燃煤电站锅炉烟气除尘系统设计书.doc

1 燃煤电站锅炉烟气除尘系统设计书燃煤电站锅炉烟气除尘系统设计书 第一章 绪论 1 1 设计的背景及意义 中国是燃煤大国 能源结构中约有 70 的煤 而又随着近年来中国经济的快 速发展 由日益增多的煤炭消耗量所造成的二氧化硫污染和酸雨也日趋严重 给 农业生产和人民生活带来极大的危害 因此 采取有效的烟气治理措施 切实削减 二氧化硫的排放量 控制大气二氧化硫污染 保护大气环境质量 事关国家可持 续发展战略 是目前及未来相当长时间内中国环境保护的重要课题之一 就目前 的技术水平和现实能力而言 烟气脱硫 Flue gas desulfurization 缩写 FGD 技术是世界上应用最广泛 最经济 最有效的一种控制 SO2 排放的技术 按照脱硫方式和产物的处理形式划分 烟气脱硫一般可分为湿式脱硫 干式脱硫 和半干式脱硫三类 湿法脱硫占世界 80 以上的脱硫市场 是目前世界上应用最 广的 FGD 工艺 具有设备简单 投资少 操作技术易掌握 脱硫效率高等特点 而湿式石灰石 石灰法又占湿法的近 80 湿式钙法的优点是效率和脱硫剂的利 用率高 缺点是设备易结垢 严重时造成设备 管道堵塞而无法运行 且工程投资 大 运行成本高 对于中小型锅炉和窑炉不合适 双碱法正是中小型燃煤锅炉和 发电厂应用较广的烟气脱硫技术 为了克服湿法石灰 石灰石 石膏法容易结垢和 堵塞的缺点而发展起来的 该法种类较多 有钠钙双碱法 钙钙双碱法 碱性硫 酸铝法等 其中最常用的是钠钙双碱法 由于主塔内采用液相吸收 吸收剂在塔 外的再生池中进行再生 从而不存在塔内结垢和浆料堵塞问题 从而可以使用高 效的板式塔或填料塔代替目前广泛使用的喷淋塔浆液法 减小吸收塔的尺寸及操 作液气比 降低成本 再生后的吸收液可循环使用 另外 该工艺有钠碱法中反应 速度快的优点 脱硫效率高 可达 90 以上 应用较为广泛 因此双碱法脱硫工 艺在中小型燃煤锅炉的除尘脱硫上有推广价值 符合国家目前大力提倡的循环经 济 具有显著的环境效益和社会效益 以前我国燃煤电厂烟气脱硫项目的引进大多对硬件比较重视 而对软件的 重视程度不够 不少引进项目大多停留在购买设备上 但现在越来越注重烟气 脱硫技术的国产化 而国产化的关键在于掌握烟气脱硫的设计技术 只有实现 烟气脱硫设计国产化 才能按市场规则选用更多质量优良 价格合理的脱硫设 备 才有资格 有能力对脱硫工程实行总承包 承担全部技术责任 推动烟气 脱硫设计国产化的进程 因此我们在引进设计和制造技术 在消化吸收和创新 方面还需要做大量的工作 1 2 双碱法脱硫工艺技术 为了克服石灰 石灰石法容易结垢和堵塞的缺点 发展了双碱法 该法先用 可溶性的碱性清液作为吸收剂吸收 50 然后再用石灰乳或石灰对吸收液进行再 生 双碱法的明显优点是 由于主塔内采用液相吸收 吸收剂在塔外的再生池中 进行再生 从而不存在塔内结垢和浆料堵塞问题 从而可以使用高效的板式塔或 填料塔代替目前广泛使用的喷淋塔浆液法 减小吸收塔的尺寸及操作液气比 降 低成本 另外 双碱法可得到较高的脱硫率 可达 80 以上 应用范围较广 该法的 2 主要缺点是再生池和澄清池占地面积较大 1 3 脱硫工艺采用的技术 Na2CO3 SO2 Na2SO3 CO2 启动时反应 2NaOH SO2 Na2SO3 H2O Na2SO3 SO2 H2O 2NaHSO3 再生过程 用石灰乳 2NaHSO3 Ca OH 2 Na2SO3 CaSO3 2H2O Na2SO3 Ca OH 2 2NaOH CaSO3 如有氧气存在下 还会发生以下反应 Ca OH 2 Na2SO3 1 2O2 2H2O 2NaOH CaSO4 2H2O9 第二章第二章 2 1 设计题目 某小型燃煤电站锅炉烟气除尘系统设计 第三章第三章 3 1 设计资料 当地大气压 101 86 KPa 1 锅炉型号 FG 35 3 82 M 型 35t 蒸气 h 2 设计耗煤量 392 3 kg h 3 排烟温度 160 4 空气过剩系数 1 2 5 烟气密度 标态 1 37kg m3 6 室外空气平均温度 4 7 锅炉出口前烟气阻力 1200Pa 8 烟气其他性质按空气计算 9 燃煤组成 C 53 9 H 4 08 S 0 51 N 0 77 O 16 26 水分 19 03 灰分 5 46 排灰系数 28 10 按锅炉大气污染物排放标准 GB13217 2001 中二类区标准执行 标准状态下烟尘浓度排放标准 200mg m3 第四章第四章 4 1 设计目的 根据所学的知识 通过这次的设计对课程系统的理解与充分的消化 能更好的运用到理论上学到的知识 来解决此次的课程设计问题 并且通 3 过设计 了解到了工程中的设计内容 方法与步骤 再加上大量的翻阅书 籍来帮助我们更加的系统的完成计算 绘图 编写设计书 提高了自我独 立的能力 第第 5 5 章章 5 1 设计要求 一 编制一份设计说明书 主要内容包括 1 引言 2 方案选择和说明 