/環(huán)境工程綜合實(shí)驗(yàn)課程設(shè)計(jì)專業(yè):環(huán)境工程姓名:學(xué)號(hào):目錄1課程設(shè)計(jì)題目……………………32設(shè)計(jì)依據(jù)32.1技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)及依據(jù)32.2設(shè)計(jì)參數(shù)及參數(shù)范圍32.3設(shè)計(jì)原則及設(shè)計(jì)目標(biāo)43污染源強(qiáng)分析43.1污染物濃度的計(jì)算43.2煙氣中SO2的濃度計(jì)算63.3煙氣SO2排放量的計(jì)算74工藝設(shè)計(jì)74.1工藝選擇74.2吸收設(shè)備的選擇84.3工藝原理84.4脫硫系統(tǒng)工藝流程94.5工藝組成95相關(guān)的設(shè)計(jì)計(jì)算105.1脫硫劑液箱容量與設(shè)計(jì)105.2增壓風(fēng)機(jī)105.3SO2吸收系統(tǒng)115.3.1塔徑及底面積計(jì)算115.3.2脫硫塔高度計(jì)算116附圖12附圖1雙堿法煙氣脫硫工藝流程圖12附圖2吸收塔系統(tǒng)13附圖3吸收塔平面圖131課程設(shè)計(jì)題目XX省某火電廠30t/h燃煤鍋爐煙氣的脫硫系統(tǒng)設(shè)計(jì)2設(shè)計(jì)依據(jù)2.1技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)及依據(jù)〔1《大氣污染物綜合排放標(biāo)準(zhǔn)》〔GB16297-1996〔2《工業(yè)鍋爐及爐窯濕法煙氣脫硫工程技術(shù)規(guī)范》〔HJ462－2009〔3《大氣污染防治手冊(cè)》〔4《鍋爐大氣污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》〔GB13271-2001〔5《環(huán)境空氣質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)》〔GB3095-1996〔6《XX省大氣污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》2.2設(shè)計(jì)參數(shù)及參數(shù)范圍〔1根據(jù)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)與排放標(biāo)準(zhǔn).確定設(shè)計(jì)參數(shù)及設(shè)計(jì)范圍。鍋爐型號(hào)：30t/h鍋爐一臺(tái)煙氣排放量：19000m3/h燃料種類：無(wú)煙煤燃煤量：2.237152t/h爐內(nèi)溫度：700℃鍋爐排煙溫度：155℃煙氣含氧量：60.2605mol/kg〔燃煤目前SO2排放濃度：1353mg/含硫率：1.1%鍋爐熱效率：75%空氣過(guò)剩系數(shù)：1.2<2>擬用雙堿法.據(jù)《工業(yè)鍋爐及爐窯濕法煙氣脫硫工程技術(shù)規(guī)范》〔HJ462－2009.故有:液氣比〔G/L為2鈣硫比〔Ca/S為1.1凈化效率η不小于95%可用率為95%2.3設(shè)計(jì)原則及設(shè)計(jì)目標(biāo)設(shè)計(jì)原則：〔1設(shè)計(jì)中為將來(lái)更加嚴(yán)格的排放標(biāo)準(zhǔn)及規(guī)模擴(kuò)大留有余地?！?因地制宜.節(jié)省場(chǎng)地。〔3嚴(yán)禁轉(zhuǎn)移污染物.全面防治二次污染。