燃煤电厂烟气石灰喷雾干燥法脱硫设计【含CAD图纸+文档】
收藏
资源目录
压缩包内文档预览：(预览前20页/共45页)
编号：37127777
类型：共享资源
大小：760.40KB
格式：ZIP
上传时间：2020-01-05
上传人：机****料
认证信息
个人认证
高**（实名认证）
河南
IP属地：河南
50
积分
- 关 键 词：
-
含CAD图纸+文档
燃煤
电厂
烟气
石灰
喷雾干燥
脱硫
设计
CAD
图纸
文档
- 资源描述：
-
压缩包内含有CAD图纸和说明书,均可直接下载获得文件，所见所得，电脑查看更方便。Q 197216396 或 11970985
- 内容简介：
-
摘摘 要要燃煤烟气脱硫（Flue Gas Desulfurization ，简称 FGD）是目前世界上唯一大规模商业化应用的脱硫技术。世界各国研究开发的烟气脱硫技术达 200 多种，但商业应用的不超过20 种。在中、大型电站锅炉中，目前商业应用最为广泛的脱硫方法是进行烟气脱硫。按脱硫过程是否加水和脱硫产物的干湿形态，烟气脱硫可分为湿法、半干法和干法三类工艺。湿法脱硫技术成熟，效率高，Ca/S 比低，运行可靠，操作简单，但脱硫产物的处理比较麻烦，烟温降低不利于扩散，传统湿法的工艺较复杂，占地面积和投资较大；干法脱硫要求温度较高，并由此产生难以处理的酸雾，且脱硫剂利用率低；半干式脱硫工艺避免了上述两种工艺的缺点，备受关注。喷雾干燥法脱硫法系统简单，投资相对较少，所以对于现有锅炉的烟气脱硫改造是比较适合的方案。本设计主要是燃煤电厂烟气脱硫的方案的比较，对于选定的喷雾干燥法脱硫法系统，进行了比较详细地设计计算。我们通过已知的一些参数，运用一些现有的经验公式确定了脱硫系统各部分一些重要的结构和设计参数。关键词：烟气脱硫 半干法 喷雾干燥法 燃煤电厂abstractWith the development of modern industry , more and flue gas containing so is sent out from factories resulting in environment pollution and damage to health . So more and more attention is paid on there searching of desulphurization of flue gas .Currently the most widely used business utility of desulfuration on power plant is the flue gas desulfuration . And the FGD can be classified into CACO3/CASO4 wet desulfuration process , atomizing and drying out process and limestone injection into the furnace and calicium oxide activation process . There exists problem of equipment corrosion in wet process , and the problem is difficult to solve , what is more , the flow of wet process is too long , so its use is limited . Dry process must go on with elevated temperature , what is more , efficiency of absorbent utilization was not high , and there exists acid mist that is difficult to deal with , so it is not a satisfactory method either . The semi-dry process gets rid of shortcomings of the two processes mentioned above , so it is interested widely , experimental research of flue gas desulphurization with spray drying was done in this dissertation , was described . If the main equipment of the spray drying was done in this dissertation , was described . If the main equipment of the spray drying absorption process can be produced by ourselves , the invest of the FGD system can be reduced acordingly .By