化原課程設(shè)計

1、目 錄1. 設(shè)計任務(wù)1.1 項目概況 1.1.1概述 1.1.2設(shè)備產(chǎn)業(yè)化項目技術(shù)的選擇 1.1.3 氨法脫硫的發(fā)展歷史1.2 設(shè)計條件 1.2.1 設(shè)計參數(shù) 1.2.2 操作條件 1.2.3 相關(guān)物性參數(shù)1.3 附加說明2. 反應(yīng)原理和設(shè)計方案說明2.1 反應(yīng)原理2.2 設(shè)計方案說明2.3 設(shè)計方案補充說明3. 煙氣脫硫工藝主要設(shè)備吸收塔設(shè)計和選型 3.1 吸收塔的設(shè)計 3.1.1吸收塔的直徑和噴淋塔高度設(shè)計3.1.2吸收塔噴淋系統(tǒng)的設(shè)計（噴嘴的選擇配置）3.1.3吸收塔底部攪拌器及相關(guān)配置3.1.4吸收塔材料的選擇3.1.5吸收塔壁厚的計算(包括計算壁厚和最小壁厚)3.1.6吸收塔封頭選擇

2、計算3.1.7吸收塔裙式支座選擇計算3.1.8吸收塔配套結(jié)構(gòu)的選擇3.2 吸收塔最終參數(shù)的確定3.2.1 設(shè)計條件3.2.2吸收塔尺寸的確定3.2.3 吸收塔的強度和穩(wěn)定性校核4. 液氨吸收液量的計算4.1 液氨需量的計算4.2 氨水的配制計算4.3 硫酸銨產(chǎn)量的計算5.附屬設(shè)備的選擇5.1 設(shè)備選型5.1.1液氨供應(yīng)系統(tǒng)5.1.2 硫胺處理加工系統(tǒng)5.1.3 管道輸送設(shè)備5.2氨設(shè)備使用備注5.2.1氨存儲注意事項5.2.2氨泄漏事故處理指導(dǎo)6.項目預(yù)算7.設(shè)計總結(jié)及參考文獻1、設(shè)計任務(wù)：1.1 項目概況1.1.1 概述我國是世界上少數(shù)幾個以煤炭為主要能源的國家之一，煤炭在我國一次能源的生產(chǎn)

3、和消耗中，一直占70%以上。隨著我國國民經(jīng)濟的發(fā)展，我國煤炭的消耗量逐年大幅度增加，從1990年的10.6億噸增加到1995年的13.1億噸，預(yù)計在2010年將達到20億噸以上。我國二氧化硫排放量約有90%來自煤炭消費，煤炭直接燃用是造成二氧化硫污染的絕對主要因素。大量二氧化硫的排放是我國降水呈酸性的主要原因。二氧化硫污染和酸雨的危害面極廣，包括農(nóng)業(yè)、工業(yè)、交通運輸、建筑物、人身健康等諸多方面，造成的經(jīng)濟損失是巨大的。據(jù)有關(guān)資料統(tǒng)計，由于酸雨污染所造成的直接經(jīng)濟損失達到數(shù)百億元人民幣。燃煤和煤炭加工工程中產(chǎn)生的大量污染物，導(dǎo)致嚴重的大氣污染、酸雨和水污染，每年我國煤炭總產(chǎn)量的84%用于動力煤，

4、供應(yīng)我國電站鍋爐、工業(yè)鍋爐和工業(yè)爐窯直接燃燒。在這龐大的鍋爐用戶中，目前大型電站已基本安裝脫硫裝置，但對于老發(fā)電鍋爐機組、工業(yè)鍋爐和工業(yè)窯爐基本沒有安裝脫硫裝置，因此，大力發(fā)展適合這部分鍋爐的煙氣脫硫技術(shù)及裝置，是目前我國減少二氧化硫、氮氧化物和煙塵污染的主要任務(wù)，是實現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展的重要組成部分。1.1.2 設(shè)備產(chǎn)業(yè)化項目技術(shù)的選擇控制二氧化硫排放，可將脫硫技術(shù)分為燃燒前、燃燒中和燃燒后3種。燃燒前脫硫主要是指選煤、煤氣化、液化和水煤漿技術(shù)；燃燒中脫硫指的是低污染燃燒、型煤和流化床燃燒技術(shù)和目前推廣和研究的流化床氣化為基礎(chǔ)的燃氣-蒸汽聯(lián)合循環(huán)發(fā)電技術(shù)；燃燒后脫硫也即所謂的煙氣脫硫技術(shù)。燃燒前脫

5、硫由于投資大，且占用較大場地，該工作在煤炭供應(yīng)部門解決。燃燒中脫硫不容易實現(xiàn)，故目前國內(nèi)已建鍋爐脫硫主要是煙氣脫硫。煙氣脫硫技術(shù)，主要分為石灰石石膏法、循環(huán)流化床法、氨法、海水脫硫法、電子束法，各方法中又有不同的工藝。本課程設(shè)計采用氨法煙氣脫硫，其作為濕法煙氣脫硫技術(shù)的一種，以氨作為吸收劑其副產(chǎn)品為亞硫酸銨的煙氣脫硫系統(tǒng)，在設(shè)計冗余與常規(guī)石灰石-石膏法相同的條件下，氨法脫硫具有以下特點： 吸收塔不易結(jié)垢。由于氨具有更高的反應(yīng)活性，且因亞硫酸銨溶液的化學特性，決定了可以避免結(jié)垢。 氨法更適合于中高硫煤的脫硫。采用石灰石-石膏法時，煤的含硫量越高，石灰石用量就越大，費用也就越高，而采用氨法時，因副

