目录
一、 前言 ........................................................................................................................................................... 2
二、 工艺介绍 ................................................................................................................................................... 2
三、 设计题目 ................................................................................................................................................... 3
3.1. 已知参数： ............................................................................................................................................... 3
3.2. 设计条件： ............................................................................................................................................... 4
3.3. 设计内容： ............................................................................................................................................... 4
四、 工艺设计步骤 ........................................................................................................................................... 4
五、 烟气量核算 ............................................................................................................................................... 6
5.1、理论空气量的计算 .................................................................................................................................. 7
5.2、空气过剩系数 ...................................................................................................................................... 8
5.3、水蒸气量的计算 ...................................................................................................................................... 8
5.4、烟气体积计算 .......................................................................................................................................... 9
六、 物料平衡核算 ......................................................................................................................................... 10
6.1、吸收塔的物料平衡 ................................................................................................................................ 10
6.2、石膏处理系统的物料平衡 .....................................................................................................................11
6.3、烟气系统及石灰石湿磨系统的物料平衡 . .............................................................................................11
6.4、水平衡 .....................................................................................................................................................11
6.5、热量平衡的计算 .................................................................................................................................... 12
七、 设计计算书 ............................................................................................................................................. 16
一）、原始数据 ............................................................................................................................................... 16
二）、燃料灰渣计算 ....................................................................................................................................... 19
三）、FGD 进口烟气量的计算 ...................................................................................................................... 19
四）、石灰石与石膏耗量 ............................................................................................................................... 22
五）、除尘器出口飞灰浓度 ........................................................................................................................... 23
六）、烟温和水平衡计算（有GGH 计算结果） ......................................................................................... 23
七）、石灰石用量(25~35%) ........................................................................................................................... 25
八）、副产物的生成量(15~25%) ................................................................................................................... 25
九）、主要设备 ............................................................................................................................................... 26
十）、设计参数汇总(有GGH) ....................................................................................................................... 26
八、 小结 ......................................................................................................................................................... 27
九、 主要参考文献 ......................................................................................................................................... 27
一、 前言
我国的能源构成以煤炭为主，其消费量占一次能源总消费量的70%左右，这种局面在今后相当长的时间内不会改变。火电厂以煤作为主要燃料进行发电，煤直接燃烧开释出大量SO 2，造成大气环境污染，且随着装机容量的递增，SO 2的排放量也在不断增加，加大火电厂SO 2的控制力度就显得非常紧迫和必要。SO 2的控制途径有三个：燃烧前脱硫、燃烧中脱硫、燃烧后脱硫即烟气脱硫（FGD ），目前烟气脱硫被以为是控制SO 2最行之有效的途径。目前国内外的烟气脱硫方法种类繁多，主要分为干法（或半干法）和湿法两大类。湿法脱硫工艺绝大多数采用碱性浆液或溶液作为吸收剂，技术比较成熟，是目前使用最广泛的脱硫技术，根据吸收剂种类的不同又可分为石灰石/石膏法（钙法）、氨法、海水法等。其中钙法因其成熟的工艺技术，在世界脱硫市场上占有的份额超过80%。
截至2011年底，我国脱硫装机超过6亿千瓦，其中85%以上为湿法烟气脱硫，多存系统稳定性差，脱硫效率波动较大等问题。火电厂大气污染物排放标准GB13223-2011将执行200mg/m3的SO 2排放浓度限值，且新建脱硫装置将不允许设置旁路，对脱硫装置性能与可靠性要求极高。
二、 工艺介绍
本课程设计采用的工艺为石灰石-石膏湿法全烟气脱硫工艺，吸收塔采用单回路喷淋塔工艺，含有氧化空气管道的浆池布置在吸收塔底部，氧化空气空压机（1用1备）安装独立风机房内，用以向吸收塔浆池提供足够的氧气和/或空气，以便亚硫酸钙进一步氧化成硫酸钙，形成石膏。
塔内上部烟气区设置四层喷淋。4台吸收塔离心式循环浆泵（3运1备）每个泵对应于各自的一层喷淋层。塔内喷淋层采用FRP 管，浆液循环管道采用法兰联结的碳钢衬胶管。喷嘴采用耐磨性能极佳的进口产品。吸收塔循环泵将净化浆液输送到喷嘴，通过喷嘴将浆液细密地喷淋到烟气区。从锅炉来的100%原烟气中所含的SO 2通过石灰石浆液的吸收在吸收塔内进行脱硫反应，生成的亚硫酸钙悬浮颗粒通过强制氧化在吸收塔浆池中生成石膏颗粒。其他同样有害的物质如飞灰、SO 3、HCI 和HF 大部分含量也得到去除。吸收塔内置两级除雾器，烟气在含液滴量低于100mg/Nm3（干态）。除雾器的冲洗由程序控制，冲洗方式为脉冲式。
石膏浆液通过石膏排出泵（1用1备）从吸收塔浆液池抽出，输送至至石膏浆液缓冲箱，经过石膏旋流站一级脱水后的底流石膏浆液其含水率约为50%左右，直接送至真空皮带过滤机进行过滤脱水。溢流含3~5%的细小固体微粒在重力作用下流入滤液箱，最终返回到吸收塔。旋流器的溢流被输送到废水旋流站进一步分离处理。石膏被脱水后含水量降到10%以下。在
第二级脱水系统中还对石膏滤饼进行冲洗以去除氯化物，保证成品石膏中氯化物含量低于100ppm ，以保证生成石膏板或用作生产水泥填加料（掺合物）优质原料（石膏处理系统共用）。
图1 石灰石/石膏湿法烟气脱硫工艺流程图
三、 设计题目
设计题目：2×300MW 石灰石/石膏湿法脱硫工艺参数设计（有GGH ）
1. 已知参数：
（1） 设计煤质（详细数据见指导书）。
（2） 哈尔滨锅炉有限公司HG-1060/17.5-HM35型号锅炉（详细数据见指导书）。
（3） 环境温度20℃，空气中的水质量含量1%。
（4） 石灰石品质：CaCO 3含量98.2%，SiO 2含量1.1%，CaO 含量54.5%，MgO 含
量0.65%，S 含量0.025%。
（5） 电除尘器除尘效率99.7%。
（6） 除尘器漏风系数3%。
（7） 增压风机漏风系数1%。
（8） GGH 漏风系数1%。
2. 设计条件：
1.
2.
3.
4.
5.
6.
7.
8.