means of the comparison and selection , the best kind of process for the power plant flue gas desulfuration is chosen in this paper . The spray drying absorption process detail calculation on this process is discussed in this paper .At last semi-dry process is chosed , and the detail calculation on the system design is provided . By the basic information of the unit , we get the important design parameters of FGD system and operation parameters . Some experience equation is involved in the calculation .Key Words: flue gas desulfuration , spray drying , semi-dry Coal-burning Power Plant目目 录录摘要摘要错误！未定义书签。错误！未定义书签。第一章、绪论第一章、绪论4第二章、工艺流程论证第二章、工艺流程论证6第一节、烟气脱硫技术第一节、烟气脱硫技术6第二节、烟气除尘技术第二节、烟气除尘技术错误！未定义书签。错误！未定义书签。第三章、工艺流程的选择第三章、工艺流程的选择15第四章、旋转喷雾干燥脱硫技术简介第四章、旋转喷雾干燥脱硫技术简介18第五章、过程设计计算第五章、过程设计计算23第一节第一节 旋转喷雾干燥法设计参数旋转喷雾干燥法设计参数错误！未定义书签。错误！未定义书签。第二节第二节 喷雾干燥塔主体设备结构尺寸计算喷雾干燥塔主体设备结构尺寸计算24第三节第三节 旋转喷雾装置的主要附属设备的设计或选型旋转喷雾装置的主要附属设备的设计或选型29第六章第六章、旋转喷雾干燥法烟气脱硫工艺的技术经济评价旋转喷雾干燥法烟气脱硫工艺的技术经济评价40参考文献参考文献421第一章第一章 绪论绪论近年来随着世界经济的发展，环境问题已成为人们关注的焦点问题。在水环境、生态环境等遭到人类生产活动破坏的同时，我们的大气环境也日趋恶化，主要表现为燃烧化学燃料所释放的烟尘、二氧化硫造成的污染越来越严重。大量未经治理的含硫烟气被排放到大气中造成严重的大气污染，这些烟气还能与雨水一起形成酸雨川，酸雨腐蚀各种设备、建筑物给人类及其他生物带来极大危害。历史上世界各地曾多次发生大气污染公害事件，如英国伦敦雾事件、美国洛杉矶的光化学烟雾事件等，对人类的生存环境构成了极大危害。大幅度削减二氧化硫及烟尘排放量已是当务之急。在各种方法中，烟气脱硫技术被认为是控制及防治大气污染量最行之有效的手段。喷雾干燥法脱硫属烟气脱硫技术范畴，其最显著特点是吸收剂浆液在与二氧化硫气体接触以前，首先被雾化成细小的雾滴，极大增强了气液接触面积，同时由于喷雾塔出口为干物质，因此对设备造成的腐蚀小。另外由于喷雾干燥法烟气脱硫系统还对铅、汞等重金属离子有去除作用，使该技术在垃圾焚烧领域也得到一定应用。目前，发达国家燃煤电厂大多安装了 FGD 装置。日本是世界上最早大规模应用 FGD的国家，所用技术以石灰石/石膏法为主，占 75以上。日本国内所用石膏基本上都来自烟气脱硫的回收产物。日本 20 世界 60 年代末开始大规模在火电厂安装 FGD 装置，使其SO2污染在 70 年代中后期基本得到控制。80 年代以来，日本对美国、德国及发展中国家大量出口 FGD 技术和设备，仅向我国就出口或援建十多套 FGD 装置。美国的 FGD 技术研究较日本较迟，自 20 世纪 70 年代初开始，特别是 1978 年重新修改了大气清洁法，否决了高烟囱排放，使 FGD 技术迅速发展，并取得很大的进展。19731990 年美国年燃煤量由 3.5 亿吨增加到 7.3 亿吨，增长了 107，而 SO2的年排放量却由 2890 万吨减少到 2120 万吨，降低了 27。美国采用的脱硫工艺 80是石灰石/石膏法，新建电厂基本安装了 FGD 装置，而早期建造的上千座燃煤电厂，大多尚无脱硫装置。为此，美国环保局组织开发廉价、易运行、脱硫效率适中、占地少的适合现有电厂改造的脱硫技术，如多级喷射燃烧法、烟道喷射法和等离子体脱硫法等，均取得了可喜的成果。欧洲的 FGD 技术以德国发展最为迅速。德国在 20 世纪 70 年代后期， “黑森”大面积受害，不得不开展 SO2的纺织工作。在引进日、美先进技术的同时，立足于本国技术的开发。70 年代末开始在燃煤锅炉上安装 FGD 装置。1983 年颁布了环境法规后，促进了 FGD装置的大规模应用。在 19831989 年间，其 SO2排放量降低了 6.8 倍。目前德国 90以2上的 FGD 装置采用石灰石/石膏法，75的工业用石膏来自于脱硫石膏。