发电机废气治理设计毕业论文

发电机废气治理设计 摘要柴油发电机是一种把燃油的化学能转化为电能的机电一体化设备。在现代化程度日益提高的今天，特别是随着计算机网络以及通讯事业的蓬勃发展，设备对于电力供应可靠性的要求也日益增强，这样就使得柴油发电机有了广阔的发展空间。但是柴油发电机在为人们提供便利的同时，也因为机组自身存在的噪声、排放等问题影响着我们的生存环境以及人们的工作和生活。随着人们对环境要求的逐渐提高，如何解决并克服上述问题就成为柴油发电机应用和发展的关键。 本工程设计主要为柴油发电机的机房通风、噪声控制、尾气净化以及尾气余热回收等一系列相关工程进行设计。结合已有的工程项目，对发电机排出的尾气黑烟，目前的常规做法是采用旋流板水洗喷淋法。本设计对传统的旋流板喷淋法进行改良，对除尘脱硫塔所用旋流板的层次和偏转角度等进行了优化设计，雾化喷嘴采用特别设计的旋流式无阻塞喷嘴，解决了易堵塞、旋流板阻力损失大等关键技术问题。此外，本设计还有一个突出的特点，就是利用热交换器有效地实现了烟气的余热回收。关键词：柴油发电机，机房通风，噪声控制，尾气净化，旋流板水洗喷淋AbstractDiesel generator is an integrative equipment that changes the diesel oils chemical energy into electric energy. In the increasingly modern today, especially with the vigorous development of computers network and communication career, the reliability of the electric power accommodation for the equipment needed to be improved. It will come into a truth that diesel generator will win an extensive application in the market. Meanwhile, the generators exhaust gas and noise destroy our environment and bother our life and work. With the high demand of the environment, how to solve the problems has become the key for the diesel generators application and development.This paper is mostly designed for the diesel generators room aeration、noise control、flue gas purification and recycle of the remnant heat. Combining the present projects, the conventional mean of the generator exhaust gas purification is cyclonic spray scrubber. And this project has improved the conventional cyclonic spray techniques, including the optimization of the tower plates arrangement and spiral angle. And it introduces the non-plugging spray nozzle instead of the atomization nozzle, which is specially designed for the project. These improvements solve the key technical problems such as easy blocking and great loss of spiral flow plate resistance. Besides, this project presents a new point, which is recycling the exhaust gas heat by using the heat exchanger.Key words: Diesel generator, Diesel generators room aeration, Noise control, Exhaust gas purification, Cyclonic spray scrubber 目 