燃煤鍋爐脫硫系統(tǒng)設(shè)計說明

1、. .PAGE13 / NUMPAGES13環(huán)境工程綜合實驗課程設(shè)計 專 業(yè): 環(huán)境工程姓 名: 學 號:目 錄 TOC o 1-3 h z u HYPERLINK l _Toc3761080751 課程設(shè)計題目 PAGEREF _Toc376108075 h 3HYPERLINK l _Toc3761080762 設(shè)計依據(jù) PAGEREF _Toc376108076 h 3HYPERLINK l _Toc3761080772.1 技術(shù)標準與依據(jù) PAGEREF _Toc376108077 h 3HYPERLINK l _Toc3761080782.2 設(shè)計參數(shù)與參數(shù)圍 PAGEREF _To

2、c376108078 h 3HYPERLINK l _Toc3761080792.3 設(shè)計原則與設(shè)計目標 PAGEREF _Toc376108079 h 4HYPERLINK l _Toc3761080803 污染源強分析 PAGEREF _Toc376108080 h 4HYPERLINK l _Toc3761080813.1 污染物濃度的計算 PAGEREF _Toc376108081 h 4HYPERLINK l _Toc3761080823.2煙氣中SO2的濃度計算 PAGEREF _Toc376108082 h 6HYPERLINK l _Toc3761080833.3煙氣SO2排放

3、量的計算 PAGEREF _Toc376108083 h 7HYPERLINK l _Toc3761080844 工藝設(shè)計 PAGEREF _Toc376108084 h 7HYPERLINK l _Toc3761080854.1 工藝選擇 PAGEREF _Toc376108085 h 7HYPERLINK l _Toc3761080864.2吸收設(shè)備的選擇 PAGEREF _Toc376108086 h 8HYPERLINK l _Toc3761080874.3 工藝原理 PAGEREF _Toc376108087 h 8HYPERLINK l _Toc3761080884.4 脫硫系統(tǒng)工

4、藝流程 PAGEREF _Toc376108088 h 9HYPERLINK l _Toc3761080894.5 工藝組成 PAGEREF _Toc376108089 h 9HYPERLINK l _Toc3761080905 相關(guān)的設(shè)計計算 PAGEREF _Toc376108090 h 10HYPERLINK l _Toc3761080915.1 脫硫劑液箱容量與設(shè)計 PAGEREF _Toc376108091 h 10HYPERLINK l _Toc3761080925.2 增壓風機 PAGEREF _Toc376108092 h 10HYPERLINK l _Toc376108093

5、5.3 SO2吸收系統(tǒng) PAGEREF _Toc376108093 h 11HYPERLINK l _Toc3761080945.3.1 塔徑與底面積計算 PAGEREF _Toc376108094 h 11HYPERLINK l _Toc3761080955.3.2 脫硫塔高度計算 PAGEREF _Toc376108095 h 11HYPERLINK l _Toc3761080966 附圖 PAGEREF _Toc376108096 h 12HYPERLINK l _Toc376108097附圖1 雙堿法煙氣脫硫工藝流程圖 PAGEREF _Toc376108097 h 12HYPERLI

6、NK l _Toc376108098附圖2 吸收塔系統(tǒng) PAGEREF _Toc376108098 h 13HYPERLINK l _Toc376108099附圖3 吸收塔平面圖 PAGEREF _Toc376108099 h 131 課程設(shè)計題目省某火電廠30t/h燃煤鍋爐煙氣的脫硫系統(tǒng)設(shè)計2 設(shè)計依據(jù)2.1 技術(shù)標準與依據(jù)（1）大氣污染物綜合排放標準 （GB16297-1996）（2）工業(yè)鍋爐與爐窯濕法煙氣脫硫工程技術(shù)規(guī)（HJ4622009）（3）大氣污染防治手冊（4）鍋爐大氣污染物排放標準（GB13271-2001）（5）環(huán)境空氣質(zhì)量標準（GB3095-1996）（6）省大氣污染物排放標