此外，丹麦、芬兰、挪威、奥地利等国对 FGD 技术也开展了大规模的研究，开发出许多先进工艺，如丹麦的 SDA 法，芬兰的 LIFAC 法，挪威的 NID 法和海水脱硫工艺以及奥地利的 DCFB 循环流化床工艺等，不仅在本国安装了许多 FGD 装置，还向境外出口技术和装备。英国主张燃用低硫燃煤及高烟囱稀释排放，而法国以核电为主，因此两国对 FGD 技术的研究和应用不多。我国早在 20 世纪 70 年代就开始了工业锅炉和火电厂锅炉 FGD 技术的研究工作，先后有数十家高校、科研和生产单位，对多种脱硫工艺进行了实验研究。与发达国家相比，我国的研究虽起步较早，但进展缓慢。随着 SO2和酸雨污染的日趋严重，SO2控制技术的研究被提到议事日程。在从“六五”到“九五”的 20 年间，国家投入了大量的人力、物力和财力，对 SO2的污染控制技术组织了攻关研究，取得了一系列成果，但大部分技术尚停留在小试或中试阶段，有的技术虽已有工业性实验装置，但由于各方面的原因未能大规模推广应用。为了促进国内 FGD 技术的开发研究，我国从 20 世纪 90 年代开始，在新建燃煤电厂上引进国外先进的 FGD 技术和装置，这些先进的脱硫系统工艺成熟、设备先进、运行稳定、自控程度高，起到了很好的示范作用，但其投资和运行费用较高。为了降低投资，从90 年代末开始国内几家大的环保公司，采取有选择地购买国外公司先进的 FGD 技术，或与国外公司合作共同承接国内电厂 FGD 脱硫工程，使国外技术和设备逐步国产化。目前，我国已有石灰石/石膏湿法、旋转喷雾干燥法、常压循环流化床法、海水脱硫法、炉内喷钙尾部烟气增湿活化法、电子束法、烟气循环流化床法等十多种工艺的脱硫装置在商业化运行或进行了工业示范。经过几十年来对国外先进技术的引进、消化、吸收，我们已掌握了一些脱硫技术，为我国大规模应用脱硫技术提供了经验和一些必要的基础。虽然我国的科技人员一直在为脱硫技术的国产化而努力，但是目前还没有达到预期的水平，脱硫装置的建设和运行费用仍然很高。只有用国产设备取代进口设备，同时选择适合中国国情的、投资少、占地面积少、运行费用低的脱硫方案，脱硫的费用才会大幅度降下来，各个企业才有能力上脱硫项目，脱硫技术才会形成规模，才能有真正的社会效益。3第二章第二章 工艺流程论证工艺流程论证第一节第一节 烟气脱硫技术烟气脱硫技术脱硫技术发展到今天技术工艺种类繁多，仅烟气脱硫工艺就有 200 多种以上10。烟气脱硫就是在锅炉尾部对烟气进行处理，用各种吸收剂将 SO2从烟气中脱除下来。脱硫剂一般是以钙基为主的碱性物质，可以生成有使用价值的副产品，也可以把产物直接抛弃。烟气脱硫是目前应用最广泛的脱硫技术，发达国家已进入大规模使用阶段，技术已基本成熟。常用的烟气脱硫技术有：1 湿式石灰石湿式石灰石/石膏法脱硫技术石膏法脱硫技术吸收剂以液体形式排放的这种工艺在 70 年代因投资大、运行费用高和存在腐蚀、结垢、堵塞等问题而影响了其在火电厂中的应用。经过 10 余年的实践和改造，工作性能与可靠性已大为提高，投资与运行费用也显著减少。现已成为主要的电站锅炉烟气脱硫技术。其突出特点是：a.脱硫效率高（有的装置 Cd/S 约为 1，脱硫率大于 90） ；b.吸收剂利用率高，可超过 90；c.设备运转率高。我国珞璜电厂和杭州半山电厂都已应用湿式石灰石/石膏法脱硫技术。简易湿式石灰石/石膏法烟气脱硫的原理与湿式石灰石石膏法脱硫原理相同，只是吸收塔为水平放置，空塔气速较高，烟气与吸收剂浆液垂直接触完成脱硫。之所以称之为简易法式因为它处理的烟气量只占全部烟气量的 80以下，处理后的烟气与未处理的热烟气在进入烟囱前混合，使烟气温度升至露点以上再排放，省去了烟气再加热系统，节省了投资水平塔本身脱硫率可达 95以上，但由此混入未处理的热烟气后排放，使总的脱硫率超过 80。4烟气排气吸收塔石灰石或石灰循环槽调整空气氧化塔离心机石膏增稠 器清夜图2-9 石灰/石灰石法工艺流程主要的反应包含：CaCO3 CaO +CO2CaO+SO2+1/2O2 CaSO42 湿式亚硫酸钠循环法（湿式亚硫酸钠循环法（W-L）利用 30左右的碱溶液（如 Na2CO3溶液洗涤烟气，吸收 SO2产生 NaHSO3，在 105封闭系统中进行热分解，获得的 SO2气体可压缩成液体 SO2，也可制成 H2SO4或硫磺产品。这种方法的投资大、运行费用高，要有碱源。我国湖南三 OO 电厂曾进行实验，每吨 SO2碱耗为 106167kg。一般情况下当烟气中的 SO2浓度较低时，使用本工艺在经济上不合算。3 磷铵肥法（磷铵肥法（PAFP）它是一种直接副产氮磷复合肥料的烟气脱硫方法。它是利用活性炭的吸附作用将烟气中的 SO2脱除下来，再和水蒸汽反应生成稀硫酸，然后用稀硫酸分解磷矿石萃取磷酸。用氨中和磷酸制得磷铵，以此作为二级脱硫剂，所得到的肥料浆经过氧化并在蒸发设备中浓缩和干燥机中干燥，最后得到氨磷复合肥料。这种工艺需要中低品位磷矿石（含 P2O5为2628）和氨。我国四川豆霸电厂进行这种工艺的实验。4 喷雾干燥脱硫技术（喷雾干燥脱硫技术（SDA）喷雾干燥脱硫技术是由美国 joy 公司和丹麦的 Niro Atomizer 公司共同开发的，是 80年代发展起来的脱硫新技术。5石灰水蒸汽石灰消化槽贮槽混合槽烟气水部分干料返回 袋式 除尘器喷雾干燥器产物烟囱图2-10 喷雾干燥法工艺流程喷雾干燥脱硫技术是将吸收浆液雾化喷入吸收塔，吸收剂分散于烟气中。