附流程简图 3 除尘 净化 设备设计计算 4 附属设备的选型和计算 集气罩 管道 风机 电机 5 设计结果列表 6 设计结果讨论和说明 7 注明参考文献和设计资料 二 绘制除尘 净化 系统平面布置图 立面布置图 轴测图 三 绘制除尘 净化 主体设备图 第第 6 6 章章 6 1 设计内容 6 1 1 引言 目前 在国内把大气污染与空气污染往往当作同一词使用 即指厂房内 部或其他劳动场所和活动场所的空气污染问题 随着经济的快速发展 人类在 大量消耗能源的同时 将大量废气 烟尘杂质排入环境大气 严重影响了大气 环境的质量 尤其在人口稠密的城市和大规模排放源的附近区域更为突出 在燃煤的电厂中 生产性粉尘是指在生产中形成的 能较长时间飘浮在作 业场所空气中的固体微粒 主要有输煤系统作业场所漂浮的煤尘 锅炉运行中 产生的 锅炉检修中接触的锅炉尘 干式除尘器运行 干灰输送系统及粉煤灰 综合利用作业场所的粉尘 电焊操作产生的电焊尘 采用湿法 干法脱硫工艺 的制粉制浆系统产生的石灰 石灰石粉尘及石膏干燥系统 脱硫废渣利用抛弃 系统产生的粉尘 对于其中产生的粉尘分散度越高 即粉尘粒径越小 其在空 气中的稳定性越高 在空气中悬浮越持久 工人吸入的机会越多 对人体危害 4 越大 呼吸性粉尘可沉淀在呼吸性的支气管壁和肺泡壁上 长期吸入生产性粉 尘易引起以肺组织纤维化为主的全身性疾病 6 2 方案的选择和说明 6 2 1 除尘器性能指标 除尘器名称 适用的粒 径范围 m 效率 阻力 Pa 设备费运行费 惯性除尘器 20 5050 70300 少少 旋风除尘器 5 1560 90800 少中 水浴除尘器 1 1080 95600 少中下 电除尘器 0 5 190 981000 多中上 袋式除尘器 0 5 195 9950 中上大 文丘里除尘 器 0 5 190 981000 少大 除尘器的主要性能指标还包括了除尘效率 压力损失 处理气体量与负荷 适应性等几个方面 6 2 2 除尘器的选择 在选择除尘器时 要先完全考虑以下方面 1 除尘器的除尘效率 各种除尘器对不同粒径粉尘的除尘效率见表2 2 选用的除尘器是否满足排放标准规定的排放浓度 3 注意粉尘的物理特性 例如黏性 比电阻 润湿性等 对除尘器性能 有较大的影响 另外 不同粒径粉尘的除尘器除尘效率有很大的不同 4 气体的含尘浓度较高时 在静电除尘器或袋式除尘器前应设置低阻力 的出净化设备 去除粗大粉尘 以使设备更好地发挥作用 5 气体温度和其他性质也是选择除尘设备时必须考虑的因素 6 所捕集粉尘的处理问题 7 设备位置 可利用的空间 环境条件等因素 8 设备的一次性投资 设备 安装和施工等 以及操作和维修费用等经 济因素 5 综合考虑对除尘效率的要求 燃煤的性质及经济成本等宜选用袋式除尘器 6 3 设计依据 1 除尘器手册 张殿印 王纯 主编 化工工业出版社 2 除尘工程设计手册 张殿印 王纯 主编 化工工业出版社 6 4 脱硫工艺 6 4 1 脱硫过程 232232 COSONaSOCONa 1 OHSONaSONaOH 2322 2 2 32232 2NaHSOOHSOSONa 3 其中 式 1 为启动阶段 Na2CO3溶液吸收 SO2的反应 式 2 为再生液 pH 值较高时 高于 9 时 溶液吸收 SO2的主反应 式 3 为溶液 pH 值较低 5 9 时的主反应 二 氧化过程 副反应 4 42232 2 1 SONaOSONa 5 423 2 1 NaHSOONaHSO 三 再生过程 6 OHNaOHCaSOOHCaNaHSO 2323 2 7 3232 CaSONaOHOHCaSONa 式 6 为第一步反应再生反应 式 7 为再生至 pH 9 以后继续发生的 主反应 本工程选择钠钙双碱法为脱硫工艺 以石灰作为主脱硫剂 钠碱为助脱硫 剂 由于在吸收过程中以钠碱为吸收液 脱硫系统不会出现结垢等问题 运行 安全可靠 且由于钠碱吸收液和二氧化硫反应的速率比钙碱快很多 能在较小 的液气比条件下 达到较高的二氧化硫脱除率 6 4 2 低阻高效喷雾脱硫工艺 喷淋塔也成为喷雾塔 是在吸收塔内上部布置几层喷嘴 脱硫剂通过喷嘴 喷出形成液雾 通过液滴与烟气的充分接触 来完成传质过程 空塔喷淋吸收 6 塔主体为矩形塔体 塔体内配置有多个高效喷嘴及高效除雾装置 浆液在吸收 塔内通过高效雾化喷嘴雾化 雾化覆盖面积可达 200 形成良好的气液接触反 应界面 烟气进入塔内之后 在塔内匀速上升 与雾状喷液进行全面高效混合 接触 脱除 SO2 等酸性气体 根据燃煤含硫量 脱硫效率等 一般在脱硫塔内 布置几层喷嘴 喷嘴形式和喷淋压力对液滴直径有明显的影响 减少液滴直径 可以增加传质表面积 延长液滴在塔内的停留时间 两者对脱硫效率均起到积 极的作用 液滴在塔内的停留时间与液滴直径 喷嘴出口速度和烟气流动方向 有关 带雾点的烟气上升至高效除雾装置时 通过除雾装置的作用 气液进行 接触二次吸收并同时得到有效分离 从而避免烟气夹带雾沫 