設(shè)計(jì)目標(biāo)：〔1根據(jù)《XX省大氣污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》標(biāo)準(zhǔn).該火電廠標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下SO2排放濃度應(yīng)小于300mg/m3〔2為保證電廠周圍居民區(qū)空氣質(zhì)量.同時(shí)執(zhí)行《環(huán)境空氣質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)》〔GB3095—1996的二級(jí)標(biāo)準(zhǔn).即小于居民區(qū)大氣中SO2最高允許的日平均濃度0.15mg/m3〔3總量控制指標(biāo)達(dá)標(biāo)3污染源強(qiáng)分析3.1污染物濃度的計(jì)算含硫率為1.1%.選擇煤種為無(wú)煙煤以1kg無(wú)煙煤為基礎(chǔ).則：成分質(zhì)量/g物質(zhì)的量/mol理論需氧量/molC649.57254.13154.131H25.30812.654<分子>6.327O14.060.879-0.4395N6.3270.226<分子>——S7.7330.2420.242H20754.17——灰分222————<1>理論需氧量為<54.131+6.327-0.4395+0.242>mol/kg=60.2605mol/kg〔燃煤假定干空氣中氮和氧的摩爾比為3.78.則1kg燃煤完全燃燒所需要的理論空氣量為：60.2605×<1+3.78>mol/kg=288.0452mol/kg〔燃煤即標(biāo)況下288.0452×eq\f<22.4,1000>m3N/kg=6.452/kg〔燃煤<2>理論煙氣量〔按照標(biāo)準(zhǔn)狀況換算體積.下同22.4/1000eq\f<22.4,1000>eq\f<22.4/1000eq\f22.4/1000理論上煙氣的組成為CO254.131mol/kg；H2O12.654+4.17=16.824mol/kg;N260.2605×3.78+0.226=228.01mol/kg;SO20.242mol/kg;灰分222mol/kg故理論干煙氣量為：〔54.131+228.01+0.242mol/kg=282.383mol/kg〔燃煤282.383×eq\f<22.4,1000>/kg=6.325m3N/kg〔燃煤理論濕煙氣量為：〔282.383+16.824mol/kg=299.207mol/kg〔燃煤299.207×eq\f<22.4,1000>m3N/kg=6.702/kg〔燃煤〔3實(shí)際煙氣量空氣過(guò)剩系數(shù)為1.2.可求：實(shí)際干煙氣量Vfg=理論干煙氣量+理論空氣量×〔空氣過(guò)剩系數(shù)-1=6.325+6.452×0.2=7.6154/kg〔燃煤實(shí)際濕煙氣量Vfg=理論濕煙氣量+理論空氣量×〔空氣過(guò)剩系數(shù)-1=6.702+6.452×0.2=7.9924/kg〔燃煤<4>鍋爐燃煤量：式中：D：鍋爐每小時(shí)的產(chǎn)汽量〔kg／h；Q低：煤的低位發(fā)熱量〔kcal/kgη：鍋爐的熱效率〔%；i2：鍋爐在某工作壓力下的飽和蒸汽熱焓〔kcal/kg；1.25MPa時(shí)為1400.4kJ/kgi1：鍋爐給水熱焓〔kcal/kg.一般給水溫度取20℃.則i1=84.80kJ/kg.則:標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下的總干煙氣量：標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下的總濕煙氣量：取設(shè)計(jì)煙氣量為19000/kg3.2煙氣中SO2的濃度計(jì)算<1>SO2產(chǎn)污系數(shù)及其質(zhì)量流量二氧化硫產(chǎn)污系數(shù)：<Kg/t>式中：SY-燃煤應(yīng)用基含硫量.