燃煤锅炉脱硫系统设计

环境工程综合实验课程设计专业环境工程：名字：学校编号：内容1课程设计主题32设计基础32.1技术标准和基础32.2设计参数和参数范围32.3设计原则和设计目标43污染源强度分析43.1污染物浓度计算43.2烟气中SO2浓度的计算63.3烟气SO2排放量的计算74流程设计74.1工艺选择74.2吸收设备的选择84.3过程原则84.4脱硫系统工艺94.5工艺组成95相关设计计算105.1脱硫罐10的容量和设计5.2增压风扇105.3 SO2吸收系统115.3.1塔径和塔底面积的计算115.3.2脱硫塔高度的计算116图12图1双碱烟气脱硫工艺流程图12图2吸收塔系统13图3吸收塔13的平面图1课程设计主题四川某热电厂30t/h燃煤锅炉烟气脱硫系统设计2设计基础2.1技术标准和基础(1) 大气污染物综合排放标准 (GB16297-1996)(2) 工业锅炉及炉窑湿法烟气脱硫工程技术规范 (HJ462-2009)(3) 大气污染防治手册(4) 锅炉大气污染物排放标准 (GB13271-2001)(5) 环境空气质量标准 (GB3095-1996)(6) 四川省大气污染物排放标准2.2设计参数和参数范围(1)根据技术标准和排放标准确定设计参数和设计范围。锅炉型号：一台30 t/h锅炉烟气排放量：19000m3/h燃料类型：无烟煤煤耗：2.237152吨/小时炉温：700锅炉废气温度：155烟气含氧量：60.2605毫升/千克(煤)当前SO2排放浓度：1353毫克/硫含量：1.1%锅炉热效率：75%空气过剩系数：1.2(2)提出了双碱法。根据工业锅炉及炉窑湿法烟气脱硫工程技术规范 (HJ 462-2009)，有：个液气比是2钙硫比是1.1净化效率不低于95%可用率为95%2.3设计原则和设计目标设计原则：(1)未来在设计上有更严格的排放标准和扩大规模的空间。(2)因地制宜，节约空间。(3)严禁转移污染物，全面防止二次污染。设计目标：(1)根据四川省大气污染物排放标准标准，火电厂标准状态下SO2排放浓度应小于300 mg/m3(2)为保证电厂周围居民区的空气质量，同时执行环境空气质量标准 (GB 3095-1996)的二级标准，即比居民区大气中SO2的最高允许日平均浓度低0.15毫克/立方米。(3)总量控制指标达标3污染源强度分析3.1污染物浓度的计算硫含量为1.1%，煤种选择无烟煤。基于1kg无烟煤，则：组分质量/克物质量/摩尔理论需氧量/摩尔C 649.572 54.131 54.131H 25.308 12.654(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)理论需氧量为(54.131 6.327-0.4395 0.242)摩尔/千克=60.2605摩尔/千克(煤)假设干燥空气中氮与氧的摩尔比为3.78，1kg煤完全燃烧所需的理论空气量为：60.2605 (13.78)摩尔/千克=288.0452摩尔/千克(煤)在标准温度和压力下288.0452 m3/kg=6.452/kg(燃煤)(2)理论烟气量(根据标准条件换算的体积，下同)理论上，烟气的成分为54.131摩尔/千克二氧化碳。H2O 12.654 4.17=16.824摩尔/千克；N2 60.26053.78 0.226=228.01摩尔/千克；SO2 0.242mol摩尔/千克；灰分222毫升/千克因此，理论干烟气量为：(54.131 228.01 0.242)摩尔/千克=282.383摩尔/千克(煤)282.383 /kg=6.325 m3N /kg(燃煤)湿烟气的理论量为：(282.383 16.824)摩尔/千克=299.207摩尔/千克(煤)299.207 m3/kg=6.702/kg(煤)(3)实际烟气量过量空气系数为1.2，可通过以下方式获得：实际干烟气量Vfg=理论干烟气量理论空气量(空气过剩系数-1)=6.325 6.452 0.2=7.6154/千克(煤)实际湿烟气量Vfg=理论湿烟气量理论空气量(空气过剩系数-1)=6.702 6.452 0.2=7.9924 /kg(煤)(4)锅炉煤耗：其中：d:锅炉每小时蒸汽产量(kg/h)；q低：煤的低热值(千卡/千克):锅炉热效率(%)；I2:锅炉在一定工作压力下的饱和蒸汽焓(kcal/kg)；当压力为1.25兆帕时，为1400.4千焦/千克i1:锅炉给水焓(千卡/千克)。一般情况下，当给水温度为20时，i1=84.80kJ/kg。