9. 除尘器出口烟气温度138℃。 脱硫效率95%。 氧化倍率2。 Ca/S摩尔比1.03。 烟气流速3.5m/s。 雾化区停留时间2.5s 。 液气比14L/m3。 停留时间5s 。 GGH 净烟气侧出口温度80℃。
3. 设计内容：
（1） 燃料灰渣计算。
（2） FGD 系统烟气量计算。
（3） 石灰石与石膏耗量计算。
（4） 除尘器出口飞灰计算。
（5） 设计计算（氧化风量、蒸发水量、脱硫反应热、吸收塔内放热、水蒸发吸收、
水平衡、石灰石用量、石膏产量、吸收塔尺寸、氧化槽尺寸核算等）。
（6） 对本设计的评述或有关问题的分析讨论。
四、 工艺设计步骤
1、确认烟气参数、煤质资料、吸收剂成份、脱硫效率；
2、系统流程的确定；
3、物料平衡计算（烟气量核算、工艺水核算、热量核算、物料核算）；
4、各子系统流程的确定（烟气系统、SO 2吸收系统、吸收剂制备系统、石膏处置系统、工艺水系统、浆液排空系统、废水排放和处理系统、电气系统、控制系统）；
烟气系统：是否全烟气脱硫？选择轴流式还是离心式风机？GGH 是否保留？烟道、吸收塔等设备采用何种防腐方式？SO 2吸收系统：多炉一塔还是一炉一塔？几层喷淋层？什么类型的除雾器？氧化风机布置几台？吸收剂制备系统：直接购置石灰石粉末、购置一定块度的石灰石磨制？湿式制浆还是干式制浆？石膏处理系统：石膏抛弃还是回收利用？
5、总平面布置（各子系统空间布置场所）
6、吸收塔结构设计（吸收塔直径；吸收塔高度；进出口烟道尺寸；浆液泵、石膏泵、循环泵等位置；吸收区、氧化区的高度；喷淋层之间距离；除雾器布置方式。）
图2 吸收塔结构尺寸图
五、 烟气量核算
烟气是燃料燃烧后的产物，燃料在锅炉内燃烧时，需经过一系列的化学变化，燃烧的实质是燃料与氧气发生化学反应并生成烟气。在现代大型火力发电厂中，煤粉燃烧所用的O 2直接来源于空气，为保证充分燃烧，进入炉膛的空气都是过剩的。烟气的主要成分有N 2、O 2、SO 2、CO 2、水蒸气，还有少量的CO ，SO 3、H 2、CH 4和其它碳氢化合物。
N 2主要来自于空气，煤中也含有少量的氮；O 2来源于过剩空气；CO 2、SO 2和SO 3主要是煤中的碳元素、硫元素与氧化合的生成物。另外，过剩空气中也有少量的CO 2。水蒸气，一部分是煤中氢元素与氧反应的生成物，而另一部分是原煤中水分的蒸发，还有一小部分是随空气带入的。CO 、CH 4、H 2和其它碳氢化合物是由于煤的不完全燃烧造成的。SO 33的生成是很少量的。在锅炉正常燃烧情况下形成的烟气中，CO 、CH 4、H 2和其它碳氢化合物以及SO 3的含量很少，在除尘器的一般工业试验研究中常常被忽略或者只考虑CO 。
5.1、理论空气量的计算
假定1kg 煤完全燃烧，空气中的氧和煤中能参加燃烧的氧（固有氧）全部被耗尽，此时所需要的空气量称理论空气量。计算时相关假定如下：
1） 空气仅由N 2和O 2组成，气体积比为79/21=3.76；
2） 燃料中的固态氧可用于燃烧；
3） 燃料中的硫被氧化成SO 2；
4） 计算理论空气量时忽略NO X 的生成量
5.1.1碳与氧的作用
C + O 2 = CO 2
12kg 22.4m 3 22.4m 3
（在标准状态下，下同）
此式表明，12kg C完全燃烧时，需消耗22.4m 3O 2，并生成22.4m 3CO 2，所以1kg 碳完全燃烧消耗的O 2为22.4/12=1.8667（m 3）。
5.1.2氢与氧的作用
2H 2 + O 2 = 2H 2O
4.032kg 22.4m 3 44.8m 3
由式（2）可知，1kg H2燃烧后要消耗O 222.4/4.032=5.5556（m 3）。
5.1.3硫与氧的作用
S + O 2 = SO 2
32kg 22.4m 3 22.4m 3
由式（3）可知，1kgS 燃烧时，需消耗O 222.4/32=0.7（m 3）。
在1kg 煤中含有C ar H S kg 的碳、ar kg 的氢、ar kg 的硫，所以1kg 煤燃烧时，碳、氢、100100100 （1） （2） （3）
C H S 硫3种元素的需氧量为：(1. 867ar +5. 556ar +0. 7ar ) m 3。 100100100
但这些氧并非完全来源于空气，因为1kg 煤中还含有O ar kg 的氧，这部分氧可与碳、氢、100
硫化合，因此，在计算空气需要量时，应将这部分氧量扣除。
氧的分子量为32，故O ar O 22. 4O ar ⨯=0. 7⨯ar (m 3) 。 kg 的氧在标准状态下的体积为[1**********]
C H S O 这样1kg 煤燃烧所需的O 2为(1. 867ar +5. 556ar +0. 7ar -0. 7ar ) m 3 [1**********]0
由于空气中O 2的容积含量为21%，所以，1kg 煤燃烧所需的理论空气量为：
0V Oi =1C H S O ⨯(1. 867ar +5. 556ar +0. 7ar -0. 7ar ) m 3
0. [1**********]100
=0. 0889(C ar +0. 375S ar ) +0. 265H ar -0. 033O ar (m 3)
这是理想状态下燃烧所需的空气量，在实际燃烧过程中所需的空气量αVOi ＞V Oi 。
5.2、空气过剩系数α
0实际空气量V Oi 与理论空气量V Oi 之比为空气过剩系数a
α=V Oi 通常α>1 0V Oi
5.3、水蒸气量的计算
在标准状态下，空气的密度γO i =1. 293kg /m 3，空气中水蒸气的含量d=10g/kg空气，水蒸气的密度γH 2O =0. 804kg /m 3。
1kg 煤在理论空气量下燃烧所生成的烟气体积称理论烟气体积，它包括CO 2、SO 2、N 2和水蒸气等，在理论烟气体积中水蒸气有以下3个来源。
A 、煤中氢元素的氧化由式（2）可知，1kgH 2完全燃烧后生成44.8/4.032≈11.11（m 3）的水蒸气，所以1kg 煤中的氢燃烧后生成的水蒸气的体积为：
' V H =11. 11⨯2O H ar =0. 1111H ar (m 3/kg 煤) 100 （4）
B 、燃煤中的水分，其体积为：
" V H =2O W ar 1⨯=0. 0124W ar (m 3/kg 煤) 100γH 2O （5）
C 、随空气带入的水蒸气其体积为：
' ' ' V H 2O =d ⨯V Oi ⨯γOi 10⨯V Oi ⨯1. 29311⨯=⨯=0. 0161V Oi (m 3/kg 煤) （6） 1000γH 2O 10000. 804
00但在实际燃烧过程中，V O i =αV O i >V O i ，因此随空气带进去的水蒸气应为：
' ' ' V H 2O =d ⨯αV Oi ⨯γOi 1⨯=0. 0161αV Oi (m 3/kg 煤) 1000γH 2O
式（4）、式（5）、式（6）相加即得到烟气中水蒸气的体积：
V H 2O =0. 1111H ar +0. 0124W ar +0. 0161αV O i (m 3/kg 煤)
5.4、烟气体积计算
5.4.1 理论烟气体积
0在理论空气量下，燃料完全燃烧所生成的烟气体积称为理论烟气体积以V wfg 表示，烟气
成分主要是CO 2、SO 2、N 2和水蒸汽。
干烟气：除水蒸汽以外的成分称为干烟气；
湿烟气：包括水蒸汽在内的烟气。
00V w fg =V dfg +V H 2O
V H 2O =0. 1111H ar +0. 0124W ar +0. 0161αV O i (m 3/kg 煤)
5.4.2、实际烟气体积V wfg 0V w fg =V w ) V O i fg +(α-1
5.4.3、烟气体积和密度的校正
燃烧产生的烟气其T 、P 总高于标态（273K 、1atm ）故需换算成标态。
大多数烟气可视为理气，故可应用理气方程。
设观测状态下：（T s 、P s 下）烟气的体积为V s ，密度为ρs 。
标态下： （T N 、P N 下） 烟气的体积为V N ，密度为ρN 。 标态下体积为：V N =V S ⋅
标态下密度为：P N =ρS ⋅P S T N ⋅ P N T S P N T S ⋅ P S T N
美国、日本和国际全球监测系统网的标准态是298K 、1atm ，在作数据比较时应注意。