录1 绪论11.1 课题背景及目的11.2 废气处理技术21.2.1 烟气脱硫21.2.2 烟气脱硝41.2.3 烟气除尘51.3 论文研究内容62 柴油发电机尾气处理设计72.1 设计依据及标准72.1.1 设计依据72.1.2 烟气量和污染物浓度72.1.3 设计原则72.1.4 设计范围82.1.5 设计目标82.2 方案设计与工艺流程简介82.2.1 处理工艺的选定82.2.2 工艺流程92.2.3 工艺说明92.3 工艺计算和设备技术参数122.3.1 尾气气压计算122.3.2 旋流板喷淋塔（不锈钢）132.3.3 丝网除雾器142.3.4 循环水泵（不锈钢）152.3.5 循环水槽152.3.6 溶碱槽162.3.7 管道计算162.3.8 引风机182.3.9 系统控制193 发电机机房通风和噪声控制193.1 机房通风和噪声源193.2 设计依据及标准203.2.1 设计依据203.2.2 设计标准203.3 设计计算与作用原理203.3.1 机组通风系统203.3.2 机房噪声控制措施214 工程投资概算244.1 工程投资概算依据与原则244.2 工程投资概算244.2.1 管道工程投资概算244.2.2 烟气净化系统的其他装置设备概算254.2.3 总投资概算264.3 运行费用26总结27参考文献28致谢30CONTENTS1 Introduction11.1 Background and Intention of this Research11.2 Exhaust Gas Purification Technology21.2.1 Exhaust Gas Desulphurization21.2.2 Exhaust Gas Nitrogen Oxide Reduction41.2.3 Exhaust Gas Dedusting51.3 Content of the Study62 Design of the Diesel Generator Exhaust Gas Purification72.1 Gist and Standard of the Design72.1.1 Gist of Design72.1.2 Flux of Exhaust Gas and Concentration of Pollutions72.1.3 Principle of Design72.1.4 Range of Design82.1.5 Objective of Design82.2 Design of the Project and the Brief Introduction of Technological Process82.2.1 Selection of Technology82.2.2 Technological Process92.2.3 Illumination of Technology92.3 Calculation and Parameter of the Equipment122.3.1 Calculation of Pressure122.3.2 Calculation of Cyclonic Spray Scrubber（Stainless Steel）132.3.3 Calculation of Silk Screen Demister142.3.4 Recirculation Pump（Stainless Steel）152.3.5 Cycling Gullet152.3.6 Trough of Alkali Dissolving162.3.7 Calculation of Pipeline172.3.8 Type Selection of Fan182.3.9 System Control193 Aeration of the Diesel Generator Room and Noise Control203.1 Aeration of the Diesel Generator Room and the Source of Noise203.2 Gist and Standard of the Design203.2.1 Gist of the Design203.2.2 Standard of the Design203.3 Calculation and Principle213.3.1 Aeration System213.3.2 Noise Control Technology214 Budgetary Estimate of the Project Investment244.1 Gist and Principle of the Budgetary Estimate of Project Investment244.2 Budgetary Estimate of the Project