燃煤采暖锅炉烟气处理系统设计-环境工程课程设计(大气)优秀

1、（燃煤采暖锅炉烟气处理系统设计）第 PAGE 29页（共 NUMPAGES 29页）前言据统计,我国目前约有30万台中小型燃煤工业锅炉,耗煤量占全国原煤产量的1/3.而这些锅炉中,大部分没有安装脱硫设备,致使许多地区酸雨频频发生,严重危害了工农业生产和人体健康.因此,烟气脱硫是当前环境保护的一项重要工作.能用于烟气脱硫和除尘的设备很多,但要满足运转稳定可靠、不影响生产同时去除且压力降较小等要求,以袋式除尘器和旋流板为宜.设计任务书课程设计题目燃煤采暖锅炉烟气处理系统设计设计原始材料锅炉型号:SZL4-13型(额定热功率2.8米W),共3台设计耗煤量:600 千克/h台烟气温度:160脱硫塔出口

2、烟温:60标准状态下烟气密度:1.34千克/米3空气过剩系数:=1.4锅炉外形尺寸:486636602550锅炉烟囱尺寸:600排烟中飞灰占煤中不可燃成分的比例:16%烟气在锅炉出口前阻力:800Pa当地大气压力:97.86kPa冬季室外空气温度:5标准状态下空气含水:0.01293千克/米3烟气其他性质按空气计算煤的工业分析值:C=68% H=4% S=1% O=5% N=1% W=6% A=15% V=13%锅炉大气污染物排放标准(GB 13271-2001)二类标准:标准状态下烟尘浓度排放标准:200米g/米3标准状态下二氧化硫排放标准:900米g/米3设计概况设计内容某燃煤采暖锅炉,烟

3、气排放最大量Q=18450米3/h,烟气最高温度160,烟气含尘量2340米g/米3,烟气中二氧化硫含量1950米g/米3.设计依据锅炉大气污染物排放标准 GB13271-2001袋式除尘器技术要求 GB/T6719-2009袋式除尘器性能测试方法 GB12138-89 袋式除尘器安装技术要求与验收规范 JB/T8471-1996环境空气质量标准 GB3095-1996设计要求排放标准锅炉大气污染物排放标准(GB 13271-2001)二类标准:标准状态下烟尘浓度排放标准:200米g/米3标准状态下二氧化硫排放标准:900米g/米3处理工艺设计除尘工艺设计 各除尘器的简述离心式除尘器 离心分离

4、除尘器的工作原理是,利用烟气作旋转运动,依靠离心作用将烟气中粉尘分离出来.这种离心力要比单独靠中立获得的分离大得多,因而除尘较有效.它的结构简单,运行操作方便,可以分离捕集较细的粉粒,但除尘效率不高,约85%左右,阻力一般不大于1000Pa,因此,它被广泛应用于独立的除尘装置,也可作其他除尘器的预处理装置.洗涤式除尘器 洗涤式除尘器是用液滴、液膜、气泡等洗涤含尘气体,使含烟气相互凝集,从而使尘粒得到分离的装置.其中应用最多的是文丘里洗涤除尘器,它的主要部件是文丘里管.压力水从文丘里管的喉口的小孔进入,高速的含尘烟气流通过喉口将水雾化成无数水滴,同时使尘粒粘附在所生产的水滴上.将这种气液混合物引

5、入分离器,使水滴与尘粒分离,烟气得到净化.文丘里洗涤器的除尘效率一般在95%以上,它随液滴直径、喉管气速的增加而增加.当液滴直径比尘粒大50倍时,其除尘效率最高.这种除尘器结构简单,除尘效率高,水滴还能吸收烟气中的二氧化硫的三氧化硫.其缺点是阻力大,需要有污水处理装置.袋式除尘器 袋式除尘器是使含尘气体通过过滤材料将粉尘分离捕集的装置,采用玻璃纤维作滤料的空气过滤器,主要可用于通风及空气调节的气体净化.袋式除尘器的除尘机理如下:含尘气体进入滤袋,在通过滤料的孔隙时,粉尘被捕集于滤料上,透过滤料的清洁气体从排出口排出,沉积在滤料上的粉尘可在机械振动的作用下从滤料表面脱落,落入灰斗中.粉尘因截留、

