湿式石灰石石膏法烟气脱硫设计方法及过程.pptx

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1、烟气原始参数第1页/共81页确定关键参数钙硫比脱硫效率液气比石膏品质石灰品质第2页/共81页第4页/共81页第5页/共81页第6页/共81页第7页/共81页第8页/共81页第9页/共81页2、建立工艺流程图与物料平衡表同时第10页/共81页第11页/共81页第12页/共81页第13页/共81页第14页/共81页第15页/共81页3、关键控制回路烟气量、烟气中二氧化硫浓度及钙硫比控制进浆量pH值调节第16页/共81页第17页/共81页第18页/共81页第19页/共81页第20页/共81页第21页/共81页4、脱硫反应塔、脱硫反应塔上升速度上升速度停留时间停留时间液气比液气比pHpH值值循环浆液浓

2、度循环浆液浓度液柱高度液柱高度脱硫能力脱硫能力搅拌搅拌防腐蚀防腐蚀防堵塞防堵塞第22页/共81页氧化曝气装置氧化曝气装置循环氧化槽的容量循环氧化槽的容量氧化空气的停留时间氧化空气的停留时间氧化空气的过量系数氧化空气的过量系数氧化空气的压力、温度氧化空气的压力、温度循环浆液的循环浆液的pHpH值值CaSOCaSO3 3的结晶与的结晶与CaSOCaSO4 4结晶结晶氧化曝气装置的防堵塞氧化曝气装置的防堵塞氧化曝气装置的防腐蚀氧化曝气装置的防腐蚀第23页/共81页浆液喷射装置浆液喷射装置浆液流量的调节浆液流量的调节喷嘴的特殊结构喷嘴的特殊结构浆液管道的防腐蚀浆液管道的防腐蚀浆液管道的防堵、防垢浆液管

3、道的防堵、防垢第24页/共81页第25页/共81页第26页/共81页第27页/共81页5、平面布置、平面布置第28页/共81页烟气脱硫过程设计计算第29页/共81页烟气平衡第30页/共81页燃煤/烟气组份输入数据机组容量 300 MWel燃煤热值(Hu)20.600 kJ/kg全厂效率 41,3%含硫量 0,79%假定:1 kg 煤 8,5 Nm(wet)烟气含水量 7,2%第31页/共81页燃煤烟气组份燃烧计算第32页/共81页燃煤烟气成分水蒸汽密度第33页/共81页烟气密度 assumed dataDensity flue gas 1,35 kg/Nm质量流量燃煤烟气成分第34页/共81页

4、化学过程输入数据SO2 removal efficiency 95%S proportion in coal 0,79%Coal 127 t/hS+O2=SO2Note atomic mass:S =32 g/molO =16 g/molCa=40 g/molC =12 g/molH =1 g/mol 燃煤烟气成分第35页/共81页SO2 production&removal燃煤烟气成分第36页/共81页SO2-contentInput data assumed dataO2 content in dry gas 7%燃煤烟气成分第37页/共81页SO2 content at 6%O2燃煤烟气

5、成分第38页/共81页吸收塔热动力学/绝热饱和假定电除尘器出口温度 138 CGGH出口温度 108 C干烟气中水含量计算第39页/共81页在h,x图上,108 C 和 0,046 kg/kg,dry的交点的焓 h=233 kJ/kg.沿等焓线到饱和线可得到饱和温度吸收塔热动力学/绝热饱和第40页/共81页Thermodynamics for scrubber/adiabatic saturation第41页/共81页吸收塔出口净烟气吸收塔热动力学/绝热饱和第42页/共81页烟气计算结果Absorber INLETAbsorber OUTLET第43页/共81页液相平衡13%wt50%wt3%

6、wt第44页/共81页石灰石消耗/石膏产量1 SO2 +1 CaCO3 +2 H2O +1/2 O2 CaSO4 2H2O +CO2 Note molar mass:SO2 =64 g/molCaCO3 =100 g/molH2O=18 g/molCO2 =44 g/molO2 =32 g/mol CaSO42H2O=172 g/mol Example:A flue gas desulphurisation plant with 2 t/h SO2-emissions needs:and produces:第45页/共81页水平衡废水(a)keep Cl-level 15 to 20 g/l(

7、b)keep sulfate level 35 g/l(b)keep ash+inert level in absorber slurry 13%Waste water flow based on Cl-levelInput(assumption):Data from experience HCl-removal 98%第46页/共81页废水流量水平衡第47页/共81页工艺水消耗Sum of:Water for flue gas saturation Waste waterMoisture gypsum+crystal waterDroplet emission(negligible)水平衡第

8、48页/共81页石膏脱水For the scrubbing and crystallization process in the absorber,the gypsum solid content is between 5 and 20%.Input assumed data第49页/共81页石膏浆液的密度石膏脱水第50页/共81页旋流器底流密度旋流器顶流密度石膏脱水第51页/共81页石膏产量石膏脱水第52页/共81页水力旋流器From AbsorberTo AbsorberTo Belt Filter4,7assumption related to 13%solids in the flow

9、 from the absorber,3%solids in the cyclone overflow and 50%solids in the cyclone underflow 石膏脱水第53页/共81页吸收塔来石膏浆液石膏脱水第54页/共81页AbsorberAbsorberHydrocyclone Hydrocyclone underflowunderflowHydrocyclone Hydrocyclone overflowoverflowBeltfilterBeltfilterFiltrateFiltrateMass flow Mass flow suspensionsuspens