最大限度地减少 烟气带水现象 空塔喷淋烟气洗涤技术是现在国际国内技术成熟 最为前沿流行使用的空 塔喷淋技术 1 空塔喷淋是经过大型石灰石 石膏法演变而来的喷淋塔 具有很高的脱 硫效率 最高时可达 95 2 可操作弹性大 对煤种变化适应性强 含硫率在 4 以下可确保二氧化 硫排放浓度 在锅炉工况 110 以下均能正常等等 3 系统阻力小 运行费用低 权为大型湿法的十分之一 4 采用进口的除雾技术 烟气含湿量确保符合要求 5 不存在堵塞问题 6 设备利用率高 保证与锅炉同步运行达 100 以上 7 空塔投资与其它塔形相差无几 8 运行操作简便 维护方便 稳定性是其它塔形的三到五倍 除雾器可安装在吸收塔上部 用以分离净烟气夹带的雾滴 除雾器出口烟 气湿度不大于 75mg Nm3 分为两级布置在脱硫塔上部 设置两级四通道平板式 除雾器 一层粗除雾 一层精除雾 除雾器型式能够保证其具有较高的可利用性和良好的去除液滴效果 且保 证脱硫后的烟气以一定流速均匀通过除雾器 防止发生二次携带 堵塞除雾器 除雾器系统的设计考虑了 FGD 装置入口的飞灰浓度的影响 该系统还包括 去除除雾器沉积物的冲洗和排水系统 运行时根据给定或可变化的程序 既可 进行自动冲洗 也可进行人工冲洗 设计了合理的冲洗时间和冲洗水量 既能 冲洗干净除雾器 又防止生成二次携带 位于下面的第一级除雾器是一个大液滴分离器 叶片间隙稍大 用来分离 上升烟气所携带的较大液滴 上方的第二级除雾器是一个细液滴分离器 叶片 距离较小 用来分离上升烟气中的微小浆液液滴和除雾器冲洗水滴 烟气流经 除雾器时 液滴由于惯性作用 留在挡板上 由于被滞留的液滴也含有固态物 因此存在挡板上结垢的危险 同时为保证烟气通过除雾器时产生的压降不超过 7 设定值 需定期进行在线清洗 为此 设置了定期运行的清洁设备 包括喷嘴 系统 冲洗介质为工业水 一级除雾器的上下面和二级除雾器的下面设有冲洗喷嘴 正常运行时下层 除雾器的底面和顶面 上层除雾器的底面自动按程序轮流清洗各区域 除雾器 每层冲洗可根据烟气负荷 除雾器两端的压差自动调节冲洗的频率 冲洗水由除雾器冲洗水泵提供 冲洗水还用于补充吸收塔中的水分蒸发损 失 6 4 3 脱硫系统组成 脱硫系统的工艺流程图和平面布置图见附图 1 和附图 2 整个工艺由五大部分组成 1 脱硫剂制备系统 由成品石灰 粒径小于 10mm 100 的粉状石灰 运至厂里后手工加入 石灰消化池进行消化 消化后的石灰浆液自流至再生池中进行脱硫液再生反应 钠碱由运输车给料至钠碱池 在池中与工艺水进行混合直至达到所需的浓 度 自流到再生池 2 烟气系统 热烟气自锅炉出来后进入吸收塔 向上流动穿过喷淋层 在此烟气被冷却 到饱和温度 烟气中的 SO2等污染物被脱硫液吸收 经过喷淋洗涤后的饱和烟 气 经除雾器除去水雾后 通过烟道经引风机进入烟囱排空 从锅炉出口至脱硫塔进口段的连接烟道采用 A3 钢制作 并根据需要设置膨 胀节 连接烟道上设有挡板系统 以便于烟气脱硫系统事故时旁路运行 挡板 采用手动抽板阀门 包括 1 个入口挡板 1 个旁路挡板和 1 个脱硫装置出口挡 板 在正常运行时 入口挡板和出口挡板开启 旁路挡板关闭 在故障情况下 开启烟气旁路挡板 关闭入口挡板和出口挡板 烟气通过旁路烟道绕过烟气脱 硫系统直接排到烟囱 3 SO2吸收系统 在吸收塔内 脱硫液中的氢氧化钠与从烟气中捕获的 SO2 SO3 HF HCl 等发生化学反应 生成亚硫酸钠和亚硫酸氢钠等物质 脱硫后的净烟气通过除 雾器除去气流中夹带的雾滴后排出吸收塔 采用喷淋塔作为吸收塔 喷淋塔是目前中小型锅炉脱硫装置中应用较为广 泛的脱硫塔 其具有气液流通量大 压降低 操作弹性宽 不易堵 效率稳定 等优点 吸收塔脱硫主要反应原理如下 a 吸收 8 在吸收塔中 烟气中的 SO2和 SO3按照以下反应式被溶液中的水吸收 SO2 H2O H2SO3 SO3 H2O H2SO4 b 中和反应 H2SO3和 H2SO4必须很快被中和以保证有效的 SO2和 SO3 吸收 H2SO3 H2SO4 HCl 和 HF 与悬浮液中碱按以下反应式发生反应 Na2CO3 H2SO3 Na2SO3 CO2 H2O Na2CO3 H2SO4 Na2SO4 CO2 H2O Na2CO3 HCl NaCl CO2 H2O Na2CO3 HF NaF CO2 H2O c 副反应 烟气中所含的氧量将把脱硫反应中生成的亚硫酸钠 Na2SO3 氧化成硫酸钠 Na2SO4 2 Na2SO3 O2 2 Na2SO4 4 脱硫液循环系统与脱硫渣处理系统 泵前池的脱硫液通过循环水泵泵送到脱硫塔内与烟气接触反应后 从脱硫 装置底部排出 排出的含有 CaSO4 CaSO3 及少量粉尘渣 大部分烟尘在原除尘 器中除去 的混合渣浆液体进入再生池 沉淀池 与从石灰浆液池过来的石灰 浆液发生再生反应 并进行脱硫副产物的沉淀 上清液流经泵前池 经沉淀后 的池底渣浆由人工清出 滤液返流回泵前池 