5.4.4 过剩空气较正
因为实际燃烧过程是有过剩空气的，所以燃烧过程中的实际烟气体积应为理论烟气体积与过剩空气量之和。
用奥氏烟气分析仪测定烟气中的CO 2、O 2和CO 的含量，可以确定燃烧设备在运行中烟气成分和空气过剩系数。
空气过剩系数为 α=实际空气量=1+m 理论空气量
m---------过剩空气中O 2的过剩系数
设燃烧是完全燃烧，过剩空气中的氧只以O 2形式存在，燃烧产物用下标P 表示， C +(1+m )O 2+(1+m )3. 67N 2→CO 2P +O 2P +N 2P
假设空气只有O 2、N 2分别为21%、79%，则空气中总氧量为
理论需氧量： 0.264N 2P —O 2P
所以 α=1+21N 2P =0. 264N 2P 79O 2P 0. 264N 2P -O 2P
O 2P 0. 264N 2P -O 2P 若燃烧完全α=1+
若燃烧不完全产生CO 须校正，即从测得的过剩氧中减CO 氧化为CO 2所需的O 2
α=1+O 2P -0. 5CO P 0. 264N 2P -O 2P -0. 5CO P 各组分的量均为奥氏分析仪所测得的百分数。
六、 物料平衡核算
6.1、吸收塔的物料平衡
进入脱硫系统的主要组分为N 2、CO 2、O 2、水蒸气、少量的组分为SO 2、NO x 、HF 、HCl 、SO 3、H 2SO 4蒸气以及微量的汞蒸气等。在FGD 系统中，大部分SO 2和少量O 2被吸收。对于石灰石脱硫系统，每脱除1molSO 2大约增加1molCO 2。FGD 系统对粉尘的吸收率为60%~80%，虽然这些粉尘对于FGD 副产品的纯度影响不大，但其中的一些微量元素足以影响FGD 工艺流程的化学特性（例如Al 3+、Mn 2+、Fe 3+、Fe 2+、Hg 2+等）。Al 3+与F -形成的结合物会抑制CaCO 3的溶解，Mn 2+及Fe 3+是亚硫酸盐的氧化催化剂，将加速它们的氧化过程；Hg 2+废水排放需进行处理，否则废水无法达标排放。
烟气进入脱硫塔，塔内水分蒸发，烟气降温并吸收水蒸气达到饱和状态。塔内水分的蒸发量与燃煤成分、入口烟气温度、入口烟气含湿量有关。降温后。的烟气与石灰石—石膏浆液逆流接触后排出吸收塔，石灰石—石膏浆液在塔底进一步氧化后，排出吸收塔，进入石膏处理装置。吸收塔系统的进料有5部分，石灰石浆液、烟气、石膏处理系统的滤坑水、设备冲洗水和氧化空气。出料有两股，分别是净烟气和石膏浆液。
吸收塔内发生的主要化学反应如下所示：
主反应：
C a CO 3+S O 2+2H 2O +0. 5O 2C a S O 4⋅2H 2O +CO 2
副反应：
C a CO 3+S O 3+2H 2O C a S O 4⋅2H 2O +CO 2
C a CO 3+S O 2+0. 5H 2O C a S O 3⋅0. 5H 2O +CO 2 C a CO 3+2HCl C aCl 2+H 2O +CO 2 C a CO 3+2HF C aF 2+H 2O +CO 2 Mg CO 3+2HF C aF 2+H 2O +CO 2
实际过程中，副反应还有很多，比如生成硫酸镁、氯化镁、亚硫酸镁等，但由于塔内发生的化学反应复杂，动力学和热力学参数较难获得，而且石灰石中镁的含量较低，对衡算结果影响较小，因此计算时忽略这些反应。以上6个反应的反应程度与设备、反应停留时间、温度、原料配比等都有很大的关系。吸收塔中的化学反应由于反应物多，反应条件复杂，应留待进一步研究。
6.2、石膏处理系统的物料平衡
石膏排出泵的石膏浆液进入石膏旋流器，底部重组分进入真空皮带机进一步分离，真空皮带机生产出石膏饼，滤液进入滤坑。石膏旋流器顶部的轻组分一部分进入滤坑，一部分进入废水旋流器分离。废水旋流器顶流排出系统，底流进入滤坑。石膏处理系统的进料有4股，为石膏浆液和皮带机冲洗水、石膏冲洗水及系统补充水。出料有2股，分别为石膏饼、进入吸收系统的滤液水。
石膏浆液在石膏旋流器的分配和各组分的粒径密度及旋流器的结构有关。石膏旋流器分配按照一下原则：入口固含量20%（质量百分数），底流固含量50%，顶流固含量小于6%。废水旋流器的入料量由烟气带来的氯离子量决定，使得处理后的废水能带走几乎所有进入系统的氯离子，而系统中氯离子的含量为20000ppm 。废水旋流器的分配：进料固含量小于6%，底流固含量10%。
石膏饼及真空皮带机的冲洗水由设备厂商提供。滤液补充水的量由水平衡的计算得出。
6.3、烟气系统及石灰石湿磨系统的物料平衡
这里所说的烟气系统包括增压风机和除尘两个设备，进料是除尘器入口原烟气、废水及增压风机漏入空气，出料是可排放净烟气。增压风机考虑有1%的漏风。
石灰石制浆系统有石灰石和制浆水两股进料，石灰石浆液一股出料。为水平衡考虑，制浆水采用石膏处理系统来的制浆水。石灰石浆液的固含量为30%。
6.4、水平衡
图3所示的是徐塘2×300MW FGD系统设计煤种、100%负荷下的水平衡结果。进入系统的工艺水包括吸收塔管道冲洗水、M/E冲洗水、石膏清洗水、真空皮带机清洗水，这些冲洗
水量均由设备厂商提供。氧化空气增湿水的量由热平衡计算得出。吸收塔补充水量通过输出水量和其它进入系统的水相减得到。排出系统的水包括烟气带走的水蒸气、石膏带水、石膏结晶水、废水及M/E出口烟气带走的液滴。烟气带走的水蒸气由热量平衡得出，石膏带水和石膏结晶水根据石膏饼的含水量及1mol 石膏带2mol 水计算得出，废水量由烟气中的氯离子决定，保证系统中浆液的氯离子浓度小于20000ppm ，M/E出口带水量根据设备厂商提供的100mg/Nm3得到。
图3 工业水平衡示意图
6.5、热量平衡的计算
热量平衡的计算是水平衡计算的基础，所有工艺水将汇入吸收塔，与烟气接触，传质传热后排出系统。工艺水排出系统一部分是随着石膏带出，而大部分将被烟气的热量蒸发随烟气排出。同时烟气的温度也将降到40～50℃，烟气的湿度达到饱和。为了得到烟气带走的蒸发水量，必须对系统的热量进行计算。
图4 热量平衡的绝热系统
首先要假设一个绝热系统，进出的物料包括烟气氧化空气和工艺水，固体物成分复杂，含量少，温度变化小没有相变，计算时将其忽略。系统温度较低，和外界温差小，认为绝热系统的假设可以成立。
输入该绝热系统的热量转化为出口烟气焓、工艺水升温热量、蒸发热量。即
i yin +r +i k =i yout +Q H 2O +Q eva
式中：i yin －入口烟气焓，kJ
r －化学反应热，kJ i k －氧化空气焓，kJ
i yout －出口烟气焓，kJ Q H 2O －加热工艺水热量，kJ Q eva －蒸发水热量，kJ
入口烟气焓可以由以下公式计算：
i y =i N 2⋅βN 2+i O 2⋅βO 2+i H 2O ⋅βH 2O +i CO 2⋅βCO 2
式中：i y －烟气焓，kJ/Nm3；
i N 2－氮气焓，kJ/Nm3；
βN 2－氮气体积百分数；
i O 2－氧气焓，kJ/Nm3；
βO 2－氧气体积百分数；
i H 2O －水蒸气焓，kJ/Nm3；
βH 2O －水蒸气体积百分数；
i CO 2－二氧化碳焓，kJ/Nm3；
βCO 2－二氧化碳体积百分数。
这里忽略含量极小的SO 2、HF 、HCl 、飞灰对烟气焓的影响。对手册中查到的烟气焓对温
度的关系进行拟和得到如表1计算公式。
图5 氧气焓的拟合
化学反应热只考虑主反应：
C a CO 3+S O 2+2H 2O +0. 5O 2C a S O 4⋅2H 2O +CO 2＋∆H
表1 不同温度下的烟气焓
SO 2
式中M SO 2－反应的SO 2，kmol
∆H －反应式（9）的反应热，kJ/kmol
氧化空气焓和出口空气焓可查表1计算。 加热工艺水热量：Q H 2O ＝C pt ⨯m H 2O ⨯(t out -t H 2O ) 式中：C pt －水比热容，kJ/（kg·℃）；
m H 2O －工艺水量，kg ； t out －吸收塔内温度，℃；
t H 2O －工艺水入口温度，℃。
水蒸气吸收的热量：
Q eva ＝m eva ⨯r tout 式中：m eva －蒸发水量，kg
r tout －t out 温度下的汽化热，kJ/kg
对40ºC ～50ºC 水的汽化热拟合得：
r tout ＝
2501. 9-2. 4t out
图6 蒸汽压的拟合 ●，拟和值；－，文献值
