燃煤污染處理中的氨法濕式脫硫裝置設(shè)計(jì)摘要中國(guó)是一個(gè)以煤炭為主要能源的國(guó)家。燃煤造成的環(huán)境問題每年都變得越來越嚴(yán)重。人們對(duì)大氣污染物的治理提出了更高的要求。尤其是二氧化硫的排放控制和凈化處理。我國(guó)對(duì)燃煤電廠鍋爐煙氣超低排放提出了技術(shù)要求。對(duì)于燃煤鍋爐脈的燃煤電廠來說，節(jié)能降耗和技術(shù)創(chuàng)新的任務(wù)更加艱巨。本次畢業(yè)設(shè)計(jì)，擬脫硫處理的總煙氣量為20萬m3/h，煙氣入口溫度擬定為100℃，煙氣中SO2濃度≤3000mg/Nm3。處理后的二氧化硫排放量滿足《燃煤電廠大氣污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》GB13223-2011的要求排放限值35mg/Nm3。初步規(guī)定于30mg/Nm3。首先對(duì)各種脫硫方法進(jìn)行研究，并對(duì)影響氨法脫硫效率的幾個(gè)點(diǎn)進(jìn)行分析，為了解決濕式氨法脫硫這個(gè)問題，設(shè)計(jì)了在吸收區(qū)之上增加一個(gè)液氨進(jìn)口，以控制氣溶膠生成量。氨法脫硫工藝過程是選擇氨或液氨等氨做為吸收劑。脫硫劑與進(jìn)入吸收塔的煙氣發(fā)生反應(yīng)，在吸收過程中產(chǎn)生不穩(wěn)定的亞硫酸氫銨中間產(chǎn)物。之后與吹入的空氣反應(yīng)生成硫酸銨溶液，進(jìn)而去除煙氣中的二氧化硫氣體，在適當(dāng)條件下回收副產(chǎn)品硫酸銨硫銨、磷酸銨和硝酸銨肥料，生產(chǎn)高濃度工業(yè)濃硫酸。本次畢業(yè)設(shè)計(jì)主要包括：文獻(xiàn)綜述、煙氣脫硫工藝選擇與處理工藝設(shè)計(jì)計(jì)算、脫硫系統(tǒng)工藝流程圖和平面布置設(shè)計(jì)，以及脫硫系統(tǒng)概算等內(nèi)容。本次設(shè)計(jì)按照《火電行業(yè)（燃煤發(fā)電企業(yè)）循環(huán)經(jīng)濟(jì)實(shí)踐技術(shù)指南》GB/T39162-2020中推薦的最優(yōu)方案進(jìn)行參考設(shè)計(jì)，達(dá)到經(jīng)濟(jì)效益的最大化。關(guān)鍵詞：煙氣脫硫；二氧化硫；氨法脫硫；脫硫工藝設(shè)計(jì)目錄摘要 V1=(L/G)×VN×t1=2.3×87.35×480=96.5m3VN—煙氣標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)濕態(tài)容積，m3/h；VN=Vg=87.35m3/st1—漿液停留時(shí)間，t1=2-8min取t1=8min=480s.V=0.25×3.14×D2×D2×h2=0.25×3.14×5.5×5.5×h2所以h3=6.5m4、噴淋塔煙氣進(jìn)出口高度（h4）設(shè)計(jì)出口流速一般為12m/s-30m/s，從而確定進(jìn)出口面積，取進(jìn)口煙氣流速為20m/s，而煙氣流量為87.35m3/s，可得h42*20m/s=87.35m3/s，所以h4=1.34m，2×1.34=2.68m。綜上所述，噴淋塔的總高為H=h1+h2+h3+h4=4.5+11.5+6.5+2.68=25.2取整26m。3.4.2噴淋塔的塔徑噴淋塔塔徑計(jì)算公式為：其中：Vg—實(shí)際運(yùn)行狀態(tài)下煙氣體積流量，87.351m3/sU—煙氣速度，3.5m/s因此噴淋塔的內(nèi)徑為取整到5.7m3.4.3噴淋塔噴淋層當(dāng)脫硫效率為98%以上時(shí)，比較理想的氨硫比(NH3/S)為2.3-2.6，因此本設(shè)計(jì)方案選擇的氨硫比(NH3/S)為2.5。