由循环水泵抽送到脱硫装置进行 脱硫循环利用 5 电气控制系统 供电方式 系统内的动力设备为分散式布置 均为三相电源供电 厂内民用动力和民 用照明为单路三相电源供电分配使用 设计处理系统供电采用放射式供电方式 优点是安全可靠 接地系统 处理系统低压配电系统接地接零保护采用 TN C S 系统 所有电气设备金 属外壳均需可靠接地和接零 民用动力 照明接地接零保护采用 TT 系统 低压配电位置的确定 设计要求低压配电位置尽可能靠近负荷中心 由于区内大功率用电设备主 要为循环泵 渣浆泵等 其它动力及照明负荷较小 故在泵房内设一电控室 安装电源总柜 动力柜和仪表柜等 动力设备起动和控制方式 所有动力设备均设有欠压 短路和过载保护 电源总柜设过流保护 民用动力和民用照明设有短路 过载和漏电保护 动力电缆采用铠装电缆沿电缆沟暗敷设 无电缆沟地方软电缆和信号电 缆均采用穿钢管埋地暗敷设 电缆沟支架均可靠接地 形成接地网 脱硫系统内所有设备间电缆的设计 供货由供方负责 供货及岛外部分 分界点为脱硫岛外 1 米 的敷设由业主方负责 9 脱硫岛采用手动控制 本工程系统涉及的所有规范 标准或材料规格 包括一切有效的补充或附 录 均为最新版本 即以合同生效之日作为采用最新版本的截止日期 对脱硫系统及其辅助系统进行启 停控制 正常运行的监视和调整以及异常 与事故工况的报警 工艺系统和仪表 控制设备的设计 供货能够满足上述要 求 本系统供电电源均采用 380V 50HZ 交流电源 配电柜和动力控制柜根据 用电负荷由设计院负责设计 6 4 4 本技术工艺的主要优点 工艺先进 技术指标完全能满足环保要求和厂家要求 采用特制进口高效 防腐 耐磨喷头 喷雾液滴 800 1200 m 具有 极大的比表面积 同时又不易引起二次夹带 脱硫效果好 脱硫效率达 65 95 脱硫塔烟所出口浓度不高于 130mg m3 投资省 运行费用低 具有良好的经济性 防结垢 防堵性能好 运行稳定 安全性能高 防腐性能好 使用寿命长 主体设备在 20 年以上 阻力小 压降低 湿法脱硫系统小于 1000Pa 操作弹性宽 运行管理方便 系统简便 投资省 可确保风机安全可靠长期运行 6 4 5 物料消耗 1 1 石灰消耗量石灰消耗量 石灰消耗量 90 纯度生石灰一小时用量 126 5kg 实际石灰的投加量随石灰纯度 燃气含硫量和脱硫率的变化而变化 2 2 钠碱消耗量钠碱消耗量 理论上 采用双碱法第一碱 碳酸钠或氢氧化钠 无需增加 但在吸收液 在循环吸收过程中蒸发随烟气带走 随脱硫渣带走及部分排放 按以往工程运 行的实际情况 本工程的钠碱的消耗量为 13 1kg 天 以 100 氢氧化钠计 3 3 用水量用水量 耗水量主要由三部分 即蒸发随烟气带走 随脱硫渣带走及部分排放 每 台炉耗水量约为 7 8m3 h 4 4 副产物和脱硫渣量产生量 副产物和脱硫渣量产生量 脱硫的产物主要是亚硫酸钙和硫酸钙 灰水中除了烟气中吸收下来的尘以 外 主要是亚硫酸钙 硫酸钙及少量未反应的脱硫剂 10 经计算 经二氧化硫脱除量约为 130 1kg h 终产物含水量约为 30 则排放量约为 500kg h 年排放量为 4000 吨 由于受实际燃气含硫量 实际脱 硫率等因素的影响 实际产渣量将有很大变化 5 5 废水排放 废水排放 脱硫液为循环用水 基本不外排 但为了保持氯离子的平衡 需排放 3 5 立方米 小时的废水 这部分废水经处理后纳入废水中和槽中和达到相应的污水 排放标准后排放 6 5 脱硫工程内容 6 5 1 脱硫剂制备系统 脱硫剂制备系统主要包括 石灰消化池 钠碱罐 搅拌器及相应的阀门 管道及管件等 1 1 石灰消化池石灰消化池 浆液制备系统配置一个石灰浆液池 浆液池有效容积为 1 台 公用工程全 部按两台锅炉考虑 锅炉机组在最大工况下运行 3 小时的石灰浆液消耗量 石 灰消化池容积为 3m3 其基本尺寸 1 4 2 0 采用钢砼结构 半地下式布置 池内设有搅拌器 其功率为 4 5Kw 浆叶采用 SUS316L 制作 化灰用水为工艺 用水 2 2 钠碱池钠碱池 钠碱池的有效容积为 5m3 用以将钠碱液送入再生池中 3 3 阀门 管道及管件阀门 管道及管件 阀门 管道及管件均采用 SUS304 材质 6 5 2 烟气系统 烟气系统包括烟道 膨胀节及电动挡板 从锅炉出口至脱硫塔进口段的连接烟道采用 A3 钢制作 并根据需要设置膨 胀节 连接烟道上设有挡板系统 以便于烟气脱硫系统事故时旁路运行 挡板 采用手动插板阀 包括 1 个入口挡板 1 个旁路挡板和 1 个脱硫装置出口挡板 本烟气系统可实现 100 烟气旁路 以满足脱硫塔内检修与维护的需要从而保证 锅炉的正常稳定的运行 6 5 3 SO2吸收系统 SO2吸收系统主要由脱硫主塔 连接烟道 副塔 喷淋层 组合式除雾器 预埋件及外部钢结构 冲洗系统组成 1 1 脱硫塔脱硫塔 脱硫塔是系统的核心 脱硫塔的材质是本脱硫硫工程能否长期稳定运行的 关键 按照要求 