假定一个出口温度t out ，由（7）、（8）、（9）、（10）、（11）可得出蒸发水的热量，由（12）
得到蒸发水的量。因为出口烟气的水蒸汽是饱和的，所以通过蒸发水量和原烟气的湿度可以得出出口温度t out 。
对40ºC ～50ºC 水的饱和蒸汽压拟合得到：
log p =0. 02233t +2. 97599……（14）
式中p －蒸汽压，Pa ；t －温度，℃
七、 设计计算书
一）、原始数据
二）、燃料灰渣计算
三）、FGD 进口烟气量的计算
四）、石灰石与石膏耗量
五）、除尘器出口飞灰浓度
六）、烟温和水平衡计算（有GGH 计算结果） （1）、原烟气（增压风机前）
（2）、原烟气（增压风机后） （3）、GGH 原烟气出口
（4）、吸收塔出口
（5）、GGH 净烟气出口
（6）、氧化空气流量
（7）、蒸发水量 （8）、脱硫反应热 （9）、吸收塔内放热
（10）、水蒸气蒸发吸热 （11）、余热比率 （12）、水平衡
七）、石灰石用量(25~35%)
八）、副产物的生成量(15~25%)
九）、主要设备 8.1、吸收塔
8.2、氧化槽
十）、设计参数汇总(有GGH)
八、 小结
通过该课程设计，全面系统的理解了吸收塔的一般原理和基本实现方法。把死板的
课本知识变得生动有趣，激发了学习的积极性。把学过的吸收塔的知识强化，能够把课堂上学的知识通过自己设计的吸收塔表示出来，加深了对理论知识的理解。以前对吸收塔认识是模糊的，概念上的，现在通过自己动手做实验，从实践上认识了吸收塔是如何运行的，各个部件之间的关系，对吸收塔原理的认识更加深刻。课程设计中程序比较复杂。
在这次课程设计中，我就是按照实验指导的思想来完成。加深了理解吸收塔的内部功能及内部实现，培养实践动手能力。
九、 主要参考文献
（1）孙克勤、钟秦等编《火电厂烟气脱硫系统设计、建造和运行》，北京：化学工业出
版社，2005年。
（2）苏亚欣等编《燃煤氮氧化物排放控制技术》，北京：化学工业出版社，2004。 （3）郭东明等编《脱硫工程技术与设备》，北京：化学工业出版社，2007。 （4）钟秦等编《烟气脱硫脱硝技术及工程实例》，北京：化学工业出版社，2007。
目录
一、 前言 ........................................................................................................................................................... 2
二、 工艺介绍 ................................................................................................................................................... 2
三、 设计题目 ................................................................................................................................................... 3
3.1. 已知参数： ............................................................................................................................................... 3
3.2. 设计条件： ............................................................................................................................................... 4
3.3. 设计内容： ............................................................................................................................................... 4
四、 工艺设计步骤 ........................................................................................................................................... 4
五、 烟气量核算 ............................................................................................................................................... 6
5.1、理论空气量的计算 .................................................................................................................................. 7
5.2、空气过剩系数 ...................................................................................................................................... 8
5.3、水蒸气量的计算 ...................................................................................................................................... 8
5.4、烟气体积计算 .......................................................................................................................................... 9
六、 物料平衡核算 ......................................................................................................................................... 10
6.1、吸收塔的物料平衡 ................................................................................................................................ 10
6.2、石膏处理系统的物料平衡 .....................................................................................................................11
6.3、烟气系统及石灰石湿磨系统的物料平衡 . .............................................................................................11
6.4、水平衡 .....................................................................................................................................................11
