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600MW机组脱硫系统设计与节能优化

第一章、绪论

1.1研究背景及意义

21世纪以来，我国经济不断增长，电力方面的建设也在快速发展。其中煤炭消费占比不断增长,排放的和

也在随之不断增加，在这些气体的不断增加下，使得酸雨污染问题成为我国环境保护一个攻坚要点。于是环境保护日益收到国家有关部门的重视，电厂的烟气脱硫工作也随之提上日程，在国家的大力支持下取得了很大的成果，越来越多的烟气脱硫系统投产运行，但脱硫设施投运后暴露出很多问题，如在投运后投运率不高，并且其可靠性差，在投运后得不到应有的经济性等有些问题日益凸显，其成为发电企业一个新的运行问题。导致电厂脱硫设备出现此类问题的原因是多方面的，与国家法规对烟气脱硫设备生产安装的要求不完善、脱硫设施生产企业缺乏科学的评价体系、脱硫企业在管理上招标过程中恶意竞争导致脱硫设备生产性能质量差、施工过程中缺乏有效的质量监督有关。安装脱硫塔时，可能会聘请没有施工资质的小型施工队伍，可能会导致未按照工艺规范进行安装，而且不少问题的出现是由于脱硫设计不合理不规范引起的，电厂脱硫项目的决定和脱硫工艺的选择应以国家法规与相关政策为依据，脱硫系统的设计则必须从运行的可靠性和经济性出发。

目前电厂常用的烟气脱硫方法有石灰石-石膏湿法烟气脱硫技术和旋转喷雾干燥烟气脱硫技术。石灰石-石膏脱硫法是世界上最常用的脱硫技术，发达国家火力发电厂使用的烟气脱硫设施中约有90%采用该技术。其工作原理是:将采购来的石灰石制成浆液，再通过脱硫塔内的喷嘴以一定速度喷出，与烟气进口扩散的烟气充分接触进行反应，

烟气中的与浆液中的反应生成，未反应浆液与反应生成的将落入脱硫塔底部形成石膏。脱硫后，烟气将通过脱硫塔顶部的除雾器除去液滴，经加热器加热后，再通过烟囱排入大气。吸收塔中由碳酸钙制成的吸收剂浆液通过循环泵与烟气接触循环。吸收剂利用率很高，钙和硫含量相对较低，脱硫效率可大于95%。

旋转喷雾干燥法是根据喷雾干燥规律，用石灰作为脱硫吸收剂，消化后与水混合制成消石灰乳。消石灰乳被泵入位于吸收塔中的雾化装置。在吸收塔中，被乳化液雾化成细小液滴的吸收剂会与烟气充分混合接触，与烟气中的SO2反应生成CaSO3，反应结束后被除去。在反应的同时，吸收剂中的水分会随着温度的升高而蒸发，烟气温度也随之降低。反应产物和未使用的吸收剂以干燥颗粒的形式随烟道气流从吸收塔中取出，并在除尘器中收集。脱硫后的烟气经除尘器除尘后排入大气。在日常生产过程中，为了提高脱硫吸收剂的利用率，通常会在制浆系统中加入一些有用的除尘器进行回收。喷雾干燥脱硫法技术成熟，工艺流程简单，系统可靠性较高，脱硫率一般可达85%以上。因此，北美和一些欧洲国家的一些发电厂采用了这种工艺。这两种生产技术是目前常用的烟气脱硫方法，但与喷雾干燥法相比，湿法脱硫的建设成本更低、应用更广泛、更简单、更高效。

对于电厂来说，脱硫塔设计是电厂环保优化的重点，而目前石灰石-石膏脱硫法发展已到瓶颈，而烟气又是影响脱硫效率的重要因素，所以现在应将目光放至烟气方面，它的流速与入口角度还有烟气浓度会直接影响脱硫速度，还关乎电厂的经济性，因此有必要了解脱硫塔的与烟气的流动特性，对其优化设计，以提高脱硫塔整体的脱硫效果。

1.2国内外研究现状现在石灰石-石膏湿法脱硫工艺目前已经被国内外广泛用来控制燃煤造成的SO2污染。通常运用的计算流体力学(computationalfluiddynamic,CFD)方法可对流场进行模拟,其数值模拟可以说在精度方面技术已经非常成熟，这个方法通常运用fluent进行模拟，对于实验记录与测量来说都非常方便,目前国外学者的研究主要还在针对脱硫原理或脱硫浆液的雾滴运动轨迹方面,针对脱硫塔进行流场等方面的研究很少，而国内对脱硫塔进行的数值模拟还仅限小规模的脱硫塔上,而且这些数值模拟大多是二维的冷态流动，东南大学与河北工程大学目前也通过一些软件对烟气脱硫塔的流体动力学模拟也进行着重点研究。

1.3本文研究主要内容

而本设计根据湿法脱硫工艺，对脱硫塔进行整体设计，通过研究脱硫塔本体的各项数据，选用最适合的设备。在设计完脱硫塔本体后，本文针对脱硫塔优化设计又进行研究，主要针对脱硫塔烟气进口处烟气进行改在，通过改变烟气进口角与烟气流速进行研究，在研究过程中发现加装导流板可以提高烟气接触面积，可有效提高系统脱硫率，这个改进对电厂经济性有很大的意义，且可改善烟气环境污染情况。作为湿法脱硫工艺的主要过程：喷淋塔内烟气与浆液对向流动时的反应情况以及进出口烟道周围的流场分布情况对于电厂内整个脱硫系统的运行效率以及电厂的的经济性具有重要的意义。但是仅靠有限的试验往往难以真实反映系统内复杂的流场情况，采用计算流体力