Investment244.2.1 Pipeline of Budgetary Estimate of Project Investment244.2.2 Other Equipments of Budgetary Estimate of Project Investment254.2.3 Total Budgetary Estimate of the Project Investment264.3 Cost of Operating26Conclusion27References28Acknowledge30321 绪 论1.1 课题背景及目的随着社会的发展，人民生活水平的提高，在现代民用建筑当中，用电设备的种类和数量越来越多，在这些用电设备当中，不仅有消防泵、喷淋泵等消防设备，还有需要可靠供电的生活泵、电梯等用电设备，为满足这些设备用电的可靠性，当市政电网无法提供两路独立电源时，在设计中采用柴油发电机组作为备用电源的方法被普遍采用。柴油机以其动力大、效率高、燃油经济性好、适应性强和功率范围广等优点，而被广泛应用于交通运输、工程及农林机械等领域。但柴油机排出的大量有害物质，给环境带来了严重污染，危害着人类的健康。柴油发电机作业柴油燃烧时会产生高温烟气，其主要污染物有碳黑、烟尘、二氧化硫、氮氧化物等，据有关资料显示,柴油发电机组在运行过程中,每产生1千瓦小时的电能，大约会产生二氧化硫3.7克，一氧化氮1.5克，二氧化碳860克，还有因为燃烧不充分所产生的积碳，如果对废气不加以处理而任由其排放，则对人类健康和厂区周围环境影响较大，根据有关环保的规定，必须加以治理。广东省能源以燃煤燃油为主，据统计，2001年广东省二氧化硫年日均值为0.22毫克/立方米，氮氧化物年日均值为0.045毫克/立方米，酸雨频率为44.3%，降水PH平均值为4.82，PH最低值达到3.46(相当于食用醋的酸度)。除阳江、茂名、河源、梅州四市外，广东省其余十七个市都被国务院划为酸雨控制区，占全省国土面积的63%。可见，广东省的酸雨形势非常严峻，柴油发电机的烟气脱硫脱氮势在必行。此外，柴油机被认为是城市大气微粒的主要污染源。由于柴油机颗粒物组成复杂并且颗粒粒径甚小，大都属于亚微米级粒子和纳米级粒子，排放后能长时间悬浮于大气中人们的呼吸高度内，危害极大，因此颗粒净化技术也与脱硫脱氮成为人们关注的焦点。烟气的脱硫和烟尘治理一直以来是我国大气污染防治的重点领域。在烟气脱硫技术和设备方面，根据中华人民共和国大气污染防治法的要求，适当发展简易型脱硫工艺技术和设备，发展烟气循环流化床脱硫、喷雾干燥脱硫、炉内喷钙尾部增湿活化脱硫、电子束脱硫等工艺，以适应中小机组的烟气脱硫；在烟尘治理方面，淘汰技术落后、质量低劣的旋风除尘器，重点发展高效低阻及除尘、脱硫、脱氮一体化，即组合式除尘器。由于硫氧化物、氮氧化物同是国家限制排放的污染物,而分开处理明显增加了设备的投资和空间的占用。所以,一体化也势在必行。自从1998年国务院颁布了酸雨控制区和二氧化硫污染控制区划分方案之后，对脱硫担出了更高的要求，迫切需要脱硫除尘设备，面对如此状况，开发制造出适合于烟气脱硫脱氮除尘一体化设备具重要意义。对于脱硫、脱硝、除尘世界各国急于寻找高科技技术。用一种介质、三种功能，同时在一个容器内完成，达到即脱硫，又脱氮还能除尘，无废渣、废水、废气排放，以废治废，变废为宝的新型装置技术，截止目前还没有新的方法和装置1，特别是低浓度SO2的治理已成难题。1.2 烟气处理技术1.2.1 烟气脱硫在长期的研究、开发和应用过程中，烟气脱硫工艺流程多达180种，然而取得工业应用价值的不过十余种。分类方法很多，一般按照操作特点分为干法、湿法和半干法；按照生成物的处置方式分为回收法和抛弃法；按照脱硫剂是否循环使用分为再生法和百再生法。根据净化原理也分为两大类：（1）吸收吸附法，用液体或固体物料优先吸收或吸附废气中的SO2；（2）氧化还原法，将废气中的SO2氧化成SO3，再转化为硫酸或还原为硫，再将硫冷凝分离。前者应用较多，后者还存在一定的技术问题，应用较少2。1、湿法脱硫 ：这是目前较成熟、运行较稳定的方法。由于是气液反应,脱硫反应速率快、效率高、脱硫剂利用率高。但由于其废水处理量大,运行成本也较高。 （1）石灰石-石灰法。是以石灰石或石灰的浆液为脱硫剂,在吸收塔内对SO2烟气进行洗涤吸收的方法，其产物为CaSO3和CaSO4。石灰石系统的最佳操作条件PH值为5.86.2,而石灰系统的最佳PH值为8。由于原料中的Ca(OH)2或CaCO3沉积或结晶析出、反应产物CaSO3和CaSO4的结晶析出等,所以其最大的难点是吸收塔结垢和堵塞问题。为了解决这个问题,现在石灰石-石灰法已被石灰石-石膏法所代替。 （2）石灰石-石膏法。是以空气鼓入吸收塔,使得CaSO3氧化为CaSO4(石膏),由于其鼓入气体使料液更为均匀,脱硫率更高,其堵塞和结垢的几率大大降低。