6.5、热量平衡的计算 .................................................................................................................................... 12
七、 设计计算书 ............................................................................................................................................. 16
一）、原始数据 ............................................................................................................................................... 16
二）、燃料灰渣计算 ....................................................................................................................................... 19
三）、FGD 进口烟气量的计算 ...................................................................................................................... 19
四）、石灰石与石膏耗量 ............................................................................................................................... 22
五）、除尘器出口飞灰浓度 ........................................................................................................................... 23
六）、烟温和水平衡计算（有GGH 计算结果） ......................................................................................... 23
七）、石灰石用量(25~35%) ........................................................................................................................... 25
八）、副产物的生成量(15~25%) ................................................................................................................... 25
九）、主要设备 ............................................................................................................................................... 26
十）、设计参数汇总(有GGH) ....................................................................................................................... 26
八、 小结 ......................................................................................................................................................... 27
九、 主要参考文献 ......................................................................................................................................... 27
一、 前言
我国的能源构成以煤炭为主，其消费量占一次能源总消费量的70%左右，这种局面在今后相当长的时间内不会改变。火电厂以煤作为主要燃料进行发电，煤直接燃烧开释出大量SO 2，造成大气环境污染，且随着装机容量的递增，SO 2的排放量也在不断增加，加大火电厂SO 2的控制力度就显得非常紧迫和必要。SO 2的控制途径有三个：燃烧前脱硫、燃烧中脱硫、燃烧后脱硫即烟气脱硫（FGD ），目前烟气脱硫被以为是控制SO 2最行之有效的途径。目前国内外的烟气脱硫方法种类繁多，主要分为干法（或半干法）和湿法两大类。湿法脱硫工艺绝大多数采用碱性浆液或溶液作为吸收剂，技术比较成熟，是目前使用最广泛的脱硫技术，根据吸收剂种类的不同又可分为石灰石/石膏法（钙法）、氨法、海水法等。其中钙法因其成熟的工艺技术，在世界脱硫市场上占有的份额超过80%。
截至2011年底，我国脱硫装机超过6亿千瓦，其中85%以上为湿法烟气脱硫，多存系统稳定性差，脱硫效率波动较大等问题。火电厂大气污染物排放标准GB13223-2011将执行200mg/m3的SO 2排放浓度限值，且新建脱硫装置将不允许设置旁路，对脱硫装置性能与可靠性要求极高。
二、 工艺介绍
本课程设计采用的工艺为石灰石-石膏湿法全烟气脱硫工艺，吸收塔采用单回路喷淋塔工艺，含有氧化空气管道的浆池布置在吸收塔底部，氧化空气空压机（1用1备）安装独立风机房内，用以向吸收塔浆池提供足够的氧气和/或空气，以便亚硫酸钙进一步氧化成硫酸钙，形成石膏。
塔内上部烟气区设置四层喷淋。4台吸收塔离心式循环浆泵（3运1备）每个泵对应于各自的一层喷淋层。塔内喷淋层采用FRP 管，浆液循环管道采用法兰联结的碳钢衬胶管。喷嘴采用耐磨性能极佳的进口产品。吸收塔循环泵将净化浆液输送到喷嘴，通过喷嘴将浆液细密地喷淋到烟气区。从锅炉来的100%原烟气中所含的SO 2通过石灰石浆液的吸收在吸收塔内进行脱硫反应，生成的亚硫酸钙悬浮颗粒通过强制氧化在吸收塔浆池中生成石膏颗粒。其他同样有害的物质如飞灰、SO 3、HCI 和HF 大部分含量也得到去除。吸收塔内置两级除雾器，烟气在含液滴量低于100mg/Nm3（干态）。除雾器的冲洗由程序控制，冲洗方式为脉冲式。
石膏浆液通过石膏排出泵（1用1备）从吸收塔浆液池抽出，输送至至石膏浆液缓冲箱，经过石膏旋流站一级脱水后的底流石膏浆液其含水率约为50%左右，直接送至真空皮带过滤机进行过滤脱水。溢流含3~5%的细小固体微粒在重力作用下流入滤液箱，最终返回到吸收塔。旋流器的溢流被输送到废水旋流站进一步分离处理。石膏被脱水后含水量降到10%以下。在
第二级脱水系统中还对石膏滤饼进行冲洗以去除氯化物，保证成品石膏中氯化物含量低于100ppm ，以保证生成石膏板或用作生产水泥填加料（掺合物）优质原料（石膏处理系统共用）。
图1 石灰石/石膏湿法烟气脱硫工艺流程图
三、 设计题目
设计题目：2×300MW 石灰石/石膏湿法脱硫工艺参数设计（有GGH ）
1. 已知参数：
（1） 设计煤质（详细数据见指导书）。
（2） 哈尔滨锅炉有限公司HG-1060/17.5-HM35型号锅炉（详细数据见指导书）。
（3） 环境温度20℃，空气中的水质量含量1%。
（4） 石灰石品质：CaCO 3含量98.2%，SiO 2含量1.1%，CaO 含量54.5%，MgO 含
量0.65%，S 含量0.025%。
（5） 电除尘器除尘效率99.7%。
（6） 除尘器漏风系数3%。
（7） 增压风机漏风系数1%。
（8） GGH 漏风系数1%。
2. 设计条件：
1.
2.
3.
4.
5.
6.
7.
8.
