大气污染控制工程课程设计2012年6月目录一课程设计任务书 (3)1设计任务与目的 (3)2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)1吸收机理 (5)2传质速率方程和吸收系数 (5)三湿法钙基烟气脱硫工艺介绍 (7)1 工艺原理 (7)2 主要化学反应 (7)3 工艺特点 (8)4 工艺系统构成 (8)（1）石灰石浆液制备系统 (8)（2）烟气系统 (9)（3）吸收系统 (9)（4）石膏脱水系统 (9)（5）公用系统 (9)（6）浆液排放系统 (10)四工艺设计计算 (11)1 主要标准和规范 (11)2 物料计算 (11)3 吸收塔设计计算 (12)（1）喷淋塔内径设计 (13)（2）喷淋塔塔高设计 (14)（3）除雾器区设计 (15)（4）再循环系统设计 (16)4配套设施设计计算 (17)（1）增压风机的选型 (17)（2）烟气换热器的选型 (17)（3）浆液循环泵的选型 (17)（3）氧化风机的选型 (18)（5）氧化吸收池搅拌机的选型 (18)（6）石灰石浆液制备系统 (19)五脱硫产物的处置和综合利用 (21)1脱硫产物的化学成分 (21)2脱硫产物的填埋处理 (21)3脱硫石膏的综合利用 (21)六平面图设计 (23)1 一般规定 (23)2 总平面布置 (23)3 交通运输 (24)4 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)一课程设计任务书1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收塔设计。
目的：通过该设计，使学生能够综合运用课堂上学过的理论知识和专业知识。
以巩固和深化课程内容；熟悉使用规范、设计手册和查阅参考资料，培养学生分析问题、解决问题和独立工作的能力；进一步提高学生计算、绘图和编写说明书的基本技能。
2设计内容和步骤某电厂地处东南季风区，四季分明，温暖湿润，春季温暖雨连绵，夏季炎热雨量大，秋季凉爽干燥，冬季低温，少雨雪。
根据当地气象台多年气象资料统计，其特征值如下：累年平均气压：1011.0hPa累年最高气压：1038.9hPa累年最低气压：986.6hPa累年平均气温：17.6℃极端最高气温：40.9℃极端最低气温：-9.9℃厂址处全年北(N)风出现频率为20.0%，西北(NW)风出现频率为14.7%，西(W)风出现频率13.1%，南(S)风出现频率6.0%，东北(WE)风出现频率9.6%，东(E)风出现频率8.3%，东南(SE)风出现频率8.0%，西南(SW)风出现频率7.2%，静风出现频率为13.1%。
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：C 70.7%；灰分12.1%；S 2.7%；H 3.2%；水分9.0%；O 2.3%，每小时煤的用量90t，采用石灰石——石膏脱硫工艺流程，脱硫率要求为85-90%。
1. 1. 根据上述资料，确定烟气量(锅炉燃烧的过剩空气系数取a=1.05-1.2,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(设系统钙硫比为1.1-1.2时，脱硫率达到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，希望不要雷同)。
（1）吸收塔①确定吸收塔的类型和大小，塔内气流速度以及停留时间；②根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的吸收塔草图，标上各部分尺寸；④要有详细的技术和说明（2）总平面图设计根据前述条件，绘制湿法烟气脱硫电厂的平面布置图(1：200—1：2000)：包括处理构筑物的平面布置及输配水管线的布置。
生产性辅助建筑物（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发展布置，并应考虑施工上的方便。
②平面布置中应考虑事故排除和超越管。
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。
二石灰石/石膏施法烟气脱硫的主要影响因素1吸收机理SO2吸收是其从气相传递到液相的相间传质过程，对于吸收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。
把吸收过程简化为通过气膜的分子扩散，则通过此两层膜的分子扩散阻力就是吸收过程的总阻力。
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收速率提供了基础。
图1 双膜理论模型2传质速率方程和吸收系数根据双模理论，各种形式的传质速率方程及吸收系数间的换算关系列于表1。
表1 传质速率方程及吸收系数对于易容气体组分，溶质在吸收剂中的溶解度最大。
当m值很小时，组分在液相中的传质课忽略，这时总吸收系数可以近似的认为等于气相传质分系数，即Ky=ky，这种情况下的传质速率为气膜传质过程所控制，如碱液或氨吸收SO2的过程。
对于难容气体组分，当m值很大时，可以忽略组分在气体中的传质阻力。