脱硫塔体材质采用麻石制作 按国家相应的规范执行 吸收塔采用空塔喷淋结构 根据脱硫率的需要设置 2 层高效雾化喷淋层 吸收塔选用的麻石 能承受烟气飞灰和脱硫工艺固体悬浮物的磨损 所 有部件包括塔体和内部结构设计均考虑防腐要求 吸收塔设计能防止液体泄漏 塔体上的人孔 通道 连接管道等在壳体 穿孔的地方进行密封 防止泄漏 吸收塔壳体设计能承受各种荷载 包括吸收塔及作用在吸收塔上的设备 11 和管道的自重 介质重 保温重 以及风载 雪载 地震荷载等 吸收塔底面能完全排空浆液 塔的整体设计方便塔内部件的检修和维护 吸收塔内部的导流板 喷淋 系统和支撑等不易堆积污物和结垢 吸收塔烟道入口段的设计考虑防止烟气倒流和固体物堆积 吸收塔配备足够数量和大小合适的人孔门 在附近设置走道和平台 喷淋系统的设计能合理分布要求的喷淋量 使烟气流向均匀 并确保吸 收浆液与烟气充分接触和反应 所有喷咀能避免快速磨损 结垢和堵塞 喷咀的磨损寿命至少为 2 年 喷咀与管道的设计便于检修 冲洗和更换 可实现不停炉检修 2 2 连接烟道连接烟道 连接烟道 副塔 是指从脱硫塔主塔出口至风机进口段 连接烟道采用碳 钢 其要求按国家相应的规范执行 3 3 喷淋层喷淋层 在本脱硫系统中 为了达到良好的吸收效果 吸收塔设计成逆流式喷淋塔 设置 2 层的喷淋层 每层喷淋层由若干个高效雾化实心喷嘴组成 而每个喷嘴 自成体系统 可单独开启与关闭并可调节其喷液量 吸收液由喷嘴喷出 喷嘴 均匀布置塔内横截面上 喷射出来的成实心锥型的浆液可以覆盖整个横截面 在满足吸收 SO2所需的比表面积的同时 该技术把喷淋造成的压力损失减少到 最小 传质吸收时间为 2 3 秒 喷嘴是本净化装置最关键的部件 它具有以下特点 国内雾化喷嘴由于受到国内加工工艺 材料的限制 根本无法与进 口的相比拟 为提高脱硫液的雾化程度及雾化的均匀性 我公司引 进原装 316L 高效雾化喷嘴 原装高效雾化喷嘴雾化程度好 雾化粒径小 脱硫剂的比表 面积大 再加上喷嘴的科学合理布置 使得在预处理区形成无漏洞 重叠少的吸收液雾化区段 与国内技术相比成百 上千倍地提高了 烟气与脱硫液接触机会 同时喷液可大幅减少 由此带来烟气温降 小 由于烟气温度高 气液接触面积大 SO2与脱硫剂之间反应剧烈 反应速度快 这是保证脱硫效率高的一个主要因素 也给烟尘的成 球提供了良好的条件 喷嘴内液体流道大而畅通 具有良好的防堵性能 采用特种不锈钢制作 具有很好的防腐耐磨性能 喷嘴体积小 安装清洗方便 喷淋层主要由环形分配管 雾化喷嘴 套管 阀门 喷雾连接管 4 4 组合式除雾装置组合式除雾装置 平板折流式除雾器 两级四通道 确保除雾效果 这里不再描述 5 5 冲洗系统冲洗系统 由于本脱硫工艺采用双碱法工艺 理论上除雾器 喷头及管道不存在结 垢问题 但实际运行过程中除雾器 脱硫塔底部及部分管道均有沉积物与结垢 现象的存在 故本工程在这些地方均设有冲洗装置 冲洗水为工艺用水 可以 定期冲洗除雾器 脱硫塔底部等部位因长期运行中可能产生的死角结灰 解决 12 了除雾器无需停炉清灰的问题 冲洗系统用水为业主方的供水压力为 0 3MPa 的工艺水 由单独设置的除雾 器冲洗水泵 6 5 4 脱硫液循环和脱硫渣处理系统 1 1 脱硫液循环系统脱硫液循环系统 1 1 循环泵循环泵 循环泵选用防腐耐磨性能优良的高分子量衬塑泵 型号为 流量 360m3 h 扬程 32m 功率 55kw 数量为 2 台 一用一备 泵吸入口配备了滤网 以便泵及系统的堵塞 2 2 搅拌器搅拌器 统设置两台搅拌器 功率为 7 5kw 其为全金属结构 接触被搅拌流体 的搅拌器部件 选用适应被搅拌流体特性的材料 并具有耐磨损和腐蚀的性能 循环浆池搅拌器的设计和布置考虑了氧化空气的最佳分布 3 3 循环池循环池 循环池采用现浇整体钢砼结构 循环池的有效容积 50 立方米 循环池地下布置 设计标高 0 200 m 循环池分成三个区 氧化区 再生区及循环区 4 4 沉淀池沉淀池 循环池采用现浇整体钢砼结构 循环池的有效容积 240 立方米 循环池地下布置 设计标高 0 200 m 5 5 再生池再生池 循环池采用现浇整体钢砼结构 循环池的有效容积 50 立方米 循环池地下布置 设计标高 0 200 m 再生池配有搅拌器 2 2 脱硫渣处理系统 脱硫渣处理系统 渣水分离系统由人工清理 13 6 5 5 消防及给水部分 本工程消防及给排水系统由业主负责 1 1 消防消防 电厂消防主要设计原则为化学灭火器与水消防相结合的消防方式 室外采用消火栓灭火 室内使用化学灭火器 设计消防用水水源取自电厂现有给水管网 采用 DN150 镀锌管引接消防水 源至设计消火栓消防系统 通过 DN100 镀锌管直接供室外消火栓用水 2 2 给排水给排水 脱硫装置场地 吸收剂制备系统场地的雨水经排水沟 雨水口 检查井等 收集后排至电厂现有排水点排走 6 6 设计计算和配套设备的选择 6 6 1 概述 燃煤电站烟气处理系统设计计算包括 