此法的最大优点是石灰石来源广、价格低,而生成的石膏可用于建筑材料和钙塑材料。其缺点是系统管理操作复杂、初期投资较大3。 （3）双碱法。此法种类较多,实际上是为了克服石灰法易结垢的缺点,主要是钠碱双碱法。即采用Na2CO3或NaOH溶液为第一吸收液,再用石灰石或石灰溶液为第二碱液使之再生,再生后溶液继续循环使用。此法得到的SO2仍以CaSO3或CaSO4的形式沉淀出来。由于其产物的生产过程在吸收塔外,所以避免了结垢和堵塞。 （4）氧化镁吸收法。除了Ca2+对SO2有吸收作用外，MgO、MnO2和Z2O等对SO2也有吸收作用。此法具有代表性的工艺有基里洛(Girillo)法和凯米克(Chemico)法。基里洛法是用吸收性能好且易再生的MgOx、MnOy为吸收剂,吸收烟气中的SO2。凯米克法是用MgO的水溶液Mg(OH) 2吸收烟气中的SO2，吸收液再生后可继续循环使用4。我国氧化镁资源丰富,而且可再生,成本相对较低,吸收后得到高浓度SO2气体,适宜于制造硫酸或固态硫磺。由于镁还是会有损失,易造成二次污染。 （5）钠碱吸收法。本法是用NaOH、Na2CO3和Na2SO3的水溶液为吸收剂,吸收烟气中的SO2。其中使用最多的是威尔曼-洛德(Wellman-Lord)法,是美国和日本应用较多的脱硫方法5。此法实际上是采用Na2SO3和NaHSO3混合液为吸收剂。当吸收剂中NaHSO3浓度达到80% 90%时,就要对吸收剂进行再生,可获得较高浓度的SO2和Na2SO3。再生后的Na2SO3可用于循环使用,SO2可用于生产硫酸。对烟气的吸收效率可达到90%以上。此法具有吸收速度快、运转时不易堵塞等优点。 除以上方法外,湿法还包括氨法、碱式硫酸铝法、水和稀酸吸收法等。这些方法由于吸收效率不高,应用范围较窄。 2、半干法脱硫。是利用显热蒸发吸收液中的水份,使最终产物为干粉状,得到废渣较难利用,一般抛弃处理。 （1）炉内喷钙湿活化(LIFAC)法。此法是由芬兰IVO公司和TAMPELLE公司联合开发的。是在传统炉内喷钙法基础上增加了活化反应器,并促进喷水增湿。由于其脱硫效率可达到75% 80%左右,较适合于中小机组和老电厂改造。 （2）旋转喷雾干燥(SDA)法。此法是利用喷雾干燥的原理,将吸收剂(如石灰浆液)雾化喷入吸收塔内,使得吸收剂与烟气中的SO2发生化学反应。得到的固体以废渣形式排出。SDA法系统简单、投资较低,不会结垢和堵塞,但其效率略低于湿法。 （3）干法脱硫。传统是用石灰苏打(CaO-Na2CO3)干粉来除去烟道内废气所含的SO2，从而得到干粉状钙盐和钠盐及未反应的干燥粉尘的混合产物的方法。此法可以达到自动控制的目的,但效率不及湿式脱硫法,可靠性也还有待提高。发展FGD，各国因国情差异采取的技术路线不尽相同。日本主要采用“石灰石-石膏法”重要原因之一是缺乏天然石膏资源，脱硫副产品出路没问题6，也降低了脱硫成本。美国天然石膏和硫磺资源丰富，而且地域辽阔，每年脱硫产生固体废弃物约3000万吨，大多采取抛弃堆存的方法经济可行。但从总体上讲，世界范围内始终是石灰/石灰石湿式工艺占绝对优势，它是公认的FGD传统技术和主流工艺7。我国人均土地资源有限，又是一个硫磺资源缺乏而天然石膏资源丰富的国家，因而，美、日、德等国脱硫副产物的解决方法在我国不能套用。随着2000年大气污染防治法的出台，规定了多项重大的大气污染防治法律制度和措施，进一步加大了大气污染防治的力度。虽然国家对大气污染防治工作的日益重视在一定程度上缓解了二氧化硫污染的恶化趋势，但是污染处理现状依然不容乐观，其中低浓度二氧化硫烟气治理技术还是热点和难点。因此针对一些企业生产要求FGD流程短，操作简单的特点，我国在在探索低硫燃烧、型煤固硫等技术的同时，也要开发一些简易除尘脱硫组合技术8。1.2.2 烟气脱硝由于炉内低氮燃烧技术的局限性, 对于柴油发电机,采用改进燃烧技术可以达到一定的除NOx 效果,但脱除率一般不超过60%。使得NOx 的排放不能达到令人满意的程度，为了进一步降低NOx的排放，必须对燃烧后的烟气进行脱硝处理。目前通行的烟气脱硝工艺大致可分为干法、半干法和湿法3类。其中：（1）干法包括选择性非催化还原法(简称SNCR) 、选择性催化还原法(简称SCR)、电子束联合脱硫脱硝法；SCR过程是以氨作还原剂，通常在空气预热器的上游注入含NOx烟气，在含有催化剂的反应器内NOx被还原为N2和H2O，催化剂的活性材料通常由贵金属、碱性金属氧化物和沸石组成；在SNCR脱硝工艺中，尿素或氨基化合物作为还原剂将NOx还原为N2；电子束法是用高能电子束(0. 81MeV) 辐射含NOx 和SO2的烟气，产生的自由基氧化生成硫酸和硝酸, 再与NH3发生中和反应生成氨的硫酸及硝酸盐类，从而达到净化烟气的目的。（2）半干法有活性炭联合脱硫脱硝法（简称AC）。AC法利用活性炭特有的大比表面积，多空隙从而进行脱硝的，同时还可以进行脱硫。