1、目 錄一、引言1 1.1 煙氣除塵脫硫的意義1 1.2 設(shè)計(jì)目的1 1.3 設(shè)計(jì)任務(wù)及容1 1.4 設(shè)計(jì)資料2二、工藝方案的確定及說明3 2.1 工藝流程圖3 2.2 基礎(chǔ)資料的物料衡算3 2.3 工藝方案的初步選擇與確定5 2.4 整體工藝方案說明5三、主要處理單元的設(shè)計(jì)計(jì)算6 3.1 除塵器的選擇和設(shè)計(jì)6 3.1.1 除塵器的選擇6 3.1.2 袋式除塵器濾料的選擇7 3.1.3 選擇清灰方式9 3.1.4 袋式除塵器型號(hào)的選擇10 3.2 脫硫設(shè)備設(shè)計(jì)11 3.2.1常見的煙氣脫硫工藝11 3.2.2 比對(duì)脫硫技術(shù)12 3.2.3 脫硫技術(shù)的選擇14 3.3 濕法脫硫簡(jiǎn)介和設(shè)計(jì)14 3.

2、3.1 基本脫硫原理14 3.3.2 脫硫工藝流程15 3.3.3 脫硫影響因素15 3.4 脫硫中噴淋塔的計(jì)算16 3.4.1 塔流量計(jì)算16 3.4.2 噴淋塔徑計(jì)算16 3.4.3 噴淋塔高計(jì)算17 3.4.4 氧化鈣的用量18 3.5 煙囪設(shè)計(jì) 19 3.5.1 煙囪高度計(jì)算19 3.5.2 煙囪直徑計(jì)算19 3.5.3 煙囪溫度降20 3.5.4 煙囪抽力計(jì)算20四、官網(wǎng)的設(shè)置21 4.1 管道布置原則21 4.2 管道管徑計(jì)算21 4.3 系統(tǒng)阻力計(jì)算22五、風(fēng)機(jī)和電動(dòng)機(jī)的計(jì)算23 5.1 風(fēng)機(jī)風(fēng)量計(jì)算23 5.2風(fēng)機(jī)風(fēng)壓計(jì)算23 5.3 電機(jī)功率計(jì)算25六、總結(jié)26七、主要參考文

3、獻(xiàn)271、 引言1.1煙氣除塵脫硫的意義目前，大氣污染已經(jīng)變成了一個(gè)全球性的問題，主要有溫室效應(yīng)、臭氧層破壞和酸雨。而大氣污染可以說主要是人類活動(dòng)造成的，大氣污染對(duì)人體的舒適、健康的危害包括對(duì)人體的正常生活和生理的影響。我國隨著經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，因燃煤排放的二氧化硫、顆粒物等有毒有害的污染物質(zhì)急劇增多。由于我國部分地區(qū)燃用高硫煤，燃煤設(shè)備未能采取脫硫措施，致使二氧化硫排放量不斷增加，造成嚴(yán)重的環(huán)境污染甚至已經(jīng)直接影響到人們的身體健康。因而已經(jīng)到了我們不得不面對(duì)的時(shí)候，這里我們將用科學(xué)的態(tài)度去面對(duì)去防治。該燃煤鍋爐煙氣的污染物主要是顆粒污染物和二氧化硫，且排放量比較大，所以必須通過有效的措施來進(jìn)行

4、處理，以免污染空氣，影響人們的健康生活。通過設(shè)計(jì)合適的除塵脫硫系統(tǒng)對(duì)煙氣進(jìn)行處理，從而盡量使排放的煙氣污染物濃度達(dá)標(biāo)，而不至于污染環(huán)境和危害人體健康。1.2設(shè)計(jì)目的通過本課程設(shè)計(jì)的綜合訓(xùn)練，使環(huán)境工程專業(yè)學(xué)生掌握大氣污染控制工程課程所要求的基本設(shè)計(jì)方法，具備初步的大氣污染控制工程方案及設(shè)備的獨(dú)立設(shè)計(jì)能力，鍛煉學(xué)生查閱和收集專業(yè)資料和設(shè)計(jì)手冊(cè)的技能，培養(yǎng)學(xué)生綜合運(yùn)用所學(xué)的理論知識(shí)獨(dú)立分析和解決大氣污染控制工程實(shí)際問題的實(shí)踐能力。1.3 設(shè)計(jì)任務(wù)及容A. 設(shè)計(jì)題目 某燃煤鍋爐房煙氣除塵脫硫系統(tǒng)設(shè)計(jì)B. 設(shè)計(jì)任務(wù)及要求 1. 基本物料衡算：計(jì)算燃煤鍋爐排煙量、煙塵濃度、二氧化硫濃度及凈化效率的計(jì)算；

5、2. 凈化系統(tǒng)工藝方案的確定；3. 主要設(shè)備尺寸的計(jì)算；4. 官網(wǎng)布置及計(jì)算：確定各裝置的位置及管道的布置，并計(jì)算各管段的管徑、長度、煙囪高度和出口徑及系統(tǒng)總阻力。5. 風(fēng)機(jī)及電機(jī)的選擇設(shè)計(jì)：根據(jù)凈化系統(tǒng)處理的煙氣量、煙氣溫度及系統(tǒng)總阻力等的計(jì)算，選擇風(fēng)機(jī)種類、型號(hào)及電動(dòng)機(jī)的種類、型號(hào)和功率。6. 編寫設(shè)計(jì)說明書，用CAD完成設(shè)計(jì)圖紙2份（A3），需做一份系統(tǒng)立面圖和一份主要設(shè)備尺寸圖。 1.4 設(shè)計(jì)資料第3組資料：1、鍋爐耗煤及排煙情況鍋爐型號(hào)：SZL10-1.6型（共3臺(tái)）燃煤量：1540 kg/h（臺(tái)）蒸發(fā)量：10 t/h（臺(tái)）煙氣出口處離地面2.5m排煙溫度：150 煙氣密度（標(biāo)態(tài)）：

