30th燃煤鍋爐脫硫系統(tǒng)設(shè)計(jì)資料

1、大氣污染控制工程課程設(shè)計(jì)專 業(yè) : 環(huán)境工程 姓 名 : 呂維陽學(xué)號(hào) : 3130202002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) 105.3 SO2 吸收系統(tǒng) 115.3.1 塔徑及

2、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)題目四川省某火電廠 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）四川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

3、定設(shè)計(jì)參數(shù)及設(shè)計(jì)范圍。 鍋爐型號(hào)： 30 t/h 鍋爐一臺(tái) 煙氣排放量： 19000m3/h 燃料種類：無煙煤 燃煤量： 2.237152t/h爐內(nèi)溫度：700 C 鍋爐排煙溫度：155 C煙氣含氧量： 60.2605mol/kg （燃煤）目前SO2排放濃度：1353mg/mN含硫率： 1.1% 鍋爐熱效率： 75%空氣過剩系數(shù)： 1.2HJ 462 2009），故有 :（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)范液氣比（ G/L ）為 2鈣硫比（Ca/S）為1.1凈化效率n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)中為將來更加嚴(yán)格的排放標(biāo)準(zhǔn)及規(guī)模擴(kuò)

4、大留有余地。（2）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)四川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 300 mg/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%，選擇煤種為無煙煤 以1kg無煙煤為基礎(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.

5、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 （0+3.78） mol/kg =288.0452 mol/kg（燃煤）即標(biāo)況下22.433288.0452 希00 m n /kg = 6.452 m” /kg （燃煤）（2）理論煙氣量（按照標(biāo)準(zhǔn)狀況換算體積，下同）理論上煙氣的組成為CO254

6、.131mol/kg ;H2O12.654+4.17=16.824 mol/kg;N260.2605 3.78+0.226=228.01mol/kg ;SO2 0.242mol/kg ;灰分 222mol/kg故理論干煙氣量為:（54.131+228.01+0.242）mol/kg=282.383mol/kg （燃煤）282.383 >200 mN /kg = 6.325 m'n /kg （燃煤）理論濕煙氣量為：（282.383+16.824） mol/kg=299.207mol/kg （燃煤）299.207 >2000 m3N /kg = 6.702 mN /kg （燃煤

7、）D（i2 -h）Q低kg/h（3）實(shí)際煙氣量空氣過剩系數(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X（空氣過剩系數(shù)-1 ）=6.325+ 6.452 0* = 7.6154 mN/kg（燃煤）實(shí)際濕煙氣量Vfg =理論濕煙氣量+理論空氣量X（空氣過剩系數(shù)-1）=6.702+ 6.452 0* = 7.9924 mN /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/kg ）n ：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/kg h :鍋爐

8、給水熱焓（kcal/kg ），一般給水溫度取20 C,則i1=84.80kJ/kg,=2371.52kg/h =2.37t/h22190 75%廠 30 1000 （1400.4 -84.80） B 二(5)標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下的總干煙氣量 ：7.6154 2371.52 =18060.07mN/h標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下的總濕煙氣量：7.9924 2371.5 18954.14mN /h取設(shè)計(jì)煙氣量為19000 mN /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)：YGsq =2 1000 S P (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、.9)，%Gsq =2 1000 SY P=2 1000 (70.3 1.1%) 0.1391.94Kg/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：M(SQ)=2 K Bg (1_丄)籠100 100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 0.9)Bg 鍋爐最大連續(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：25 70 3%漢 1 1M (SO2) =2 0.9 2.37 (1)24.742Kg/h100 100煙氣中SO2的實(shí)測(cè)濃度為：1000 324.7421.302 g

10、/ mN19000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)定說明燃煤鍋爐，折算項(xiàng)目為煙塵，SO2，NOX排放濃度時(shí)，過量空氣折算系數(shù):-=1.8鍋爐大氣污染物過量空氣系數(shù)折算排放濃度按下式計(jì)算：c =c a式中C折算后的煙塵、二氧化硫和氮氧化物排放濃度，g/ mN3C '實(shí)測(cè)的煙塵、二氧化硫和氮氧化物排放濃度，g/ mNa'實(shí)測(cè)的過量空氣系數(shù) a 定的過量空氣系數(shù)已知a =1.2，燃煤鍋爐的過量空氣折算系數(shù)a =1.8所以折算后煙氣中 S02的濃度：1.2 3c =1.302868mg / m”1.83.3煙氣SO2排放量的計(jì)算工

11、業(yè)鍋爐及爐窯濕法煙氣脫硫工程技術(shù)規(guī)范(HJ 462 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：868 19000 10” 80% = 13.194kg/h出口煙氣中SO2的排放量為：868 19000 10 啟(1-80%) =3298mg/s=3.298kg/h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;取一Z為0.5;煙氣出口處煙流溫度 Ts為155C；煙囪高 度取60m;煙囪出口內(nèi)徑 D為2m。根據(jù)霍蘭德(Holla nd )公式得煙氣抬升高