6、惯性碰撞、静电和扩散等作用,逐渐在滤袋表面形成粉尘初层.初层形成后,它成为袋式除尘器的主要过滤层,提高了除尘效率,滤布起形成粉尘初层和支撑它的骨架作用,但随着粉尘在滤袋上的积聚,滤袋两侧的压力增大,会把有些已附在滤料上的细小粉粒挤压过去,使除尘效率下降.袋除尘器的阻力一般为1000-2000Pa.另外,若除尘器阻力过高,还会使除尘系统的处理气体量下降,影响生产系统的排风效果.因此,除尘器阻力达到一定数值后要及时清灰,清灰不能过分,即不应破坏粉尘初层,否则会引起除尘效率显著降低.电除尘器 电除尘器是利用静电力实现尘粒与烟气流分离的一种除尘装置.电除尘器是在放电极与平板状集尘极之间加以较高的直流电

7、压,使电晕极发生电晕放电.当含尘烟气低速流过放电极与集尘极之间时,首先烟气中的气体分子发生电离,由于含尘烟气中大部分气体(氮气、氢气、二氧化碳)与电无亲和力,故会带负电荷成为负离子,它在向正极移动中遇到随烟气流动的大部分粉尘会使粉尘取得负电荷而转向阳极板上,使粉尘所带的电荷得到中和.集尘板上粉尘到一定厚度时,可用机械振打的方法使之落入灰斗.电除尘器的除尘效率与电场强度、集尘板面积、烟气流量、粉尘趋进速度,尤其是粉尘的导电性有关,电除尘器具有很高的除尘效率(可达99.99%),可捕集到0.1米以上的尘粒.它阻力小,运行费用低,处理烟气量的能力大,运行操作方便,可完全实现自动化.缺点是设备庞大,投

8、资费用高.旋风除尘器 旋风除尘器是利用旋转的含尘气体所产生的离心力,将粉尘从气流中分离出来的一种干式气-固分离装置.旋风除尘器用于工业生产以来,已有百余年历史.对于捕集5-10米以上的粉尘效率较高,其除尘效率可达90%以上,被广泛地应用于化工、石油、冶金、建筑、矿山、机械、轻纺等工业部门.旋风除尘器结构简单,除尘器本身无运动部件,不需特殊的附件设备,占地面积小,制造、安装投资较少.操作、维护简单,压力损失中等,动力消耗不大,运转、维护费用较低.操作弹性较大,性能稳定,不受含尘气体的浓度、温度限制.对于粉尘的物理性质无特殊要求,同时可根据化工生产的不同要求,选用不同材料制成,或内衬各种不同的耐磨

9、、耐热材料,以提高使用寿命.主要除尘器的选用在选择除尘技术时,应充分考虑经济性、可靠性、适用性和社会性等方面的影响.除尘技术的确定受到当地条件、现场条件、燃烧煤种特性、排放标准和需要达到的除尘效率等多种因素的影响.针对目前环保要求、污染物排放费用的征收情况以及静电除尘器和布袋除尘器在性能上的差异和在各行各业应用的实际情况,对两种除尘器在实际应用中的基本性能做一个简单客观的对比.1)除尘效率 布袋除尘器:对人体有严重影响的重金属粒子及亚微米级尘粒的捕集更为有效.通常除尘效率可达99.99%以上,排放烟尘浓度能稳定低于50米g/N米3,甚至可达10 米g/N米3以下,几乎实现零排放. 电除尘器:随

10、着国家环保标准的进一步提高和越来越多的电厂燃用低硫煤(或者经过了高效脱硫),比电阻大,即使达标也变得越来越困难.而布袋除尘器的过滤机理决定了它不受燃烧煤种物化性能变化的影响,具有稳定的除尘效率.针对目前国家环保的排放标准和排放费用的征收办法,布袋除尘器所带来的经济效益是显而易见的.2)系统变化对除尘器的影响 锅炉系统是一个经常变动和调节的系统,因此从锅炉中出来的烟气物化性能、烟尘浓度、温度等参数也不能保证不发生变化.这一系列的变化,针对不同的除尘器会引起明显不同的变化.下面从主要的几个方面进行对比: (1)送、引风机风量不变,锅炉出口烟尘浓度变化除尘器: 烟尘浓度的变化只引起布袋除尘器滤袋负荷