6、1.3 kg/m3空氣過剩系數(shù)：1.36飛灰占煤中不燃分分比例：18%2、煤質(zhì)分析CY=68%，HY=4%，OY=5%，NY=1%，SY=1%，AY=15%，WY=6%3、粉塵粒徑分布表1-1 第三組粒徑分布粒徑（m）15258155835131含量（%）3.64.859.227.14.21.1表1-2 粉塵比電阻溫電阻cm310781071.51073.51074、氣象資料 當(dāng)?shù)貧庀筚Y料顯示：該地區(qū)年平均氣壓98 kPa；空氣中含水（標(biāo)態(tài)）：0.016 kg/m3；年平均氣溫18.6 ；極端最高氣溫39.9 ；極端最低氣溫-1.9 。二、工藝方案的確定及說明2.1

7、工藝流程圖袋式除塵器鍋爐煙氣旋流板脫硫塔引風(fēng)機(jī)煙囪排放循環(huán)沉淀池pH控制器堿液箱循環(huán)泵圖2-1 煙氣處理工藝流程圖2.2 基礎(chǔ)資料的物料衡算1. 理論空氣量 （2-1） =6.96842. 理論煙氣量（設(shè)空氣含濕量0.016 kg/m3）（m3N/kg） =7.4234（m3N/kg） （2-2）式中：理論空氣量（m3N/kg）3. 實(shí)際煙氣量 （m3N/kg） （2-3） = 10.1138（m3N/kg） 式中：a 1.38。 理論煙氣量（m3N/kg） 理論空氣量（m3N/kg）4. 煙氣流量 設(shè)計(jì)耗煤量 （2-4） 29164.335（m3N/h） 8.1012（m3N/s）式中：m3

8、N/h計(jì) 實(shí)際煙氣量（m3N/kg） 設(shè)計(jì)耗煤量950 3kg/h5. 工況下總煙氣量 (2-5)式中： 標(biāo)準(zhǔn)狀況下的煙氣流量，； 工況下煙氣溫度，K； 標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下的溫度，273K。6 煙氣含塵濃度： （2-6） 式中：18%； 15.18%； 29164.335（mg/m3N）。7. 煙氣中二氧化硫濃度的計(jì)算： 3.9480103（mg/m3N） （2-7） 式中： 2.02%。 燃煤產(chǎn)生的實(shí)際煙氣量（m3N/kg） 8. 除塵效率計(jì)算: (2-8) 式中：C煙氣含塵濃度，mg/m3N； Cs鍋爐煙塵排放標(biāo)準(zhǔn)中規(guī)定值，200mg/m3N。 9. 脫硫效率計(jì)算 (2-9) 式中：CSO2標(biāo)準(zhǔn)狀

9、態(tài)下鍋爐二氧化硫排放標(biāo)準(zhǔn)中規(guī)定值，900。 SO2標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下二氧化硫濃度，3.9480103；表2-1 計(jì)算所得數(shù)據(jù)表序號(hào)項(xiàng)目計(jì)算所得序號(hào)項(xiàng)目計(jì)算所得1理論空氣量6煙氣含塵濃度2理論煙氣量7煙氣中二氧化硫濃度3實(shí)際煙氣量8除塵效率4煙氣流量 9脫硫效率5工況下總煙氣量2.3 工藝方案的初步選擇與確定 根據(jù)所查資料，初步選定袋式除塵器作為除塵裝置，選定石灰石/石灰-石膏法進(jìn)行煙氣的脫硫。如圖1.所示，對(duì)于鍋爐排出的煙氣，首先結(jié)果袋式除塵器組進(jìn)行粉塵的捕集，接著進(jìn)行脫硫，通過引風(fēng)機(jī)作用，使達(dá)標(biāo)煙氣通過煙囪排放入大氣中。2.4整體工藝方案說明圖2-1 工藝方案簡(jiǎn)圖圖2-2 煙氣處理系統(tǒng)流本組資料中，

10、燃煤鍋爐為三臺(tái)。設(shè)置除塵器A1、A2、A3、A4為第一除塵器組，B1B2B3B4為第二除塵器組，鍋爐煙氣通過管道以及引風(fēng)機(jī)作用下，進(jìn)入第一除塵器組，此時(shí)第二除塵器組處于待命狀態(tài)；當(dāng)?shù)谝唤M需要除塵時(shí)，關(guān)閉一組進(jìn)行機(jī)械振動(dòng)清灰，開啟二組進(jìn)行煙塵捕集。通過這樣的捕集與清灰方式，可以使整個(gè)除塵系統(tǒng)保持連續(xù)運(yùn)作，并且每組除塵器組的過濾面積都為440m2，完全滿足鍋爐的煙氣所需的過濾面積386m2，且每組除塵器組都具有冗余作用。粉塵捕集后的氣體進(jìn)入脫硫塔，以濕式石灰石/石灰石膏法進(jìn)行脫硫處理。處理后的達(dá)標(biāo)煙氣通過風(fēng)機(jī)的作用從煙囪排放入大氣中。三、主要處理單元的設(shè)計(jì)計(jì)算3.1 除塵器的選擇和設(shè)計(jì)3.1.1除