（3）湿法有臭氧氧化吸收法等。就目前而言，干法脱硝占主流地位。其原因是：NOx与SO2相比，缺乏化学活性，难以被水溶液吸收；NOx 经还原后成为无毒的N2和O2，脱硝的副产品便于处理；NH3对烟气中的NO可选择性吸收，是良好的还原剂。湿法与干法相比，主要缺点是装置复杂且庞大；排水要处理，内衬材料腐蚀，副产品处理较难，电耗大（特别是臭氧法）。1.2.3 烟气除尘柴油机排放颗粒物产生的主要原因是由于燃料燃烧不均匀在高温缺氧条件下氧化、裂解而形成。柴油机颗粒物组成复杂并且颗粒粒径甚小，大都属于亚微米级粒子和纳米级粒子，对人体和大气环境有着不容低估的危害。目前针对柴油燃烧烟气净化的技术有：（1）过滤捕集技术。过滤器通常称为颗粒捕集器，是减少柴油机颗粒物最直接的方法，也是目前国际上最接近商品化的柴油机微粒后处理技术。其利用的是碰撞、拦截和扩散的机械过滤过程。（2）静电吸附捕集技术。利用附加强电场对呈带电特性的碳烟微粒进行静电吸附。（3）湿式净化技术。湿式净化分为水箱洗涤和喷水洗涤，可全面降低柴油机废气中各有害污染物的含量，同时还能有效地降低排气温度，减轻废气排放噪声。（4）旋风分离技术。利用离心力实现颗业物的气固分离而除去。但由于柴油机颗粒物粒径太小，分离效率受到限制。所能通常需在旋风分离装置前加入絮凝剂或增设微粒凝聚器使颗粒物凝聚长大以提高脱除效率。国外研究人呐喊在旋风分离装置前增设一水冷流化床来促进颗粒物的凝聚过程，取得了良好效果9。从现已开发应用的技术来看，虽然均在某些方面具有其优越性，但都存在一定的缺陷和局限性，因此急需尽快开发出一种体积小、重量轻、效率高、适用性广、价格低且能同时脱除柴油机废气中的颗粒物及其他有害物质的净化技术和设备。1.3 论文研究内容综合以上各脱硫、脱硝和除尘工艺的优缺点，烟气脱硫脱氮除尘一体化工艺应运而生。依据我国国情，电力脱硫脱销除尘一体化技术装置是实现以废治废，废物二次利用，它不仅是投资小，更直观的是运行费用低，三为一体设备建设周期短。时代在呼唤国内环保企业要用高科技手段，将新型脱硫脱硝除尘为一体化的整体系统工程技术装置产业化。脱硫脱销除尘的核心是装置，目前国内外都采用喷淋塔。由浙江大学谭天恩教授为首的研究小组发明的旋流板塔是一种高效、节能的传质设备，具有气液通量大、压降低、操作弹性宽、除尘效率高、不易堵塞、效率稳定等优点，其综合性能优于目前国内外普遍使用的其它脱硫塔。旋流板塔工作时，烟气由塔底切向高速进入，在塔板叶片的导向作用下旋转上升。逐板下流的液体在塔板上被烟气喷成雾滴状，使气液间有很大的接触面积。液滴在气流的带动下旋转，产生的离心力强化气液间的接触，最后被甩到塔壁上，沿壁下流，经过溢流装置流到下一层塔板上，再次被气流雾化而进行气液接触。由于塔内提供了良好的气液接触条件，气体中的SO2等酸性气体被碱性液体吸收的效果好；旋流板塔同时具有很好的除尘性能，气体中的尘粒在旋流塔板上被水雾粘附，并受离心力作用甩到塔壁而除去，从而具有较高的除尘除雾效率10。本论文正是综合利用了这种旋流板塔对柴油发电机烟气治理进行设计，同时对其系统的机房通风、噪声控制以及尾气余热回收等一系列相关工程进行了探讨。2 柴油发电机尾气治理设计发电机组运行时柴油机排出的尾气是一种高温高速的脉动性气流，噪声大，污染重。柴油燃烧时排2放烟气中含有大量碳黑、SO2、NOx等有毒有害物质，若不加处理直接排放，对大气环境会造成污染，根据国家的环保要求，对该废气进行治理后达标排放。2.1 设计依据及标准2.1.1 设计依据1、大气污染物综合排放标准（GB16297-1996）2、环境空气质量标准(GB3096-1996)中的二级标准3、大气污染物排放限值(DB44/27-2001)中的二时段二级标准4、三废处理工程技术手册（废气卷）5、建设单位提供的有关原始技术资料2.1.2 烟气量和污染物浓度配备功率为250kw“康明斯”柴油发电机1台。根据该柴油发电机的供应商提供的性能参数：以柴油为燃料，参照同类型柴油发电机一程实例，发电机运行时，各参数为：l 燃油锅炉燃料消耗量约为：45kg/h；l 尾气出口温度约为200；l 尾气排放量：2500m3/h；l 尾气含尘浓度约为：250mg/ m3；l 尾气含SO2约为：220mg/ m3（柴油含硫量0.6%）；l 尾气含氮氧化物约为：550 mg/ m3；l 林格曼黑度约为：大于1级。2.1.3 设计原则1、本方案遵循投资省、维护管理方便、保证达标排放、不产生二次污染的原则2、工艺成熟可靠，设计合理，方便生产。2.1.4 设计范围本工程设计主要包括柴油发电机的机房通风、噪声治理、尾气治理、尾气余热回收工程设计。