1、 学号 学院归档号 大学本科毕业生论文 某电厂烟气脱硫增容改造项目 石灰石制浆系统设计 院（系）名 称：资源与环境科学学院 专 业 名 称 ：环境工程 学 生 姓 名 ： 学 号 ： 指 导 老 师 ： 二一五年五月 郑 重 声 明 本人呈交的毕业设计，是在导师的指导下，独立进行设计 所取得的成果，所有数据、图片资料真实可靠。尽我所知，除文中已经注明引用的内容外，本毕业设计的设计成果不包含他人享有著作权的内容。对本论文所涉及的研究工作做出贡献的其他个人和集体，均已在文中以明确的方式标明。本学位论文的知识产权归属于培养单位。 本人签名： 日期： 二一五年五月 摘 要 近年来，随着国家对大气环境的
2、重视和人们环保意识的增强，对环境质量的要求日益增强，火力发电厂排放的 SO2 对环境质量的影响越来越引起社会各界的关注，国家颁布的大气污染物排放标准也对 SO2 排放总量和排放浓度两方面提出更高的要求。为了适应新的国家大气排污标准，现对某电厂现有的湿法脱硫系统进行增容改造，进一步提高对市场燃煤煤质的适应性，满足排放浓度和总量的环保要求，适应国家对火电厂大气污染物排放标准的更高要求。本文对该湿法脱硫项目中的制浆系统进行设计，设计内容包括石灰石粉仓容积设计、粉仓附属设备选型、石灰石浆液罐设计、供浆管道设计计算以及浆液供给泵的选型。 关键词： 湿法脱硫系统；制浆系统；管道设计；设备选型 ABSTRA
3、CT In recent years, as the countrys emphasis on atmospheric environment and enhancement of the people environmental protection consciousness,the environmental quality of people is growing, the emissions of SO2from coal-fired power plants on the quality of the environment is more and more aroused the
4、 concern of the society from all walks of life ,our countryput forward higher requirements of SO2 because of the air pollutants emission standards.In order to adapt to the new national air pollution standards, we try to improvethe capacity of innovation of WFGD in a power plant so that the power pla
5、nt can adapt to the coal quality in the market and meet the requirements of the emission concentration and total amount in addition.In this graduation thesis , Im trying to design the pulping system in the WFGD, this design includes limestone powder storage, selection of auxiliary equipment powder s
6、torehouse, the limestone slurry tank , design and calculation for slurry pipe and the slurry supply pump selection. Key words: WFGD； piping design； channel design； equipment selection 目 录 1 绪论 1.1 我国能源构成及环境影响 . 1 1.2 湿法脱硫技术 . 3 1.2.1 湿法脱硫技术的发展 . 3 1.2.2 湿法脱硫的原理 . 5 1.3 石灰石制浆系统 . 9 1.3.1 湿式石灰石浆液制备系统