11、塵器的選擇表3-1 該鍋爐粉塵粒徑分布粒徑（m）15258155835131含量（%）3.64.849.237.14.21.1表3-2 除塵設(shè)備的分類及基本性能除塵器名稱適用的粒徑圍/m效率/%阻力/Pa設(shè)備費(fèi)運(yùn)行費(fèi)重力沉降室50 50 50130少少 旋風(fēng)除塵器53060708001500少中文丘里洗滌器0.519098400010000少多電除塵器0.51909850130多中上袋式除塵器0.51959910001500中上多 表3-3 效率較高的除塵器對(duì)不同粒徑粉塵的除塵效率除塵器名稱總效率%不同粒徑（m）所對(duì)應(yīng)的分級(jí)效率/%055101020104444長椎體旋風(fēng)除塵器84.24079

12、9299.5100電除塵器97.09094.59799.5100文丘里洗滌器99.59999.5100100100袋式除塵器99.799.5100100100100首先根據(jù)除塵效率(92.51%)以及粒徑圍（125m），滿足要求的的除塵器有：文丘里洗滌器、電除塵器以及袋式除塵器。對(duì)于文丘里洗滌器，由于工況下煙氣流量為，氣流量較大，阻力大，易形成堵塞，且產(chǎn)生酸性廢氣，不考慮使用。電除塵器的優(yōu)缺、點(diǎn):l 除塵效率符合該鍋爐，且使用壽命長，運(yùn)行費(fèi)低于袋式除塵器。l 電除塵的電場(chǎng)風(fēng)速基本控制在0.8m/s1.2m/s之間，過低設(shè)備體積相應(yīng)增大，過高排放濃度不達(dá)標(biāo)。l 由于工況下煙氣流量達(dá)到29164.

13、335（m3N/h）,阻礙了電除塵的設(shè)計(jì)與使用。l 并且電除塵器初投入成本也較高，雖然壽命長，但出現(xiàn)破損和故障，并不便于設(shè)備維護(hù)，袋式除塵器優(yōu)、缺點(diǎn)：l 除塵效率高，可捕集粒徑大于0.3微米的細(xì)小粉塵，除塵效率可達(dá)99%以上。l 使用靈活，處理風(fēng)量可由每小時(shí)數(shù)百立方米到每小時(shí)數(shù)十萬立方米，可以直接設(shè)于室，作為機(jī)床附近的小型機(jī)組，也可作成大型的除塵室，即“袋房”。l 結(jié)構(gòu)比較簡(jiǎn)單，運(yùn)行比較穩(wěn)定，初投資較電除塵器少,維護(hù)方便l 布袋除塵器相比于電除塵器在運(yùn)行阻力上的優(yōu)勢(shì)，但設(shè)備造價(jià)較高。 綜上，選取袋式除塵器作為該燃煤鍋爐的粉塵處理器。3.1.2 袋式除塵器濾料的選擇 濾料是組成袋式除塵器的核心部

14、分，其性能對(duì)袋式除塵器操作有很大影響。選擇濾料是必須考慮含塵氣體的特征，如顆粒和氣體性質(zhì)（溫度、濕度、粒度和含塵濃度等）。性能良好的濾料應(yīng)容塵量大、吸濕性小、效率高、阻力低、使用壽命長，同時(shí)具備耐溫、耐磨、耐腐蝕、機(jī)械強(qiáng)度高等優(yōu)點(diǎn)。表3-4各種纖維的主要性錯(cuò)誤！未找到引用源?？估?，MPa使用溫度，斷裂延伸%耐磨性能耐酸性能耐堿性能可燃性能干態(tài)濕態(tài)最高長期天然纖維棉3.04.93.36.495758537較好差較好可燃羊毛1.01.70.81.610080902535較好較好差可燃蠶絲3.44.02.12.89070801525較好較好差可燃化學(xué)纖維錦綸4.56.43.76.412075852

15、560良好差較好可燃滌綸4.36.56.36.51501302050良好較好較好可燃腈綸2.55.02.04.51501101302550較好較好較好可燃維綸4.09.03.27.9180115926良好較好良好可燃丙綸4.57.54.57.510085952560較好良好良好可燃氯綸2.54.02.54.0809065702070較好良好良好不可燃聚四氟乙烯纖維1.21.81.21.8-1802501533較好良好良好不可燃黏膠纖維2.53.11.42.02601622差較好差不可燃玻璃纖維6.07.33.94.731525034差較好差不可燃當(dāng)?shù)貧庀筚Y料：該地區(qū)年平均氣壓98 kPa；空氣

16、中含水（標(biāo)態(tài)）：0.015 kg/m3；年平均氣溫18.6 ；極端最高氣溫39.9 ；極端最低氣溫-1.9 。據(jù)以上表格以及氣象資料，聚四氟乙烯纖維材料的耐磨性能、耐酸、堿性能以及使用溫度，符合該燃煤鍋爐的使用條件，所以選用聚四氟乙烯纖維材料作為布袋濾料。3.1.3選擇清灰方式清灰是袋式除塵器能否長期持續(xù)工作的決定因素，它的基本要從濾袋上迅速而均勻地剝落沉積的粉塵，同時(shí)又能保持一定的一次粉塵層，不損失濾袋。粉塵種類纖維種類清灰方式過濾氣速/（mmin-1）粉塵比阻力系數(shù)Nmin（gm）-1飛灰（煤）玻璃、聚四氯乙烯逆氣流脈沖噴吹機(jī)械振動(dòng)0.581.81.172.51水泥玻璃、丙烯酸系聚酯機(jī)械振