一方面吸收剂与烟气中的 SO2反应生成固体灰渣；另一方面烟气又将热量传递给吸收剂，使之不断干燥。所以完成脱硫反应后的废渣将以干态形式排出。所以该技术也称为半干法脱硫技术。该技术脱硫率可达 7090%，工艺过程简单，设备少，占地少，不需对脱硫产品进行二次处理，没有废水排放，脱硫后的烟气不需要二次加热，因而运行费用低，已经广泛用于美国、欧洲等发达国家，主要用于燃用中低硫煤的电厂。我国四川白马电厂和山东黄岛电厂已采用次方法进行烟气脱硫。主要包含的反应：SO2 + H2O H+ + HSO3 HSO H+ + SO323Ca2+ + SO32- CaSO35 循环流化床烟气脱硫技术循环流化床烟气脱硫技术烟气循环流化床脱硫技术是把固体流态化技术引入到 FGD 工艺中的一项新技术，在20 世纪 80 年代以后有了很大发展。烟气循环流化床是采用含湿量为 35的石灰粉作为脱硫剂，在流化床中与高速流动的烟气接触完成脱硫。在流化床尾部除下来的吸收剂经增湿后循环适用，以提高吸收剂的利用率。烟气循环流化床脱硫技术发展很快，已出现了多种结构形式的装置，在钙硫比为1.11.5 的情况下脱硫率可达 8090。烟气循环流化床工艺系统简单，运行可靠，占6地面积小，投资和运行费用低，无废水排放，是一种较好的干法脱硫工艺。6 粉煤灰干式烟气脱硫技术粉煤灰干式烟气脱硫技术粉煤灰干式脱硫技术是由日本北海道电力公司首先开发成功并投入商业应用的是一项世界首创的新技术。该技术是以粉煤灰、熟石灰、石膏为原料制成脱硫剂，将该脱硫剂填充到吸收塔中，脱硫剂吸收锅炉排烟中的 SO2，达到脱硫目的。日本东厚真电厂 1991 年安装调试成功了粉煤灰干式烟气脱硫装置，该装置处理烟气量644000Nm /h，脱硫率大于 90，脱硫剂利用率大于 80，除尘率大于 85。37 电子束烟气脱硫处理法（电子束烟气脱硫处理法（EBA 法）法）EBA 法是日本 3 家研究所在名古屋火力发电厂研究成功的。它采用高能量电子束照射烟气，同时去除烟气中所含的硫氧化物，还能回收氮肥（硫酸氨和硝酸氨的混合物） 。EBA是一种无排水式的烟气处理技术。名古屋火电厂设计烟气处理量（湿基）为 12000 m /h，3当 SO2浓度为 800mg/L 和 NOx浓度为 225mg/L 时，其脱硫脱硝率分别为 94和 80。目前，成都热电厂在建的 FBA 工业试验项目是由日本荏原制所作（前述日本 3 家研究所之一）设计，处理烟气量为 300，000 m /h，当 SO2和 NOx浓度分别为 1800 和 400g/L3时，脱硫脱销率分别为 80和 50。成都热电厂采用是两台 80kv，400mA 的电子加速器。该法优点：干法，无废液处理和无腐蚀结垢问题，产物是高质化肥，易于收集，可同时脱硫脱硝。缺点是：加速器造价昂贵，需要射线保护，电子枪寿命及技术管理难度大等。8 荷电干式除硫法荷电干式除硫法荷电干式除硫法是美国阿兰柯环境资源公司研制的一种专利产品。其工作原理是：吸收剂（常用 Ca(OH)2）高速流过喷射单元，产生的高压静电电晕电压，由此获得强大的静电电荷（通常是负电荷） ，然后在除尘器前再通过喷管喷射到排烟气流中。由于吸收剂带同极性的电，所以相互排斥，很快在烟气中扩散称为均匀的悬浮状态。吸收剂与 SO2的反应机率大为增加。同时带电的吸收剂粒子表面的电晕极大地提高了吸收剂的活性，缩短了与SO2反应所需的时间，提高了除硫效率。1987 年意大利 ENEL 在 Marghera 热电厂做了7100N m /h 的工业试验，SO2和 NOx的初始浓度为 530ppm 和 400ppm，SO2除硫率为380，NOx为 5060，能耗为 12Wh/N m 3。我国德州电厂 75t/h 煤粉炉安装了此类脱3硫装置，除硫效率大于 70。9 LIFAC 脱硫技术脱硫技术LIFAC 脱硫技术是由芬兰的 Tampella 公司和 IVO 公司首先开发成功并投入商业应用的。该技术是将石灰石于锅炉的 8501150部位喷入，起到部分固硫作用。在尾部烟道的适当部位（一般在空气预热器与除尘器之间）装设增湿活化反应器，使炉内为反应的CaO 和水合成 Ca(OH)2，进一步吸收 SO2，提高脱硫率。LIFAC 脱硫技术具有占地少，系统简单，投资和运行费用较低，无废水排放等优点，脱硫率 6085。我国南京下关电厂，浙江钱清电厂均采用此脱硫技术。10 海水脱硫法海水脱硫法海水脱硫法是利用海水吸收烟气中的 SO2。烟气中 SO2被海水吸收并与氧发生反应生成硫酸根离子，以硫酸盐的形式存在于海水中。天然的海水呈碱性，含有过量的碳酸钙和碳酸钠，能使海水有充足能力来吸收和中和 SO2.硫酸盐是海洋中天然且必须的成份，不会对海水造成太大污染。目前世界上已投入运行和在建的燃煤电厂采用 FlaktHydroa 工艺脱硫的有印度 TaPa电厂（500MW） 、西班牙 Cran Canaria 电厂（80MW） ，印尼电厂（670MW）及我国的深圳西部电厂10。我国深圳西部电厂 2 号 300MW 机组选用的是挪威 ABB 公司的海水烟气脱硫技术，全烟气量运行，系统设计脱硫率为 90。