由二氧化硫的量按1:2.5的比例可得吸收時(shí)所需的NH3為392kg/h。NH3H2O為807kg/h。8%的氨水密度為970kg/m3，所以8%氨水需用量為1.0083×104kg/h。根據(jù)液氣比可得所需漿液量為200.9L/s。1、噴嘴噴管的計(jì)算則每層噴淋塔所用的漿液量為Q1=50.23L/s而單個(gè)噴嘴流量個(gè)所以噴嘴總個(gè)數(shù)為N=4×46=184個(gè)單噴管最大流量單噴淋層主噴管數(shù)式中：—為單噴淋管可選最大管徑，0.04m；V—噴淋管內(nèi)最大流速，6m/s所以個(gè)3.6工藝附屬設(shè)備計(jì)算及選型3.6.1管道管徑的計(jì)算及選型（1）管內(nèi)煙氣流速為，則管道直徑為：式中：——煙氣流量，；——煙氣流速，；1.2——修正系數(shù)代入相關(guān)值得：d=2060mm（2）氨水輸送泵的管道直徑的計(jì)算氨水輸送泵的循環(huán)量10083kg/h氨水密度為970kg/m3所以氨水輸送泵的循環(huán)量為Q0=10.39m3/h，取為10.39m3/h=0.0029m3/s。取噴頭流速ui=3m/s所以取35mm的管道。（3）漿液循環(huán)泵的管道直徑的計(jì)算每臺(tái)漿液循環(huán)泵的循環(huán)量為50.23L/s。所以141mm的管道。（4）管道的選型管道型號(hào)為DN40。3.6.2氧化風(fēng)機(jī)的計(jì)算及選型為將脫硫副產(chǎn)物中亞硫酸氫銨轉(zhuǎn)化為穩(wěn)定的的硫酸銨，需要強(qiáng)制鼓入空氣。吸收塔氧化空氣由羅茨風(fēng)機(jī)提供，入口設(shè)有過濾器，保證入塔的氧化空氣無塵；氧化風(fēng)量按投運(yùn)風(fēng)機(jī)的最大出力供給。氧化空氣進(jìn)入吸收塔內(nèi)，使吸收產(chǎn)物變的穩(wěn)定。選用2臺(tái)APF-3OO的羅茨風(fēng)機(jī)脫硫塔氧化風(fēng)機(jī)Q=35Nm3/min，P=53.9KPa，N=55kW3.6.3氨水輸送泵的計(jì)算及選型本裝置中，用含量8﹪的氨水，因此氨水循環(huán)量為10.39m3/h。根據(jù)裝置的需要，氨水輸送泵A1距離噴淋塔的水平距離為3m?？紤]富余情況，泵的揚(yáng)程要超過最少需要揚(yáng)程的20﹪。取氨水在管道的流速為u=3m/s.（1）阻力計(jì)算阻力∑Hf=直管阻力+彎管阻力=3.2m式中：——摩擦阻力系數(shù)；u——管內(nèi)氨水平均流速，；——局部阻力系數(shù)；——管道長(zhǎng)度，；——管道直徑，m.（2）揚(yáng)程泵的揚(yáng)程則H=41m那么，選用的泵為DF40#G×4補(bǔ)氨段A2與A1的垂直距離為12.8m選用的泵為DF40#G×4揚(yáng)程滿足A2段所需。3.6.4漿液循環(huán)泵的計(jì)算及選型漿液循環(huán)量為1691m3/h，即四臺(tái)循環(huán)泵單個(gè)的循環(huán)量為422.75m3/h。（1）阻力計(jì)算阻力∑Hf=直管阻力+彎管阻力=2.1m式中：——摩擦阻力系數(shù)；u——管內(nèi)氨水平均流速，；——局部阻力系數(shù)；——管道長(zhǎng)度，；——管道直徑，m.