華力它力#學(xué)科技學(xué)院

《環(huán)境工程綜合設(shè)計》大作業(yè)

（2017-2018年度第一學(xué)期）

名稱：20t/h燃煤鍋爐煙氣脫硫系統(tǒng)設(shè)計

院系：___________________________

班級：_____________________________

學(xué)號：_________________________

學(xué)生姓名：______________________________

成績：_____________________________________

日期：2017年12月

專業(yè)專注

目錄

一、設(shè)計資料和依據(jù).........................................................5

（一）設(shè)計參數(shù)...........................................................5

（二）設(shè)計依據(jù)...........................................................5

（三）排放要求...........................................................5

二、脫硫方式................................................................5

（一）脫硫工藝...........................................................5

（二）脫硫裝置...........................................................7

三、脫硫系統(tǒng)削...........................................................8

（-）脫硫劑制備系統(tǒng).....................................................8

L脫硫劑的選擇..........................................................8

2?月兌硫劑消耒毛量...............................................................8

3.脫硫劑液箱容量與設(shè)計.................................................9

（二）煙氣系統(tǒng)...........................................................9

1.增壓風(fēng)機(jī).............................................................9

2.煙氣加熱削........................................................9

（三）二氧化硫吸收系統(tǒng)................................................10

1.塔內(nèi)流量計算.......................................................10

2.塔徑的計算........................................................10

3脫僦苔高度計算......................................................10

（四）煙囪直徑的計算..................................................12

（五）.管網(wǎng)布置.......................................................15

（六）.系統(tǒng)阻力計算...................................................15

L摩擦阻力損失.........................................................15

3.系統(tǒng)總阻力...........................................................16

（七）風(fēng)機(jī)和電動機(jī)的計算................................................16

1風(fēng)機(jī)風(fēng)量............................................................16

2.風(fēng)機(jī)風(fēng)壓...........................................................17

3.電動mW率.........................................................18

四、工藝流程圖和主要構(gòu)筑物簡圖............................................20

1.脫硫系統(tǒng)工藝流程圖...................................................20

2.噴淋塔...............................................................20

五、投資估算..............................................................21

雙減法投資估算..........................................................21

六、效益評估和主要經(jīng)濟(jì)指標(biāo)分析............................................22

1、運行費用估算.......................................................22

2、經(jīng)濟(jì)姬i錨.......................................................24

七、附錄...................................................................25

一、設(shè)計資料和依據(jù)

(-)設(shè)計參數(shù)

(1)額定蒸發(fā)量:20t/h

(2)鍋爐煙氣量:60000Nm3/h

(3)鍋爐煙氣出口溫度：150℃

(4)煙氣中SO2濃度：2000mg/Nm3;

(5)鍋爐出口負(fù)壓:-1800Pa;

(二)設(shè)計依據(jù)