第二节第二节 烟气除尘技术烟气除尘技术1 除尘器的分类除尘器的分类按除尘器分离捕集粉尘的主要机制，可将其分为如下四类。1、机械式除尘器 它是利用质量力（重力、惯性力、离心力）的作用使粉尘与气流分离沉降的装置，包括重力沉降室、惯性除尘器和旋风除尘器等。2、电除尘器 它是利用高压电场使尘粒荷电，在电场力的作用下使粉尘与气流分离的装置。83、过滤式除尘器 它是使含尘气体通过织物或多孔填料曾进行过滤分离的装置，包括袋式过滤器、颗粒层过滤层等。4、湿式洗涤器 它是利用液滴或液膜洗涤含尘气流，使粉尘与气流分离沉降的装置，它可用于除尘，也可用于气体吸收。当专用于气体除尘时，也称湿式除尘器。2 2 机械除尘法机械除尘法机械式除尘法是一类利用重力、惯性力或离心力的作用将尘粒从气体中分离的装置。这类除尘法主要包括重力除尘器、惯性除尘器和旋风除尘器等。2.12.1 重力沉降器重力沉降器重力除尘器又称重力沉降室，它是利用尘粒与气体的密度不同，通过重力作用使尘粒从气流中自然沉降分离的除尘设备。常见的重力沉降室有水平气流沉降室、单层重力沉降室和多层重力沉降室，其基本结构如图 21 所示。含尘气体由断面较小的风管进入沉降室后，由于流道截面积扩大而使气体流动速度大大降低，在流经沉降使的过程中，尘粒便在重力的作用下缓慢向灰斗沉降，分离了部分尘粒的气体从出口风管流出，达到了除尘的目的。重力沉降室的主要特点是：结构简单、造价低、维护管理容易、阻力小（一般在300Pa 以下） 。主要缺点是：体积庞大，除尘效率低。清灰麻烦。鉴于以上特点，重力沉降室主要用以捕集那些密度大，粒径大于 50m 的粗粉尘。在多级除尘系统中常作为高效除尘器的预除尘。2.2 惯性除尘器惯性除尘器惯性除尘器是使含尘气流冲击在挡板上，或让气流方向急剧转变，使尘粒受惯性力作用而从气流中分离出来的一种除尘装置。起除尘机制示于图 2-3。冲击到挡板 B1 上的尘粒当中，惯性力大的粗尘 d1 首先被分离下来，而被气流带走的尘粒（如 d2，d2d1）由于挡板 B2 使气流方向转变，借离心力作用又被分离下来，烟气中带走的尘粒 d31.51.512229080708060859080Ca/S1.011.021.011.021.52.02.03.0占总投资/%152081010157 左右78设备占地面积大较小较大小大较大FGD 方法项目湿式石灰石/石膏法简易石灰石/石膏法旋转喷雾法炉内喷钙尾部增湿法海水脱硫电子束脱硫结垢、堵塞有有有有无无灰渣状态湿湿干干干运行费用高较高较高较低较低较高烟气再热需再热需再热不需再热不需再热需再热不需再热钙利用率909040503540推广应用前景燃用高中硫锅炉同左（当地有石灰石）燃用中低硫煤锅炉燃用中、低硫煤锅炉燃用中低硫煤锅炉燃用高、中、低煤14脱硫副产品脱硫渣为CaSO4 及少量烟尘，送灰场堆放或制成石膏同左脱硫渣为CaSO4、CaSO3、氢氧化钙和尘的混合物脱硫渣为CaSO4CaSO3、CaO 混合物，目前不能利用无脱硫副产品为硫酸铵和硝酸铵可直接做化肥从本设计燃煤锅炉的性质和脱硫要求，选用旋转喷雾干燥法半干法工艺较简单，干态产物易于处理，无废水产生，能耗、占地、投资比湿法要少一些，脱硫率也比较高，投资一般低于传统湿法，一般适用于低、中硫煤烟气脱硫。在燃低、中硫煤的地区，有逐渐取代湿法烟气脱硫的趋势。表表 3.2 各种除尘的综合性能表各种除尘的综合性能表除尘器名称使用的粒径范围效率 / 阻力/Pa设备费运行费重力沉降器50595988001200中中冲击式除尘器59510001600中中上文丘里除尘器0.519098400010000少大电除尘器0.51909850130大中袋式除尘器0.51959910001500中上大表表 3.3 除尘设备的投资费用和运行费用除尘设备的投资费用和运行费用设备投资费用运行费用高效旋风除尘器100100袋式除尘器250250电除尘器450150塔式洗涤器270260文丘里洗涤器220500选择除尘器时必须全面考虑有关因素，如除尘效率、压力损失、一次投资、维修管理等，其中最主要的是除尘效率。本设计除尘效率为 99.3%，只有电除尘器和袋式除尘器可以达到这样的高效率。又该烟气含尘浓度为 5.7 g/ m ，袋式除尘器的理想含尘浓度为3150.210 g/ m ，电除尘器希望含尘浓度在 30 g/ m 以下，再综合考虑投资费用和运行费用等33因素，选择袋式除尘器。第四章第四章 喷雾干燥脱硫技术简介喷雾干燥脱硫技术简介喷雾干燥脱硫是 20 世纪 70 年代中期在美国和欧洲发展起来的，其市场占有率仅次于湿法，列第二位。该方法采用湿态吸收剂，在吸收装置中吸收剂被烟气的热量所干燥，并在干燥过程中与 SO2反应生成干粉状脱硫产物。半干法工艺较简单，干态产物易于处理，无废水产生，投资一般低于传统湿法，但脱硫效率和脱硫剂的利用率低，一般适用于低、中硫煤烟气脱硫。在燃低、中硫煤的地区，有逐渐取代湿法烟气脱硫的趋势。喷雾干燥烟气脱硫是利用喷雾干燥原理，在吸收剂喷入吸收塔后，一方面吸收剂与烟气的 SO2发生化学反应，生成固体产物；另一方面烟气将热量传递给吸收剂，使之不断干燥，在塔内脱硫反应后形成的产物为干粉，其部分在塔内分离，有锥体出口排出，另一部分脱硫后烟气进入除尘器收集，其工艺流程如附图 1。