（2）揚(yáng)程泵的揚(yáng)程則H=38.6m那么，由泵的參數(shù)表可以得出選用的泵為DF40#G×43.7硫酸銨的后處理設(shè)備由以上計(jì)算知每天所需的液料量為9041kg/h，根據(jù)漿液密度1200kg/m3，可以計(jì)算出所需漿液量為：qvmax=90141200引風(fēng)機(jī)的流量、揚(yáng)程或全壓裕量為最大揚(yáng)程（全壓）的10%—15%，即=1.10=8.25m3/hH=1.10=29.7m選用2臺(tái)流量70m3/h，揚(yáng)程34m的潤(rùn)神GMZ80—30—70系列離心泵，一臺(tái)備用。表3-3離心泵型號(hào)型號(hào)流量（m3/h）揚(yáng)程（m）轉(zhuǎn)速（r/min）效率（%）型號(hào)功率（kw）GMZ80—30—7035708537.734321470345254Y180M-418.5抽取降液的泵：選取GDD250-20型，性能表如下：表3-4GDD250-20型性能表n/(r/min)m3/hL/sH/mNPSH/mGDD250-201480400111204.6根據(jù)實(shí)際應(yīng)用選用型號(hào)為HR500-N的離心機(jī)。4副產(chǎn)品的處理4.1影響硫酸銨結(jié)晶顆粒大小的因素影響硫酸銨結(jié)晶的因素有以下幾點(diǎn)：（1）母液酸度母液酸度的增加會(huì)使硫酸銨的結(jié)晶過程受到影響。同時(shí)，母液粘度增加，，降低了硫酸銨分子的擴(kuò)散程度，使硫酸銨的結(jié)晶過程受到影響。因此，母液的酸度不宜過高，否則會(huì)影響結(jié)晶過程。其次母液的酸度也不能過低。否則，氨的回收率會(huì)降低，容易堵塞設(shè)備，造成設(shè)備運(yùn)轉(zhuǎn)異常。母液合適的酸度應(yīng)該控制在2.5%～3%區(qū)間較為合適。（2）母液溫度通常在一定的溫度范圍內(nèi)，晶體的生成速率速率隨著母液溫度的升高而增加，因此，在高溫條件下，更有利于硫酸銨晶體的形成。其次母液溫度也不能過高，母液溫度過高，晶體生成速度較快，容易生成晶核，影響下一步操作。因此母液溫度一般控制在50～55℃較為合適。（3）母液攪拌母液攪拌是為了使母液中各部分的條件一樣，例如，溫度、酸度、晶體含量等。使母液中的細(xì)粒晶體處于懸浮狀態(tài)，加速結(jié)晶效率。（4）晶比結(jié)晶比是指懸浮在母液中的硫酸銨結(jié)晶體積與母液總結(jié)晶體積之比，結(jié)晶速率過低過高都會(huì)對(duì)硫酸銨的回收設(shè)備產(chǎn)生影響，結(jié)晶速率降過高，母液攪拌阻力增大，容易堵塞設(shè)備，結(jié)晶率過低則會(huì)使硫酸銨結(jié)晶過程緩慢。所以需要控制結(jié)晶比，達(dá)到最合適的狀態(tài)。（5）雜質(zhì)雜質(zhì)對(duì)晶體的生長(zhǎng)存在巨大的影響，在某些條件下，過多的雜質(zhì)會(huì)抑制生長(zhǎng)。這是因?yàn)椋诫s質(zhì)后，晶體生長(zhǎng)過程中需要去除雜質(zhì)，導(dǎo)致生長(zhǎng)速率下降，影響硫酸銨晶體的生成效率。雜質(zhì)的存在，也會(huì)導(dǎo)致大量晶核的形成，同時(shí)過多的雜質(zhì)也會(huì)導(dǎo)致晶體體積變大，堵塞設(shè)備。4.2硫酸銨的相關(guān)計(jì)算1、氧化亞硫酸銨所有空氣量的計(jì)算氧氣氧化亞硫酸銨過程中需要通入過量的空氣，進(jìn)行強(qiáng)制氧化，本設(shè)計(jì)取亞硫酸銨與氧氣摩爾比1:2.則所需氧氣量V1=590103/3222.4/1000=413m3/h則所需空氣量V2=413/0.2=2065m3/h2、硫酸銨質(zhì)量分?jǐn)?shù)的計(jì)算W=硫酸銨質(zhì)量/總質(zhì)量=660/（660+200）=74%W代表進(jìn)入干燥器時(shí)硫酸銨的質(zhì)量分?jǐn)?shù)。