9. 除尘器出口烟气温度138℃。 脱硫效率95%。 氧化倍率2。 Ca/S摩尔比1.03。 烟气流速3.5m/s。 雾化区停留时间2.5s 。 液气比14L/m3。 停留时间5s 。 GGH 净烟气侧出口温度80℃。
3. 设计内容：
（1） 燃料灰渣计算。
（2） FGD 系统烟气量计算。
（3） 石灰石与石膏耗量计算。
（4） 除尘器出口飞灰计算。
（5） 设计计算（氧化风量、蒸发水量、脱硫反应热、吸收塔内放热、水蒸发吸收、
水平衡、石灰石用量、石膏产量、吸收塔尺寸、氧化槽尺寸核算等）。
（6） 对本设计的评述或有关问题的分析讨论。
四、 工艺设计步骤
1、确认烟气参数、煤质资料、吸收剂成份、脱硫效率；
2、系统流程的确定；
3、物料平衡计算（烟气量核算、工艺水核算、热量核算、物料核算）；
4、各子系统流程的确定（烟气系统、SO 2吸收系统、吸收剂制备系统、石膏处置系统、工艺水系统、浆液排空系统、废水排放和处理系统、电气系统、控制系统）；
烟气系统：是否全烟气脱硫？选择轴流式还是离心式风机？GGH 是否保留？烟道、吸收塔等设备采用何种防腐方式？SO 2吸收系统：多炉一塔还是一炉一塔？几层喷淋层？什么类型的除雾器？氧化风机布置几台？吸收剂制备系统：直接购置石灰石粉末、购置一定块度的石灰石磨制？湿式制浆还是干式制浆？石膏处理系统：石膏抛弃还是回收利用？
5、总平面布置（各子系统空间布置场所）
6、吸收塔结构设计（吸收塔直径；吸收塔高度；进出口烟道尺寸；浆液泵、石膏泵、循环泵等位置；吸收区、氧化区的高度；喷淋层之间距离；除雾器布置方式。）
图2 吸收塔结构尺寸图
五、 烟气量核算
烟气是燃料燃烧后的产物，燃料在锅炉内燃烧时，需经过一系列的化学变化，燃烧的实质是燃料与氧气发生化学反应并生成烟气。在现代大型火力发电厂中，煤粉燃烧所用的O 2直接来源于空气，为保证充分燃烧，进入炉膛的空气都是过剩的。烟气的主要成分有N 2、O 2、SO 2、CO 2、水蒸气，还有少量的CO ，SO 3、H 2、CH 4和其它碳氢化合物。
N 2主要来自于空气，煤中也含有少量的氮；O 2来源于过剩空气；CO 2、SO 2和SO 3主要是煤中的碳元素、硫元素与氧化合的生成物。另外，过剩空气中也有少量的CO 2。水蒸气，一部分是煤中氢元素与氧反应的生成物，而另一部分是原煤中水分的蒸发，还有一小部分是随空气带入的。CO 、CH 4、H 2和其它碳氢化合物是由于煤的不完全燃烧造成的。SO 33的生成是很少量的。在锅炉正常燃烧情况下形成的烟气中，CO 、CH 4、H 2和其它碳氢化合物以及SO 3的含量很少，在除尘器的一般工业试验研究中常常被忽略或者只考虑CO 。
5.1、理论空气量的计算
假定1kg 煤完全燃烧，空气中的氧和煤中能参加燃烧的氧（固有氧）全部被耗尽，此时所需要的空气量称理论空气量。计算时相关假定如下：
1） 空气仅由N 2和O 2组成，气体积比为79/21=3.76；
2） 燃料中的固态氧可用于燃烧；
3） 燃料中的硫被氧化成SO 2；
4） 计算理论空气量时忽略NO X 的生成量
5.1.1碳与氧的作用
C + O 2 = CO 2
12kg 22.4m 3 22.4m 3
（在标准状态下，下同）
此式表明，12kg C完全燃烧时，需消耗22.4m 3O 2，并生成22.4m 3CO 2，所以1kg 碳完全燃烧消耗的O 2为22.4/12=1.8667（m 3）。
5.1.2氢与氧的作用
2H 2 + O 2 = 2H 2O
4.032kg 22.4m 3 44.8m 3
由式（2）可知，1kg H2燃烧后要消耗O 222.4/4.032=5.5556（m 3）。
5.1.3硫与氧的作用
S + O 2 = SO 2
32kg 22.4m 3 22.4m 3
由式（3）可知，1kgS 燃烧时，需消耗O 222.4/32=0.7（m 3）。
在1kg 煤中含有C ar H S kg 的碳、ar kg 的氢、ar kg 的硫，所以1kg 煤燃烧时，碳、氢、100100100 （1） （2） （3）
C H S 硫3种元素的需氧量为：(1. 867ar +5. 556ar +0. 7ar ) m 3。 100100100
但这些氧并非完全来源于空气，因为1kg 煤中还含有O ar kg 的氧，这部分氧可与碳、氢、100
硫化合，因此，在计算空气需要量时，应将这部分氧量扣除。
氧的分子量为32，故O ar O 22. 4O ar ⨯=0. 7⨯ar (m 3) 。 kg 的氧在标准状态下的体积为[1**********]
C H S O 这样1kg 煤燃烧所需的O 2为(1. 867ar +5. 556ar +0. 7ar -0. 7ar ) m 3 [1**********]0
由于空气中O 2的容积含量为21%，所以，1kg 煤燃烧所需的理论空气量为：
0V Oi =1C H S O ⨯(1. 867ar +5. 556ar +0. 7ar -0. 7ar ) m 3
0. [1**********]100
=0. 0889(C ar +0. 375S ar ) +0. 265H ar -0. 033O ar (m 3)
这是理想状态下燃烧所需的空气量，在实际燃烧过程中所需的空气量αVOi ＞V Oi 。
5.2、空气过剩系数α
0实际空气量V Oi 与理论空气量V Oi 之比为空气过剩系数a
α=V Oi 通常α>1 0V Oi
5.3、水蒸气量的计算
在标准状态下，空气的密度γO i =1. 293kg /m 3，空气中水蒸气的含量d=10g/kg空气，水蒸气的密度γH 2O =0. 804kg /m 3。
1kg 煤在理论空气量下燃烧所生成的烟气体积称理论烟气体积，它包括CO 2、SO 2、N 2和水蒸气等，在理论烟气体积中水蒸气有以下3个来源。
A 、煤中氢元素的氧化由式（2）可知，1kgH 2完全燃烧后生成44.8/4.032≈11.11（m 3）的水蒸气，所以1kg 煤中的氢燃烧后生成的水蒸气的体积为：
' V H =11. 11⨯2O H ar =0. 1111H ar (m 3/kg 煤) 100 （4）
B 、燃煤中的水分，其体积为：
" V H =2O W ar 1⨯=0. 0124W ar (m 3/kg 煤) 100γH 2O （5）