然后是：(5)标准条件下的总干烟气量：标准条件下的总湿烟气量：设计烟气量为19000 /kg3.2烟气中SO2浓度的计算(1) SO2污染产生系数及其质量流量二氧化硫污染系数：(千克/吨)其中：SY燃煤应用基础的硫含量，%燃煤中的磷硫转化率(煤粉锅炉一般为0.9%)%千克/吨脱硫装置入口处烟气中SO2的质量流量可根据以下公式估算：其中：M(SO2)脱硫装置入口烟气中SO2的质量流量，t/hK染料燃烧中硫的转化率(煤粉锅炉一般为0.9)Bg锅炉最大连续运行负荷下燃烧的煤量，t/hQ锅炉机械不完全燃烧造成的热损失，%Sar燃料接收基础硫，%所以：烟气中SO2的实测浓度为：根据锅炉大气污染物排放标准 (GB13271-2001)的相关规定，有必要对物理浓度进行换算，并规定当换算项目为烟尘、SO2和NOX的排放浓度时，过量空气的换算系数=1.8。锅炉空气污染物过量空气系数换算排放浓度计算如下：公式中，碳烟、二氧化硫和氮氧化物转化后的排放浓度为g/烟尘、二氧化硫和氮氧化物的测量排放浓度，g/阿尔法 测量的过量空气系数 中规定的过量空气系数称为a=1.2，燃煤锅炉的过剩空气转换系数a=1.8所以转化后烟气中SO2的浓度：3.3烟气SO2排放量的计算工业锅炉及炉窑湿法烟气脱硫工程技术规范(HJ 462-2009)65t/h以下工业锅炉脱硫装置设计脱硫效率标准不应低于80%。那么每小时去除的SO2量为：出口烟气的SO2排放量如下：取烟囱出口处的平均风速为5.0m/s；烟囱出口处的烟气流速不小于该高度平均风速的1.5倍，因此烟囱出口流速V为9.0m/s；取0.5；出烟口烟气流动温度Ts为155；烟囱高度为60米；烟囱出口内径d为2m。根据荷兰公式，烟气抬升高度：总高度H=6011.53=71.53米最大地面浓度脱硫结果满足四川大气污染物排放标准和环境空气质量标准二级标准的要求，即比居民区大气中SO2最高允许日平均浓度低0.15毫克/立方米，脱硫效果良好。4流程设计4.1工艺选择钠法脱硫剂价格昂贵，运行成本高。氧化镁法脱硫剂氧化镁不仅价格昂贵，而且在广东地区镁源不足，运行成本高。氨法存在氨泄漏的问题，容易造成二次污染，脱硫剂价格高，因此在中小型锅炉中没有广泛应用。与上述三种工艺相比，双碱法消耗的脱硫剂主要是廉价石灰。吸收液中的大部分钠碱可以通过再生回收，降低了运行成本。它具有投资少、占地面积小、运行成本低等优点，符合中小型锅炉烟气脱硫工艺选择“技术成熟、经济合理、工程可行”的三个统一原则。因此，该方案采用双碱脱硫工艺。4.2吸收设备的选择在SO2吸收和净化过程中，低浓度SO2烟气被处理，烟气量相当大，这就要求烟气净化过程连续、高效在吸收设备中，喷淋塔液气比高，耗水量大。筛板塔阻力大，抗堵塞性能差。填料塔抗堵塞性能差，易结垢、粘结、堵塞，阻力大。湍流球塔气液接触面积大，但容易结垢堵塞，阻力大。文丘里管阻力很大。相比之下，旋流板塔具有高负荷、减压、不易堵塞、弹性好等优点，适用于快速吸收过程，除尘脱硫效率高。因此，选择旋流板塔脱硫除尘器。4.3过程原理(1)吸收反应洗涤过程的主要反应公式：2洗涤液含有再生后返回的亚硫酸钠，由系统补充，在洗涤过程中产生。2 它也包含在洗涤液中，是由烟气中的亚硫酸钠反应产生的。2 2(2)再生反应当用石灰浆再生时：2亚硫酸钙的一般形式是亚硫酸钙半水合物。当石灰石粉用于再生时：2 1/2(3)硫酸钠的去除硫酸钠用硫酸酸化，转化成石膏去除。2 32 2加入酸后，酸碱度降至2-3，使亚硫酸钙转化为亚硫酸氢钙并溶解在溶液中，使溶液超过石膏的溶度积，石膏沉淀。(4)氧化反应在回收方法中，最终产品是石膏，并且应该从再生反应中获得的亚硫酸钙应该被氧化成石膏。4.4脱硫系统工艺流程4.5工艺组成脱硫剂制备系统脱硫剂制备系统主要包括：石灰消化罐、钠碱罐、搅拌器、相应的阀门、管道和管件等。成品石灰(粒径小于10毫米(90%)的石灰粉)运至工厂后，人工加入石灰熟化罐熟化，熟石灰浆自动流入再生罐进行脱硫液再生反应。烟雾系统热烟气从锅炉出来后，进入吸收塔，向上流经喷淋层，烟气在喷淋层冷却至饱和温度，烟气中的SO2等污染物被脱硫液吸收。喷淋洗涤后的饱和烟气经除雾器去除水雾后，通过烟道进入烟囱，通过引风机放空。从锅炉出口到脱硫塔入口段的连接烟道由A3钢制成，根据需要带有膨胀节。二氧化硫吸收系统在吸收塔中，脱硫溶液中的氢氧化钠与从烟气中捕获的SO2、SO3等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去除气流中夹带的雾滴，然后排出吸收塔。SO2吸收系统主要由脱硫主塔、连接烟道(辅助塔)、喷淋层、组合除雾器、预埋件、外部钢结构和冲洗系统组成。5相关设计计算5.1脱硫罐的容量和设计(1)石灰消化池在本设计中，使用石灰熔化罐搅拌器获得固含量为15%的石灰浆，密度为1.2 t/m3，熟石灰质量流量为26.465678=36.86kg/h/h。根据工业锅炉及炉窑湿法烟气脱硫工程技术规范 (HJ 462-2009)，在设计条件下，脱硫剂浆液储罐的容量不应小于2h的浆液消耗量，因此熟石灰浆液储罐的容量为因此，钒浆池设计为0.5m3尺寸：直径=0.85米，高度h=0.86m米。(2)钠碱溶解罐钠碱溶