XXX电厂烟气脱硫设计

课程设计说明书题目电厂石灰石膏法烟气脱硫设计设计人学号指导教师学院专业环境工程班级-1-目录第一章绪论-----------------------2第二章国家相关政策法规-----------------4第三章烟气脱硫工艺-------------------5第四章烟气脱硫主要设计原则---------------8第五章课程设计目的意义-----------------9第六章课程设计课题的内容与要求-------------10第七章脱硫系统各部分设计计算---------------11第八章设计心得---------------------21第九章参考文献---------------------222第一章绪论我国是世界上最大的煤炭生产国和消费国,也是世界上少数几个以燃煤为主要能源的国家之一。燃煤是造成大气污染的根本原因,也是形成SO2和酸雨的主要来源。酸雨污染的加剧对生态系统、建筑物材料、农业和人体健康等方面均造成重大危害。近几年我国火电行业发展很快,截至2014年底,我国火电厂装机容量达到5.5亿千瓦,燃煤量超过13亿吨,煤耗量超过13亿吨。火电厂二氧化硫排放总量为13万吨,占全国二氧化硫总排放量的51%;火电厂氮氧化物排放总量约为800万吨,占全国氮氧化物总排放量的36%。由此可见,火电厂是我国二氧化硫和氮氧化物排放控制的首要对象。燃煤电厂机组进行脱硫建设或脱硫改造,必将越来越重要,也将成为新建或能否生存的必要条件之一,也是电力工业可持续发展与追球经济、环保和社会综合效益的必然要求。火电机组脱硫工艺处理技术在国内火电机组烟气脱硫工程中得到了大量的应用，这些脱硫工艺处理技术基本都是从国外发达国家引进的。我们在引进过程中，不断地消化和吸收国外先进的脱硫技术，并通过一些火电机组脱硫工程示范项目的建设，逐渐掌握这些技术，同时完成脱硫装置的国产化，最终填补国家在环境保护中有关大气污染处理技术上的空白。针对国内火电机组的实际情况，约95％的火电厂采用湿法烟气脱硫技术，采用干法烟气脱硫技术的火电机组比较少，在湿法烟气脱硫技术中，基本上都采用石灰石．石膏法脱硫技术，原因是该技术成熟稳定，应用业绩最多且国内石灰石矿产量丰富，作为吸收剂的成本非常低。该处理技术分为三个主要部分：一是烟气与脱硫吸收剂进行化学反应的部分，该部分是脱硫工艺的重点，主要有烟气的引入系统，原烟道、净烟道、烟道密封空气、烟道档板、烟气换热器和增压风机等；用于液体和气体进行化学反应的反应器吸收塔、浆液再循环系统、氧化风机系统和吸收塔除雾器等。二是脱硫剂制备部分，主要有石灰石接收系统、石灰石输送系统和石灰石储存设备：石灰石磨制系统，湿式球磨机系统、石灰石浆液箱等。三是脱3硫副产品的处理部分，主要有石膏一级脱水系统旋流设备、石膏二级脱水系统真空皮带脱水机、石膏输送系统和储存系统等。本旨在通过对240MW级火电机组的脱硫处理工艺设计，了解并逐渐掌握主要的湿法脱硫工艺设计技术，获得足够的工程设计经验。本文对240MW级火电机组石灰石．石膏法脱硫处理技术进行了设计规划，完成了烟气和脱硫剂的物料平衡计算，按照应达到的脱硫率要求，计算需要投入消耗的原料和产出的物料之间的关系；进行系统设备的主要性能参数设定，完成系统设备的选型；进行相关辅助系统的设计计算，完成相关的物料平衡设计，完成脱硫系统工艺设计。本文还对脱硫设计过程中的一些关键问题(如吸收塔浆液循环量与烟气含硫量的关系等)进行了探讨，为最终掌握石灰石-石膏法脱硫处理技术、优化设计以及主要设备国产化打下基础。目前,世界各国开发、研制、用来控制SO2的脱硫技术概括起来已超过200多种,尤其西方一些发达国家及日本、韩国等,脱硫技术已相当成熟。归纳起来,主要有四大类:燃烧前脱硫(原煤净化工艺,主要除无机硫)、燃烧中脱硫、燃烧后脱硫(烟气脱硫)和煤的转化利用技术。最为广泛应用的是燃烧后脱硫,即烟气脱硫技术,也是目前世界最大规模商业化应用的脱硫方式,其他方法还不能在技术成熟程度和经济的承受能力3方面与之竞争。