C 、随空气带入的水蒸气其体积为：
' ' ' V H 2O =d ⨯V Oi ⨯γOi 10⨯V Oi ⨯1. 29311⨯=⨯=0. 0161V Oi (m 3/kg 煤) （6） 1000γH 2O 10000. 804
00但在实际燃烧过程中，V O i =αV O i >V O i ，因此随空气带进去的水蒸气应为：
' ' ' V H 2O =d ⨯αV Oi ⨯γOi 1⨯=0. 0161αV Oi (m 3/kg 煤) 1000γH 2O
式（4）、式（5）、式（6）相加即得到烟气中水蒸气的体积：
V H 2O =0. 1111H ar +0. 0124W ar +0. 0161αV O i (m 3/kg 煤)
5.4、烟气体积计算
5.4.1 理论烟气体积
0在理论空气量下，燃料完全燃烧所生成的烟气体积称为理论烟气体积以V wfg 表示，烟气
成分主要是CO 2、SO 2、N 2和水蒸汽。
干烟气：除水蒸汽以外的成分称为干烟气；
湿烟气：包括水蒸汽在内的烟气。
00V w fg =V dfg +V H 2O
V H 2O =0. 1111H ar +0. 0124W ar +0. 0161αV O i (m 3/kg 煤)
5.4.2、实际烟气体积V wfg 0V w fg =V w ) V O i fg +(α-1
5.4.3、烟气体积和密度的校正
燃烧产生的烟气其T 、P 总高于标态（273K 、1atm ）故需换算成标态。
大多数烟气可视为理气，故可应用理气方程。
设观测状态下：（T s 、P s 下）烟气的体积为V s ，密度为ρs 。
标态下： （T N 、P N 下） 烟气的体积为V N ，密度为ρN 。 标态下体积为：V N =V S ⋅
标态下密度为：P N =ρS ⋅P S T N ⋅ P N T S P N T S ⋅ P S T N
美国、日本和国际全球监测系统网的标准态是298K 、1atm ，在作数据比较时应注意。
5.4.4 过剩空气较正
因为实际燃烧过程是有过剩空气的，所以燃烧过程中的实际烟气体积应为理论烟气体积与过剩空气量之和。
用奥氏烟气分析仪测定烟气中的CO 2、O 2和CO 的含量，可以确定燃烧设备在运行中烟气成分和空气过剩系数。
空气过剩系数为 α=实际空气量=1+m 理论空气量
m---------过剩空气中O 2的过剩系数
设燃烧是完全燃烧，过剩空气中的氧只以O 2形式存在，燃烧产物用下标P 表示， C +(1+m )O 2+(1+m )3. 67N 2→CO 2P +O 2P +N 2P
假设空气只有O 2、N 2分别为21%、79%，则空气中总氧量为
理论需氧量： 0.264N 2P —O 2P
所以 α=1+21N 2P =0. 264N 2P 79O 2P 0. 264N 2P -O 2P
O 2P 0. 264N 2P -O 2P 若燃烧完全α=1+
若燃烧不完全产生CO 须校正，即从测得的过剩氧中减CO 氧化为CO 2所需的O 2
α=1+O 2P -0. 5CO P 0. 264N 2P -O 2P -0. 5CO P 各组分的量均为奥氏分析仪所测得的百分数。
六、 物料平衡核算
6.1、吸收塔的物料平衡
进入脱硫系统的主要组分为N 2、CO 2、O 2、水蒸气、少量的组分为SO 2、NO x 、HF 、HCl 、SO 3、H 2SO 4蒸气以及微量的汞蒸气等。在FGD 系统中，大部分SO 2和少量O 2被吸收。对于石灰石脱硫系统，每脱除1molSO 2大约增加1molCO 2。FGD 系统对粉尘的吸收率为60%~80%，虽然这些粉尘对于FGD 副产品的纯度影响不大，但其中的一些微量元素足以影响FGD 工艺流程的化学特性（例如Al 3+、Mn 2+、Fe 3+、Fe 2+、Hg 2+等）。Al 3+与F -形成的结合物会抑制CaCO 3的溶解，Mn 2+及Fe 3+是亚硫酸盐的氧化催化剂，将加速它们的氧化过程；Hg 2+废水排放需进行处理，否则废水无法达标排放。
烟气进入脱硫塔，塔内水分蒸发，烟气降温并吸收水蒸气达到饱和状态。塔内水分的蒸发量与燃煤成分、入口烟气温度、入口烟气含湿量有关。降温后。的烟气与石灰石—石膏浆液逆流接触后排出吸收塔，石灰石—石膏浆液在塔底进一步氧化后，排出吸收塔，进入石膏处理装置。吸收塔系统的进料有5部分，石灰石浆液、烟气、石膏处理系统的滤坑水、设备冲洗水和氧化空气。出料有两股，分别是净烟气和石膏浆液。
吸收塔内发生的主要化学反应如下所示：
主反应：
C a CO 3+S O 2+2H 2O +0. 5O 2C a S O 4⋅2H 2O +CO 2
副反应：
C a CO 3+S O 3+2H 2O C a S O 4⋅2H 2O +CO 2
C a CO 3+S O 2+0. 5H 2O C a S O 3⋅0. 5H 2O +CO 2 C a CO 3+2HCl C aCl 2+H 2O +CO 2 C a CO 3+2HF C aF 2+H 2O +CO 2 Mg CO 3+2HF C aF 2+H 2O +CO 2
实际过程中，副反应还有很多，比如生成硫酸镁、氯化镁、亚硫酸镁等，但由于塔内发生的化学反应复杂，动力学和热力学参数较难获得，而且石灰石中镁的含量较低，对衡算结果影响较小，因此计算时忽略这些反应。以上6个反应的反应程度与设备、反应停留时间、温度、原料配比等都有很大的关系。吸收塔中的化学反应由于反应物多，反应条件复杂，应留待进一步研究。
6.2、石膏处理系统的物料平衡
石膏排出泵的石膏浆液进入石膏旋流器，底部重组分进入真空皮带机进一步分离，真空皮带机生产出石膏饼，滤液进入滤坑。石膏旋流器顶部的轻组分一部分进入滤坑，一部分进入废水旋流器分离。废水旋流器顶流排出系统，底流进入滤坑。石膏处理系统的进料有4股，为石膏浆液和皮带机冲洗水、石膏冲洗水及系统补充水。出料有2股，分别为石膏饼、进入吸收系统的滤液水。
石膏浆液在石膏旋流器的分配和各组分的粒径密度及旋流器的结构有关。石膏旋流器分配按照一下原则：入口固含量20%（质量百分数），底流固含量50%，顶流固含量小于6%。废水旋流器的入料量由烟气带来的氯离子量决定，使得处理后的废水能带走几乎所有进入系统的氯离子，而系统中氯离子的含量为20000ppm 。废水旋流器的分配：进料固含量小于6%，底流固含量10%。