17、動(dòng)0.460.642.0011.69銅玻璃、丙烯酸系機(jī)械振動(dòng)逆氣流0.180.822.5110.86炭黑玻璃、諾梅克斯、丙烯酸系、聚四氯乙烯逆氣流機(jī)械振動(dòng)0.340.493.679.35飛灰（焚燒）玻璃逆氣流0.7630.00石膏棉、丙烯酸系機(jī)械振動(dòng)0.761.053.16氧化鐵諾梅克斯0.6420.17石灰窟玻璃逆氣流0.701.50氧化鉛聚酯逆氣流、機(jī)械振動(dòng)0.309.50燒結(jié)塵玻璃逆氣流0.702.08表3-5 袋式除塵器的使用比對(duì)表濾料特性除與纖維本身的性質(zhì)有關(guān)外，還與濾料表面結(jié)構(gòu)有很大關(guān)系。表面光滑的濾料容塵量小、清灰方便，適用于含塵濃度低，黏性大的粉塵，采用的過濾速度不宜過高。表面

18、起毛的濾料容塵量大，粉塵能深入濾料部，可以采用較高的過濾速度，但必須及時(shí)清灰。對(duì)于袋式除塵器對(duì)袋式除塵器效果影響較大的清灰方式：1、 機(jī)械振動(dòng)：一般采用電動(dòng)自動(dòng)進(jìn)行。對(duì)其布袋可以使之垂直方向振動(dòng)，也可以在水平方向振動(dòng)。振動(dòng)的部位可以在上部、下部、中部，選取在哪個(gè)部位取決于除塵器的結(jié)構(gòu)。機(jī)械振動(dòng)結(jié)構(gòu)非常簡(jiǎn)單，只裝上附著式振動(dòng)器便可，是最經(jīng)濟(jì)的一種清灰方式。2、 脈沖噴吹：使用圍有限，只能應(yīng)用于外濾式除塵器。3、 逆向氣流反吹或反洗清灰：參照資料，綜合考慮了含塵氣體的溫度、濕度、酸堿性，粉塵粒徑，黏性、彈落灰塵的難易程度以及經(jīng)濟(jì)性。采用的清灰方式為：機(jī)械振動(dòng)。這種清灰方式的除塵器結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，清灰效果

19、好，經(jīng)濟(jì)投入小。3.1.4 袋式除塵器型號(hào)的選擇表3-6 DS/A型袋式除塵器參數(shù)序號(hào)項(xiàng)目型號(hào)DS/A-53DS/A-65DS/A-76DS/A-87DS/A-98DS/A-109DS/A-11101濾袋數(shù)量，條1530425672901102濾袋有效尺寸，m0.1623總過濾面積，m21530425672901104過濾風(fēng)速，m/min235處理風(fēng)量，m3180027006阻力損失，mmH2O1201507除塵效率，%99.5 l 工藝中袋式除塵器中濾料面積的計(jì)算 (3-1)欲處理的煙氣量(工況下總煙氣量)， 機(jī)械振動(dòng)清灰：，選取. 通過計(jì)算，除塵器的過濾面積必須等于對(duì)于386m2 。根據(jù)表

20、3-6，選取八臺(tái)DS/A-1110型號(hào)的袋式除塵器，其中四臺(tái)串聯(lián)作為第一除塵器組（A1A2A3A4），總除塵面積可達(dá)440m2 ；與第二除塵器組（B1B2B3B4）并聯(lián)成另外一組，可用于除塵和清灰交替使用，且兩組都有足夠的過濾面積起冗余作用。表3-7 DS/A-1110型袋式除塵器型號(hào)袋數(shù)，個(gè)每袋過濾面積，m2總過濾面積，m2過濾風(fēng)m2速，m/min處理風(fēng)量，m3/h全壓Pa=1000N/m2風(fēng)機(jī)的全壓Pa=1500N/m2風(fēng)機(jī)的機(jī)號(hào)轉(zhuǎn)速r/min功率kW機(jī)號(hào)轉(zhuǎn)速r/min功率kWDS/A-11101101110319800No8112011No8125015根據(jù)以上參考材料，可得出DS/A-

21、109型袋式除塵器的相關(guān)參數(shù)如下表，表3-8 DS/A-109型袋式除塵器參數(shù)除塵器型號(hào)DS/A-109型袋式除塵器濾袋規(guī)格0.162m濾袋總過濾面積110m2濾袋材質(zhì)聚四氟乙烯纖維材料過濾風(fēng)速3m/min處理風(fēng)量19800m3/h清灰方式機(jī)械振動(dòng)濾袋數(shù)量110個(gè)設(shè)計(jì)除塵效率99.9%3.2 脫硫設(shè)備設(shè)計(jì)3.2.1常見的煙氣脫硫工藝脫硫技術(shù)是將煤中的硫元素用鈣基等方法固定成為固體防止燃燒時(shí)生成SO2。燃燒后的煙氣脫硫工藝常見的有以下幾種：1. 石膏脫硫法 石膏脫硫法的工作原理是：將石灰石粉加水制成漿液作為吸收劑泵入吸收塔與煙氣充分接觸混合，煙氣中的二氧化硫與漿液中的碳酸鈣以及從塔下部鼓入的空氣