《鍋爐大氣污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》GB13271-2014

《大氣污染物綜合排放標(biāo)準(zhǔn)》GB16297-1996

(三)排放要求

煙氣SO?脫除率：＞90%,凈煙氣S5排放濃度4200mg/m3;漏風(fēng)率41.5%。

脫硫方式

(一)脫硫工藝

目前，脫硫工藝基本可以分為三類:濕法、干法、半干法。

如下表有一些常用的煙氣脫硫工藝：

表一常用的煙氣脫硫工藝

脫濕法半干法干法

硫石灰鈉法雙減法氧化氨法海水噴霧爐內(nèi)循環(huán)等

工石/石鎂法干燥噴鈣流化離

-W-膏法法法床子

體

脫90~90~90~90~90~70~70~60~60~>

硫98989898989085759090

效

率

吸海水NH

CaCONaONaOHMgNH3CaOCaOCaO

收3HMg03

劑Na2c(OH

03)2

CaO

可高高高高高一般高高

靠

性

結(jié)大大中小大中中中中中

垢

汪高很高低高低一般一般

行般

費

用

投大小較小小大較小較小小小大

資

相對于半干法和干法脫硫工藝，濕法脫硫工藝具有脫硫效率高、工藝成熟、

可靠性高等優(yōu)點。所以選擇濕法脫硫。

鈉法由于脫硫劑較貴，因而運行費用高；氧化鎂法的脫硫劑氧化鎂不僅價

格較貴，造成運行成本高昂；氨法存在氨泄漏問題，容易造成二次污染,而且

脫硫劑價格高，因而在中小型鍋爐中應(yīng)用不多。海水法對地理位置要求較高，

一般只適用于沿海地區(qū)。

相對于以上工藝，雙堿法消耗的脫硫劑主要是價廉的石灰。吸收液中的鈉

堿通過再生,大部分可循環(huán)回用，減少了運行費用，具有投資少、占地面積較

小、運行費用低等優(yōu)點，符合中小型鍋爐煙氣脫硫因此本方案采用雙堿法脫硫

工藝。

（二）脫硫裝置

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。

各種吸收塔的性能比較見表二。

表二常見吸收塔性能比較

吸收器類持液量逆流接觸防堵性能操作彈性設(shè)備阻力除塵性能

噴淋塔低是中的低差

填料塔高是差蜘中中

湍球塔中是好中中較好

篩板塔中是中中中較好

文丘里低否較好差高好

由表中可知，噴淋塔持液低，逆流接觸，操作彈性較好，設(shè)備阻力低。所以選

擇噴淋塔。

三、脫硫系統(tǒng)設(shè)計

(-)脫硫劑制備系統(tǒng)

1.脫硫劑的選擇

為保證脫硫石膏的綜合利用及減少廢水排放量，用于脫硫的生石灰的純度宜高

于90%,漿液細(xì)度應(yīng)至少保證200目90%的過篩率。

碳酸鈣選用市場上純的最高的。

2.脫硫劑消耗量

2.2生石灰消耗量

1）鈣硫比（Ca/S）為1:1;

2)脫硫裝置入口煙氣中的SO2質(zhì)量流量：

M(SO2)二鍋爐煙氣量x煙氣中SO2濃度

代入數(shù)據(jù):M（SO2）=60000x2000=120kg/h

3)生石灰中CaO的含量為90%,生石灰質(zhì)量流量為:

1.1x12056

m=----——x--=128.33OOID

640.9

2.2鈉堿消耗量

Na2c6在吸收液循環(huán)過程中有少量損耗，所以應(yīng)該在脫硫液池內(nèi)補充少量

純堿,按照0.05mol(Na2cO3)/lmol(SO2)補充量，則

m(鈉堿)=x0.05x106=1Q63Z7〃￡7(按100%Na2c。3計算)

3.脫硫劑液箱容量與設(shè)計

3.1石灰消化池

采用化灰池攪拌器，得含固率為15%的石灰漿液，其密度為1.2t/m3,熟石灰質(zhì)

量流量為等x78=178.74kg/h0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)計工況下2h的漿

液消耗量，所以，熟石灰的漿液箱容量為：

178.74

V漿液箱二x2=1.986D3

15%K1.2K1000

所以漿液箱取整后容積為2m3

(二)煙氣系統(tǒng)

1.增壓風(fēng)機(jī)

增壓風(fēng)機(jī)的風(fēng)量：

Q=60000xll0%=66000

2.煙氣加熱設(shè)計

將部分未處理的原煙氣與低溫凈煙氣混合，達(dá)到加熱目的。使經(jīng)過煙氣換熱器

的煙氣溫度不低于150度,漏風(fēng)率41.5%。

（三）二氧化硫吸收系統(tǒng)

1.塔內(nèi)流量計算

假設(shè)噴淋塔內(nèi)平均溫度為60℃,壓力為1800KPa,則噴淋塔內(nèi)煙氣流量

為：

八八273+/101.324八，、

Q，-Qx--------x----------x（i+z）

''273Pa

式中：a一噴淋塔內(nèi)煙氣流量；

Qs——標(biāo)況下煙氣流量，加7s;

k——除塵前漏氣系數(shù)，0?O,l0

代入公式得:

C60000273+60101.324

QY=EFX誨X（】+°n?陽=21.96爐

2.塔徑的計算

取噴淋塔內(nèi)煙氣流速u=35〃/$,則噴淋塔截面A為：

Q21.96…柿/、

A4=—=--------=6.27（加/s）

v3.5

則塔徑d為:

d==2.83/27

取整貝UD=3m

3.脫硫塔高度計算

噴淋塔可看做由三部分組成,分成為吸收區(qū)、除霧區(qū)和漿池。

(1)吸收區(qū)高度

依據(jù)操作條件參數(shù)得，選擇噴淋塔噴氣液反應(yīng)時間t=4s,則噴淋塔的吸收區(qū)高

度為：

H=vt=14(/??)

