，喷嘴布置分为26层，喷淋层间距0.82m，脱硫率要求低时可减少，低负荷时可停运某一层。本设计方案喷淋层设为4层，间距2m。烟气进口高度h2，出口高度：根据工艺要求，进出口流速（

24、一般为12m/s-30m/s）确定进出口面积，一般希望进气在塔内能够分布均匀，且烟道呈正方形，故高度尺寸取得较小，但宽度不宜过大，否则影响稳定性。其计算公式如下： 式中： u烟气入口气速，一般取1415m/s；本设计取15m/s；L烟气进、出口宽度；Q高温状态下烟气进口流量为：。烟气进出口宽度占塔内径的60%90%。本设计取入口宽度为内径的80%，出口宽度为内径的60%。则：L入 =11.20.8=8.96mL出=11.20.6=6.72m所以由上面公式得：h2=494.4158.96=3.7m=494.4156.72=4.9m浆液池高度h3：浆池容量V1的计算表达式如下：式中：L/G液气比，

25、取15L/m3；Q烟气标准状态湿态容积，m3/h，Q=333.28m3/s； t1浆液停留时间，48min，取t1=4min=240s。由上式可得喷淋塔浆液池体积：V1=(L/G) Qt1=15333.28240/1000=1200 m3选取浆液池内径略大于吸收区内径，内径D=12.0m。根据V计算浆液池高度h3： 除雾区高度h4：除雾区分为2层，本设计高度确定为3.0m，即h4=3.0m。烟道入口到第一层喷淋层的距离h5=23.5m；本设计取3.0m。烟气进口底部至浆液面的距离h6：一般定为0.81.2m为宜，本设计方案取1m。最顶层喷淋层到除雾器的距离h7=1.22m；本设计取1.2m。除

26、雾器到吸收塔出口的距离h8=0.51m；本设计取0.6m。因此喷淋塔最终的高度为：H=32.0+3.7+4.9+10.6+23.0+3.0+1+1.2+0.6=37.0m，取37m。2.1.5 配套设备选型（1）再循环系统设计本设计中的烟气含硫量较低，循环泵可采用单元制。吸收塔内喷淋层设计为4层，每台循环泵对应一层喷淋层；运行的再循环泵数量根据吸收浆液流量的要求确定，以达到每台锅炉负荷的吸收效率。4层喷淋布置能够满足整套装置对脱硫效率的要求。循环浆液量为要脱除SO2的量与单位循环浆液吸收SO2能力的比值。本设计中要脱除的SO2量为0.75140100064/1000=6720kg/h，单位体积

27、循环浆液吸收SO2的能力约为0.20g/L，可计算得出循环浆液量为6720/0.20=33600m3/h。本设计中采用4台浆液循环泵，每台泵的流量为9000m3/h。（2）氧化风机的设计及选型亚硫酸钙和亚硫酸氰盐的氧化分为两个部分，一是吸收塔内烟气中氧气进入浆液液滴的自然氧化，二是空气通过曝气管网进入浆液池的强制氧化。考虑空气富余量，氧化所需的氧气流量，等于SO2烟气量，即0.65 m3/s，则相应的湿空气量为：0.65（3.78+1）（1+0.0116）= 3.14m3/s=11304m3/h。采用4台L4866WD-2型罗茨风机，电机型号为Y315L-6，流量为6960 m3/h。风压为4

28、9050Pa，两备两用。（3）氧化吸收池搅拌机的选型在吸收塔底部浆液池设有4台侧进式搅拌机，用来使石灰石固体颗粒在浆液中保持均匀悬浮状态，保证浆液对SO2的吸收和反应能力。搅拌器的搅拌直径为10.0m，转速130r/min，功率3kW。搅拌器的转速不能太高，否则不利于石膏晶体成长，且会造成叶轮磨损。（4）石灰石浆泵的选型上已算出石灰石用量为12884.9kg/h。石灰石浆液由制浆系统配制而成，调节浆液密度至1230kg/m3(含固量30%)，则相应的体积用量为： 12884.9/(12300.3)=34.92m3/h设计采用的石灰石浆泵为2台双相流泵，流量为50 m3/h，扬程为50m，一用一