10、ion47.940 kg/h10.200 kg/h37.740 kg/h5.670 kg/hgypsum wet4.530 kg/hMass flow Mass flow Gypsum Gypsum drydry6.232 kg/h5.100 kg/h1.132 kg/h5.100 kg/hMass flow Mass flow WaterWater41.708 kg/h5.100 kg/h36.608 kg/h570 kg/hwater in gypsum4.530 kg/hVolume flow Volume flow suspensionsuspension44,4 m/h7,3 m/h

11、37,1 m/h石膏脱水第55页/共81页水力旋流器顶流成分(假定)50%of solids is gypsum25%of solids is ash25%of solids is limestone石膏脱水第56页/共81页石灰石浆液供给石灰石消耗石灰石浆液密度石灰石固体密度石灰石浆液质量流量第57页/共81页石灰石浆液密度石灰石浆液体积流量石灰石浆液供给第58页/共81页浆池尺寸浆液罐的停留时间 浆液罐体积(假定)(假定)第59页/共81页滤液箱尺寸滤布冲洗水量石膏冲洗水量take 50%from gypsum mass flow(assumption)滤液量第60页/共81页滤液箱停留时

12、间 (假定)滤液箱容积(assumption)滤液箱尺寸第61页/共81页吸收塔尺寸烟气流量SO2浓度SO2-脱硫率液气比:L/G=12 l/Am at absorber outlet(假定)第62页/共81页吸收塔循环浆液流量及每泵的流量Absorber temperature=48 C喷淋层数(pumps)=3吸收塔尺寸第63页/共81页吸收塔直径吸收塔烟气流速w=3,7 m/s(assumption)吸收塔循环区体积循环浆液停留时间 t=4,3 min(assumption)吸收塔尺寸第64页/共81页吸收塔循环浆液区高度Sump height11,9 mHeight till flue

13、 gas duct 1,5 mFlue gas duct height 4,0 mHeight to first spray bank(from flue gas duct)2,5 mSpraying banks:2x1,5 m 3,0 mHeight till mist eliminator 1,3 mHeight of two stage droplet separators 2,5 mHeight flue gas outlet duct 3,0 mSum29,7 mTotal absorber height:H=30 m吸收塔尺寸第65页/共81页增压风机和循环泵的能耗增压风机吸收塔压

14、损(assumption)10 mbarGGH压损 12 mbar烟道压损 7 mbar总压损 29 mbarSpecific flue gas transport workFor booster fan with 85%effectiveness第66页/共81页功率消耗Pump efficiency=0,89Volume flow(pump)=5.300 m/hLiquid level=11,9 mGeod.height=1,5 m+4,0 m+2,5 m+1,5 m=9,5 mPressure at nozzles=10 m (1 bar)Pressure height pipes=3

15、msum=22,5 m增压风机和循环泵的能耗第67页/共81页中间层泵的能耗三层泵的总能耗增压风机和循环泵的能耗第68页/共81页烟道尺寸净烟气烟道直径Flue gas velocity w=18 m/s(assumption)Saturated clean gas原烟气烟道直径第69页/共81页管道计算1)石灰石浆液输送管Particle size limestone =90%44 m d50 15 mConcentration30%total solids amountTransport velocity 6 x settling velocityNormallywtransport 2,

16、5 m/sVolume flow suspension =8 m/h石灰石浆液输送管直径第70页/共81页石灰石浆液循环管直径Volume flow circulation2Vsuspension(Absorber)管道计算第71页/共81页2)石膏浆液管径Particle size gypsumd50=35 50 mTransport velocity 6 x setting velocityNormally wtransport 2,5 m/s至旋流器石膏浆液管径管道计算第72页/共81页氧化风计算强制氧化SO2+H2O HSO3-+H+HSO3-+O2 SO42-+H+1 mol SO2

17、 needs mol O21 kg SO2 needs 32:2/64 kg O2Stoichiometric factor for O2-absorption in absorber sump 2,5 specific weight O2:第73页/共81页 O2体积:空气体积:氧化风计算第74页/共81页氧化风压头Injection point in absorber:distance to liquid level=6 m氧化风计算第75页/共81页吸收塔搅拌器计算Need of energy for agitating 80 W/melAbsorber sump volume 865

18、mAgitator capacity Pel=865 m x 80 W/m=69 kWNumber of agitators 4能耗及搅拌器第76页/共81页石灰石粉仓计算Capacity for limestone silo7 days(assumption)Maximum density1.400 kg/mNormal density1.000 kg/mLimestone consumption2,97 t/hStorage volume 第77页/共81页石膏仓计算Capacity for gypsum storage 5 days(assumption)Normal density 1

19、.000 kg/mGypsum production 5,11 t/h dry 5,11/0,9=5,7 t/h wet(10%moisture)存储容积第78页/共81页真空带式脱水计算过滤面积1 m for a gypsum production of 1 t/h dry(assumption)Gypsum production Filter area=5,1 m(no redundance)真空带式脱水机容量Install 2 filters with each 70%of maximal capacity2 x 70%complete filter area 2 x 0,7 x 5,1 m=2 filters each 3,5 m第79页/共81页所需真空泵真空泵电耗A typical pressure drop is 0,3 bar absoluteThe energy needed for one cumicmeter of air is Eel=40 Wh/m(assumption)The electric power needed for one belt filter is Pel=1.050 m/h x 40 Wh/mPel=42 kW each filter真空带式脱水计算第80页/共81页感谢您的观看！第81页/共81页