2.1.5 设计目标尾气治理后排放浓度应达到大气污染物综合排放标准（GB16297-1996）中“燃油锅炉大气污染物排放限值”二时段二级标准，列表如下表2.1：表2.1 大气污染物综合排放标准二级标准名 称SO2颗粒物 氮氧化物林格曼黑度大气污染物综合排放标准550 18 240 1级 治 理 后550 18240 1级2.2 方案设计与工艺流程简介2.2.1 处理工艺的选定对柴油发电机组排出的尾气黑烟，按目前的常规做法是采用旋流板水洗喷法，采用旋流板式喷淋塔，气体在塔内由下向上高速运动，与自上向下喷出的洗涤液想接触，由于塔内设置了多层旋流板，它能增加气液接触面积和接触时间，使尾气与水在塔内和板面上充分接触。尾气中的污染物质碳黑与喷淋水接触过程中，补水充分吸附，得以净化；尾气中的NOx、SO2等气态污染物通过在喷淋水中加入一定比例的NaOH使喷淋水呈碱性，在喷淋过程中，水与尾气接触时，发生化学反应，使NOx、SO2等气态污染物得到中和达到良好的处理效果。在整个尾气净化过程中设备无需清洗，所用的喷淋水可循环使用，整个处理过程可实现自动控制，操作简便。故在本方案中选用旋流板式喷淋塔工艺对发电机尾气进行净化处理。化学反应为： （1） SO2 + 2NaOH = Na2SO3 + H2O；（2） NOx + NaOH = N aNOx + H2O。2.2.2 工艺流程图2.1 柴油发电机烟气净化工艺流程图发电机尾气旋流板除尘脱硫塔除雾装置引风机烟囱水泵吸收液循环池脱硫剂脱硫剂热交换器气体流动方向液体流动方向2.2.3 工艺说明发电机尾气排放口安装有消音器和热交换器，尾气经消音器和热交换器，进入旋流板喷淋塔。喷淋水由循环泵提升进入喷淋塔，通过螺旋喷头形成喷雾，而尾气在进入除尘器的旋流装置后，以高速和45角与喷淋水雾充分混合，尾气中的尘粒加湿增重，在离心力的作用下，补甩到除尘器壁面，随壁面水流一道流入除尘器底部；与此同时，尾气中的二氧化硫与螺旋状锥型水膜在塔内和板面上充分接触，与水雾中的脱硫剂迅速反应，使尾气中的二氧化硫得以去除。经此处理尾气与水雾一起通过上行通道，在除雾器的作用下，水雾被去除。净化后的尾气则作为换热器的冷却剂，温度得到提升后，再通过风机对外排放。而洗涤液则经沉降池沉淀后进入循环水槽，由循环泵提升喷淋水循环使用，沉淀污水定期排至厂内污水处理系统净化排放。喷淋水循环系统安装PH自动监控系统，在线监测循环水的PH值，自动控制加碱量，使PH值保持恒定，确保系统稳定运行。本设计的一个突出的特点就是利用热交换器有效地实现了烟气的余热利用。一般为了利于烟气抬升，排烟温度宜在200以上，而净化后的尾气温度一般在30左右，需要在排放前对烟气进行加热。因此，利用柴油发电机尾气高温的特点，通过气-气热交换器，把发电机烟气的温度用于加热排放前的烟气。1、固定管板式换热器由于柴油机烟气的温度一般在200左右或更高，而吸收操作则要求在较低的温度下（60左右）进行，低温有利于吸收，高温有利于解吸。因而在进行吸收之前要对烟气进行预冷却。通常，将烟气冷却到60左右较为适宜。常用冷却烟气的方法有：应用热交换器间接冷却；应用直接增湿（直接喷淋水）冷却；用预洗涤塔除尘增湿降湿，这些都是较好的方法，也是目前使用较广泛的方法。本设计应用固定管板式换热器间接进行冷却。固定管式换热器的结构如下图2.2所示：图2.2 管式换热器结构图它由壳体、管束、封头、管板、折流挡板、接管等部件组成。其结构特点是管束以焊接或胀接在两块管板上，管板分别焊接在壳体两端并在其上与封头连接，封头和壳体上装有流体进出口管。与其他形式的换热器相比，其结构简单、紧凑，制造成本较低；管内不易积垢，即使产生了污垢也便于清洗。但无法对管子的外表面进行检查和机械清洗。由于管束和管板与外壳的连接均为刚性，而管内管外是两种不同温度的流体，因此，当两流体温度差较大（大于50）时产生温差应力，以致管子扭弯或从管板上松脱，甚至于损坏整个换热器，故应考虑设置热补偿膨胀节。膨胀节通常焊接在外壳的适当部位上，常见有U形、平板形和形等几种，由于U形膨胀节的挠性与强度都比较好，所以使用得最为普遍。根据本设计的管子和壳体的壁温差小70和壳程压力小于0.6MPa，所以选用固定管板式换热器较合适11。2、旋流板式麻石除尘脱硫装置 该装置采用不锈钢旋流板和无阻塞不锈钢螺旋喷嘴，利用特殊方法固定两层旋板和一层除雾板（倒向旋流板），均匀地配置无阻塞螺旋喷嘴。旋流板式麻石除尘脱硫装置对旋流板的角度进行了优化，且制造旋流板所用的不锈钢是结构不锈钢，耐腐蚀、强度高。这种旋流板烟气阻力损失较小，烟气通过时吸收液有最大的接触面和接触机会。螺旋喷嘴是由螺旋和分散结构组成，在螺旋力的作用下从一个喷水孔向孔四周雾化喷出，吸收涂雾化良好，分散度高，增加了烟气与吸收液的碰撞和接触的几率，使吸收反应充分进行，大大提高了SO2的去除率。实践表明，这种结构的旋流板麻石除尘脱硫塔，除尘效率达99.5%以上，脱硫效率70 82%，并且无堵塞。除尘脱硫塔所用旋流板优化了板的层次和偏转角度等设计，雾化喷嘴采用特别设计的旋流式无阻塞喷嘴，解决了易堵塞、旋流板阻力损失大等关键技术问题。