(2)除霧區(qū)高度

除霧器設(shè)計成兩段。每層除霧器上下各設(shè)有沖洗噴嘴。最下層沖洗噴嘴距

最上層(3.4?3.5)mo

取除霧區(qū)高度為：42=3.4%

(3)漿池高度

漿池容量V1按液氣比漿液停留時間ti確定：

式中：

%一液氣比，取18〃加；

Q—工況下煙氣量/〃//h；

乙一漿液停留時間，5；

一般h為4min?8min,本設(shè)計中取值為5min，則漿池容積為：

匕=108(/)

選取漿池直徑等于或大于噴淋塔A.本設(shè)計中選取的漿料池直徑為

〃0=3///,然后再根據(jù)乂計算漿池高度：

%=-^=5.5243機(jī)

叫

式中：％—漿池高度,m；

匕一漿池容積，加3；

D0—漿池直徑,mo

代入數(shù)據(jù)得：h0=1.7m

(4)噴淋塔高度

噴淋塔高度為：

//]+//2+%=19.1m

(四).煙囪直徑的計算

表煙囪出口煙氣流速

運行情況

通風(fēng)方式

全負(fù)荷時最小負(fù)荷

機(jī)械通風(fēng)10?204?5

自然通風(fēng)6?82.5?3

A)煙囪出口內(nèi)徑可按下式計算:

出=0.0188—(，篦)

CD

Q——通過煙囪的工況總煙氣量，m3/h

3——選取的煙囪出口煙氣流速，mlso根據(jù)表取18m/s

求得為=L09m

取整%=1.

B)煙囪底部直徑：

4=出+2?hH(jn)

式中d2——煙囪出口直徑，〃？；

H——煙囪高度，m；

i——煙囪錐度，通常取i=0.02~0.030

取i=0.022

d、—3.30

C).煙囪抽力計算

Sv=0.03427/(—!------------!—)?Pa)

y273+"273+1/

式中H------煙囪高度,m;

tk一外界空氣溫度,℃;

煙囪內(nèi)煙氣平均溫度,℃;

B——當(dāng)?shù)卮髿鈮?2。

根據(jù)《鍋爐大氣污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》GB13271-2014,每個新建鍋爐房

只能設(shè)一根煙囪，煙囪高度應(yīng)根據(jù)鍋爐房裝機(jī)總?cè)萘?，按照表二?guī)

定執(zhí)行。

表二燃煤鍋爐房煙囪最低允許高度

M0.7?<1.4?<2.8?<7?v>

鍋爐房裝W0.71.42.871414

機(jī)總?cè)萘?~<10-<>

t/h<11?<22?<4

102020

煙囪最低

m202530354045

允許高度

選取煙囪段?度為50m。

S、，=0.0342x50x(——i--------------1——)x101.324x103

273+20273+50

=52.033%

D).煙囪內(nèi)溫降

鵬=貴(0

式中：H-煙囪高度，m;

D-合用統(tǒng)一煙囪的所有鍋爐額定蒸發(fā)量之和,t/h;

A-溫降系數(shù)，可由表查的，選取A=0.4

D,H參看后面分別取20t/h,50

,50x0.4。

△A七=----7=—=4.47C

V20

（五）.管網(wǎng)布置

"二層（…=襟=岸守…7的

式中Q——工況下管道內(nèi)的煙氣流量，m3/s；

v——煙氣流速，m/s,（可食有關(guān)手冊確定，對于鍋爐煙塵-二10?

15m/s)。

取v=13m/s,取整得d=1400mm

查手冊得di=1400-2x7=1386mm

由公式〃一可計算出實際煙氣流速：

404x60000/3600

13.16(/77/S)

乃(1.27)2

（六）.系統(tǒng)阻力計算

L摩擦阻力損失

式中：L——管道長度，相；

d——管道直徑,m；

P——煙氣密度，依/加；

v——管中氣流平均速率,m/s;

A——摩擦阻力系數(shù)，是氣體雷諾數(shù)Re和管道相對粗糙度K/d的函數(shù)。

查手冊得：實際中對金屬管道值可取0.02,對磚砌或混凝土管道可取0.04。

代入數(shù)據(jù)得：。=4x9\=0.87W/1)

2/3+101)

20，7122

\P,=2旦x(Lv,+L2V2)=0.02xx(5x20+65x12)=70.6754(小)

’2d122“2x1.4

2.局部阻力損失

?

(Pa)A/=&x-=0.2x10x0，"I"⑵=[(^424(/^)

22

在所設(shè)計的管路中有10段彎道區(qū),可求得局部的壓力損失：

式中：￡一異形管件的局部阻力系數(shù)可查到，取4=0.2

v——與耳象對應(yīng)的斷面平均氣流速率,m/s

P——煙氣密度，kg/m3

3.系統(tǒng)總阻力

除塵器的壓力損失在1000?1500Pa之間，取1300Pa

所以系統(tǒng)總阻力=1300+70.6754+125.424=1496.0994Pa

(七)風(fēng)機(jī)和電動機(jī)的計算

1.風(fēng)機(jī)風(fēng)量

Qv=1,1x60000x+-x皿打/力)

273B

式中：1.1-風(fēng)量備用系數(shù)；

Q-工狀態(tài)下風(fēng)機(jī)前標(biāo)態(tài)下風(fēng)量，W//?