29、备。（5）脱硫增压风机的选型增压风机是用于克服FGD装置的烟气阻力，将原烟气顺利引入脱硫系统，并稳定锅炉引风机出口压力的设备。其运行特点是低压头、大流量、转速低。在安装了烟气脱硫系统的情况下，锅炉的送、引风机将无法克服FGD的烟气阻力，所以必须设置增压风机。湿法烟气脱硫系统中一般采用轴流风机或离心风机。根据设计的实际入口烟气流量510.3m3/s，以及吸收塔、GGH、烟道的总压力损失，取三部分的压力损失分别为1500、1000、500Pa，总计3000Pa，可选用轴流式静叶可调风机。2.2 结垢问题及解决办法石灰石/石膏湿法烟气脱硫系统运行经常遇到的最严重的问题就是结垢、堵塞，结垢可导致脱硫塔

30、内部构件上固体物质的堆积，同时也会造成仪表和流程控制失灵，最终导致整个系统的停运。经过几十年的不断改进，结垢问题完全可通过合理的结构设计和运行操作来解决。2.2.1 脱硫系统中常出现的结垢及固体堆积现象结垢现象主要发生在以下区域：（1）湿/干界面。热烟气被冷却的吸收塔区域，气流及气体分布的波动从湿态变成干态的区域。（2）吸收塔喷淋层及喷嘴。（3）烟道入口、导流板。（4）出口烟道。（5）除雾器。（6）GGH。（7）氧化空气管道。（8）浆液管道2.2.2 结垢的原因（1）工艺参数控制不当 自然/抑制氧化工艺在自然氧化工艺中，氧化率受燃煤含硫量、烟气中O2浓度、浆液中溶解的催化金属元素影响。当燃低硫

31、煤（含硫量低于1%）时，亚硫酸钙的氧化速率可大于80%；当燃煤含硫量低于0.5%时，氧化率趋于100%；当燃高硫煤（含硫量大于3%）的氧化率大多在15%50%。在自然氧化工艺中，浆液中的石膏浓度相对降低，除雾器叶片极易产生石膏的过饱和，同时存在于浆液中的石膏晶种又少，结垢即很容易发生，特别是当燃烧高硫煤、脱硫剂的利用率又较低时。 强制氧化工艺在最小过饱和度的条件下，完成结晶反应需要足够大的储浆池容积和较高的固体悬浮物。当储浆池的容积足够大时，池内浆液中CaSO4将处于轻度过饱和状态。与CaSO3一样，洗涤液经过吸收区后，浆液中Ca2+、SO42-浓度的变化与单位体积内吸收的SO2浓度成正比，此

32、时若L/G太小，密度太低，浆液中的石膏RS可能超过临界值1.31.4，从而导致结垢的发生。（2）设计问题 管道流速太小石膏浆液的腐蚀性强，沉淀快，沉淀有自密实的倾向。因此，管道设计中首先要考虑的是防止发生石膏浆液沉淀。据介绍，管径和管道的倾斜度（020）对沉积的形成影响不大，主要是石膏浆液的浓度和流速。当浆液浓度为10%14%时，流速0.67m/s是沉淀形成的临界值。装有调节阀的管道要在阀门入口端的官道上安装回流管。当阀全关时，回流浆液流速不低于引起沉淀的最低流速，否则调节阀要设定最小开度。提高流速对防止沉淀有利，但不可过高，易造成管道磨损增加。 管道坡度不合理，未设排空装置在布置设计中要力求

33、避免管道下凹，否则应在管道的最低点安装排空阀，停运时用水冲洗。对于斜度不大，较长的管道也应设置停运自动冲洗装置。 干湿交界处未设相应装置干湿交界处的结垢可通过合理的设计来避免，如烟道入口处设计莲蓬、氧化空气降温增湿等均可有效避免或减轻干湿交界处的结垢。（3）仪表不准确液位计、密度计、pH计不准时，极易造成溢流、堵塞现象，如因吸收塔液位计不准，使浆液产生溢流，有时吸收塔外的溢流排出管及溢流箱未定期冲洗而堵住，致使浆液反流至吸收塔入口。（4）其他问题 浆液中有机械异物或垢片，最易在阀门或管道大小头处造成堵塞。 泵的出力严重下降，使向高位输送的管道堵塞。 阀门内漏。 管内结垢。 氧化风机故障停运，浆

34、液进入氧化配气母管并很快沉淀，多次发生此种事故后易诱发风机喘振。2.2.3 结垢的防止措施结垢可以通过严格控制浆液的pH值、石灰石利用率、控制保证储浆池足够的停留时间、添加品种、内部结构简化、保持内部构件湿润、拐角圆滑过渡、优化L/G、提高镁离子浓度、添加有机酸、保持储浆池内足够浓度的固体含量等措施来防止。（1）优化设计实践表明，做好以下几点，可大大减少FGD系统结垢的发生。当进入脱硫塔中的烟气含尘量较少时，储浆池内的固体含量应不小于8%（质量比）；当进入脱硫塔中的烟气含尘量较高（如某些除尘脱硫一体化设备），储浆池内的固体含量不应小于15%。脱硫浆液中含有1%的石膏晶种即可降低结垢速率达40%