4第二章国家相关政策法规1.中国人民共和国环境保护法2.中华人民共和国水污染防治法3.中华人民共和国循环经济促进法4.中华人民共和国固体废物污染环境防治法5.中华人民共和国气象法6.中华人民共和国大气防治法7.中华人民国和国节约能源法规范性引用文件GBJ87工业企业噪声控制设计规范GB8978污水综合排放标准GB50033建筑采光设计标准GB50160石油化工企业设计防火规范GB50229火力发电厂与变电所设计防火规范DL5000火力发电厂设计技术规程DL/T5029火力发电厂建筑装修设计标准DL/T5035火力发电厂采暖通风与空气调节设计技术规定DL/T5046火力发电厂废水治理设计技术规程DL/T5120小型电力工程直流系统设计规程DL/T5136火力发电厂、变电所二次接线设计技术规程DL/T5153火力发电厂厂用电设计技术规定5第三章烟气脱硫工艺所谓烟气脱硫就是用化学或物理的方法将烟气中的SO2予以固定和脱除。按脱硫方式和产物的处理形式,烟气脱硫一般可分为湿法、半干法和干法三类。在这三类烟气脱硫技术中,湿法脱硫技术最成熟,工业应用最广泛,脱硫效率最高,但投资及运行费用也最高;半干法脱硫效率中等,投资及运行费用较湿法低,综合经济性能较好;干法脱硫投资及运行费用最低,且无结垢、腐蚀等问题,但脱硫效率有待于进一步提高。在湿法脱硫技术中又以石灰石．石膏脱硫技术应用最典型和广泛，该工艺主要采用蕴藏量十分丰富的石灰石作为原料，石灰石成本低廉，是理想的吸收剂。湿式石灰石．石膏法脱硫工艺是技术成熟、业绩多、运行状况稳定的脱硫工艺，脱硫率在95％以上，而且适应各种机组和煤种，运行费用低和副产品易回收等优点。在世界各国的大型火电厂中，90％以上都采用湿式石灰石-石膏法烟气脱硫工艺技术。石灰石-石膏湿法烟气脱硫系统的核心是吸收塔。在吸收塔内进行的SO2脱除过程按如下步骤进行：(1)烟气与喷入吸收塔的石灰石循环浆液接触，烟气中的SO2通过物理扩散和化学反应生成亚硫酸根。(2)在吸收塔下部的浆液池中，亚硫酸根被通入吸收塔内的氧化空气强制氧化成硫酸根，硫酸根与钙离子生成二水硫酸钙(石膏)。(3)达到一定浓度的石膏浆液从浆液池排出，通过石膏旋流器、真空皮带脱水机，分离出含水率小于10％的石膏。(4)脱硫是一个连续的化学反应过程，向吸收塔补充石灰石浆液根据脱硫工艺要求进行调节。该工艺的化学反应原理如下：二氧化硫的吸收:二氧化硫的吸收:SO2(g)→SO2(l)(1)SO2(l)＋H2O(l)→H＋＋HSO3－(2)HSO3－→H＋＋SO32－(3)石灰石的溶解:CaCO3(s)→Ca2+＋CO32-(4)6CO32-＋H＋→HCO3-(5)HCO3-＋H＋→H2O＋CO2(aq)(6)CO2(aq)→CO2(g)(7)在有氧气的存在的情况下，HSO3－的氧化HSO3－＋O2→H＋＋SO42-(8)H＋＋SO42-→HSO4-(9)CaCO3和CaCO4的结晶Ca2+＋SO32-＋H2O→CaCO3·H2O（10）Ca2+＋SO42-＋2H2O→CaCO3·2H2O（11）在湿式石灰石,石膏法脱硫工艺中最具有代表性的吸收塔脱硫技术有两种：喷淋吸收塔脱硫技术和液柱塔脱硫技术。此两种脱硫技术的区别之处在于浆液喷射方式不同；喷淋吸收塔脱硫技术的脱硫吸收剂通过再循环泵将浆液送到吸收塔的上部，从吸收塔的上部向下喷射，浆液与上升的烟气进行传质接触反应，以达到脱除S的目的。采取喷淋塔这样的工艺是基于经过多年研究形成了自有知识产权的喷淋技术，其主要工艺特点是：吸收塔采用圆形布置方式，根据烟气中含硫量大小和烟气流量，设计不同直径的吸收塔，以满足工艺脱硫效果。布置一定数量的浆液循环泵，以达到相应的脱硫效率，通过浆液循环泵，将石灰石浆液送到布置在吸收塔上部的喷淋喷嘴向下进行喷射，浆液循环泵与浆液喷淋层构成单元布置，每层喷淋装置对应一台浆液循环泵；烟气从吸收塔中部进入，浆液在降落过程中与上升的烟气进行充分的接触并发生化学反应，从而达到脱除二氧化硫的目的。