喷淋塔课程设计.docx

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课程设计
2023年6月
华中科技大学环境科学与工程学院
大气污染掌握工程
3
名目
课程设计任务书 3
设计任务与目的 3
设计内容和步骤 3
二石灰石/石膏施法烟气脱硫的主要影响因素 5
吸取机理 5
传质速率方程和吸取系数 5
三湿法钙基烟气脱硫工艺介绍 7
工艺原理 7
主要化学反响 7
工艺特点 8
工艺系统构成 8
石灰石浆液制备系统 8
烟气系统 9
吸取系统 9
石膏脱水系统 9
公用系统 9
浆液排放系统 10
四工艺设计计算 11
主要标准和标准 11
物料计算 11
吸取塔设计计算 12
喷淋塔内径设计 13
喷淋塔塔高设计 14
除雾器区设计 15
再循环系统设计 16
配套设施设计计算 17
增压风机的选型 17
烟气换热器的选型 17
浆液循环泵的选型 17
〔3〕氧化风机的选型 18
氧化吸取池搅拌机的选型 18
石灰石浆液制备系统 19
五脱硫产物的处置和综合利用 21
脱硫产物的化学成分 21
脱硫产物的填埋处理 21
脱硫石膏的综合利用 21
六平面图设计 23
一般规定 23
总平面布置 23
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交通运输 24
管线布置 24
七课程设计心得体会 25
八致谢 26
九参考文献 26
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—课程设计任务书
设计任务与目的
任务:完成某电厂湿法钙基烟气脱硫工艺流程中吸取塔设计。
目的:通过该设计,使学生能够综合运用课堂上学过的理论学问和专业学问。以稳固和深化课程内容;生疏使用标准、设计手册和查阅参考资料,培育学生分析问题、解决问题和独立工作的力量;进一步提高学生计算、绘图和编写说明书的根本技能。
设计内容和步骤
某电厂地处东南季风区,四季清楚,温和潮湿,春季温和雨连绵,夏季炎热雨量大,秋季凉快枯燥,冬季低温,少雨雪。
依据当地气象台多年气象资料统计,其特征值如下:
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累年平均气压:累年最高气压:累年最低气压:累年平均气温:极端最高气温:极端最低气温:



℃
℃
-℃
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厂址处全年北(N)%,西北(NW)%,西(W)%,南(S)%,东北(WE)%,东(E)%,东南(SE)%,西南(SW)%,%。
电厂有4台60MW的发电机组,占地面积25000m2。电厂所用煤的组成成分:%;%;%;%;%;%,每小时煤的用量90t,承受石灰石——石膏脱硫工艺流程,脱硫率要求为85-90%。
,确定烟气量(锅炉燃烧的过剩空气系数取a=-,锅炉每小时用煤90t)、烟气中SO2浓度和每天石灰石〔其纯度为90%〕的消耗量(-,脱硫率到达85-90%);(过剩空气系数系数、钙硫比和脱硫率在
给的范围内自定,期望不要雷同)。
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〔1〕吸取塔
①确定吸取塔的类型和大小,塔内气流速度以及停留时间;
②依据烟气量确定循环浆液喷淋层数,除雾器层数〔不超过4层〕;
③绘制1:50-1:200的吸取塔草图,标上各局部尺寸;
④要有具体的技术和说明
〔2〕总平面图设计
依据前述条件,绘制湿法烟气脱硫电厂的平面布置图(1:200—1:2023):包括处理构筑物的平面布置及输配水管线的布置。生产性关心建筑物〔鼓风机房、浆液泵房、配电间、锅炉房、机修间、化验室、仓库等〕〔脱硫设备、污水处理厂及灰场等〕、以及生活福利建筑〔办公室、车库、宿舍、食堂、传达室等〕的布置。具体要求:
①平面布置应尽量紧凑,在规定的范围内结合远期进展布置,并应考虑施工上的便利。
②平面布置中应考虑事故排解和超越管。
③厂内应有道路通向各构筑物,以便运输;合理布置上、下水管、空气管、蒸气管、电缆等管线。
④厂内应充分绿化,以改善卫生条件和美化环境。
⑤4台发电机组以及与其配套的实施在图中均要绘出。
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二石灰石/石膏施法烟气脱硫的主要影响因素
吸取机理
SO2吸取是其从气相传递到液相的相间传质过程,对于吸取机理以双膜理论模型的应用最广,双模理论模型如图1所示。途中p表示SO2在气相主体中的分压,pi表示在界面上的分压,C及Ci则分别表示SO2组分爱液相主体及界面上的浓度。把吸取过程简化为通过气膜的分子集中,则通过此两层膜的分子集中阻力就是吸取过程的总阻力。在气液相界面上气液平衡,并遵循亨利定律。这个简化的模型为求取吸取速率供给了根底。
传质速率方程和吸取系数
图1 双膜理论模型
依据双模理论,各种形式的传质速率方程及吸取系数间的换算关系列于表1。
表1传质速率方程及吸取系数
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对于易容气体组分,溶质在吸取剂中的溶解度最大。当m值很小时,组分在液相中的传质课无视,这时总吸取系数可以近似的认为等于气相传质分系数,即Ky=ky,这种状况下的传质速率为气膜传质过程所掌握,如碱液或氨吸取SO2的过程。
对于难容气体组分,当m值很大时,可以无视组分在气体中的传质阻力。这时总吸取系数可以近似的认为等于液相中的传质分系数,即Kx=kx。这种状况下的传质速率为液膜传质过程所掌握,如碱液吸取CO2、水吸取O2的过程。
对于易溶气体组分,即m值适中时,组分在气液两相中所表现出的传质阻力都不行无视。这时组分的传质速率受气、液膜传质过程所掌握,如水吸取SO2、丙酮等过程。
传质过程的影响因素格外简单,对于不同的物质、不同的设备及填料类型和尺寸以及不同的流淌状况与操作条件,吸取系数各不一样,迄今尚无通用的计算方法和计算公式。目前,在进展吸取设备的设计时,猎取吸取系数的途径有三条:一是试验测定;二是选用适当的阅历公式进展计算;三是选用适当的准数关联式进展计算。
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三湿法钙基烟气脱硫工艺介绍
工艺原理
从锅炉引风机后的钢烟道引出的烟气,通过增压风机升压、烟气-烟气换热器降温后进入吸取塔,在吸取塔内脱硫净化。吸取塔内承受石灰石或石灰做脱硫吸取剂,石灰石裂开与水混合,磨细成粉状,制成吸取浆液。烟气中的SO2与浆液中的CaC03以及鼓入的氧化空气进展化学反响生成二水石膏,SO2被脱除。
吸取塔排出的石膏浆液经脱水装置脱水后回收。脱硫后的烟气经除雾器去水、换热器加热升温至80℃以上进入烟囱排向大气。工艺流程图如图2。
图2湿法脱硫工艺流程图
主要化学反响
2 2 2 3
〔1〕吸取与分解:SO+HO→HSO
H2SO3 +错误!未找到引用源。
3
〔2〕溶解中和反响:CaCO+2错误!未找到引用源。