12、度：Vsd (1.5 2.7Ts "Ta D)9.0 2 (1.5 2.7428 一293 2)=11.53m428總高度 H=60+11.53=71.53m2 x 3298 匯 0 53地面最大濃度'max2 =0.0151mg/m3max 兀e況5T1.532脫硫結(jié)果滿足四川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，而且廣東地區(qū)鎂源不足， 造成運(yùn)行成本高昂； 氨法存在氨泄漏問題，容

13、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S02吸收凈化過程，處理的是低濃度S02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

14、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)洗滌過程的主要反應(yīng)式：Na2SQ+SQ+H2O T 2NaHSO3洗滌液內(nèi)含有再生后返回的 Na0H及系統(tǒng)補(bǔ)充的Na2C°3,在洗滌過程中生成亞硫酸鈉。2NaOH +Na2

15、SQ T Na2SQ+H2ONa2CO3 + SQ T SQ + C02在洗滌液中還含有 Na2SO4，系煙氣中的°2與亞硫酸鈉反應(yīng)而生成。2 Na2 SQ + 02 T 2 Na2SQ(2 )再生反應(yīng)用石灰漿料進(jìn)行再生時(shí)：Na2SQ+ Ca(OH)2+1,2H2OT2NaOH +CaSQ 1 2H2O J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)：2NaHSQ + CaCO3T Na2SQ + CaSQ 12。+ CO2+1/2 H2O(3) 硫酸鈉的去除硫酸鈉用硫酸酸化使其轉(zhuǎn)變?yōu)槭鄟砣コ?。Na2SQ+2CaSQ I2H2O+H2SQ+3H2O T2CaSQ 2H2O +

16、2NaHSOs一C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 a超過了石膏的溶度積，使石膏沉淀出來。（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。CaSQ 12 出0 + 3/2 H2O t CaSO4 2出04.4脫硫系統(tǒng)工藝流程P-6P-54.5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)熱煙氣自鍋爐出來后進(jìn)入吸

17、收塔，向上流動(dòng)穿過噴淋層，在此煙氣被冷卻到飽和溫度， 煙氣中的S02等污染物被脫硫液吸收。經(jīng)過噴淋洗滌后的飽和煙氣，經(jīng)除霧器除去水霧后， 通過煙道經(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)。S02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S02、S03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除霧器除去氣流中夾帶的霧滴后排出吸 收塔。S02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

18、攪拌器，得含固率為15%的石灰漿液，其密度為1.2 t/ m3,熟石灰的質(zhì)量流量為26.46十56 X 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(HJ 462 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、,36.86 小小 一 3V漿液箱2 - 0.41m15% 心.2 勺000所以設(shè)計(jì)V漿液箱為0.5m3。尺寸：直徑 $ =085m，高度h=0.86m。(2)鈉堿溶解池3鈉堿溶解池的有效容積取 1.5m。尺寸：直徑 $ =1.23m，咼度h=1.24m。5.2增壓風(fēng)機(jī)30t/h 鍋爐相當(dāng)于24.5MW 機(jī)組容量，

19、參考HJ/ T 179-2005經(jīng)驗(yàn)，機(jī)組容量在300MW以下，脫硫增壓風(fēng)機(jī)可選用高效離心風(fēng)機(jī)，增壓風(fēng)機(jī)的風(fēng)量為滿負(fù)30t/h荷工況下煙氣量的110% ,增壓風(fēng)機(jī)的壓頭為脫硫裝置在滿負(fù)荷工況下并考慮10 C溫度裕量下阻力的120%。所以增壓風(fēng)機(jī)的風(fēng)量為Q =19000 110% = 20900m3 / h正常狀態(tài)下，煙氣動(dòng)過煙氣管道、進(jìn)口擋板、脫硫塔噴淋層、除霧板、煙氣管道、出口擋板，整個(gè)系統(tǒng)壓降為 P= P管道+ P擋板+ P噴淋+ P除霧 P管道約為210Pa P擋板約為2X 5=10Pa P噴淋約為85 Pa P除霧約為15 Pa所以 P=210+10+85+15=320Pa5.3 SO2吸收系統(tǒng)5.3.1塔徑及底面積計(jì)算塔內(nèi)流速：設(shè)v=2m/s2Q =vS =v：rfQ20900/3600 門 2r0.96m、v3.14 2底面積 S=r2=2.9m25.3.2脫硫塔咼度計(jì)算液氣比取L/G= 2.1，煙氣中水氣含量設(shè)為4%循環(huán)水泵流量:丄Q HG1G°0(L/M3)= 2.1 20900 1 一0.04 =42.13m3/h1000 塔底漿液區(qū)的高度:塔底漿液區(qū)取泵5min的