6、產(chǎn)物的價值較高，含硫量越高，其副產(chǎn)品硫酸銨產(chǎn)量越大，也就越經(jīng)濟。 氨法脫硫過程中產(chǎn)生的副產(chǎn)品亞硫酸銨可綜合利用，生產(chǎn)固體硫酸銨成為肥料，無廢水排放，無二次污染，符合循環(huán)經(jīng)濟的理念和環(huán)保產(chǎn)業(yè)發(fā)展的方向。 耗能低，因脫硫過程中不需降、升溫，吸收塔阻力小，以廣東南海發(fā)電廠200mw機組煙氣脫硫為例，脫硫運行電耗占總發(fā)電量的0.04%。 不需設(shè)旁路煙道（用戶要求設(shè)置除外），吸收劑停止供應(yīng)時，反應(yīng)塔作煙道使用，不影響機組、鍋爐的正常運行。 脫硫裝置高效、方便，氨法煙氣脫硫活性強、反應(yīng)速率快。脫硫劑為澄清的氨水清液，脫硫副產(chǎn)物皆為易溶性物質(zhì)，無結(jié)垢、無磨損，更容易實現(xiàn)自動控制。煙氣不用降溫即可進入吸收塔進

7、行脫硫反應(yīng)，處理后的煙氣不用升溫即能在露點以上溫度排放，脫硫效率大于95%。整個脫硫工藝流程簡單，只需配備相應(yīng)的監(jiān)管人員就可以運行。 阻力小，吸收塔阻力450pa左右，火電廠脫硫系統(tǒng)建造時，能充分利用原引風機壓頭的富裕量，一般不需設(shè)增壓風機或更換引風機，必要時將原引風機葉輪升級即可。 占地面積小，220t/h鍋爐吸收塔直徑6-7米，410t/h鍋爐吸收塔直徑7-8米，每臺鍋爐可配一個塔，也可每個引風機口配用一座塔，在脫硫配置上目前是國內(nèi)占地面積最少的濕法脫硫技術(shù)。 設(shè)備投資低，而且脫硫副產(chǎn)物可綜合利用。綜上所述，因此我們小組以氨法煙氣脫硫技術(shù)為依托，吸收和消化技術(shù)中關(guān)鍵設(shè)備的加工制造技術(shù)，形成

8、與之向匹配的設(shè)備加工能力，致力于國家的環(huán)保行業(yè)。環(huán)保行業(yè)是新興行業(yè)，行業(yè)前景良好，同時利國利民。煙氣脫硫技術(shù)其目的是減少二氧化硫的排放，降低酸雨的產(chǎn)生幾率。我們小組的氨法脫硫技術(shù)不但無三廢排放，更不消耗如蒸汽等其他能源，做到資源節(jié)約，更有力于保護自然環(huán)境，建立和諧社會，維護可持續(xù)發(fā)展。對我國市場經(jīng)濟和社會發(fā)展有這重要的意義作用。1.1.3氨法脫硫的發(fā)展歷史70年代初，日本與意大利等國開始研制氨法脫硫工藝并相繼獲得成功。氨法脫硫工藝主體部分屬化肥工業(yè)范籌，對電力企業(yè)而言比較陌生，這是氨法脫硫技術(shù)未得到廣泛應(yīng)用的主要因素。隨著合成氨工業(yè)的不斷發(fā)展以及廠家對氨法脫硫工藝自身的不斷完善和改進，進入90

9、年代后，氨法脫硫工藝漸漸得到了應(yīng)用。國外研究氨法脫硫技術(shù)的企業(yè)主要有：美國：ge、marsulex、pircon、babcock& wilcox；德國：lentjes bischoff、krupp koppers ；日本：nkk 、ihi 、千代田、住友、三菱、荏原；等等。不同工藝的氨法脫硫自20世紀80-90 年代開始應(yīng)用，日本nkk （日本鋼管公司）在70年代中期建成了200mw 和300mw 兩套機組，目前已累計運行二十多年。美國ge（通用環(huán)境系統(tǒng)公司）于1990年開始建成了多個大型示范裝置，規(guī)模從50mw至300mw.德國krupp koppers （德國克虜伯公司）也于198

10、9年在德國建成65mw示范裝置，目前已累計運行十多年。據(jù)不完全統(tǒng)計，全世界目前使用氨法脫硫的機組大約在10000mw 左右。但是，氨法脫硫技術(shù)長時間存在著氣溶膠、氨損、副產(chǎn)品穩(wěn)定性的問題，加上氨法起步晚、業(yè)績少，這些都是制約氨法在煙氣脫硫上推廣的因素，一直沒有被企業(yè)和環(huán)保部門完全接受。1995年國家計委和科技部將氨法脫硫技術(shù)作為國家重點科技攻關(guān)項目并列入“十五"863項目，經(jīng)過一些科研機構(gòu)和企業(yè)的多年煙法和工業(yè)試驗，逐漸形成了適合我國國情的氨回收法脫硫技術(shù)并樹立了工程業(yè)績。目前國內(nèi)氨法脫硫最大的業(yè)績是鎮(zhèn)江江南環(huán)保工程建設(shè)有限公司在天津堿廠建設(shè)的60mw機組氨回收法煙氣脫硫裝置，該裝置的成功應(yīng)用，徹底解決了困擾氨法脫硫技術(shù)在鍋爐煙氣脫硫工程上使用的難題，為氨法脫硫技術(shù)在我國的全面應(yīng)用拉1.2 設(shè)計條件1.2.1 設(shè)計參數(shù)煙氣處理量為30萬m3/h（150、101.3 kpa），混合氣體中so2的質(zhì)量濃度為1200mg/ m3吸收率為98%1.2.2 操作條件操作壓力1.5atm，操作溫度751.2.3相關(guān)物性參數(shù)70時水的黏度=406.0pa·s,對于水=1；水的摩爾質(zhì)