%P-燃煤中硫的轉(zhuǎn)化率〔煤粉爐一般取0.9.%Kg/t脫硫裝置入口煙氣中的SO2質(zhì)量流量可根據(jù)下面公式估算：式中：M<SO2>——脫硫裝置入口煙氣中的SO2質(zhì)量流量.t/hK——染料燃燒中硫的轉(zhuǎn)化率〔煤粉爐一般取0.9Bg——鍋爐最XX續(xù)工況負(fù)荷時(shí)的燃煤量.t/hq——鍋爐機(jī)械未完全燃燒的熱損失.%Sar——燃料的收到基硫分.%所以：煙氣中SO2的實(shí)測(cè)濃度為：根據(jù)《鍋爐大氣污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》〔GB13271-2001的相關(guān)規(guī)定.需將實(shí)物濃度折算.規(guī)定說(shuō)明燃煤鍋爐.折算項(xiàng)目為煙塵.SO2.NOX排放濃度時(shí).過(guò)量空氣折算系數(shù)=1.8鍋爐大氣污染物過(guò)量空氣系數(shù)折算排放濃度按下式計(jì)算：式中C——折算后的煙塵、二氧化硫和氮氧化物排放濃度.g/——實(shí)測(cè)的煙塵、二氧化硫和氮氧化物排放濃度.g/α′——實(shí)測(cè)的過(guò)量空氣系數(shù)α——規(guī)定的過(guò)量空氣系數(shù)已知a=1.2.燃煤鍋爐的過(guò)量空氣折算系數(shù)a=1.8所以折算后煙氣中SO2的濃度：3.3煙氣SO2排放量的計(jì)算《工業(yè)鍋爐及爐窯濕法煙氣脫硫工程技術(shù)規(guī)范》〔HJ462－2009對(duì)于65t/h以下工業(yè)鍋爐脫硫裝置的設(shè)計(jì)脫硫效率不宜小于80%的標(biāo)準(zhǔn)。則每小時(shí)去除SO2的量為：出口煙氣中SO2的排放量為：取煙囪出口處平均風(fēng)速u為5.0m/s；煙囪出口處煙氣流速不應(yīng)低于該高度處平均風(fēng)速的1.5倍.故取煙囪出口流速v為9.0m/s；取為0.5;煙氣出口處煙流溫度Ts為155℃；煙囪高度取60m;煙囪出口內(nèi)徑D為2m。根據(jù)霍蘭德〔Holland公式得煙氣抬升高度：總高度H=60+11.53=71.53m地面最大濃度脫硫結(jié)果滿足XX省《大氣污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》.亦滿足《環(huán)境空氣質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)》的二級(jí)標(biāo)準(zhǔn).即小于居民區(qū)大氣中SO2最高允許的日平均濃度0.15mg/m3.脫硫效果良好。4工藝設(shè)計(jì)4.1工藝選擇鈉法由于脫硫劑較貴.因而運(yùn)行費(fèi)用高；氧化鎂法的脫硫劑氧化鎂不僅價(jià)格較貴.而且XX地區(qū)鎂源不足.造成運(yùn)行成本高昂；氨法存在氨泄漏問(wèn)題.容易造成二次污染.而且脫硫劑價(jià)格高.因而在中小型鍋爐中應(yīng)用不多。相對(duì)于以上三種工藝.雙堿法消耗的脫硫劑主要是價(jià)廉的石灰。吸收液中的鈉堿通過(guò)再生.大部分可循環(huán)回用.減少了運(yùn)行費(fèi)用.具有投資少、占地面積較小、運(yùn)行費(fèi)用低等優(yōu)點(diǎn).符合中小型鍋爐煙氣脫硫工藝選擇的"技術(shù)成熟、經(jīng)濟(jì)合理、工程可行’"三統(tǒng)一原則.因此本方案采用雙堿法脫硫工藝。4.2吸收設(shè)備的選擇SO2吸收凈化過(guò)程.處理的是低濃度SO2煙氣.