各设备管道压力损失及布置 除尘 器 风机等处理系统的相关设计 6 6 2 设计计算 1 基本数据 燃煤电站日输入配合煤 392 3 吨 从锅炉排出煤气经冷凝洗涤除去 焦油 奈 苯 氨等物质 经过换热器后进入燃烧室进行燃烧 产生烟气 煤 气的组成 质量比 如下 C 53 9 H 4 08 S 0 51 N 0 77 O 16 26 水分 19 02 灰分 5 46 空气过剩系数为 1 2 煤气燃烧后的烟气温度为 160 2 烟气排放量以及组成 表 5 4 烟气排放量及组成 产生烟气量 各组分 体积 103 m3 需氧量 m3 产生烟 气量 m3 CO2H2OSO2N2 C53944 92 44 92 44 92 000 00 H40 840 80 10 2020 400 00 O 162 610 16 5 08125 0000 00 N7 70 55 00000 28 S5 10 16 0 16 000 16 0 00 H2O190 210 57 0010 57 00 00 灰分 54 60 14 理论需氧量 44 92 10 2 5 08 0 16 50 19 3 m 理论空气量 50 19 3 76 1 238 93 3 m 实际空气量 238 93 1 2 286 72 3 m 过剩空气量 286 72 238 93 47 79 3 m 理论烟气量 44 92 30 97 0 16 0 28 188 7 265 04 3 m 总烟气量 265 04 47 79 22 4 0 001 7 01 3 m 乘以用煤量 7 01 392 3 2750 0 76 hm 3 sm 3 1kg 烟气中的灰分 40 0 28 203 8 2282 56 0 63 hg sg 烟气含尘浓度 1 67 2 32 0 76 6 6 3 确定除尘器烟囱的计算及管道计算和布置 1 管道计算 粉尘的性质为粉煤灰 工艺流程图如下 燃煤电站工艺流程图燃煤电站工艺流程图 已知在锅炉中的温度为 160 即 T 433 15 K 情况下 煤气总流量为 33 2750 0 76 Qmhms 所以煤气在标况下 15 管段 1 2 3 1 2 433 15 0 761 205 273 15 Qm 查设计手册取管道中气速 v 12m s 可得 d1 2 根 v Q 44 1 205 0 357m 3 14 12 据实际管道情况 管道内为气体如果速度小于 12m 则有粉尘堵塞管道 为保证 速度不小于 12 取 d1 2 0 34m 实际流速 22 44 1 205 13 28 3 14 0 34 Q Vm s d 实 管段 3 4 标况下温度为 1 150 即 T 423 15 K 3 3 4 423 15 0 761 177 273 15 Qm 管道中气速 v 12m s 可得 d3 4 根据实际管道情 v Q 44 1 205 0 357m 3 14 12 况 取 d3 4 0 34m 实际流速 22 44 1 177 12 97 3 14 0 34 Q Vm s d 实 管段 5 6 标况下温度为 130 即 T 403 15 K 3 5 6 403 15 0 761 122 273 15 Qm 管道中气速 v 14m s 可得 d5 6 根据实际管道情 v Q 44 1 205 0 357m 3 14 12 况 取 d5 6 0 34m 实际流速 22 44 1 122 12 36 3 14 0 34 Q Vm s d 实 管段 7 8 标况下温度为 130 即 T 403 15 K 3 7 8 403 15 0 761 122 273 15 Qm 管道中气速 v 12m s 可得 d7 8 根据实际管道情 v Q 44 1 205 0 357m 3 14 12 况 取 d7 8 0 34m 实际流速 22 44 1 122 12 36 3 14 0 34 Q Vm s d 实 6 7 管道压力损失的计算 16 根据已知的数据 煤气在标况下的密度 3 37 1 mkg 160 时 烟气密度 3 86 0 mkg 150 时 烟气密度 3 0 88 kg m 130 时 烟气密度 3 0 93 kg m 130 时 烟气密度 3 0 93 kg m 6 7 1 沿程压力损失 管段 1 2 在操作条件下 镀锌管 3 k86 0mg g 10 0 34 13 28 0 012Lm dm vm s 2 2 1 2 100 86 13 28 0 01226 8 20 342 gv L pPa D 管段 3 4 在操作条件下 镀锌管 3 0 88k g g m 15 0 34 12 97 0 012Lm dm vm s 2 2 3 4 150 88 12 97 0 01239 2 20 342 gv L pPa D 管段 5 6 在操作条件下 镀锌管 3 0 93k g g m 15 0 34 12 36 0 012Lm dm vm s 2 2 5 6 150 93 12 