35、。储浆池应能提供至少8min的时间以便彻底消除石膏的过饱和度。当石灰石的利用率大于85%时，对除雾器进行间歇冲洗即可消除除雾器的软垢。当石灰石利用率小于85%时，间隙清洗无法保证除雾器不结垢，需要对除雾器进行连续冲洗才能保持结垢不超过10%。在脱硫塔及其循环浆液（洗涤液）的设计中，应注意各局部的pH值大小、相对饱和度，以防局部结垢的发生。采用憎水性好的材质做填料，配置喷雾液滴均匀分散的喷嘴，采用无浆液停滞的塔结构等措施。对于烟尘的堆积、浆液中固形物的沉积以及结垢等造成的堵塞，除采用优化的结构外，还应在设计上充分考虑采用水洗、调节PH以及在脱硫设备停运时进行搅拌等处理对策。对于回转式GGH，设置

36、吹灰装置和运行中的冲洗设计；对于热媒式GGH，设置清洗装置，简洁配置传热管。（2）预防措施提高锅炉电除尘的效率和可靠性，使FGD入口烟尘在设计范围内，原烟气含尘量高时的保护停FGD。运行控制吸收塔浆液中石膏过饱和度最大不超过1.4。选择合理的pH值运行，尤其避免PH值的急剧变化，保持吸收剂利用率在设计范围内，即Ca/S1.03。保证吸收塔浆液充分氧化，对抑制氧化工艺，使用阻氧剂。向吸收塔中加入添加剂如镁离子、乙二酸等。适当增加液气比。2.3 总平面图设计2.3.1 一般规定根据火力发电厂烟气脱硫设计技术规程（DL/5196-2004）的规定，总平面图布置有如下要求：（1）脱硫装置的总体设计应符

37、合下列要求：工艺流程合理，烟道短捷；交通运输便捷；方便施工，有利于维护检修；合理利用地形、地质条件；充分利用厂内公用设施；节约用地，工程量小，运行费用低；符合环境保护、劳动安全和工业卫生要求。（2）技改工程应避免拆迁运行机组的生产建（构）筑物和地下管线。当不能避免时，应采取合理的过渡措施。（3）吸脱硫收剂卸料及贮存场所宜布置在人流相对集中设施区的常年最小风频的上风侧。2.3.2 总平面布置（1）吸收塔宜布置在烟囱附近，浆液循环泵应紧邻吸收塔布置。吸收剂制备及脱硫副产品处理场地宜在吸收塔附近集中布置，或结合工艺流程和场地条件因地制宜布置。（2）脱硫装置与主体工程不能同步建设而需要预留脱硫场地时，

38、宜预留在紧邻锅炉引风机后部烟道及烟囱的外侧区域。场地大小应根据将来可能采用的脱硫工艺方案确定。在预留场地上不应布置不便拆迁的设施。（3）石灰石石膏湿法事故浆池或事故浆液箱的位置应考虑多套装置共用的方便。（4）脱硫废水处理间宜紧邻石膏脱水车间布置，并有利于废水处理达标后与主体工程统一复用或排放。紧邻废水处理间的卸酸、卸碱场地应选择在避开人流的偏僻地带。（5）石膏仓或石膏贮存间宜与石膏脱水车间紧邻布置，并应设顺畅的运输通道。石膏仓下面的净空高度仓或石膏贮存间宜与石膏脱水车间紧邻布置，并应设顺畅的汽车运输通道。石膏仓下面的净空高度不应低于4.5m。2.3.3 交通运输（1）脱硫吸收剂及副产品的运输方

39、式应根据地区交通运输现状、物流方向和电厂的交通条件进行技术经济比较确定。（2）脱硫岛内宜设方便的道路与厂区道路形成路网，道路类型应与主体工程一致。运输吸收剂及脱硫副产品的道路宽度宜为6.07.0m，转弯半径不小于9.0m，用作一般消防、运行、维护检修的道路宽度宜为3.5m或4.0m，转弯半径不小于7.0m。（3）吸收剂及脱硫副产品汽车运输装卸停车位路段纵坡宜为平坡，当布置困难时，坡度不宜大于1.5%。（4）脱硫岛内装置密集区域的道路宜采用混凝土块铺砌等硬化方式处理，以便于检修及清扫。（5） 进厂吸收剂应设有计量装置和取样化验装置，也可与电厂主体工程共用。2.3.4 管线布置（1）管线综合布置应