煙氣量相當(dāng)可觀.要求瞬間內(nèi)連續(xù)不斷地高效凈化煙氣.脫硫吸收器的選擇原則.主要是看其液氣接觸條件、設(shè)備阻力以及吸收液循環(huán)量.因此選用氣相為連續(xù)相、湍流程度高、相界面較大的吸收塔作為脫硫塔比較合適。通常.噴淋塔、填料塔、板式塔、文丘里吸收塔等能滿足這些要求。吸收設(shè)備中.噴淋塔液氣比高.水消耗量大；篩板塔阻力較大.防堵性能差；填料塔防堵性能差.易結(jié)垢、黏結(jié)、堵塞.阻力也較大；湍球塔氣液接觸面積雖然較大.但易結(jié)垢堵塞.阻力較大；文丘里阻力大。相比之下.旋流板塔具有負(fù)荷高、壓降低、不易堵、彈性好等優(yōu)點(diǎn).適用于快速吸收過(guò)程.且除塵脫硫效率高。因此.選用旋流板塔脫硫除塵器。4.3工藝原理〔1吸收反應(yīng)洗滌過(guò)程的主要反應(yīng)式：++→2洗滌液內(nèi)含有再生后返回的及系統(tǒng)補(bǔ)充的,在洗滌過(guò)程中生成亞硫酸鈉。2+→++→+在洗滌液中還含有,系煙氣中的與亞硫酸鈉反應(yīng)而生成。2+→2〔2再生反應(yīng)用石灰漿料進(jìn)行再生時(shí)：++→2+↓亞硫酸鈣的一般形式為半水亞硫酸鈣。用石灰石粉再生時(shí)：2+→+++1/2〔3硫酸鈉的去除硫酸鈉用硫酸酸化使其轉(zhuǎn)變?yōu)槭鄟?lái)去除。+2++3→2+2加酸后.PH下降到2―3.使亞硫酸鈣轉(zhuǎn)化為亞硫酸氫鈣而溶于溶液中.于是溶液中的超過(guò)了石膏的溶度積.使石膏沉淀出來(lái)。〔4氧化反應(yīng)在回收法中.最終產(chǎn)品是石膏.需將由再生反應(yīng)應(yīng)得到的亞硫酸鈣氧化為石膏。+→4.4脫硫系統(tǒng)工藝流程4.5工藝組成脫硫劑制備系統(tǒng)脫硫劑制備系統(tǒng)主要包括：石灰消化池、鈉堿罐、攪拌器及相應(yīng)的閥門、管道及管件等。由成品石灰〔粒徑小于10mm〔90％的粉狀石灰運(yùn)至廠里后手工加入石灰消化池進(jìn)行消化.消化后的石灰漿液自流至再生池中進(jìn)行脫硫液再生反應(yīng)。煙氣系統(tǒng)熱煙氣自鍋爐出來(lái)后進(jìn)入吸收塔.向上流動(dòng)穿過(guò)噴淋層.在此煙氣被冷卻到飽和溫度.煙氣中的SO2等污染物被脫硫液吸收。經(jīng)過(guò)噴淋洗滌后的飽和煙氣.經(jīng)除霧器除去水霧后.通過(guò)煙道經(jīng)引風(fēng)機(jī)進(jìn)入煙囪排空。從鍋爐出口至脫硫塔進(jìn)口段的連接煙道采用A3鋼制作.并根據(jù)需要設(shè)置膨脹節(jié)。SO2吸收系統(tǒng)在吸收塔內(nèi).脫硫液中的氫氧化鈉與從煙氣中捕獲的SO2、SO3等發(fā)生化學(xué)反應(yīng).生成亞硫酸鈉和亞硫酸氫鈉等物質(zhì)。脫硫后的凈煙氣通過(guò)除霧器除去氣流中夾帶的霧滴后排出吸收塔。SO2吸收系統(tǒng)主要由脫硫主塔、連接煙道〔副塔、噴淋層、組合式除霧器、預(yù)埋件及外部鋼結(jié)構(gòu)、沖洗系統(tǒng)組成。5相關(guān)的設(shè)計(jì)計(jì)算5.1脫硫劑液箱容量與設(shè)計(jì)<1>石灰消化池本設(shè)計(jì)采用化灰池?cái)嚢杵?得含固率為15%的石灰漿液.其密度為1.2t/m3.熟石灰的質(zhì)量流量為26.46÷56×78=36.86kg/h。按照《工業(yè)鍋爐及爐窯濕法煙氣脫硫工程技術(shù)規(guī)范》〔HJ462－2009.脫硫劑漿液貯罐的容量宜不小于設(shè)計(jì)工況下2h的漿液消耗量.所以.熟石灰漿液箱容量為所以設(shè)計(jì)V漿液箱為0.5m3。尺寸：直徑φ=0.85m.高度h=0.86m。<2>鈉堿溶解池鈉堿溶解池的有效容積取