7、準2.2 設(shè)計參數(shù)與參數(shù)圍（1）根據(jù)技術(shù)標準與排放標準，確定設(shè)計參數(shù)與設(shè)計圍。鍋爐型號：30 t/h 鍋爐一臺煙氣排放量：19000m3/h燃料種類：無煙煤燃煤量：2.237152t/h爐溫度：700鍋爐排煙溫度：155煙氣含氧量：60.2605mol/kg（燃煤）目前SO2排放濃度：1353mg/含硫率：1.1% 鍋爐熱效率：75% 空氣過剩系數(shù)：1.2(2)擬用雙堿法，據(jù)工業(yè)鍋爐與爐窯濕法煙氣脫硫工程技術(shù)規(guī)（HJ 4622009），故有:液氣比（G/L）為2鈣硫比（Ca/S）為1.1凈化效率不小于95%可用率為95%2.3 設(shè)計原則與設(shè)計目標設(shè)計原則：（1）設(shè)計中為將來更加嚴格的排放標準與

8、規(guī)模擴大留有余地。（2）因地制宜，節(jié)省場地。（3）嚴禁轉(zhuǎn)移污染物，全面防治二次污染。設(shè)計目標：（1）根據(jù)省大氣污染物排放標準標準，該火電廠標準狀態(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，同時執(zhí)行環(huán)境空氣質(zhì)量標準（GB30951996）的二級標準，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）總量控制指標達標3 污染源強分析3.1 污染物濃度的計算含硫率為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/molC 649.572 54.131 54.131H 25.308 12.654(

9、分子) 6.327O 14.06 0.879 -0.4395N 6.327 0.226 (分子) S 7.733 0.242 0.242H20 75 4.17 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(1+3.78) mol/kg =288.0452 mol/kg （燃煤）即標況下288.0452eq f(22.4,1000)m3N /kg = 6.452 /kg（燃煤）(2) 理論煙氣量（按照標準狀

10、況換算體積，下同）22.4/1000eqf(22.4,1000)eqf(22.4/1000eqf22.4/1000理論上煙氣的組成為CO254.131mol/kg；H2O12.654+4.17=16.824mol/kg;N260.26053.78+0.226=228.01mol/kg ; SO20.242mol/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）282.383eq f(22.4,1000)/kg = 6.325 m3N /kg （燃煤）理論濕煙氣量為：（282.383+16.824）mol/

11、kg=299.207mol/kg（燃煤）299.207eq f(22.4,1000)m3N /kg = 6.702 /kg （燃煤）（3）實際煙氣量空氣過剩系數(shù)為1.2，可求：實際干煙氣量Vfg =理論干煙氣量+理論空氣量（空氣過剩系數(shù)-1） =6.325+ 6.452 0.2 = 7.6154/kg （燃煤）實際濕煙氣量Vfg =理論濕煙氣量+理論空氣量（空氣過剩系數(shù)-1）=6.702+ 6.452 0.2 = 7.9924 /kg （燃煤）(4)鍋爐燃煤量：式中：D：鍋爐每小時的產(chǎn)汽量（kgh）；Q低：煤的低位發(fā)熱量（kcal/kg） ：鍋爐的熱效率（%）；i2：鍋爐在某工作壓力下的飽和蒸

12、汽熱焓（kcal/kg）；1.25MPa 時為1400.4kJ/kg i1：鍋爐給水熱焓（kcal/kg），一般給水溫度取20，則i1=84.80kJ/kg，則:標準狀態(tài)下的總干煙氣量：標準狀態(tài)下的總濕煙氣量：取設(shè)計煙氣量為19000/kg3.2煙氣中SO2的濃度計算(1) SO2產(chǎn)污系數(shù)與其質(zhì)量流量二氧化硫產(chǎn)污系數(shù)： (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），%Kg/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：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鍋爐最續(xù)工況負荷時

