循环流化床半干法脱硫装置计算书

一、喷水量的计算（热平衡法）参数查表： 144℃: ρ（烟气）＝0.86112Kg/m 3； C p(烟气)＝0.25808Kcal/Kg ·℃ 78℃: ρ（烟气）＝1.0259Kg/m 3； C p(烟气)＝0.25368Kcal/Kg ·℃ 144℃：C 灰＝0.19696Kcal/Kg ·℃78℃: C 灰＝0.19102Kcal/Kg ·℃；C 灰泥,石膏＝0.2Kcal/Kg ·℃C Ca(OH)2＝0.246Kcal/Kg ·℃1．带入热量： Q 烟气， Q 灰，Q Ca(OH)2，Q 水M 烟气＝ρ烟气·V 烟＝510453.286112.0⨯⨯510112.2⨯=（Kg/hr ）Q 烟气＝C P ·M ·t 5510489.7814410112.225808.0⨯=⨯⨯⨯=(Kcal/hr)M 灰253105694.4810453.2108.19⨯=⨯⨯⨯=-（Kg/hr ）Q 灰=C 灰•M 灰•t =52103775.1144105694.4819696.0⨯=⨯⨯⨯(Kcal /hr) Q Ca(OH)2=C Ca(OH)2•M •20=20246.02)(⨯⨯OH Ca M当 Ca/S=1.3， SO 2浓度为3500mg/m 3时Kg M OH Ca 244.151810743.185.06410453.21035003532)(=⨯⨯⨯⨯⨯⨯⨯=-- ∴Q Ca(OH)2=76.746920244.1518246.0=⨯⨯(Kcal/hr)Q 水=cmt=χχ20201=⨯⨯(Kcal/hr) 其中χ为喷水量2．带出热量：Q 灰3，Q 烟气，Q 灰2，Q 蒸汽，Q 散热M 灰3=M Ca(OH)2=1518.244Kg ； Q 灰3=Q Ca(OH)2=7469.76(Kcal/hr)Q 烟气＝cmt=551079.417810112.225368.0⨯=⨯⨯⨯(Kcal/hr)；Q 灰2＝264.7576810785694.482.02=⨯⨯⨯(Kcal/hr)Q 蒸汽＝630.5χ（Kcal/Kg ）热损失以3％计： Q 散＝（Q 烟气+Q 灰）03.0⨯03.0)103775.110489.78(55⨯⨯+⨯=3．系统热平衡计算： Q in =Q out ，即：03.0)103775.110489.78(5.630264.757681079.4176.74692076.7469103775.110489.7855555⨯⨯+⨯+++⨯+=++⨯+⨯χχ∴χ=5.72(t/hr)二、脱硫主塔结构尺寸的计算1．出口计算主要计算脱硫塔出口高度，出口顶部颗粒速度为零。

Mg +F 阻–F 浮=Ma由于出口段上部气流流速很小∴ F 阻≈0, F 浮 ＜＜ Mg∴ F 浮≈0∴ a=g=9.8m/s∴ S=V 0t-21gt 2 又∵ t=V 0/a=8.95=0.51(s) (V 0为流化床截面流速) ∴ S=5×0.51-21×9.8×0.512=1.27m 据此可以确定出口高度2．加料口计算单颗粒：粒径d P =0.01m ，查表得气体密度为0.87。

1) 假定加料口位于喉部，此时气体流速设定为u=35m/s 。

∵ 由颗粒受力分析得：F D ＋F 浮－G = M·aF D =()228P gD d v u C ρπ-⋅ F 浮=M p g ρg /ρPG=M·g即：F D + M P g ρg /ρP - M P g = M a∴ a = g g M F Pg P D -+ρρ 又 b e D R a C /=(查表)R e =μρud g P =137781021.23587.001.052=⨯⨯⨯->500，查表得：a=0.43，b=0 ∴ C D =0.43∴ F D =()228P gD d v u C ρπ-⋅=()2201.0887.03514.343.0⨯⨯⨯⨯=0.018 P P D M ρπ⋅=361=()0011932.01028.201.014.36133=⨯⨯⨯⨯(Kg)∴22/29.58.9228087.08.90011932.0018.0s m a =-⨯+= S=V 0t-21at 2；又a V t 0=0945.029.55.0==，（初始落料速度，且变为零所需时间） ∴m S 024.00945.029.5210945.05.02=⨯⨯-⨯=2) 若加料口在扩散断末端，此时气体流速设定为u=5m/sF 浮≈0， ()228P g D D d v u C F ρπ-⋅= 又5001021.2587.001.05>⨯⨯⨯=⋅⋅=-μρu d R g P e 此时C D =0.43∴ ()228P g D D d v u C F ρπ-⋅= = N 522107.3601.0887.0514.343.0-⨯=⨯⨯⨯⨯ ∴ 30758.0=PD M F ∴ a 1=g-2/49.93076.08.9s m M F P D =-= S 1为喉部以上至加料口距离，设定为5米。