3、產(chǎn)品質(zhì)量的計(jì)算進(jìn)入干燥器時(shí)，假定含水量為200kg/h，產(chǎn)品質(zhì)量為660kg/h。5環(huán)境保護(hù)與設(shè)備費(fèi)用5.1設(shè)備費(fèi)用表5-1設(shè)備費(fèi)用一覽表名稱型號(hào)數(shù)量單價(jià)（萬元）金額（萬元）噴淋塔GCT130300氨水輸送泵DF40#G2（1備用）1.533.06折流板除霧器11212噴嘴184120.23離心泵GDD250-2010.881.76氧化風(fēng)機(jī)Y-4-73IIN0029.5F2(1備)48旋流器FX-71020.51保溫層巖棉450平方米90元/m24.05側(cè)進(jìn)式攪拌器WT-JBQ50.673.35翅片式換熱器236漿液循環(huán)泵DF40#G2（1備）1.533.06羅茨風(fēng)機(jī)APF-3002(1備)1.252.5離心機(jī)HR500-N10.50.5噴霧干燥機(jī)LPG-20011010總金額356.51萬元5.2環(huán)境保護(hù)煙氣脫硫工程脫硫效率大于98%。脫硫后SO2和煙塵的排放滿足排放標(biāo)準(zhǔn)的要求。在項(xiàng)目運(yùn)行過程中，應(yīng)該隨時(shí)對(duì)排放的煙氣內(nèi)各種含量進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)，達(dá)到地方和國(guó)家的排放標(biāo)準(zhǔn)。本工程的環(huán)境監(jiān)測(cè)機(jī)監(jiān)測(cè)項(xiàng)目及手段如下：1、對(duì)廢氣進(jìn)行監(jiān)控：（1）自動(dòng)化與儀表包括：壓力檢測(cè)、液位檢測(cè)、流量檢測(cè)、溫度檢測(cè)、pH計(jì)（pH高脫硫容易，但難氧化；pH低不易脫硫，但易氧化）、稱重等等。根據(jù)脫硫區(qū)域總圖布置和用電負(fù)荷分布情況，本次設(shè)計(jì)設(shè)置1個(gè)控制室和1個(gè)在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)（CMES）小間。（2）運(yùn)營(yíng)期環(huán)境監(jiān)測(cè)可委托當(dāng)?shù)丨h(huán)境監(jiān)測(cè)站負(fù)責(zé)。嚴(yán)格控制室內(nèi)工作點(diǎn)空氣中的含氨量，空氣中的含氨量不得超過國(guó)家有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)。2、施工廢水處理施工沖洗廢水和施工地排放的生活污水以及處理二氧化硫排放的廢水如不處理，可能會(huì)對(duì)附近地表水體或者地下水產(chǎn)生影響，但影響較小，，故無需專門處理，只在低洼處聚集或通過土地吸收。3、一旦發(fā)生泄漏，應(yīng)采取以下應(yīng)急救援措施：（1）發(fā)生化學(xué)品泄漏之后，應(yīng)立即疏散現(xiàn)場(chǎng)無關(guān)人員，隔離污染區(qū)，如果發(fā)生易燃易爆氣體泄漏，應(yīng)及時(shí)向消防隊(duì)報(bào)警求助。（2）應(yīng)對(duì)工作人員做好相關(guān)的安全培訓(xùn)，進(jìn)入工廠設(shè)施時(shí)應(yīng)做好姓名登記和相關(guān)防護(hù)用具佩戴。