7、. 9 1.3.2 干式石灰石浆液制备系统 . 10 2 设计技术规范及参数 2.1 设计背景 . 12 2.2 设计依据 . 12 2.3 设计规范 . 12 2.4 设计要求 . 13 2.4.1 系统概述 . 13 2.4.2 设备要求 . 14 2.4.3 管道系统要求 . 14 2.5 设计基础参数 . 14 3 石灰石制浆系统设计 3.1 石灰石粉仓设计 . 18 3.2 粉仓容附属设备 . 19 3.2.1 旋转给料阀 . 19 3.3 石灰石浆液箱设计 . 20 3.4 制浆系统管道计算 . 21 4 石灰石供浆系统设计 4.1 供浆管道设计计算 . 24 4.2 浆液泵选型
8、. 24 4.2.1 离心式浆液泵的选型要求 . 24 4.2.2 沿程损失计算 . 25 4.2.3 局部阻力计算 . 26 4.2.4 泵的选型与安装 . 27 4.3 其他设备选型表格 . 28 5 管道防腐 5.1 内衬防腐 . 30 5.2 外部防腐 . 30 参考文献 . 31 致谢 . 错误 !未定义书签。 附录 A . 33 图 A1 工艺流程 图 A2 石灰石制浆系统设计 图 A3 制浆系统设备图 1 1 绪论 1.1 我国能源构成及环境影响 自然中的能源包括一次能源和二次能源。一次能源又分为可再生能源和不可再生能源。目前，由于太阳能、风能、海洋能等利用技术不成熟、不经济，人
9、类利用的能源主要是煤炭、石油、天然气和水力，约占 98，其次是原子能和地热能，约占 2。 每个国家能源消费结构都有区别，西方发达国家多以石油为主，消耗最多的是美国；我国能源消费则以煤为主，约占利用总能源的 76以上，其中工业消耗比重较大，占总量的 62，在能源利用方式上，煤主要是用作燃料，占煤总使用量的 93%，使用效率为 25.86，低于世界水平 1。 燃煤火电厂在发电过程 中，通过煤的燃烧释放热量，经过电厂发电设置进行发电，发电过程中煤通过燃烧释放内部的硫份形成 SO2 排入大气， SO2 的大量排放既污染空气又造成硫份的流失浪费。 我国是一个发展中国家，是世界上最大的煤炭产生与消费国。
10、2006 年，中国煤产量达 2382Mt，占世界的 38.5%；煤炭占一次能源消费量的 69.3%，世界平均水平仅为 28.4%。根据中国的能源资源条件、技术经济发展水平，以及国际能源市场的发展趋势，在未来 30 50 年内，中国以煤炭为主的能源结构不会有大的改变 2。在我国，煤炭的消费分为工业用煤和生活用煤 两部分。工业用煤主要集中在电力、建材、钢铁和化工行业。其中电力行业是我国的用煤大户， 2004年我国煤消费量为 18 亿 t，其中火电厂（含供热）燃煤量约为 8.5 亿 t，占全国煤炭消费 47%。同年 SO2 排放量达到 2255 万 t，其中火电厂 SO2 排放量约为 1400万 t
11、，占全国排放总量的 62%。因此削减火电厂的 SO2 排放成为我国控制 SO2 排放总量的重点 3。 据国家统计局统计能源消费总量及构成数据，如表 1.1 所示，中国的能源消费总量逐年递增，近年来人们随着环保意识的加强、科技的发展和国家政策的支持，水电、核电、风电的比重 在缓慢增加，但煤炭占能源消费总量的比重仍然很大，基本稳定在 70%。 2 表 1.1 能源消费构成 能源消费总量及构成 年 份 能源消费总量（万吨标准煤） 占能源消费总量的比重 (%) 煤炭 石油 天然气 水电、核电、风电 2000 145531 69.2 22.2 2.2 6.4 2001 150406 68.3 21.8
12、2.4 7.5 2002 159431 68.0 22.3 2.4 7.3 2003 183792 69.8 21.2 2.5 6.5 2004 213456 69.5 21.3 2.5 6.7 2005 235997 70.8 19.8 2.6 6.8 2006 258676 71.1 19.3 2.9 6.7 2007 280508 71.1 18.8 3.3 6.8 2008 291448 70.3 18.3 3.7 7.7 2009 306647 70.4 17.9 3.9 7.8 2010 324939 68.0 19.0 4.4 8.6 2011 348002 68.4 18.6
13、5.0 8.0 2012 361732 66.6 18.8 5.2 9.4 2013 375000 66.0 18.4 5.8 9.8 由于中国能源结构以煤为主的特点，致使中国目前大气污染仍以煤烟型污染为主。目前酸雨、温室效应和臭氧层破坏是人类当前面临的三大环境问题，其中酸雨是必须首先予以解决的问题。我国酸雨的形成主要是由于大量 SO2 的排放 4，我国是燃煤大国，能源消耗占世界的 8 9%，一次能源组成中燃煤占 70%左右，而 SO2 排放量的 90%来自于燃煤，因此，控制燃煤烟尘的 SO2，对改善大气污染状况至关重要。目前国家颁布的大气污染物排放标准对 SO2 排放总量和排放浓度两方面提出