13、的燃煤量，t/hq鍋爐機械未完全燃燒的熱損失，%Sar燃料的收到基硫分，% 所以：煙氣中SO2 的實測濃度為：根據(jù)鍋爐大氣污染物排放標準（GB13271-2001）的相關(guān)規(guī)定，需將實物濃度折算，規(guī)定說明燃煤鍋爐，折算項目為煙塵，SO2，NOX排放濃度時，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算：式中 C折算后的煙塵、二氧化硫和氮氧化物排放濃度，g/ 實測的煙塵、二氧化硫和氮氧化物排放濃度，g/ 實測的過量空氣系數(shù) 規(guī)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SO2的濃度：3.3煙氣SO2排放量的計算工業(yè)鍋爐與爐窯濕法

14、煙氣脫硫工程技術(shù)規(guī)（HJ 4622009）對于65t/h以下工業(yè)鍋爐脫硫裝置的設(shè)計脫硫效率不宜小于80%的標準。則每小時去除SO2的量為：出口煙氣中SO2的排放量為：取煙囪出口處平均風速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速的1.5倍，故取煙囪出口流速v為9.0m/s；取為0.5;煙氣出口處煙流溫度Ts為155；煙囪高度取60m;煙囪出口徑D為2m。根據(jù)霍蘭德（Holland）公式得煙氣抬升高度：總高度H=60+11.53=71.53m地面最大濃度 脫硫結(jié)果滿足省大氣污染物排放標準，亦滿足環(huán)境空氣質(zhì)量標準的二級標準，即小于居民區(qū)大氣中SO2 最高允許的日平均濃度0.15m

15、g/m3，脫硫效果良好。4 工藝設(shè)計4.1 工藝選擇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，而且地區(qū)鎂源不足，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。相對于以上三種工藝，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工藝選擇的“技術(shù)成熟、經(jīng)濟合理、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SO2吸收凈化過程，處理的是低濃度SO2煙氣，煙氣量相當可觀，要求瞬間連

16、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)備阻力以與吸收液循環(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。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，旋流板塔具有負荷高、壓降低、不易堵、彈性好等優(yōu)點，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：+2洗滌液

17、含有再生后返回的與系統(tǒng)補充的,在洗滌過程中生成亞硫酸鈉。 2+在洗滌液中還含有,系煙氣中的與亞硫酸鈉反應(yīng)而生成。 2+2（2）再生反應(yīng)用石灰漿料進行再生時：+ +2 +亞硫酸鈣的一般形式為半水亞硫酸鈣。用石灰石粉再生時：2 + + +1/2（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?2+32+2加酸后，PH 下降到23，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。+4.4 脫硫系統(tǒng)工藝流程4.5 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

18、化池、鈉堿罐、攪拌器與相應(yīng)的閥門、管道與管件等。由成品石灰（粒徑小于10mm（90）的粉狀石灰）運至廠里后手工加入石灰消化池進行消化，消化后的石灰漿液自流至再生池中進行脫硫液再生反應(yīng)。煙氣系統(tǒng)熱煙氣自鍋爐出來后進入吸收塔，向上流動穿過噴淋層，在此煙氣被冷卻到飽和溫度，煙氣中的SO2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)引風機進入煙囪排空。從鍋爐出口至脫硫塔進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)。SO2吸收系統(tǒng) 在吸收塔，脫硫液中的氫氧化鈉與從煙氣中捕獲的SO2、SO3等發(fā)生化學反應(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

19、去氣流中夾帶的霧滴后排出吸收塔。SO2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)埋件與外部鋼結(jié)構(gòu)、沖洗系統(tǒng)組成。5 相關(guān)的設(shè)計計算5.1脫硫劑液箱容量與設(shè)計(1)石灰消化池本設(shè)計采用化灰池攪拌器，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26.465678=36.86kg/h。按照工業(yè)鍋爐與爐窯濕法煙氣脫硫工程技術(shù)規(guī)（HJ 4622009），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，熟石灰漿液箱容量為所以設(shè)計V 漿液箱為0.5m3。尺寸：直徑 =0.85m，高度h=0.86m。(2)鈉堿溶解池鈉堿溶解池的有效容積取1.5m3。尺寸：直徑 =1.23m，高度h=1.24m。5.2 增壓風