喷雾干燥烟气脱硫工艺流程包括：吸收剂制备；吸收剂浆液雾化；雾粒与烟气的接触混合；液滴蒸发与 SO2吸收；灰渣排出；灰渣再循环，其中在喷雾干燥吸收塔内进行。1 喷雾干燥法烟气脱硫原理喷雾干燥法烟气脱硫原理1.1 浆滴的蒸发浆滴的蒸发16雾化器出来的浆滴的直径从 20150m 不等，视不同的雾化方法而不同，浆滴中的Ca(OH)2颗粒的直径为 15m，可视为孤立的 Ca(OH)2颗粒周围分布着连续的液相。吸收剂颗粒溶解在液相中，在浆滴中处于饱和状态。与此同时，SO2在液滴的表面被吸收。浆滴进入反应器后水分开始迅速地蒸发发生在浆滴的表面，这个阶段称为恒速干燥阶段。随着蒸发的进行，液相的体积不断减少，直到固体颗粒相接触，集聚在浆滴的表面形成一个固定的障碍层，这样限制了水分的蒸发和 SO2的吸收的速率，这个阶段称为降速干燥阶段。最后，生成物固体内的大多数自由水相被蒸发掉了。雾干燥脱硫示意图见附图 31.2 烟气中烟气中 SO2 的吸收的吸收在喷雾干燥反应中，石灰浆液被雾化为微细的石灰浆滴（100m）与高温烟气相接触，气、液、固三相之间发生复杂的传质、传热作用。浆滴中水分蒸发的同时，烟气中的SO2被吸收与浆滴中的 Ca(OH)2颗粒发生反应，最后得到干燥的 CaSO3、CaSO4和未反应的 Ca(OH)2固体混合物，经收尘系统而收集下来。总的反应为：Ca(OH)2（s）+ SO2（g） CaSO31/2H2O（s）+1/2H2O (2.1)反应可分为以下几个步骤：（1）SO2从气相主体到液滴表面的扩散：（2）液滴表面 SO2的吸收; SO2（g）SO2（aq） (2.2)（3）液相中溶解的 SO2离解生成 HSO 、SO323 SO2（aq）+ H2O（l）H （aq）+ HSO （aq） (2.3)3 HSO （aq）H （aq）+ SO（aq） (2.4)323（4）液相溶解的 HSO 、SO离子在液相中的扩散；323（5）Ca(OH)2颗粒的溶解； Ca(OH)2（s）Ca（aq）+ 2OH （aq） (2.5)2（6）亚硫酸钙的生成； Ca（aq）+ SO（aq）+ 1/2H2O（l）CaSO31/2H2O（s）(2.6)223 反应（2.2） 、 （2.3） 、 （2.4） 、 （2.5） 、 （2.6）的进行均在液相中完成，浆滴中水分的蒸发直接影响着 SO2的脱除。172 喷雾干燥法脱硫工艺的系统组成喷雾干燥法脱硫工艺的系统组成喷雾干燥法烟气脱硫工艺系统有生石灰接受贮存系统、浆液制造和供给系统、脱硫反应系统、除尘除渣系统等。2.1 生石灰接受贮存系统生石灰接受贮存系统大多采用 CaO 含量尽可能高的石灰做脱硫剂。石灰仓内贮存的粉状石灰经螺旋输送机送入消化槽消化，并制成高浓度浆液，然后进入配浆槽，配将槽上设有过滤器，以过滤大颗粒杂质。在配浆槽内用水将浓浆稀释到需要的浓度（20左右） 。制备好的石灰乳用泵送到吸收剂贮罐（经过延时箱和过滤筛） ，再用供给泵送到吸收塔顶部的高位罐备用。2.2 浆液制造和供给系统浆液制造和供给系统由生石灰投入计量和制浆、供浆三部分组成。制备石灰浆液装置主要有滞留式、打浆式、和球磨机等几种。其中前两种之用鹅卵石状石灰。CaO 加水后生成 Ca(OH)2，但要求水的质量要好，否则水化不彻底，高质量意味着含 Mg、S、C 等杂质少。一份磨得很细的十分（200 目左右）与 2 份常温下的水混合进入搅拌器中，水质和石灰质量均较好者混合后大约 8min 温度上升到 95。而水质和石灰质量较差的混合后很长时间才能到达 90或根本达不到。Ca(OH)2水化程度以温度来衡量，在 20min 内达不到95则表示水化不彻底，没有完全变成 Ca(OH)2。质量好的水及石灰进入滞留式打浆机中约 15min 即可变成 Ca(OH)2，另外不论采用任何打浆机都不要装得太满，应有 10余量避免溢出。当脱硫装置出现故障时，石灰浆液应继续搅拌以免其沉降。但不能超过 32h，超过32h 石灰浆液必须排空，并用清水冲洗打浆机及管路，石灰仓的生石灰经螺旋输送机和斗式提升机送至高位料仓，经计量仓计量后进入生石灰熟化罐。在熟化罐内，生石灰与水混合搅拌，发生消化反应。根据试验要求，加入一定比例的粉煤灰和脱硫灰制好的浆液，经过过滤进入浆液供给罐。再由供浆泵送至脱硫反应塔的高位料箱，经分离残渣后进入旋转喷雾器。2.3 脱硫系统脱硫系统它是该工艺的核心部分，由旋转喷雾器、烟气分配器、吸收塔三部分构成。旋转喷雾器采用调频变速电机。转速从 6000r/min 到 16000r/min，电机功率 190Kw。通过改变电机转速，可以改变浆液雾粒径。烟气分配器结构上可分为三个部分，沿烟气流向从上至下依18次分为多孔板、上旋流板、下旋流板、多孔板为一均布圆孔的圆环形钢板，可通过堵孔手段改变其开孔率，从而改变流向旋流板的烟气速度。两层角度不同的旋流由脱硫风机引入烟囱。吸收塔可分为细长型，L/D2.67.塔有效高度 23m。吸收塔的出口烟气温度可通过该百年工业水量来调节。2.4 除尘除渣系统和回收装置除尘除渣系统和回收装置灰处理采用抛弃法，从脱硫袋式除尘器收集的脱硫灰，一部分经气力输送到脱硫灰仓，再经磨细加水搅拌后加入到熟化罐内与消石灰混合作吸收剂循环利用。