14、更高的要求，新的排污收费制度的实施也对电厂形成了很大的压力。 根据国家环保总局 2013 年中国环境状况公报，全国城市环境空气质量不容乐观，全国酸雨污染总体稳定，但程度依然较重， 473 个监测降水的城市中，出现酸雨的城市比例为 44.4%。 SO2 年均浓度范围为 0.007 0.114 mg/m，平均浓3 度为 0.04mg/m，达标城市比例为 86.5%5。国家于十二五期间提出二氧化硫排放量减少百分之八的计划，由 2010 年的 2268 万吨降到 2015 年的 2084 万吨，任务也十分艰巨，因此加大脱硫技术的的改进与推广势在必行。目前，我国已有石灰石 /石膏湿法、旋转喷雾干燥法、常
15、压循环流化床法、海水脱硫法、炉内喷钙尾部烟气增湿活化法、电子束法、烟气循环流化床法等是多种工艺的脱硫装置在商业化运行或进行了工业示范，可以说世界上已有的先进、成熟的火电厂脱硫工艺在我国 基本都有工业示范，但主流的脱硫技术仍为石灰石 /石膏湿法 6。 1.2 湿法脱硫技术 1.2.1 湿法脱硫技术的发展 烟气脱硫简称 FGD，是英文 Flue Gas Desulphurization 的缩写。在烟气脱硫工艺中，石灰石 /石膏湿法烟气脱硫工艺因其具有较高的性能，运行稳定性高，投资和运行费用较低，成目前世界上应用最广泛的脱硫技术，市场占有率达到80%以上。根据美国统计数据，如表 1.2 所示，运行的
16、湿法 FGD 装置占全世界总的 FGD 装置的 78.8%。 表 1.21998 年投入运行的 FGD 装置的总台数 6 1998 年投入运行的 FGD 装置的总台数 FGD 技术 美国国内 所占比例（ %） 美国国外 所占比例 （ %） 全世界 所占比例（ %） 湿法 178 75.7 356 80.4 534 78.8 干法 49 20.9 74 16.7 123 18.1 其他 8 3.4 13 2.9 21 3.1 全部 FGD 235 100 433 100 678 100 由表格 1.3 知现今的湿法脱硫工艺中，石灰石法是使用最普遍的工艺，数据显示， 1998 年至 2006 年中
17、已投运的各种湿法 FGD 装置中，石灰石法占全世界容量的 82%。 4 表 1.31998 年已投运的各种湿法 FGD 装置的容量 6 1998 年已投运的各种湿法 FGD 装置的容量 （ KW） 湿法 FGD 技术 美国国内 所占比例（ %） 美国国外 所占比例（ %） 全世界 所占比例（ %） 石灰石 55540 67 107790 92.6 163330 82 石灰 14196 17 6976 6 21172 10.6 白云石石灰 10292 12.4 50 0.04 10342 5.2 碳酸钠 2756 3.3 75 0.06 2831 1.4 海水 75 约 0.1 1050 0.9
18、 1125 0.6 其他 433 0.37 433 0.2 全部湿法 FGD 82856 99.9 116374 100 199230 100 湿法脱硫技术的发展可以分为三个阶段。第一代湿法 FGD 工艺包括采用石灰石、石灰、碳酸钠或海水洗涤 SO2 的系统，最受欢迎的是石灰石和石灰基技术。早期的湿法系统受结垢、固体物沉积、相对较高的投资和运行成本以及很差的稳定性的困扰。此外，早期的系统都是抛弃工艺，堆积污染环境，造成资源的浪费和增加运行费用。第二代湿法 FGD 工艺增加了强制氧化工艺，将空气喷进脱硫系统内，在脱硫塔内完成亚硫酸钙的氧化，从而使被吸收的 SO2 保持很高或接近完全氧化的程度。这
19、种工艺会产生一种可再次使用以及售卖的产物 石膏，而不是一种需被抛弃的废弃物，且解决了困扰脱硫工业多年的结构问题。另外一些改进是开发了可以提高 SO2 脱硫效率的有机酸添加剂，有机酸通过增加洗涤液的碱度，改善系统的传质特性，从而提高 SO2 脱硫效率。此外在喷淋层与烟气入口之间部位增加托盘，使得在托盘上形成一个泡沫去，增加气、液之间的接触时间从而改善传质特性，提高脱硫效率。第三代湿法 FGD 目前正在开发，其发展成果应该具有非常高的性能（脱硫效率远超过 95%），有更高的可靠性，和之前的脱硫塔相比，应该具有显著低的投资和运行费用。最引人注目的发展之一，是开发大容量吸收塔模块，提高单个脱硫塔的容量，另一个发展方向是，提高脱硫