22、進(jìn)行氧化反應(yīng)生成硫酸鈣，硫酸鈣達(dá)到一定飽和度后，結(jié)晶形成二水石膏。經(jīng)吸收塔排出的石膏漿液經(jīng)濃縮、脫水，使其含水量小于10%，然后用輸送機(jī)送至石膏貯倉堆放，脫硫后的煙氣經(jīng)過除霧器除去霧滴，再經(jīng)過換熱器加熱升溫后，由煙囪排入大氣。）由于吸收塔吸收劑漿液通過循環(huán)泵反復(fù)循環(huán)與煙氣接觸，吸收劑利用率很高，鈣硫比較低，脫硫效率可大于95%。 2.氨水洗滌法脫硫工藝 該脫硫工藝以氨水為吸收劑，副產(chǎn)硫酸銨化肥。鍋爐排出的煙氣經(jīng)換熱器冷卻至90100，進(jìn)入預(yù)洗滌器經(jīng)洗滌后除去HCI和HF，洗滌后的煙氣經(jīng)過液滴分離器除去水滴進(jìn)入前置洗滌器中。在前置洗滌器中，氨水自塔頂噴淋洗滌煙氣，煙氣中的SO2被洗滌吸收除去，經(jīng)

23、洗滌的煙氣排出后經(jīng)液滴分離器除去攜帶的水滴，進(jìn)入脫硫洗滌器。在該洗滌器中煙氣進(jìn)一步被洗滌，經(jīng)洗滌塔頂?shù)某F器除去霧滴，進(jìn)入脫硫洗滌器。再經(jīng)煙氣換熱器加熱后經(jīng)煙囪排放。 3.煙氣循環(huán)流化床脫硫工藝 煙氣循環(huán)流化床脫硫工藝由吸收劑制備、吸收塔、脫硫灰再循環(huán)、除塵石灰石膏法脫硫工藝流程器及控制系統(tǒng)等部分組成。該工藝一般采用干態(tài)的消石灰粉作為吸收劑，或者其它對(duì)二氧化硫有吸收反應(yīng)能力的干粉或漿液作為吸收劑。 由鍋爐排出的煙氣從吸收塔（即流化床）底部進(jìn)入。（吸收塔底部為一個(gè)文丘里裝置，煙氣流經(jīng)文丘里管后速度加快，并在此與很細(xì)的吸收劑粉末互相混合，顆粒之間、氣體與顆粒之間劇烈摩擦，形成流化床，）。在噴入均勻

24、水霧降低煙溫的條件下，吸收劑與煙氣中的二氧化硫反應(yīng)生成CaSO和CaSO。脫硫后攜帶大量固體顆粒的煙氣從吸收塔頂部排出，進(jìn)入再循環(huán)除塵器，被分離出來的顆粒經(jīng)中間灰倉返回吸收塔，由于固體顆粒反復(fù)循環(huán)達(dá)百次之多，故吸收劑利用率較高。 此工藝所產(chǎn)生的副產(chǎn)物呈干粉狀，主要由飛灰、CaSO3、CaSO4和未反應(yīng)完的吸收劑Ca(OH)2等組成，適合作廢礦井回填、道路基礎(chǔ)等。 典型的煙氣循環(huán)流化床脫硫工藝，當(dāng)燃煤含硫量為2%左右，鈣硫比不大于1.3時(shí)，脫硫率可達(dá)90%以上，排煙溫度約70。此工藝在國外目前應(yīng)用在1020萬千瓦等級(jí)機(jī)組。由于其占地面積少，投資較省，尤其適合于老機(jī)組煙氣脫硫。3.2.2比對(duì)脫硫技

25、術(shù)SO2的控制技術(shù)可分為燃燒前脫硫、燃燒中脫硫和燃炔的脫硫（亦稱為煙氣脫硫）三種。由于煙氣中的硫以SO2形態(tài)存在，脫除較易，煙氣脫硫（FGD)是目前應(yīng)用最廣泛、效率最高的脫硫技術(shù)，也是控制SO2排放的主要手段。本課程設(shè)計(jì)中含硫煙氣為低濃度SO2煙氣，由于其煙氣量大，直接選擇采用煙氣脫硫工藝進(jìn)行凈化。根據(jù)脫硫過程是否加入液體和脫硫產(chǎn)物的干濕形態(tài)可將煙氣脫硫方法分為濕法、半干法、干法。濕法脫硫里應(yīng)用溶液或漿液吸收SO2，其直接產(chǎn)物也是溶液或漿液，具有工藝成熟，脫硫效率高、操作簡(jiǎn)單等優(yōu)點(diǎn)，但脫硫液處理較麻煩，容易造成二次污染，且脫硫后煙氣的溫度較低，不利于擴(kuò)散。干法煙氣脫硫過程無液體介入，完全在干燥