36 0 01237 6 20 342 gv L pPa D 管段 7 8 在操作条件下 镀锌管 3 0 93k g g m 20 0 34 12 36 0 012Lm dm vm s 2 2 5 6 200 93 12 36 0 01250 1 20 342 gv L pPa D 整理数据表格如下 表 5 5 管道压力损失 管段标况下管道中摩擦阻管道长气体流摩擦阻 17 体积密度体积密度力系数度速力损失 1 21 2050 860 0121013 2826 8 3 41 1770 880 0121512 9739 2 5 61 1220 930 0121512 3637 6 7 8 0 761 37 1 1220 930 0122012 3650 1 总摩擦压力损失为 26 839 237 650 1153 7PP 6 7 2 局部压力损失 管段 1 2 查表可知 集气罩 弯头 1 0 11 90 2 0 18 90 Pa 22 1 2 1 2 0 86 13 28 0 11 0 18 21 99 22 W v P 管段 3 4 弯头 使用 2 个 34 0 18 90 Pa 22 3 4 3 4 0 88 12 97 0 18 226 65 22 W v P 管段 5 6 弯头 使用 2 个 56 0 18 90 Pa 22 5 6 5 6 0 93 12 36 0 18 225 57 22 W v P 管段 7 8 风帽选 查表得 5 0 Dh30 1 7 Pa 22 7 8 7 8 0 93 12 36 1 3092 35 22 W v P 6 8 袋式除尘器的设计计算 1 确定烟气温度 为 130 2 滤料的选择 采用聚丙烯滤料 3 计算过滤面积 f v Q A 60 h m100000 3 Qmin 0 5 mVf 所以有 33 333 560 100000 A 18 4 确定过滤袋数 取单个滤袋直径 单个滤袋 mmD200 mL3 177 32 014 3 33 333 n DL A 为了布置方便取 n 177 采用 5 5 排列 则实际的过滤速度 sm A Q v 083 0 32 014 3 177 78 27 5 滤袋的排列和间距 滤袋的排列采用长方形排列 每组 5 5 排列 滤袋间距选取 250mm 边排 滤袋和壳体距离也留有 800mm 宽的人行道 6 确定气体分配室 为保证气体均匀地分配各个滤袋 气体分配室应该有足够的空间 净空高 不应小于 1000 1200mm 气体分配室的截面积按下式计算 i v Q F 3 8 气体分配室的进口气速 一般取 1 5 2 0m s 此处取 1 5m s i v 袋式除尘器的处理气量 m3 sQ 2 m52 18 5 1 78 27 F 7 确定排气管直径 排气管直径按排气速度为 确定 灰斗高度根据粉尘的性质而选取2sm 5 的灰斗倾斜角进行计算确定 取排气管排气速度 则排气管直径 0 2 vm s m89 13 2 78 27 v0 0 Q D 8 确定袋式除尘器的压力损失 袋式除尘器的压力损失由通过清洁滤料的压力损失和通过粉尘层的P f p 压力损失和除尘器外壳结果的压力损失组成 d p c p dfc pppp 19 除尘器的包括气体通过除尘器时的进出口以及灰斗内挡板等部位所消 C P 耗的能量 在正常运行下一般为 200 500pa 所以取PaPC400 清洁滤料的阻力为为过滤粉尘前的滤料阻力 由于气体速度较低 气 f P 体流量属于粘性流所以其阻力和流速成正比 uPf 清洁滤料阻力系数 气体动力粘度 过滤速度 u 使用的滤袋料为涤纶 602 7 102 7 5 1003 2 016 0 f V paupf39 23016 0 1003 2102 7 57 滤料上积附的粉尘层的阻力大小与粉尘的性质有关 可取 d P 此时需清灰处理 pa1000 d P 9 确定过滤周期 tCuP id 2 其中为除尘器进口气体含尘浓度 单位为 kg m3 取 i C 3 m mg1000N 11 102 3 从而过滤周期为 s60 0 016 0 1003 2 1000102 3 1000 va t 25112 i d C P 10 除尘器清灰装置选择 机械振动清灰袋式除尘器 这种除尘器是利用机械传动使滤袋振动 致使沉积在滤袋上的粉尘层落入 灰斗中 有三种不同的振动方式 1 滤袋沿垂直方向振动的方式 既可采用 定期提升滤袋的吊挂框架的办法 也可利用偏心轮振打框架的方式 2 滤袋 沿水平方向振动的方式 可分为上部摆动和腰部摆动两种 3 扭转一定角度 使袋上的粉尘层破碎而落入灰斗中 20 利用偏心轮垂直振动清灰的袋式除尘器具有构造简单 清灰效果好 清灰 耗电小等特点 它适用于含尘浓度不大 间歇性尘源的除尘 当采用多室结构 设阀门控制气路开闭时 也可用于连续性尘源的除尘 11 清灰排灰系统设计 排尘是与除灰联系在一起的 排灰设计也是比较重要的 排灰装置不 仅要保证顺利排灰 