即：S 1=m t V t a 521021=+ 又V 0=0.5m/s ∴ t 1=0.975sV t1=V 0+a 1t 1=s m /75.9975.049.95.0=⨯+C a (OH)2粒子在喉部运行的时间设为s a V t t 844.129.575.9212=== ∴22221221t a t V S t -⋅==m 98.8844.129.521844.175.92=⨯⨯-⨯ ∴此法不行（因为喉部高度应在2m 以内），重新计算。

3) 设喉部高度S 2不超过1.5m ，即m t a t V S 5.121222212<-= 21110121t a t V S += 30758.0=PD M F∴21/49.9s m M F g a PD =-=； a 2=5.29m/s 2； V 1=V 0+a 1t 1 ∴()m t a t t a V S 5.12122221102<-+= ①1110149.95.0t t a V V +=+= 22/29.5s m a = ②112110279.10945.029.549.95.0t t a t a V t +=+=+= ③ 将②③代入①得：()()()2111279.10945.029.52179.10945.049.95.0t t t S +⨯⨯-+⋅+= m t t 5.102368.0898.0512.8121<++=∴ t 1<0.367s∴ m t a t V S 823.0367.049.921367.05.021*******=⨯⨯+⨯<+=结论：喉部取为1.5米，此时最佳加料口位置距喉部为0.823m3．脱硫塔主体尺寸的计算脱硫塔的高度：脱硫塔的直径：三、分层喷水层高计算此装置设置四层喷水管，层高t V h ∆⋅=,其中V 为水滴的流速，等于筒体部位烟气流速，即V=5m/s ，t ∆为水滴的蒸发时间，计算如下：()⎪⎭⎫ ⎝⎛++⋅=∆31212327.0118γλρP R B l C d t e y n PD D (摘自吴树志学位论文) 其中：868.18105.2610100566=⨯⨯⨯==--∞γdu R e ； 04112.0104.15106333.066=⨯⨯==--a P γγ 210825.63-⨯=λ； C P =4.174； ρD =991.2； FSFS y Y Y Y B --=∞1 假定液滴为35℃时液滴表面为饱和蒸汽压，即Y FS =0.05622；Y ∞为烟气75℃时烟气中水分的分压，计算如下：已知喷水量为6.42t/h,由干空气表查得75℃时含水的饱和百分比为0.2784，又烟气质量为87.01053.244⨯⨯，又煤中含水量为：∴ 烟气中水分分压百分比为：122784.087.01053.2442.614=⨯⨯⨯+⨯% 查表得75℃时饱和水蒸气压力为0.3855∴ Y ∞=3855.012.0⨯FS FS y Y Y Y B --=∞101055.005622.0112.03855.005622.0=-⨯-= ()⎪⎭⎫ ⎝⎛++=∆31212327.0118γλρP R B l C d t e y n PD D()()53121241004112.0868.18327.0101055.01825.638401722.999110--⨯⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛⨯⨯+⨯+⨯⨯⨯=n l5178.01049026.1010495.0825.63810135.455=⨯⨯⨯⨯⨯=--（s ）∴ 层高m t V h 59.25178.05=⨯=∆⋅=四、喷嘴布置计算设计要求：喷射不粘壁，喷射射线不交叉已知喷嘴雾化角为120±10°，气流引起喷射角度差在10°左右，射程L = 2.5m 。

1．第一层雾化嘴位置：采用扇形喷嘴，θ水平＝60°，锥形实体()θ+=0601Sin h ，其中θ为气流造成的角度偏差，即θ＝10°∴ ()m Sin Sin L h 35.2705.210600001=⋅=+⋅= 2．第二层喷嘴布置：θ水平＝00，采用锥形实体喷嘴：()m Sin Sin L h 915.1766.05.2505.210600002=⨯=⋅=-⋅=()m Sin Sin L h 35.2705.21060'0002=⨯=+⋅=五、脱硫管路系统设计计算1．给水总支管的选型计算其中脱硫水5.8t/h ，消化水0.5t/h （由Ca(OH)2计算获得），总管流速取为V=2m/s ∴脱硫总管D 总mm w V G 3220010018.08.55.5945.594=⨯⋅=⋅⋅= 其中：G 为流量，w 为流速。