且本工艺用水循环使用，所以运行费用较低。3、除雾器湿法吸收塔在运行过程中，易产生粒径为10 30m的“雾”。“雾”不仅含有水分，它还溶有硫酸、硫酸盐、硝酸盐、SO2等，如不妥善解决，任何进入烟囱的“雾”，实际就是把SO2排放到大气中，同时也造成引风机的严重腐蚀。因此，工艺上对吸收设备提出除雾的要求。被净化的气体在离开吸收塔之前要进行除雾。通常，除雾器多设在吸收塔的顶部，多为二级除雾器，安装在塔的圆筒顶部（垂直布置）或塔出口的弯道后的平直烟道上（述评布置）。后者允许烟气流速高于前者。对于除雾器应设置冲洗水，间歇冲洗除雾器。净化除雾后烟气中残余的水分一般不得超过100mg/m3，更不允许超过200mg/m3，否则会沾污和腐蚀热交换器、烟道和风机。在本设计中采用丝网除雾器。丝网除雾器是一种分离效率高，阻力较小，重量较轻，所占空间不大的除雾器。它由金属或塑料丝编织成网，卷成盘状而成。可除去大于5m的雾滴，效率右达98% 99%，压力降不超过250Pa。4、循环水泵喷淋水是通过循环泵提升进入喷淋塔，洗涤液则经沉降池沉淀后进入循环水槽，再由循环泵提升循环使用。循环泵主要由泵体、叶轮、轴、冷却室、泵支架、悬架、密封部件、密封环等零件组成，泵进口为水平轴向，出口垂直向上，叶轮经过静平衡校验，用叶轮螺母与轴套一起固定在轴上，泵轴由一对单列向心推力球轴承和一只单列向心球轴承（或单列向心圆柱滚子轴承）支承在悬架上，泵体与冷却室及悬架用螺栓联接，泵通过弹 性联轴器由电动机直接驱动。泵的密封采用浮动环密封，或采用耐高温高压填料密封；泵的轴向力由单列向心推力球轴承承受，有的泵采用带背叶片的叶轮平衡轴向推力；浮动环密封部件和悬架部件均设有冷却室，外接冷却水总需要量为0.3 0.6m3/h。5、引风机风机由叶轮、机壳、进风口、传动组、调节门等部件组成。（1）叶轮：材料为16Mn，长短相间前向弯曲叶片，焊于弧锥形前盘与平板后盘中间，叶轮成型后经严格的静动平衡校正和超速运转试验，因此运行平稳可靠。 （2）机壳：用钢板焊接成蜗形整体。在蜗板上开有清灰门，便于清除叶片和机壳内的积灰。保证叶轮的平衡性和气动性能。 （3）进风口：制成收敛式流线形整体结构，用螺栓固定于风机一侧。 （4）传动组：由主轴、水冷轴承箱、联轴器组成。 主轴由优质钢制成，采用滚动轴承，轴承箱有整体式和剖分式两种形式。4 6.3采用整体式轴承箱；7.116采用剖分工轴承箱，两种轴承箱上均需通水冷却，耗水量因工作温度和环境温度不同而异，一般按 0.5m3/h 1m3/h考虑。轴承箱上装有温度计和油位指示，轴承箱采用30号机械油，加油量按油标标志要求实施。（5）调节门：用来调节风机流量大小。调节门为花瓣调心式，轴向安装于进风口之前，采用外部传动的结构，转动灵活方便，调节范围由90（全闭）到0（全开）。调节门的板把位置从进风口方向看在右侧，对右旋转风机，把从下往上推是从全闭到全开方向；对左旋转风机，板把从上往下拉是由全闭到全开方向。为使调节门各部正常工作，必须搞好润滑，建议采用高温（260C）膨润土脂，使风机在高温运转时不至失效2.3 工艺计算和设备技术参数2.3.1 尾气气压计算根据发电机资料的数据发电机尾气背压为1200Pa；热交换器阻力小于600 Pa计算；喷淋塔设备阻力小于700 Pa，按700 Pa计算；消音器阻力小于200 Pa，按200 Pa计算；烟道阻力小于200 Pa按200 Pa计算；系统总阻力H：H = 600 + 700 + 200 + 200 = 1700 Pa；系统总阻力H大于尾气背压1200Pa，因此系统不可利用尾气背压克服系统阻力，需增加引风机，引风机全压应大于喷淋塔的最大阻力，即P700Pa。2.3.2 旋流板喷淋塔（不锈钢）1、已知：气相流量：Vs = 2500 m3/h = 0.69 m3/s 液相流量：Ls = 9 m3/h = 0.0025 m3/s气相密度：G = 1.26 kg/m3 液相密度：L= 1000 kg/m3 混合液表面张力 = 56 mN/m，平均操作压强P = 1.013105Pa。2、计算过程：（1）塔径欲求出塔径应先计算出适宜空塔速度。适宜空塔速度u一般为最大允许气速uF 的0.60.8倍，即而最大允许气速uF可由求得。其中式中的C可由史密斯关联图查得，液气动能参数为：取板间距HT = 0.4m，板上液层高度hL= 0.08m，那么。根据以上数值由史密斯关联图可得液相表面张力为20 mN/m时的负荷系数C20=0.065。由所给出的工艺条件校正得：最大允许气速： 取安全系数为0.7，则适宜空塔速度为：u = 0.7 2.25 = 1.58 m/s由下式计算塔径：按标准塔径尺寸圆整，取D = 0.8m，那么实际塔截面积： 实际空塔速度： 安全系数 ，在0.6 0.8范围间，合适。（2）有效高度塔的有效高度:h = vt = 0.8 5 = 4.0 m则喷淋塔的有效尺寸：0.8高4.0 m2.3.3 丝网除雾器丝网除雾器是一种分离效率高，阻力较小，重量较轻，所占空间不大的除雾器。