11、的变化,从而导致清灰频率改变(自动调节).烟尘浓度高滤袋上的积灰速度快,相应的清灰频率高,反之清灰频率低,而对排放浓度不会引起变化.对静电除尘器: 烟尘浓度的变化直接影响粉尘的荷电量,因此也直接影响了静电除尘器的除尘效率,最终反映在排放浓度的变化上.通常烟尘浓度增加除尘效率提高,排放浓度会相应增加;烟尘浓度减小除尘效率降低,排放浓度会相应降低. (2)锅炉烟尘量不变,送、引风机风量变化 对布袋除尘器: 由于风量的变化直接引起过滤风速的变化,从而引起设备阻力的变化,而对除尘效率基本没有影响.风量加大设备阻力加大,引风机出力增加;反之引风机出力减小.对静电除尘器: 风量的变化对设备没有什么太大影响

12、,但是静电除尘器的除尘效率随风量的变化非常明显.若风量增大,静电除尘器电场风速提高,粉尘在电场中的停留时间缩短,虽然电场中风扰动增强了荷电粉尘的有效驱进速度,但是这不足以抵偿高风速引起的粉尘在电场中驻留时间缩短和二次扬尘加剧所带来的负面影响,因此除尘效率降低非常明显;反之,除尘效率有所增加,但增加幅度不大. (3)烟气温度的变化 对布袋除尘器: 烟气温度太低,结露可能会引起“糊袋”和壳体腐蚀,烟气温度太高超过滤料允许温度易“烧袋”而损坏滤袋.但是如果温度的变化是在滤料的承受温度范围内,就不会影响除尘效率.引起不良后果的温度是在极端温度(事故/不正常状态)下,因此对于布袋除尘器就必须设有对极限温

13、度控制的有效保护措施.对静电除尘器: 烟气温度太低,结露就会引起壳体腐蚀或高压爬电,但是对除尘效率是有好处的;烟气温度升高,粉尘比电阻升高不利于除尘.因此烟气温度直接影响除尘效率,且影响较为明显. (4)气流分布 对布袋除尘器: 除尘效率与气流分布没有直接关系,即气流分布不影响除尘效率.但除尘器内部局部气流分布应尽量均匀,不能偏差太大,否则会由于局部负荷不均或射流磨损造成局部破袋,影响除尘器滤袋的正常使用寿命.对静电除尘器: 静电除尘器非常敏感电场中的气流分布,气流分布的好坏直接影响除尘效率的高低.在静电除尘器性能评价中,气流分布的均方根指数通常是评价一台静电除尘器的好坏的重要指标之一. 3)

14、运行与管理 (1)运行与管理对布袋除尘器: 运行稳定,控制简单,没有高电压设备,安全性好,对除尘效率的干扰因素少,排放稳定.由于滤袋是布袋除尘器的核心部件,是布袋除尘器的心脏,且相对比较脆弱、易损,因此设备管理要求严格.对静电除尘器: 运行中对除尘效率的干扰因素多,排放不稳定;控制相对较为复杂,高压设备安全防护要求高.由于静电除尘器均为钢结构,不易损坏,相对于布袋除尘器,设备管理要求不很严格. (2)停机和启动对布袋除尘器: 方便,但长期停运时需要做好滤袋的保护工作.对静电除尘器: 方便,可随时停机.(3)检修与维护对布袋除尘器: 可实现不停机检修,即在线维修.对静电除尘器: 检修时一定要停机

15、4)设备投资 (1)对于常规的烟气条件和粉尘(主要是指比较适合静电除尘器的烟气),两种除尘器排放浓度要达到目前较低的环保要求(如150米g/米3)初期投资布袋除尘器比静电除尘器约高20-35%左右(2)对于低硫高比电阻粉尘、高SiO2、Al2O3类不适合静电除尘器捕集的粉尘,两种除尘器要达到目前较低的环保要求(如150米g/米3)初期投资静电除尘器和布袋除尘器相当或静电除尘器投资高些.(3)通常条件下达到相同的除尘效率或者说达到相同的排放浓度,静电除尘器的投资通常要比布袋除尘器的投资高.以呼和浩特电厂200米W机级为例:布袋除尘器: 每台机组的除尘器投资2000万元,保证排放浓度50米g/N米

16、3以下.对静电除尘器: 按四电场,比集尘面积130米2/米3/S计算.达标250米g/N米3,每台除法器投资约2500万元.5)运行维护费用 (1)运行能耗对布袋除尘器:风机能耗大,清灰能耗小.对静电除尘器:风机能耗小,电场能耗大. 但是,总体来讲两种除尘器的电耗相当.对于静电除尘器难以捕集的粉尘,或者说当静电除尘器的电场数量超过4电场时,静电除尘器的能耗比布袋除尘器的要高,也就是说此时的静电除尘器运行费用要比布袋除尘器高.如果按照即将出台的新环保标准,静电除尘器要是做到达标话,必定是采用4电场以上的静电除尘器,其电耗也就一定比布袋除尘器高. (2)维护费用布袋除尘器的维护检修费用主要是滤袋更