选管： 选材:脱硫总管 Dg=40 5.345⨯ 钢材20 无缝钢管消化水总管 Dg=15 318⨯ 钢 20 无缝钢管脱硫联箱 Dg=225 7245⨯ Cr18Mn8Ni5N 无缝不锈钢管 主管：第一层 D1g=20 325⨯ Cr18Mn8Ni5N 无缝不锈钢管 第二层 D2g=25 5.332⨯ Cr18Mn8Ni5N 无缝不锈钢管 第三层 D3g=20 325⨯ Cr18Mn8Ni5N 无缝不锈钢管 第四层 D4g=15 318⨯ Cr18Mn8Ni5N 无缝不锈钢管 所有母管：Dg=150 5.4159⨯ Cr18Mn8Ni5N 无缝不锈钢管 所有支管：Dg=10 314⨯ Cr18Mn8Ni5N 无缝不锈钢管反算流速：s m w /422.1380010018.08.55.59422＝＝总⨯⨯ s m w /71.1190010018.074.15.594221＝＝主⨯⨯ s m w /26.1250010018.023.25.594222＝＝主⨯⨯ s m w /14.1190010018.016.15.594223＝＝主⨯⨯ s m w /43.1120010018.058.05.594224＝＝主⨯⨯ s m w /604.180010018.029.05.594221＝＝支⨯⨯ s m w /14.280010018.0387.05.594222＝＝支⨯⨯ s m w /07.180010018.0193.05.594223＝＝支⨯⨯ s m w /53.080010018.00967.05.594224＝＝支⨯⨯2．局部阻力计算（ρωξ⋅⋅=∆22k h ）总路： 直角弯10个，ξ=0.1677.16121000422.116.02=⨯⨯=∆k h (P a ) 总路 7.161710＝＝总总路h h ∆⋅∆（P a ） 联想入口 ξ＝0.5521.50510002422.15.0222=⨯⨯=⋅⋅∆ρξw h ＝联入（P a ） 联箱出口 ξ＝1.005.14621000271.10.1222=⨯⨯=⋅⋅∆ρξw h ＝联出（P a ） 主管路弯头 5个直角弯2341000271.116.0222=⨯⨯=⋅⋅∆ρξw h ＝弯（P a ） %6.71=η(P a )母管入口 ξ＝0.57311000271.15.0222=⨯⨯=⋅⋅∆ρξw h ＝入（P a ） 母管出口 ξ＝1.08.22891000214.20.1222=⨯⨯=⋅⋅∆ρξw h ＝出（P a ） 支路弯头阻力 ξ＝0.16 4个弯头4.3661000214.216.0222=⨯⨯=⋅⋅∆ρξw h ＝支弯（P a ） 5.14654.3664=⨯=∆h （P a ） 阀门阻力 ξ总阀＝0.2 闸阀2个:76.25210002422.125.0222=⨯⨯=⋅⋅∆ρξw h ＝闸（P a ） 2527622⨯=∆⋅=∆阀h h （P a ） 止回阀1个, ξ止回＝7.0：3.707710002422.10.7222=⨯⨯=⋅⋅∆ρξw h ＝止回（P a ） 主路2个阀门：5.3651000271.125.0222＝＝主路⨯⨯=⋅⋅∆ρξw h （P a ） 7315.3652=⨯=∆h （P a ） ∴局部阻力7.1617521.50505.146211707318.22896.146552.5053.7077731+++++++++∆＝局h()m P a 8.117556=＝3．沿程阻力计算：7.5371310006.110422.18.363=⨯⨯⨯=⋅=--γνD R e ，K=0.2，1902.038==k d ，查表得λ＝0.031 ∴2.41038508.92422.1031.01023232=⨯⨯⨯⨯=⋅⋅⋅=∆d l g v h f λ（mH 2O ） 3229610006.11071.11963=⨯⨯⨯=⋅=--γνD R e ，K=0.2，952.019==k d ，查表得λ＝0.038 ∴94.81019308.9271.1038.01023232=⨯⨯⨯⨯=⋅⋅⋅=∆d l g v h λ分（mH 2O ） 1701810006.110214863=⨯⨯⨯=⋅=--γνD R e K=0.2 402.08==k d 查表得λ＝0.043 ∴5.210828.92214043.01023232=⨯⨯⨯⨯=⋅⋅⋅=∆d l g v h f λ（mH 2O ） 即：Δh 沿=4.2+8.94+2.5=15.6m ； 喷嘴阻力25Kg/cm 2 ；水力高度23m 。