26、狀態(tài)下進(jìn)行，且脫硫產(chǎn)物也為干粉狀，因而工藝簡(jiǎn)單投資較低，凈化后溫度降低很少，利于擴(kuò)散，且無廢水排出，但凈化效率一般不高。半干法里用霧化的脫硫劑或漿液脫硫。但在脫硫過程中，霧滴被蒸發(fā)干燥，直接產(chǎn)物是干態(tài)粉末，具有干法和濕法脫硫優(yōu)點(diǎn)。表3-9 一些煙氣脫硫方法介紹原理方法分類脫硫劑脫硫方法干濕狀態(tài)脫硫產(chǎn)物處理終產(chǎn)品吸收石灰石/石灰法Ca(OH)2CaCO3石灰石/石灰直接噴射法干法爐噴鈣-爐厚活化法半干法拋棄或利用脫硫灰噴霧干燥法半干法拋棄或利用脫硫灰循環(huán)流化床脫硫法半干法拋棄或利用脫硫灰增濕灰循環(huán)脫硫法半干法拋棄或利用脫硫灰濕式石灰石/石灰-石膏法濕法氧化石膏石灰-亞硫酸鈣法濕法加工產(chǎn)品亞硫酸鈣

27、氨法(NH4)2SO3氨-酸法濕法酸化分解濃SO2、化肥氨-亞氨法濕法氨中和亞硫酸銨氨-硫氨法濕法氧化硫酸銨NH3H2O新氨法濕法酸分解、制酸化肥、硫酸鈉堿法Na2SO3(NaOH、Na2CO3)亞硫酸鈉循環(huán)法濕法熱再生濃SO2亞硫酸鈉法濕法堿綜合亞硫酸鈉鈉鹽-酸分解法濕法酸化分解濃SO2、冰晶石海水脫硫海水中CO32-、HCO3-等堿性物質(zhì)海水脫硫法濕法排入大海間接石灰石/石灰法Na2SO3或NaOH雙堿法濕法石灰中和石膏Al2(SO4)3Al2O3堿性硫酸鋁-石膏法濕法石灰中和石膏金屬氧化物法MgO氧化鎂法濕法加熱分解濃SO2ZnO氧化鋅法濕法加熱分解濃SO2、氧化鋅MnO氧化錳法濕法電解

28、金屬錳吸附活性炭吸附法活性炭活性炭制酸法濕法水洗再生稀硫酸活性炭(NH4)2HPO4磷銨肥法濕法萃取、氨綜合、氧化磷銨復(fù)肥氧化催化氧化法O2及釩催化劑干式氧化法干法濃H2SO4吸收硫酸稀H2SO4及Fe3+催化劑液相氧化法濕法石灰中和石膏高能電子氧化法自由基電子束照射法干法氨中和硫銨等離子體脈沖電暈等離子干法氨中和硫銨3.2.3脫硫技術(shù)的選擇我國由于地域遼闊，各地經(jīng)濟(jì)條件，燃煤煤質(zhì)、脫硫劑來源、環(huán)保要求等不盡相同，結(jié)合相關(guān)材料，該鍋爐脫硫技術(shù)的選用應(yīng)考慮以下主要原則：A. 技術(shù)成熟、運(yùn)行可靠，至少在國外已有商業(yè)化先例，并有較多的應(yīng)用業(yè)績(jī)。B. 脫硫后煙氣中的SO2達(dá)到(GB13271-2001

29、)中二類標(biāo)準(zhǔn)。C. 脫硫設(shè)施的投資和運(yùn)行費(fèi)用適中，一般應(yīng)低于電廠主體工程總投資的15%以下，煙氣脫硫后發(fā)電成本增加不超過0.03元/（KWh）D. 脫硫劑供應(yīng)有保障，占地面積小，脫硫產(chǎn)物可回收利用或衛(wèi)生處理處置。E. 通過之前對(duì)基礎(chǔ)資料的物料衡算，該燃煤鍋爐的脫硫效率應(yīng)達(dá)到77.20%。綜合以上的分析和要求，我們組最終決定選用石灰石/石灰石膏法作為該鍋爐的脫硫工藝。采用該工藝的優(yōu)勢(shì)如下：A. 首先石灰石/石灰石膏法開發(fā)較早，工藝成熟，Ca/S比較低，且在國外應(yīng)用廣泛。（美國脫硫工藝80%是石灰石/石膏法，德國有90%，日本也有75%以上）B. 從表3-9中看出，燃煤發(fā)電機(jī)組大多數(shù)選用濕法石灰石

30、/石膏FGD技術(shù)。而且吸收塔中，以噴淋空塔為主。C. 該工藝在我國有先例：閘北電廠曾進(jìn)行過工業(yè)試驗(yàn)，珞璜電廠中FGD占電廠總投資11.5%。3.3 濕法脫硫簡(jiǎn)介和設(shè)計(jì)3.3.1 基本脫硫原理石灰石/石灰石膏法是采用石灰石或石灰漿液脫出煙氣中SO2并副產(chǎn)石膏的脫硫方法。該法開發(fā)較早，工藝成熟，Ca/S比較低，操作簡(jiǎn)便，吸附劑價(jià)廉易得，所得石膏副產(chǎn)品可做為輕質(zhì)建筑材料。因此，這種工藝應(yīng)用廣泛。閘北電廠曾進(jìn)行過工業(yè)實(shí)驗(yàn)，珞璜電廠從日本三菱重工公司引進(jìn)了配套2360MW機(jī)組的石灰石-石膏法脫硫裝置。 該脫硫過程以石灰石或石灰漿液為吸收劑吸收煙氣中SO2，主要分為吸收和氧化兩個(gè)步驟。首先生成亞硫酸鈣，然