它由金属或塑料丝编织成网，卷成盘状而成。可除去大于5m的雾滴，效率右达98% 99%，压力降不超过250Pa。它的设计计算如下：1、设计气速可由求得，系数K可取0.08 0.11，在这里取K= 0.08： 2、丝网盘的直径：3、丝网层厚度H的确定：对于金属丝网，当丝网直径为0.076 0.4mm时，在适宜气速下，丝网层的厚度为100 150mm时，就能把气体中的绝大部分雾滴分离下来；当合成纤维网直径为0.005 0.03mm时，丝网厚度一般取50mm。在本设计中，选取纤维丝网，则H = 50mm。2.3.4 循环水泵（不锈钢）脱硫塔内装三层旋流板，三层螺旋喷嘴。每只螺旋喷嘴覆盖半径0.28m，覆盖面积0.25m2，每层喷淋管架装喷嘴1只，塔内共设喷嘴3只。采用0.5英寸螺旋喷嘴，喷嘴压力0.7b，每只喷嘴水量为45L/min，3只喷嘴喷淋水量8.1m3/h。1、 喷淋水管道阻力和局部阻力约为：1m H2O2、 循环泵提升高度为：4.0m3、 循环泵扬程H：H = 0.7 3 + 1 + 4.0 = 7.1 mH2O4、 选型：则选定泵为两台（一用一备）型号25HYF-9； 扬程12米；流量9 m3/h； 电机功率2.0KW，316不锈钢耐腐蚀泵。2.3.5 循环水槽1、容积：循环池主要用于沉淀粗颗粒灰渣，池体分为三级，砖混结构。水槽容量按一台泵开启10min的水量计算： 喷淋水槽有效容积为1.5 m3，规格：。2、材质：厚度=3 mm，316不锈钢板槽内出水端安装PH仪在线监测喷淋水PH值；出水端与回水端之间安装不锈钢隔网，阻隔大物全进入泵体；出水端安装浮球液位计自动补充自来水；回水端底部安装排污管阀，定期排污。2.3.6 溶碱槽1、有效容积：1 m3，规格：111.2m2、材质：厚度 = 8 mm PVC板3、搅拌器：104 r/min，材质：不锈钢4、加碱泵：流量Q=15 L/min，扬程H=2.4 m，型号：14CQ-8磁力泵2.3.7 管道计算1、根据发电机尾气配套烟道安装，取风速10m/s，则烟道直径参照风管设计规范，实际取300 mm；2、处理后的尾气对空排放，烟囱高度10米。3、管道阻力的计算：（1）根据计算各段的摩擦压损。管段：已知，d=300mm，L1 = 3m，K = 0.15，=0.0149，/d = 0.0149/0.3 = 0.05，则管段沿程阻力损失为：；同理，可计得其他管段的磨擦压损：管段： ；管段： ；管段: ； 图2.2 管道布置图（2）根据计算各管件的局部压损。管段；该管段有两个90弯头（R/d = 1.5）， = 0.25，则该管段局部压损为：；管段：该管段有四个90弯头（R/d = 1.5）， = 0.25；此外还有换热器压损，其压损小于300 Pa，按300 Pa来算，则该管段局部压损为：；管段：该管段有四个90弯头（R/d = 1.5）， = 0.25，此外还有旋流喷淋塔，其压损小于700 Pa，按700 Pa来算，则该管段局部压损为：；管段；局部压损除了包括三个90弯头外，还有风机进出口及烟囱的压力损失，若风机入口处变径管压损略不计，风机出口 = 0.1（估算），伞形风帽（h/D = 0.5）， = 1.3，则，所以该管段的局部压损为: ；（3）系统总压力损失为： （9.13+9.13+18.26+12.18）+（30.44+360.88+760.88+130.88）= 1331.78 Pa以上计算结果如下表2.2所示：表2.2 管道计算表管段编号流量Q(m3/h)管长d(mm)流速u(m/s)/d(m-1)摩擦压损 PL (Pa)局部压损系数局部压损Pm(Pa)管段总压 损P (Pa)系统总压损PL (Pa)2500 39.830.05 9.130.530.44 39.571331.78 3 9.135.9360.88 370.01 6 18.2612.50760.88 779.14 4 12.182.15130.88 143.062.3.8 引风机1、选择风机的计算风量： ；2、选择风机的计算风压：；3、根据上述风量和风压,在通风机样本上选择4-71No3.55A风机及其配套电机,其参数如下:（1）型号：4-71No3.55A； 转数：2900r/min；（2）全压：1620Pa； 流量：2747 m3/h（3）电机：y90L-2； 电机功率：4kw。4、复核电动机效率：配套电机满足需要。2.3.9 系统控制1、每台发电机尾气排放管安装电动蝶阀，设备运行同时开启电动蝶阀；设备停止时蝶阀保持关闭；2、设备启动前2min喷淋循环泵启动，PH测定仪同时工作；3、PH测定仪设定工作范围，PH检测值低于设定低线，加碱泵启动加碱，高于设定高线，加碱泵停止加碱。4、两台循环泵由时间继电器控制定时切换。5、设备停止工作