喷淋层根据烟气和含硫量布置3层或更多，通过控制石灰石浆液循环泵的台数来适应锅炉的负荷变化；氧化池布置在塔的底部，发生了化学接触的反应物落入浆池内，与不断鼓入的氧化空气进行氧化，形成石膏晶体。喷淋脱硫技术的优点是电耗小、运行成本相对较低、煤种适应广泛，缺点是检修不方便、循环泵的备用件换用比较；在高硫煤、大机组等火电厂没有液柱塔技术优势明显。液柱塔脱硫技术是通过再循环泵将浆液送到吸收塔的中部，从吸收塔的中部向上喷射，浆液在上升和下降的过程中与上升的烟气有2次接触时间，以提高SO2的脱除效率。湿式石灰石-石膏脱硫技术主要有以下一些系统构成：烟气和吸收塔系统，这个系统是湿法脱硫装置的重要组成部分，主要有用于引入和排出烟气的烟道，在烟道上布置有烟气档板、烟气密封系统等辅助设备：BUF增压风机、烟气换热器和热工测量仪表等设备：用于进行脱硫化学反应和传质接触的容器，这是脱硫7系统中最重要的组成部分；主要有吸收塔本体及附属结构、吸收塔干湿界面、吸收塔浆液再循环泵、吸收塔浆液喷淋层喷嘴、吸收塔搅拌器、吸收塔氧化空气、吸收塔石膏抽出泵、吸收塔除雾器、吸收塔排烟档板等相关设备和管道。石灰石浆液制备系统，这个系统是湿法脱硫装置的吸收剂生产部分，将制备的石灰石浆液送入吸收塔进行化学反应，这个系统相对吸收塔系统来讲比较独立，主要有石灰石收集系统和石灰石磨制系统构成。前者是将石灰石收集储存在石灰石仓内，后者是将储存在石灰石仓内的石灰石进行磨制，生产出合格的浆液供吸收塔使用。主要设备有：石灰石接收装置、输送皮带机、斗轮提升机和石灰石仓、石灰石称重皮带机、石灰石球磨机、石灰石浆液旋流器和石灰石浆液箱以及管道组成；有些系统不需要收集石灰石块，收集到的是石灰石粉，这样的方式可以减少脱硫噪音的产生，有利于环保。石膏脱水系统，这个系统是湿法脱硫装置的副产品处理系统，吸收塔内生成的石膏浆液，通过石膏旋流器和真空皮带脱水后变成含水量小于10％的石膏晶体储存在石膏仓内，采用汽车运走。主要设备有：石膏浆液一级脱水装置、石膏浆液箱、真空皮带脱水机、石膏输送皮带机和石膏仓装置。还有一些为实现脱硫工艺要求的辅助系统，如工艺水系统，为全脱硫装置提供足够的工业用水：空压机系统，为装置提供足够的压缩空气：事故浆液系统，为装置在事故状态或紧急情况下提供临时储存浆液和排出浆液的系统；集水坑系统，收集系统冲洗水的装置，防止发生环境污染并回收。8第四章烟气脱硫主要设计原则1）脱硫方案按石灰石-石膏湿法脱硫工艺设计。2）每套脱硫装置的烟气处理能力为相应锅炉BMCR工况时的100%烟气量，脱硫效率按≥90%设计，采用一炉一塔设计。3)为确保脱硫系统的安全可靠，以及事故状态不影响发电系统本身的运行，本工程脱硫系统设置100%烟气旁路，超临界燃煤发电机组工程初步设计4)两台炉设置一套吸收剂制备系统，外购符合规格的石灰石在厂内设湿式球磨机制浆。5)1、2号机组FGD系统合用一套石膏脱水系统，石膏脱水后含湿量≤10%，纯度≥90%，按综合利用考虑。6)脱硫装置所需的电源、水源、气源、汽源尽量利用主体工程设施。7)脱硫岛的控制室，配电间和电子设备间布置在循环泵房上。8)FGD装置能适应锅炉最低稳燃负荷工况和BMCR工况之间的任何负荷。9)FGD装置能在最大和最小污染物浓度之间的任何值下稳定运行，并确保脱硫效率。10)脱硫岛的火灾报警系统及工业闭路电视系统由全厂统筹考虑。11)主体设备设计使用寿命不低于30年，FGD装置可用率≥98%，脱硫设备年利用小时按5000小时考虑9第五章课程设计目的意义通过课程设计进一步巩固本课程所学的内容，培养学生应用所学理论知识进行湿法烟气脱硫设计的能力，使所学的知识系统化，通过本次设计，应了解设计的内容，方法及步骤，使学生具有调研技术资料，自行确定设计方案，进行设计计算，并绘制设备结构图，编写设计说明书的能力。10第六章课程设计课题的内容与要求1.设计说明书（