Ca2++CO+HO
2 2
Ca2++2错误!未找到引用源。Ca2++错误!未找到引用源。
Ca HSO
〔 〕
3 2
CaSO
3
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2
错误!未找到引用源。的氧化:错误!未找到引用源。+
引用源。+错误!未找到引用源。
错误!未找到
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CaSO4
的形成:CaCO3
+2错误!未找到引用源。+
Ca2++CO2
+H2O
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错误!未找到引用源。+Ca2+
〔5〕石膏的形成:CaSO4+2H2OCaSO4·2H2O
工艺特点
CaSO4
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该方法的特点是脱硫效率高,一般可达90%以上,钙的利用率高,可达90%以上;单机烟气处理量大,单塔处理烟气量大,适合于200MW一1000MW机组容量的烟气脱硫,性价比高;可与大型锅炉单元匹配;煤种适应性好,烟气脱硫的过程在锅炉尾部烟道以后是独立的,不会干扰锅炉的燃烧,不会对锅炉机组的热效率、利用率产生任何影响。
高速气流设计增加了物质传递力量,降低了系统的本钱。最优的塔体尺寸,平衡了SO2去除与压降的关系,使得资金投入和运行本钱最低。吸取塔液体再安排装置,有效避开烟气爬壁现象的产生,提高经济性,降低能耗。适合于燃烧高、
中、低硫任何燃料的锅炉机组。
石灰石作为脱硫吸取剂其来源广泛且价格低廉,便于就地取材;其副产品石膏可用作水泥缓凝剂、墙板材料,农业土壤改进与修复、矿井回填、道路路基等。4工艺系统构成
典型的湿法石灰石脱硫工艺〔FGD〕系统包括:浆液制备系统、烟气系统、吸取氧化系统、石膏脱水系统、公用系统和事故浆液排放系统组成。
石灰石浆液制备系统
石灰石浆液制备系统有干粉制浆系统和湿法制浆系统,前者承受干磨机,后者承受湿磨机。通常承受湿法制浆,粒径80mm左右的石灰石块料,经裂开机预裂开成6一10mm的粒料,经输送机及提升机送至石灰石仓。并参加适宜比例的工业水磨制成石灰石浆液,流入球磨机浆液泵输送至石灰石浆液旋流站,经水力旋流循环分选,不合格的返回球磨机重磨,合格的石灰石浆液送至石灰石浆液箱储存。再依据需要由浆液泵输送至吸取塔。为了防止石灰石在浆液箱中沉淀,设
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