（3）當(dāng)發(fā)現(xiàn)氨氣或者吸收漿液泄漏時(shí)，可以采用噴水的方式吸收其中化學(xué)物質(zhì)，降低現(xiàn)場(chǎng)化學(xué)物質(zhì)濃度，防止污染源擴(kuò)散。5.3總平面布置方案概況：脫硫系統(tǒng)區(qū)域的總平面布置，依據(jù)工藝機(jī)械專業(yè)的設(shè)備布置情況，在指定的場(chǎng)地范圍內(nèi)，根據(jù)地形條件、與周邊建構(gòu)筑物的相互關(guān)系及規(guī)程規(guī)范的技術(shù)要求進(jìn)行布置。綜合考慮各方面因素，進(jìn)行了多方案比較，最終方案敘述如下：（1）根據(jù)總體規(guī)劃，將脫硫塔布置既有脫硫系統(tǒng)煙囪的西側(cè)，鍋爐主引風(fēng)機(jī)南側(cè)，并通過管道與既有煙道相連。（2）脫硫島平面設(shè)計(jì)以滿足工業(yè)設(shè)計(jì)的合理布局和環(huán)境安全（洪水、地震等）為前提。結(jié)構(gòu)緊湊，充分利用地形，利用現(xiàn)代化設(shè)計(jì)手法，創(chuàng)造一個(gè)各項(xiàng)用地合理、功能分區(qū)明顯、環(huán)境優(yōu)美、技術(shù)可行的脫硫區(qū)。（3）單體構(gòu)筑物設(shè)計(jì)：?jiǎn)误w構(gòu)筑物要布局合理、結(jié)構(gòu)緊湊且照顧到綠化布置，并且保證安全間距以及工藝流程、工藝管線布置的前提。單體構(gòu)筑物設(shè)計(jì)強(qiáng)調(diào)和諧統(tǒng)一，外觀合適。6結(jié)論通過對(duì)電廠燃煤鍋爐煙氣脫硫系統(tǒng)的設(shè)計(jì)，得出以下結(jié)論：（1）根據(jù)燃煤電廠鍋爐煙氣二氧化硫的排放標(biāo)準(zhǔn)，在查閱了大量文獻(xiàn)的基礎(chǔ)上，通過濕法中石灰石（石灰）-石膏法與濕法氧化鎂法、濕式氨法、海水脫硫法、雙堿法的比較，最終選擇濕式氨法脫硫工藝作為最佳工藝。（2）設(shè)計(jì)排出煙氣二氧化硫濃度達(dá)到《燃煤電廠大氣污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》GB13223-2011要求，燃煤鍋爐煙氣二氧化硫的排放限值為35mg/Nm3，并根據(jù)實(shí)際情況要求，保證燃煤鍋爐煙氣二氧化硫的排放不高于30mg/Nm3。（3）本設(shè)計(jì)采用了增加補(bǔ)氨入口，減少了氣溶膠的生產(chǎn)，保護(hù)了環(huán)境，減少了氣溶膠的產(chǎn)生，大大提高了二氧化硫的吸收效率與經(jīng)濟(jì)性。（4）本次設(shè)計(jì)通過鍋爐產(chǎn)生的煙氣量與影響吸氨法脫硫的各種因素進(jìn)行了管道的計(jì)算和設(shè)備的選型。（5）本次設(shè)計(jì)使用了CAD繪制流程圖。參考文獻(xiàn)曹健．石灰石-石膏法脫硫系統(tǒng)淺析[J]．輕工科技，2016(3)．李梟鳴，王圣，姜艷靚，等．沿海燃煤電廠采用海水脫硫的環(huán)境影響適用性分析研究[J]．環(huán)境科學(xué)與管理，2015，40(1)：94-97．張清鳳，陳曉平，余帆．海水脫硫技術(shù)在船舶廢氣處理上的研究進(jìn)[J]．化工進(jìn)展，2016，35(1)：277-284．郝吉明，馬廣大，王書肖.大氣污染控制工程．北京：高等教育出版社，2011．楊春莉，劉熬．雙堿法煙氣脫硫技術(shù)影響因素之管窺[J]．科技創(chuàng)新導(dǎo)報(bào)，2015(19)．尚方毓，蘇小紅，胡昉．氧化鎂濕法脫硫在硫化堿行業(yè)的應(yīng)用探討[J]．