而且还要保持最大限度的气密性 它对除尘器运行及净化 效率有很大的影响 本设计采用星形排灰阀 是因为星形排灰阀是一种连续输送粉尘的排灰装 置 它能在密封条件下连续排灰 适用于烟尘排放量大的除尘器上使用 星形排灰阀用电动机带动 由星形叶轮 电动机 减速装置组成 它的工作 原理 电动机通过减速器带动星形转子转动 依靠灰尘下落充满上部叶轮间隔 当上部叶轮转到下面 将灰卸下 同时上部叶轮由灰柱密封 6 9 烟囱的设计计算 烟囱本身并不能减少排入大气的污染物的数量 但它能使污染物从局部地 区转移到很大的扩散范围 利用大气的自净能力使地面污染物的浓度控制在人 们可接受的范围内 烟囱越高 烟气上升能力越强 污染物可以再离地面上扩 散 再加上高空风速大 稀释能力强 可使得大气污染程度减轻 烟囱直径的计算 根据实际生产经验 烟囱底部直径一般取 5m 烟囱出口内径可按下式计算 i v Q D 4 3 12 式中通过烟囱的总烟气量 Qsm 3 按表选取的烟囱出口烟气流速 选定 5 i v i vsm m54 3 514 3 78 274 D 此处 D 450mm 烟囱底部直径 21 HD i2di 3 13 5 15 05 02 45 3 5 i2 di D H 式中 D 烟囱出口直径 m H 烟囱高度 m i 烟囱锥度 取 i 0 02 通常 i 0 02 0 3 则烟囱高度为 H 21m 3 烟囱的抽力 烟囱的抽力取决于烟温 空气温度及烟囱高度 烟温越高 周围空气温度 越低 烟囱的抽力越大 烟囱高度越高 其抽力也越大 3 B tt HP f 273 1 273 1 0345 0 0 14 式中 H 产生抽力的管道高度 m 外界空气温度 0 t 计算管段中烟气的平均温度 f t 当地大气压 PaB a68101325 14515 273 1 2415 273 1 210345 0 PP 6 10 风机的选择以及计算 1 风量的计算 QKQf 1 1 式中 为管道系统的总风量 m3 h 1 Q K1 安全系数 一般管道取 0 0 1 除尘系统取 0 1 0 15 取 K1 0 1 为了保证系统能正常运行 确保安全 因此需要两台风机都能允许通过除 尘器之后的系统的最大风量 即 753787m3 h 22 则 1 0 1 100000 110000m3 h f Q 2 风压的计算 a54 1989 6856 16639 1423 2 11 2f PPKP 3 电功率的计算 K PQ N ff 21 10003600 式中 风机配用电动机的功率 KW N 风机的风量 m3 h f Q 风机的风压 Pa f P K 电动机轴功率安全系数取 1 2 风机运行时的效率 一般为 0 5 0 7 1 机械传动效率 取 1 0 2 则电机功率kw32 101 0 16 010003600 54 1989110000 N 4 风机型号的确定 根据系统要求和计算结果选型号 C4 73 型排风机除尘常用风机性能见表 3 6 表 3 6 除尘风机性能表 风机类 型 型号全压 Pa 风量 m3 h 功率 kW备注 排尘风 机 C4 73 294 392 2 2640 111001 1 22 用于含尘浓度较高 的除尘系统 6 11脱硫塔 双碱法 计算过程 入口烟气量 4 5 105Nm3 h SO2 浓度 2090mg Nm3 烟气入口温度 T 145 常压 标态 hNmQ 105 4 35 0 160 hmQ 713736105 4 273 160273 35 1 1 塔径及底面积计算 塔内流速 取 smv 2 3 23 m v Q rrvvsQ44 4 2 314 3 3600 713736 1 2 1 D 2r 8 88m 即塔径为 8 88 米 底面积 S r2 61 9 m2 塔径设定为一个整数 如 4 5m 2 脱硫塔高度计算 液气比取 L G 4 烟气中水气含量设为 8 SO2 如果 2090mg m3 液气比 2 5 即可 当 SO2 在 2090mg m3 时 选 4 循环水泵流量 hm ml HGQ G L Q 2832 1000 08 01 7137364 1000 3 3 取每台循环泵流量191m 选 100LZA 360 型渣浆泵 流量 194m3 h 扬程 Q 122 8 米 功率 130KW 3 台 计算循环浆液区的高度 取循环泵 8min 的流量 H1 349 735 61 9 5 65m 如此小炉子 不建议采用塔内循环 塔内循环自控要求高 还要测液位等 投 资相应大一点 采用塔外循环 泵的杨程选 35m 管道采用碳钢即可 计算洗涤反应区高度 停留时间取 3 秒 洗涤反应区高度 H2 3 2 3 9 6m 除雾区高度取 6 米 H3 6m 脱硫塔总高度 H H1 H2 H3 5 65 9 6 6 21 3m 塔体直径和高度可综合考虑 直径大一点 高度可矮一点 从施工的方便程度 场地情况 周围建筑物配套情况综合考虑 可适当进行小的修正 如采用塔内循 环