40、根据总平面布置、管内介质、施工及维护检修等因素确定，在平面及空间上应与主体工程相协调。（2）管线布置应短捷、顺直，并适当集中，管线与建筑物及道路平行布置，干管宜靠近主要用户或支管多的一侧布置。（3）脱硫装置区的管线除雨水下水道和生活污水下水道外，其它宜采用综合架空方式敷设。过道路地段，净高不低于5.0m；低支架布置时，人行地段净高不低于2.5m；低支墩地段，管道支墩宜高出地面0.15m0.30m。（4）雨水下水管、生活污水管、消防水管及各类沟道不宜平行布置在道路行车道第3章 特别说明3.1 课程设计体会通过本次课程设计，我对湿法烟气脱硫工艺有了更深入的了解。课设中，我完成了烟气流量、脱硫石灰石

41、量以及脱硫塔的设计计算，并完成了对其他配套设备的选型。最后对脱硫电厂进行了合理规划，并完成了电厂平面图的设计以及脱硫吸收塔的设计。在课堂上虽然我们都熟悉了工艺流程，看起来比较简单的一个工艺，但是实际做起来很多细节都需要注意。比如一个吸收塔，很多参数都有规定，只有选择一个恰当的参数，才能更好的完成设计。对以前模糊的概念，在这次课设中，通过查阅各种手册和文献得到了解决。在实际工程设计时，必须根据规范进行设计，保持严谨的态度认真的对待，细节决定成败。3.2 致谢特别感谢本次课设的指导老师汤迪勇老师以及大气污染控制工程的授课老师叶恒朋老师给予我的指导和帮助！3.3 附件附件1：烟气脱硫工艺流程图；总平

42、面布置图附件2：投资概算表附件3：脱硫成本核算附件4：主要技术经济指标附件5：主要设备清单 附件1：（1）烟气脱硫工艺流程图（2）总平面布置图附件2：投资概算表项目总投资=建设投资+建设期利息+铺底流动资金经计算本项目总投资为589.83万元，全部为建设投资。总投资构成可见下表：总投资构成表序号项目名称合计（万元）占投资（%）备注1总投资589.83100.002建设投资589.83100.002.1建设工程0.000.002.2设备工程466.0079.012.3安装工程53.409.052.4其他费用70.4311.943建设期利息00.004铺底流动资金00.00注：以上费用根据相同结构

43、的类似工程决算，并参考目前建设工程造价指数信息进行调整，以指标形式计入。附件3：脱硫成本核算1. 成本核算依据（1） 原材料、动力费 该项目费用主要是生产用原辅材料费用，根据各种原料的年耗量及建设期末产品及近期当地市场价格为基础计算。 该项目年主要原材料和动力成本61.81万元。（2） 工资及福利费 该项目定员6人，工人月工资2000元，管理人员月工资3500元，福利费位工资的14%，年工资及福利费为17.2万元。（3） 折旧与摊销 据财务制度规定，项目固定资产折旧采用平均年限法计算，建筑物按30年折旧，设备按15年折旧，残值率均为5%。 本项目无形资产按10年摊销，其他资产摊销按5年计算。（

44、4） 修理费用 修理费用按固定资产原值的1。5%计取。（5） 其他制造费用 其他制造费用按固定资产原值的1%计取。（6） 其他管理费用 其他管理费用按收入的4%计取。2. 产品总成本经计算本项目经营期平均年总成本费用为141.12万元，年均固定成本费用为38.81万元，年均可变成本费用为102.31万元年均经营成本费用为103.76万元。附件4：主要技术经济指标主要技术经济指标表金额单位：元序号费用名称单位数量单价总价一 年运行维护成本13407441吸收剂t/年361.888002895002石灰石t/年886.1253503101443电费KWh/年1500000.34510004消耗水费t/年450001.5675005修理费元/年1.50%1180006工资及福利费元/年61720007其他制造费用元/人年59000二折旧及摊销元/年373600三收入元/年1763700附件5：主要设备清单序号设备名称数量设备规格1浆液循环泵4每台泵的流量为9000m3/h2氧化风机4L4866WD-2型罗茨风机，电机型号为Y315L-6，流量为6960 m3/h。风压为49050Pa，两备两用3氧化吸收池搅拌机4侧进式搅拌机 搅拌器的搅拌直径为10.0m，转速130r/min，功率3kw4石灰石浆泵2双相流泵，流量为50 m3/h，扬程为50m，一用一备