31、后亞硫酸鈣再被氧化為硫酸鈣，整個(gè)過程發(fā)生的主要反應(yīng)如下： 吸收CaO+H2OCa(OH)2Ca(OH)2+SO2CaSO31/2H2O+1/2H2OCaCO3+SO2+1/2H2OCaSO31/2H2O+CO2CaSO31/2H2O+SO2+1/2H2OCa(HSO3)2 氧化2CaSO31/2H2O+O2+3H2O2CaSO42H2OCa(HSO3)2+1/2O2+H2OCaSO42H2O+SO2吸收塔由于氧化副反應(yīng)生成溶解度很低的石膏，很容易在吸收塔沉積下來造成結(jié)垢和堵塞。溶液pH值愈低，氧化副反應(yīng)愈容易進(jìn)行。3.3.2 脫硫工藝流程并流式石灰石/石灰-石膏法工藝流程。鍋爐煙氣經(jīng)除塵、冷卻

32、后送入吸收塔，吸收塔用配置好的石灰石或石灰漿液洗滌含SO2煙氣，經(jīng)洗滌凈化的煙氣經(jīng)除霧和再熱后排放。石灰漿液在吸收SO2后，成為含有亞硫酸和亞硫酸氫鈣的混合液，在母液槽中用硫酸將其混合液的pH值調(diào)整為44.5，用泵送入氧化塔，在氧化塔6080。C下被4.9105Pa的壓縮空氣氧化。生成的石膏經(jīng)增稠器使其沉積，上清液返回吸收循環(huán)系統(tǒng)，石膏漿經(jīng)離心機(jī)分立得到石膏。該工藝的主要設(shè)備為吸收塔和氧化塔；吸收塔 吸收塔是整個(gè)工藝的核心設(shè)備，其性能對(duì)SO2的去除率有很大影響，從技術(shù)和經(jīng)濟(jì)兩方面進(jìn)行權(quán)衡，選擇噴淋塔為吸收塔；氧化塔 為了加快氧化速度，做為氧化用的空氣進(jìn)入塔必須分散成微細(xì)的氣泡，以增大氣液的接觸

33、面積。3.3.3 脫硫影響因素漿液的PH值 吸收塔洗滌漿液中pH值的高低直接影響SO2 的吸收率及設(shè)備的結(jié)垢、腐蝕程度等, 而且脫硫過程的pH值是在一定圍變化的。長期的研究和工程實(shí)踐表明,濕法煙氣脫硫的工藝系統(tǒng)采用的石灰石漿液的PH值控制在5.86.2，石灰石漿液PH一般控制在7左右；液氣比 液氣比對(duì)吸收推動(dòng)力、吸收設(shè)備的持液量有影響。增大液氣比對(duì)吸收起促進(jìn)作用，但大氣液比對(duì)設(shè)備要求高且費(fèi)用高，實(shí)際中要視情況而定。本系統(tǒng)采用15L/m3；石灰石的粒度 一般來說，粒度減小，脫硫率及石灰石利用率高。為了保證脫硫石膏的綜合利用及減少廢水的排放量，用于脫硫的石灰石中CaCO3的含量宜高于90%；吸收溫

34、度 低洗滌溫度有利于SO2 的吸收。所以要求整個(gè)漿液洗滌過程中的煙氣溫度都在100以下。100左右的原煙氣進(jìn)入吸收塔后, 經(jīng)過多級(jí)噴淋層的洗滌降溫, 到吸收塔出口時(shí)溫度一般為(4570)；煙氣流速選用3.5m/s；結(jié)垢，這是該石灰石/石灰-石膏法脫硫工藝的組要缺點(diǎn)。除吸收塔滿足高持液量、有較大的氣液接觸面積等外，可在吸收液中添加鎂離子、氯化鈣、己二酸等。3.4 脫硫中噴淋塔的計(jì)算3.4.1 塔流量計(jì)算假設(shè)噴淋塔平均溫度為，壓力為120KPa，則噴淋塔煙氣流量為： （3-2）式中：噴淋塔煙氣流量，； 標(biāo)況下煙氣流量，； 除塵前漏氣系數(shù)，00.1。代入公式得：3.4.2 噴淋塔徑計(jì)算依據(jù)石灰石煙氣

35、脫硫的操作條件參數(shù)，可選擇噴淋塔煙氣流速，則噴淋塔截面A為： （3-3）則塔徑d為： （3-4）取塔徑3.4.3 噴淋塔高計(jì)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)石灰石法煙氣脫硫的操作條件參數(shù)得，選擇噴淋塔噴氣液反應(yīng)時(shí)間t=4s，則噴淋塔的吸收區(qū)高度為： （3-5）(2)除霧區(qū)高度除霧器設(shè)計(jì)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(3.43.5)m。則取除霧區(qū)高度為： （3-6）(3)漿池高度漿池容量V1按液氣比漿液停留時(shí)間t1確定： （3-7）式中： 液氣比，??； 工況下煙氣量，； 漿液停留時(shí)間，；一般t1為，本設(shè)計(jì)中取值為，則漿池