%-風(fēng)機(jī)前煙氣麻，℃

B-當(dāng)?shù)卮髿鈮毫?kPao

i[z，273+150101.324AOOAQ3/?\

。n=1.1x60n0n0n0nx-------------x-----------=102263.7363(//h)

)273101.324

2.風(fēng)機(jī)風(fēng)壓

對于除塵器后裝的風(fēng)機(jī)風(fēng)壓計算：

〃IOZVA/c、273+，p101.3251.293p

Hv=1.2(>A//-5yv)---------x----------x-------Pa

)-273+，,Bpx

式中：L2-風(fēng)壓備用系數(shù)；

系統(tǒng)總阻力/P”；

5丫-煙囪抽力，Pa;

%-風(fēng)機(jī)前煙氣溫度；

。-風(fēng)機(jī)性能表中給出的試驗用氣體溫度；

PY-標(biāo)準(zhǔn)狀況下煙氣密度，1.354//o

973+1501013241293

H=1.2x(1496.0994-52.033)x-.............x―x—=1484.268(-)

v273+200101.3241.35

常用風(fēng)機(jī)性能及適用范圍

型號名稱全壓范圍/風(fēng)量范圍功率范介質(zhì)適應(yīng)范圍

Pa/圍/kW最I(lǐng)WI

（力/力）

/℃

Y4-70-11鍋爐引風(fēng)機(jī)670?14102430?3.0?75250用于1?

143604Vh蒸汽

鍋爐排煙

Y9-35鍋爐引風(fēng)機(jī)550?45404430?4.5?200鍋爐煙道

4730001050排煙

G4-73-1鍋爐通風(fēng)機(jī)553?654115229?7.5?802?75t/h

2鍋爐引風(fēng)機(jī)343?4029166100315200鍋爐通風(fēng)

Y4-73-1215229?5.5?和排煙

166100220

Y8-39鍋爐引風(fēng)機(jī)1167?3242?4.0?250用于

Y9-38鍋爐引風(fēng)機(jī)53441455332502500.5~

1327?3295?5.5?50t/h蒸

5805139712a280汽鍋爐排

煙

根據(jù)排煙溫度和風(fēng)量范圍，由表中可知選取Y9-35。

3.電動機(jī)功率

二旃照照嬴（%W）

式中。丫-風(fēng)機(jī)風(fēng)量，/w3/h；

—風(fēng)機(jī)風(fēng)壓/Pa

7-風(fēng)機(jī)在全壓頭時的效率（一般風(fēng)機(jī)為0.6,高效風(fēng)機(jī)約為0.9,取

0.8）;

%-機(jī)械傳動效率，當(dāng)風(fēng)機(jī)與電機(jī)直聯(lián)傳動時伯=1,用聯(lián)軸器連接時

小=0.95?0.98；

力-電動機(jī)備有系數(shù)，對引風(fēng)機(jī)，夕=1.3

門102263.7363x1484.268x1.3

Ne=---------------------------------------------=71.3696（如『）

3600x1000x0.8x0.96

四、工藝流程圖和主要構(gòu)筑物簡圖

1.脫硫系統(tǒng)工藝流程圖

2,噴淋塔

五、投資估算

雙減法投資估算

序號項目價格（萬元）備注

新建脫硫塔及附屬設(shè)

—256

備材料費

外循環(huán)池及脫硫塔、

土建施工費

箱、罐基礎(chǔ)、業(yè)主負(fù)責(zé)

二安裝費76.8

四設(shè)計及技術(shù)服務(wù)費9.9

五調(diào)試及措施費16.28

六基本預(yù)備費9.01

七稅收27.6

八合計395.59

六、效益評估和主要經(jīng)濟(jì)指標(biāo)分析

1、運行費用估算

運行費用主要有：電費、水費、人工費、藥劑費等。(按8000小時/年計算)

Q)電耗

電費的支出項目為脫硫液循環(huán)泵等的耗電，初步估計值見電流表3-4用電量

為95.5kw。按電費0.52元/kWh,年運行8000小時計。電費共41.6萬元。

電源采用380v,50Hz交流電。

(2)水費及人工費

系統(tǒng)需定期補充水,補充水量按3%x408m3/hx8000h=97920噸,水價按

3.0元/噸，計年水費：29.37萬元/年。

本脫硫系統(tǒng)由于運行、維護(hù)管理簡便，安排人進(jìn)行日常管理、維護(hù)，本脫

硫系統(tǒng)設(shè)操作定員3人，年工資1.8萬元/人，共需人工費5.4萬元/年。

(3)脫硫劑費用

所用煤的含硫量按1%時運行成本估算為，可燃硫的轉(zhuǎn)換率為85%來