石膏饼及真空皮带机的冲洗水由设备厂商提供。滤液补充水的量由水平衡的计算得出。
6.3、烟气系统及石灰石湿磨系统的物料平衡
这里所说的烟气系统包括增压风机和除尘两个设备，进料是除尘器入口原烟气、废水及增压风机漏入空气，出料是可排放净烟气。增压风机考虑有1%的漏风。
石灰石制浆系统有石灰石和制浆水两股进料，石灰石浆液一股出料。为水平衡考虑，制浆水采用石膏处理系统来的制浆水。石灰石浆液的固含量为30%。
6.4、水平衡
图3所示的是徐塘2×300MW FGD系统设计煤种、100%负荷下的水平衡结果。进入系统的工艺水包括吸收塔管道冲洗水、M/E冲洗水、石膏清洗水、真空皮带机清洗水，这些冲洗
水量均由设备厂商提供。氧化空气增湿水的量由热平衡计算得出。吸收塔补充水量通过输出水量和其它进入系统的水相减得到。排出系统的水包括烟气带走的水蒸气、石膏带水、石膏结晶水、废水及M/E出口烟气带走的液滴。烟气带走的水蒸气由热量平衡得出，石膏带水和石膏结晶水根据石膏饼的含水量及1mol 石膏带2mol 水计算得出，废水量由烟气中的氯离子决定，保证系统中浆液的氯离子浓度小于20000ppm ，M/E出口带水量根据设备厂商提供的100mg/Nm3得到。
图3 工业水平衡示意图
6.5、热量平衡的计算
热量平衡的计算是水平衡计算的基础，所有工艺水将汇入吸收塔，与烟气接触，传质传热后排出系统。工艺水排出系统一部分是随着石膏带出，而大部分将被烟气的热量蒸发随烟气排出。同时烟气的温度也将降到40～50℃，烟气的湿度达到饱和。为了得到烟气带走的蒸发水量，必须对系统的热量进行计算。
图4 热量平衡的绝热系统
首先要假设一个绝热系统，进出的物料包括烟气氧化空气和工艺水，固体物成分复杂，含量少，温度变化小没有相变，计算时将其忽略。系统温度较低，和外界温差小，认为绝热系统的假设可以成立。
输入该绝热系统的热量转化为出口烟气焓、工艺水升温热量、蒸发热量。即
i yin +r +i k =i yout +Q H 2O +Q eva
式中：i yin －入口烟气焓，kJ
r －化学反应热，kJ i k －氧化空气焓，kJ
i yout －出口烟气焓，kJ Q H 2O －加热工艺水热量，kJ Q eva －蒸发水热量，kJ
入口烟气焓可以由以下公式计算：
i y =i N 2⋅βN 2+i O 2⋅βO 2+i H 2O ⋅βH 2O +i CO 2⋅βCO 2
式中：i y －烟气焓，kJ/Nm3；
i N 2－氮气焓，kJ/Nm3；
βN 2－氮气体积百分数；
i O 2－氧气焓，kJ/Nm3；
βO 2－氧气体积百分数；
i H 2O －水蒸气焓，kJ/Nm3；
βH 2O －水蒸气体积百分数；
i CO 2－二氧化碳焓，kJ/Nm3；
βCO 2－二氧化碳体积百分数。
这里忽略含量极小的SO 2、HF 、HCl 、飞灰对烟气焓的影响。对手册中查到的烟气焓对温
度的关系进行拟和得到如表1计算公式。
图5 氧气焓的拟合
化学反应热只考虑主反应：
C a CO 3+S O 2+2H 2O +0. 5O 2C a S O 4⋅2H 2O +CO 2＋∆H
表1 不同温度下的烟气焓
SO 2
式中M SO 2－反应的SO 2，kmol
∆H －反应式（9）的反应热，kJ/kmol
氧化空气焓和出口空气焓可查表1计算。 加热工艺水热量：Q H 2O ＝C pt ⨯m H 2O ⨯(t out -t H 2O ) 式中：C pt －水比热容，kJ/（kg·℃）；
m H 2O －工艺水量，kg ； t out －吸收塔内温度，℃；
t H 2O －工艺水入口温度，℃。
水蒸气吸收的热量：
Q eva ＝m eva ⨯r tout 式中：m eva －蒸发水量，kg
r tout －t out 温度下的汽化热，kJ/kg
对40ºC ～50ºC 水的汽化热拟合得：
r tout ＝
2501. 9-2. 4t out
图6 蒸汽压的拟合 ●，拟和值；－，文献值
假定一个出口温度t out ，由（7）、（8）、（9）、（10）、（11）可得出蒸发水的热量，由（12）
得到蒸发水的量。因为出口烟气的水蒸汽是饱和的，所以通过蒸发水量和原烟气的湿度可以得出出口温度t out 。
对40ºC ～50ºC 水的饱和蒸汽压拟合得到：
log p =0. 02233t +2. 97599……（14）
式中p －蒸汽压，Pa ；t －温度，℃
七、 设计计算书
一）、原始数据
二）、燃料灰渣计算
三）、FGD 进口烟气量的计算
四）、石灰石与石膏耗量
五）、除尘器出口飞灰浓度
六）、烟温和水平衡计算（有GGH 计算结果） （1）、原烟气（增压风机前）
（2）、原烟气（增压风机后） （3）、GGH 原烟气出口
（4）、吸收塔出口
（5）、GGH 净烟气出口
（6）、氧化空气流量
（7）、蒸发水量 （8）、脱硫反应热 （9）、吸收塔内放热
（10）、水蒸气蒸发吸热 （11）、余热比率 （12）、水平衡
七）、石灰石用量(25~35%)
八）、副产物的生成量(15~25%)
九）、主要设备 8.1、吸收塔
8.2、氧化槽
十）、设计参数汇总(有GGH)
八、 小结
通过该课程设计，全面系统的理解了吸收塔的一般原理和基本实现方法。把死板的
课本知识变得生动有趣，激发了学习的积极性。把学过的吸收塔的知识强化，能够把课堂上学的知识通过自己设计的吸收塔表示出来，加深了对理论知识的理解。以前对吸收塔认识是模糊的，概念上的，现在通过自己动手做实验，从实践上认识了吸收塔是如何运行的，各个部件之间的关系，对吸收塔原理的认识更加深刻。课程设计中程序比较复杂。
在这次课程设计中，我就是按照实验指导的思想来完成。加深了理解吸收塔的内部功能及内部实现，培养实践动手能力。
九、 主要参考文献
（1）孙克勤、钟秦等编《火电厂烟气脱硫系统设计、建造和运行》，北京：化学工业出
版社，2005年。
（2）苏亚欣等编《燃煤氮氧化物排放控制技术》，北京：化学工业出版社，2004。 （3）郭东明等编《脱硫工程技术与设备》，北京：化学工业出版社，2007。 （4）钟秦等编《烟气脱硫脱硝技术及工程实例》，北京：化学工业出版社，2007。