無機(jī)鹽工業(yè)，2016(4)．趙良慶，潘利祥，史利芳，等．鎂法煙氣脫硫副產(chǎn)物生產(chǎn)硫酸鎂工藝研究[J]．環(huán)境工程，2014，32(2)：91-94．楊奇．鎂法脫硫在電廠超低排放改造的應(yīng)用[J]．信息化建設(shè)，2016(2)．許定國(guó)，張娟娟．針對(duì)濕式氨法煙氣脫硫措施論述[C]//決策論壇-科學(xué)制定有效決策理論學(xué)術(shù)研討會(huì)論文集(上)．2015．繆世龍．氨法脫硫工藝需要解決的幾個(gè)難點(diǎn)問題分析[J]．信息化建設(shè)，2016(1)．周麗麗，紀(jì)學(xué)英，魯戰(zhàn)明．濕式氨法脫硫煙氣帶雨分析及控制[J]．科技界，2016(1)．鮑靜靜，印華斌，楊林軍，等.濕式氨法煙氣脫硫中氣溶膠的特性研究［J］.高?；瘜W(xué)工程學(xué)報(bào)，2010，24（2）：325-330.鄭寅飛．濕法煙氣脫硫除霧器的應(yīng)用研究及展望[J]．科技展望，2016(1)．王燚，劉進(jìn)軍吸收塔除霧器優(yōu)化設(shè)計(jì)和運(yùn)行維護(hù)[J]．山東工業(yè)技術(shù)，2016(10)．張文武,沙志強(qiáng),朱忠益,楊林軍.氨法脫硫工藝參數(shù)對(duì)氣溶膠排放特性的影響[J].熱能動(dòng)力工程,2013,28(03):281-287+326-327.劉宏林,繆云陽(yáng),魏后超.一種砼襯PP材質(zhì)脫硫塔超低排放升級(jí)改造技術(shù)[J].江蘇建材,2022(01):1-3.吳天禮,秦海波,孟慶維,崔建恒,楊鼎.焦?fàn)t煙氣氨法脫硫系統(tǒng)存在的問題及改進(jìn)措施[J].河南化工,2022,39(02):38-40.DOI:10.14173/ki.hnhg.2022.02.012.余召霞.氨法脫硫中脫硫塔設(shè)計(jì)技術(shù)要點(diǎn)分析[J].化肥設(shè)計(jì),2022,60(01):25-27.張安貴,雷云飛,顏蜀雋,江永軍.氨法脫硫中游離酸波動(dòng)原因分析及解決措施[J].石油化工應(yīng)用,2021,40(12):96-99.蘇鳳龍.脫硫除塵一體化超低排放項(xiàng)目改造[J].氮肥技術(shù),2021,42(05):48-50.李銳,劉弘偉,解天華,黃幫福,李露,代蒙.燒結(jié)煙氣氨法脫硫硫酸銨漿液除氟方法探討[J].昆明冶金高等?？茖W(xué)校學(xué)報(bào),2021,37(05):84-89.王存平,石永,郭銳.冷凝再熱法煙氣消白技術(shù)在氨法脫硫中應(yīng)用[J].化工管理,2021(27):71-72.DOI:10.19900/ki.ISSN1008-4800.2021.27.034.趙紅濤,冷健,祁曉輝,陳艷艷,呂文豪.氨法脫硫系統(tǒng)節(jié)能優(yōu)化的研究[J].化工管理,2021(25):57-58.DOI:10.19900/ki.ISSN1008-4800.2021.25.027.ClaudioCarletti,CataldoDeBlasio,ErmeiMa?kila,etal.Optimizationofawetfluegasdesulfurizationscrubberthroughmathematicalmodelingoflimestonedissolutionexperiments.Industrial&EngineeringChemistryResearch,2015,54:9783?9797.S.J.Wang,P.Zhu,G.Zhang,etal.Numericalsimulation