其余部分及反应塔底部排出的会由冲灰管道冲入电厂的除尘系统。脱硫产物大部分从干燥塔底部排出，很少一部分被旋风分离器和袋滤器捕获排出。干燥室和旋风分离器一般在负压下操作，为避免影响干燥效率和分离效率，应尽量避免空气从其他部位漏入干燥塔和旋风分离器中。常见的排料装置有平动蝶形阀、推拉阀、自动恒重阀等，这些都属于间歇排料阀。另外，还有连续排料阀，用得最普遍的连续阀是旋转阀。干燥粒子的回收阶段需要满足干燥器的两个重要要求：比较经济的产品回收方式。废气中无产品粒子。现有的回收设备主要有袋滤器和旋风分离器，至于选择什么样的回收设备主要从费用、收集效果以及被分离的产品要求的处理方式等方面加以考虑。干燥器的产品通常一部分由底部排出，而少量细粉则在旋风分离器排料口排出。干燥室和旋风分离器一般在负压下操作，排料通常在常压下进行。因此，排料装置应该尽可能的避免空气漏入干燥室和旋风分离器中，否则将会严重影响干燥器的工作性能和旋风分离器的分离效率。常用的排料装置有以下几种：（1）间歇排料阀主要有手动蝶形阀、手动滑阀（或拉推阀） 、自动板式阀、机械操作的单板阀和双板阀。（2）涡旋气封 涡旋气封是一种连续的气流输送装置。（3）连续排料阀其中用得最为普遍的连续排料阀是旋转阀，常称为心形阀。本设计选用连续排料阀。19在外壳内有一旋转的叶轮，由 68 个叶片组成，轴和轴承都是密封防尘的。带动叶轮旋转的电动机在旋转阀体的外面。在转动的叶轮和固定的外壳之间应保持很小的空隙，以保证较好的气密性。一般不应超过 0.05mm。旋转阀的叶轮转速不高时，排料量与转速大致成正比。转速过大时，物料量反而降低。这是由于转速高时产生的离心力，使物料不能充分落入叶片之间，已经落入叶片之间的物料也往往来不及排尽，有被叶片带上去。通常叶轮的转速不大于 30r/min，相应的圆周速度约为 0.30.6m/s。23 喷雾法烟气脱硫的影响因素喷雾法烟气脱硫的影响因素3.1 Ca/S 对脱硫率的影响对脱硫率的影响以石灰浆为吸收剂的喷雾干燥法脱硫工艺有两个主要的工艺指标，即脱硫效率和化学计量比。化学剂量比是指进入系统的氢氧化钙的摩尔数与二氧化硫的摩尔数之比。脱硫效率随化学计量比的增加而增大，其增加幅度由大到小，但当化学剂量比增大到一定的数值后，继续提高计量比，则脱硫率提高缓慢而吸收剂的利用率将会显著的降低。因此合理地选择脱硫效率，对节约吸收剂用量、降低运行费用是至关重要的。3.2 吸收塔出口烟气的近绝热饱和温度对脱硫率的影响吸收塔出口烟气的近绝热饱和温度对脱硫率的影响吸收塔出口烟气的近绝热饱和温度值，即吸收塔出口烟气的平均温度与烟气绝热饱和温度的差值。温度越低脱硫率越高。当其他条件接近时，洗手台出口烟气温度越低，说明浆液的含水量越大。SO2脱除反应的基本条件是吸收剂雾滴必须含有水分。当水分含量高时，雾滴与烟气一接触即迅速降低了烟气的温度，从而使蒸发率降低，延长了化学反应时间，有利于 SO2的吸收；另一方面，雾滴的干燥速度还受到烟气中水蒸气分压的影响，当水蒸气分压接近于相同温度下的饱和蒸汽压时，吸收 SO2的时间可大幅度增加，使脱硫率明显增加。在喷雾干燥工艺中，用吸收塔出口烟气温度与相同状态下的绝热饱和温度之差（T）来表示出塔烟气温度的影响。仅在硫含量低且脱硫要求不高的吸收装置上，采用较高的绝热饱和温度之差，而对含硫量高且要求也高的吸收装置，T 一般为 1015。3.3 进口烟气温度对脱硫率的影响进口烟气温度对脱硫率的影响较高的进口烟气温度可以得到较高的脱硫效率，这是由于进口烟气温度较高可以增加石灰浆液的含水量，完成石灰浆滴干燥的时间就越长，能使吸收剂维持较长的湿态时间，20从而有利于吸收剂的充分利用和二氧化硫的吸收反应的进行改善吸收塔内第一干燥阶段的传质条件，从而使脱硫效率提高。3.4 烟气烟气 SO2浓度对脱硫效率的影响浓度对脱硫效率的影响在相同的吸收塔进、出口烟气温度和相同 Ca/S 条件下，高的进口烟气 SO2浓度，需要更多的新鲜石灰加入量，因此提高了雾粒中石灰的含量，增大了需要吸收的 SO2量和生成的亚硫酸钙量，雾粒水分的减少限制了 Ca(OH)2与 SO2的传质过程，使脱硫率降低。因此，喷雾干燥烟气脱硫工艺只适合于处理中、低硫煤的烟气脱硫。第五章第五章 过程设计计算过程设计计算第一节第一节 旋转喷雾干燥法设计参数旋转喷雾干燥法设计参数浓浆液固含量 3643%，入塔吸收剂固含量 20%左右，温度差（烟气出塔温度与湿球温度之差）15。钙硫比 1.41.7，Ca 利用率 50%，烟气停留时间 10s，烟气流速 1m/s，雾化液滴粒度70m，雾化浆液最大流量 18t/h，喷雾干燥器内烟气的平均温度 T，查表得该条件下烟气的物理5 .107265150性质：密度 0.95kg/ m ，3比热容 Cp1.068kJ/（kg） ，热导率 11.26310 kJ/（mh） ，2导温系数 11.110 /h，221黏度 2.07910 kgS/，6运动黏度 21.5410 /S，6普朗特数 Pr0.69。