36、容積為：選取漿池直徑等于或大于噴淋塔，本設(shè)計(jì)中選取的漿料池直徑為，然后再根據(jù)計(jì)算漿池高度： （3-8）式中：漿池高度，； 漿池容積，； 漿池直徑，。從漿池液面到煙氣進(jìn)口底邊的高度為。本設(shè)計(jì)中取為。(4)噴淋塔高度 噴淋塔高度為： （3-9）3.4.4 氧化鈣的用量因?yàn)楦鶕?jù)經(jīng)驗(yàn)一般鈣/硫?yàn)椋海颂幵O(shè)計(jì)取為1.05則由平衡計(jì)算可得1h需消耗CaO的量為：根據(jù)之前的計(jì)算脫硫過濾速度，二氧化硫濃度為3.9480,吸收截面積。則吸收的速率為 （3-10）即 3.5 煙囪設(shè)計(jì)3.5.1煙囪高度計(jì)算首先確定共用一個(gè)煙囪的所有鍋爐的總的蒸發(fā)量（t/h），然后根據(jù)鍋爐大氣污染物排放標(biāo)準(zhǔn)中的規(guī)定確定煙囪的高度。表

37、3-10 鍋爐煙囪高度表鍋爐總額定出力/(t/h)1122661010202635煙囪最低高度/m202530354045 根據(jù)設(shè)計(jì)資料，鍋爐型號(hào)：SZL6-1.6型（共3臺(tái)）。代表額定蒸發(fā)量6t/h。 鍋爐總額定出力：， 故選定煙囪高度為40m。（根據(jù)表3-10 ）3.5.2煙囪直徑計(jì)算表3-11 煙囪出口煙氣流速 通風(fēng)方式運(yùn) 行 情 況全負(fù)荷時(shí) 最小負(fù)荷 機(jī)械通風(fēng) 1020 45 自然通風(fēng) 68 253A） 煙囪出口徑可按下式計(jì)算： （3-11）通過煙囪的工況總煙氣量，按表三選取的煙囪出口煙氣流速，。根據(jù)表3-11取20 求得取整B）煙囪底部直徑： （3-12）式中 煙囪出口直徑，；煙囪高

38、度，；煙囪錐度，通常取 i=0.020.03 。取 i =0.0253.5.3煙囪溫度降 （3-14） 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)?？捎上卤聿榈?，選取A=0.4 D,H參看后面分別取36t/h,40m。 表3-12 煙囪降溫系數(shù)煙囪種類鋼煙囪（無襯筒）鋼煙囪（有襯筒）磚煙囪（壁厚0.5m)A20.80.40.23.5.4煙囪抽力計(jì)算 （3-15）式中 H煙囪高度，m；外界空氣溫度，；煙囪煙氣平均溫度，；B當(dāng)?shù)卮髿鈮海?四、管網(wǎng)布置 4.1 各裝置及管道布置的原則根據(jù)鍋爐運(yùn)行情況和鍋爐房現(xiàn)場(chǎng)的實(shí)際情況確定各裝置的位置。一旦確定了各

39、裝置的位置，管道的布置也就基本可以確定了。對(duì)各裝置及管道的布置應(yīng)力求簡(jiǎn)單，緊湊，管路短，占地面積小，并使安裝、操作和檢修方便。4.2管道管徑計(jì)算 （4-1）式中工況下管道的煙氣流量，； 煙氣流速，m/s，（可查有關(guān)手冊(cè)確定，對(duì)于鍋爐煙塵=1015m/s）。 取，取整表4-1 焊接鋼管壁厚徑：由公式可計(jì)算出實(shí)際煙氣流速： 4.3 系統(tǒng)阻力計(jì)算A. 摩擦壓力損失 （4-2）式中： 管道長度，； 管道直徑，； 煙氣密度，； 管中氣流平均速率,m/s； 摩擦阻力系數(shù),是氣體雷諾數(shù)Re和管道相對(duì)粗糙度K/d的函數(shù)。查手冊(cè)得：實(shí)際中對(duì)金屬管道值可取0.02，對(duì)磚砌或混凝土管道可取0.04。 A）對(duì)于120

40、0mm圓管 計(jì)算后管道約為65m(包括接出管總長)，經(jīng)風(fēng)機(jī)加速后煙氣流速達(dá)到，鍋爐出口煙氣流速經(jīng)計(jì)算接近（粗略計(jì)算，忽略除塵器、脫硫裝置的減速）。 （忽略溫度的變化） B）局部壓力損失(Pa) （4-3） 在所設(shè)計(jì)的管路中有12段彎道區(qū)，可求得局部的壓力損失：式中：異形管件的局部阻力系數(shù)可查到，取 v與像對(duì)應(yīng)的斷面平均氣流速率,m/s 煙氣密度, C）系統(tǒng)總阻力（除塵器的壓力損失在10001500Pa之間，取1250Pa，不考慮及出口氣管及三通管阻力損失）系統(tǒng)總阻力=1250+80.5613+233.28+800=2363.8413Pa五、風(fēng)機(jī)和電動(dòng)機(jī)的計(jì)算5.1風(fēng)機(jī)風(fēng)量計(jì)算 （5-1）式中: 風(fēng)量備用系數(shù)；工狀態(tài)下風(fēng)機(jī)前標(biāo)態(tài)下風(fēng)量，風(fēng)機(jī)前煙氣溫度，若管道不太長，可以近似取鍋爐排煙溫度，根據(jù)溫度降； 當(dāng)?shù)卮髿鈮毫?，?5.2 風(fēng)機(jī)風(fēng)壓計(jì)算對(duì)于除塵器后裝的風(fēng)機(jī)風(fēng)壓計(jì)算： （5-2）式