这时总吸收系数可以近似的认为等于液相中的传质分系数，即Kx=kx。
这种情况下的传质速率为液膜传质过程所控制，如碱液吸收CO2、水吸收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可忽略。
这时组分的传质速率受气、液膜传质过程所控制，如水吸收SO2、丙酮等过程。
传质过程的影响因素十分复杂，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动状况与操作条件，吸收系数各不相同，迄今尚无通用的计算方法和计算公式。
目前，在进行吸收设备的设计时，获取吸收系数的途径有三条：一是实验测定；二是选用适当的经验公式进行计算；三是选用适当的准数关联式进行计算。
三湿法钙基烟气脱硫工艺介绍1 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收塔，在吸收塔内脱硫净化。
吸收塔内采用石灰石或石灰做脱硫吸收剂，石灰石破碎与水混合，磨细成粉状，制成吸收浆液。
烟气中的SO2与浆液中的CaC03以及鼓入的氧化空气进行化学反应生成二水石膏，SO2被脱除。
吸收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2 主要化学反应（1）吸收与分解：SO2+H2O→H2SO3H 2SO3+错误!未找到引用源。
（2）溶解中和反应：CaCO+2错误!未找到引用源。
Ca2+ +CO2+ H2OCa2+ +2错误!未找到引用源。
Ca（HSO 3）2Ca2+ +错误!未找到引用源。
CaSO3错误!未找到（3）错误!未找到引用源。
的氧化：错误!未找到引用源。
+0.5 O引用源。
+错误!未找到引用源。
（4）CaSO 4的形成：CaCO3 +2错误!未找到引用源。
+Ca2+ +CO2+ H2O错误!未找到引用源。
+ Ca2+CaSO 4（5）石膏的形成：CaSO 4 +2 H2O CaSO4·2 H2O3 工艺特点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。
高速气流设计增强了物质传递能力，降低了系统的成本。
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成本最低。
吸收塔液体再分配装置，有效避免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。
石灰石作为脱硫吸收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，农业土壤改良与修复、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、吸收氧化系统、石膏脱水系统、公用系统和事故浆液排放系统组成。
（1）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，前者采用干磨机，后者采用湿磨机。
通常采用湿法制浆，粒径80mm左右的石灰石块料，经破碎机预破碎成6一10mm的粒料，经输送机及提升机送至石灰石仓。
并加入合适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。
再根据需要由浆液泵输送至吸收塔。
为了防止石灰石在浆液箱中沉淀，设有浆液循环系统和搅拌器。
（2）烟气系统烟气系统设置旁路挡板门和出、入口挡板门，FGD上游热端前置增压风机和回转式气一气热交换器(GGH)。
原烟气经增压风机增压后，由GGH将原烟气降温至90一100℃送至吸收塔下部，经吸收塔脱除SO2后，将净烟气送回GGH升温至高于80℃后经烟囱排放。
其中部分原烟气和全部净烟气通道内壁需要防腐设计。
（3）吸收系统SO2吸收系统包括吸收塔、吸收塔浆液循环、石膏浆液排出、吸收塔进口烟气事故冷却和氧化空气、搅拌、除雾器、冲洗等几个部分。
进入吸收塔的热烟气经逆向喷淋的循环浆液冷却、洗涤、烟气中的，SO2与浆液进行吸收反应，生成亚硫酸氢根(错误!未找到引用源。
)。
H错误!未找到引用源。
被鼓入的空气氧化为硫酸根(错误!未找到引用源。
2-)，错误!未找到引用源。
与浆液中的钙离子反应生成硫酸钙(CaSO4)，CaSO4进一步结晶为石膏(CaSO4·2 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。
脱除SO2后的烟气经除雾器去除烟气中的液滴，排出吸收塔。
由于吸收浆液的循环利用，脱硫吸收剂的利用率很高。
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。
（4）石膏脱水系统石膏脱水系统包括水力旋流器和真空皮带脱水机等关键设备。
水力旋流器作为石膏浆液的一级脱水设备，其利用了离心力加速沉淀分离的原理，浆液流切进入水力旋流器的入口，使其产生环形运动。
粗大颗粒富集在水力旋流器的周边，而细小颗粒则富集在中心。
真空皮脱水机将已经水力旋流器一级脱水后的石膏浆液进一步脱水至含固率达到90%以上。
（5）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。