20平均干烟气量质量流量 Q620000.9558900kg/h，按试验要求，为了满足后续的袋滤除尘器的要求，出口烟气的含水率不超过 6，所以，出口烟气中所含蒸气量m1.512操作的气液比（L/N m ）35400134002840Ca/S1.01.5钙的利用率（）904045脱硫效率（）908085单位投资（美元/kw）1001407090投资占电厂总投资比例（）2030812脱硫费用（美元/TSO2）90012507501050设备占地面积大小灰渣状态湿干烟气再热需无需从上表可以看出，湿式石灰石石膏法具有脱硫效率搞、石灰石的消耗量小、钙的利用率高的优点，但是其投资大，占总电厂投资的 2030，脱硫的操作费用高。20 世纪80 年代以来，为了降低基本投资和运行费用，积极研究及开发了喷雾干燥烟气脱硫和炉内喷钙、炉尾增湿活化烟气脱硫技术。喷雾干燥法相对湿式石灰石石膏法具有投资少、操作费用低的优点。从目前的技术水平而言，喷雾干燥法只适用于处理中低硫煤，对300MW 以内的机组已经技术上成熟。一一 喷雾干燥法脱硫方案的经济分析喷雾干燥法脱硫方案的经济分析表表 6.2 设计的主要设备汇总如下表设计的主要设备汇总如下表序号设备名称型号详细规格及技术数据单位数量1旋转雾化器RW10T盘径为 240mm，转速10000r/min12000r/min，实际配置功率7590kw，传动方式为准行星齿轮，圆周速度 126151m/s台12喷雾干燥塔容积 754 m ，直径 10m，总高度 13.4m，3座139烟气进口管直径 700mm，出口管径1000mm3旋风分离器CLP/B-10.6直径 1060mm，处理风量 14300 m /h，进3口风速 20m/s.Y 型，阻力 1150Pa台54袋式除尘器MC-120-过滤面积 90,过滤风量 1080020800 m /h，阻力 9801176Pa3台55三通管进口管直径 1000mm，出口管直径 800mm个16三通管进口管直径 800mm，出口管直径 560mm个2管径 700mm个2管径 560mm个127九十度圆管弯头直径 165mm个247212风量 4610066500 m /h，风压319911579Pa，电机型号 Y280S6，电机功率 45kw台18离心式通风机C473风量 127519350 m /h，风压32943924Pa，电机功率 22kw台59高位槽长方体，高度 H=2m，长 L0.6m，宽D0.6m，容积 7.4 m3个110单级单吸离心泵IS100-80-125流量 100 m /h，扬程为 20m，转速32900r/min，气蚀余量 4.5m，泵效率78，轴功率 7.00KW，配带功率 11KW台211石灰石浆液箱容积 58.44 m3个112石灰石仓容积 350.64 m3座1二二 工程项目投资概算工程项目投资概算因为只有喷雾干燥系统和监控系统。监控系统又可以放在主厂房内，建筑工程费可基本省略。表表 6.3 喷雾干燥法工程项目投资概算喷雾干燥法工程项目投资概算按工程费分类费用（万元）占总投资比例设备费30069.8安装工程费用78.518.2建筑工程费00不可预见费用27.96.5设计费23.55.5工程总投资430三三 工程运行费用概算工程运行费用概算表表 6.4 运行费用预算运行费用预算按性质分类价格数量费用（元）合计（元）电费1.0 元/度118800KWh/月11880013289640工业用水费1.5 元/ m32000 m /月33000药剂费98 元/吨52T/月5096人工费2000 元/人月3 人6000参考文献参考文献1王喜忠，于才渊，周才君编著。喷雾干燥M。北京：华工工业出版社，2003。2于才渊，王宝和，王喜忠编著。干燥装置设计手册M。北京：化工工业出版社，2005。3北京市环境保护科学研究院等主编。三废处理工程手册：大气篇M。北京：化学工业出版社，2000。4李广超。大气污染控制技术M。第一版，北京，化学工业出版社。2001.5，1421445国家环境保护局编写。电力工业废弃治理M。中国环境科学出版社，1993。6张基伟。国外燃煤电厂烟气脱硫技术综述M。中国能源信息网，2003。7赵毅，李守信。有害气体控制工程M。北京：化学工业出版社。2001，207211。8李功样，陈兰英，崔英德编。常用华工单元设备设计M。
- 温馨提示:
1: 本站所有资源如无特殊说明，都需要本地电脑安装OFFICE2007和PDF阅读器。图纸软件为CAD,CAXA,PROE,UG,SolidWorks等.压缩文件请下载最新的WinRAR软件解压。
2: 本站的文档不包含任何第三方提供的附件图纸等，如果需要附件，请联系上传者。文件的所有权益归上传用户所有。
3.本站RAR压缩包中若带图纸，网页内容里面会有图纸预览，若没有图纸预览就没有图纸。
4. 未经权益所有人同意不得将文件中的内容挪作商业或盈利用途。
5. 人人文库网仅提供信息存储空间，仅对用户上传内容的表现方式做保护处理，对用户上传分享的文档内容本身不做任何修改或编辑，并不能对任何下载内容负责。
6. 下载文件中如有侵权或不适当内容，请与我们联系，我们立即纠正。
7. 本站不保证下载资源的准确性、安全性和完整性, 同时也不承担用户因使用这些下载资源对自己和他人造成任何形式的伤害或损失。
人人文库网所有资源均是用户自行上传分享，仅供网友学习交流，未经上传用户书面授权，请勿作他用。
川公网安备: 51019002004831号