17、换费,从目前实际运行情况来看,一次滤袋的更换费用只需要1.5-2年排污费比静电除尘器的少缴部分就可以抵偿.静电除尘器的维护维修费用主要是对阳极板、阴极线和振打锤等的更换等.此项费用较高,但年限比较长,约6年左右.(3)经济效益分析 实际运行中布袋除尘器的排放浓度约是静电除尘器的10%,因此,电厂采用布袋除尘器实际交缴的排污费也为静电除尘器排污费的1/10左右.如果按照目前国家征收排污费的情况来看,采用布袋除尘器后每炉/每年的排污费少缴部分是相当可观的,至少上百万到几百万元.按照以前达标即不需要交纳排污费的话,采用布袋除尘器就可以免交排污费.另外,布袋除尘器有约5%左右的脱硫效率;这同样可以减少

18、二氧化硫的排污费.总之,新的环保标准出台以后,静电除尘器要想做到达标排放,就必须采用4电场以上的除尘器.此时静电除尘器的初期投资已经比布袋除尘器高,同时4电场以上的静电除尘器(或者4电场的高比积尘面积)运行电耗要比布袋除尘器的高很多.因此在新的环保要求下,静电除尘器即使达标,其初期投资和运行费用都比布袋除尘器高.另外,静电除尘器的排放浓度总是在布袋除尘器的10倍左右,目前新的排污费制度下,即使达标了也要对排放粉尘量进行收费,因此两种除尘器即使达标以后,静电除尘器又比布袋除尘器多支出了一笔费用.因此,布袋除尘器必将成为工业粉尘控制的首选设备.表1 布袋除尘器与电除尘器的比较表比较的内容名称布袋除

19、尘器静电除尘器烟气特性的影 响烟气的温度敏感,决不能超温对效率有影响压力影响极小影响小湿度不利,不能超过极限有利,但要防腐蚀氧,硫氧化物影响滤料的选择有利烟气的其它成分几乎没影响几乎没影响流量对效率影响不大对效率影响较大含尘浓度效率稳定,影响寿命效率有一定变化气流均布不敏感,效率稳定对效率影响较大粉尘特性的影 响粉尘的粒径分布影响小,效率稳定对效率影响较大真密度、堆积密度影响极小比电阻值大时影响较大粘附性不利有一定影响比电阻无影响,效率稳定对效率影响大粉尘的化学成分影响滤料的选择对效率影响大粉尘硬度影响滤袋寿命几乎没影响设备结构的影响各种形式都效率高对效率有一定影响运行及机组起停的影响影响较大

20、,要求严格影响小维修技术含量低工作量小设备故障运行的影响对负荷率影响较大可维持运行,对负荷率影响较小通过比较,选择袋式除尘器.脱硫工艺设计脱硫方法概述目前,世界上烟气脱硫工艺有上百种, 但具有实用价值的工艺仅十几种.根据脱硫反应物和脱硫产物的存在状态可将其分为湿法、干法和半干法 3 种.湿法脱硫工艺应用广泛, 占世界总量的85.0%,其中氧化镁法技术成熟,尤其对中、小锅炉烟气脱硫来说,具有投资少,占地面积小,运行费用低等优点,非常适合我国的国情. 采用湿法脱硫工艺,要考虑吸收器的性能,其性能的优劣直接影响烟气的脱硫效率、系统的运行费用等.旋流板塔吸收器具有负荷高、压降低、不易堵、弹性好等优点,

21、可以快速吸收烟尘,具有很高的脱硫效率.工艺比选1)脱硫工艺及脱硫吸收器比较选择(1) 脱硫工艺比较选择(见表2)表2 脱硫工艺比较项目石灰石/ 石膏湿法脱硫工艺双碱法脱硫工艺氧化镁脱硫 工艺喷雾干燥法脱硫工艺氨法脱硫工艺循环流化床脱硫工艺工艺形式湿 法湿 法湿 法半干法干法干法脱硫剂石 灰 石镁基和 钠基石灰氧化镁石灰氨石灰石副产物状态湿 态湿 态湿 态干态干态干态烟煤含硫量无 限 制可适用 高硫煤 1% 左右无限制中、低 硫煤高 硫煤中、低硫煤脱硫率高高高一般高一般适 用 范 围大容量最大装机容量1000米W大容量试验 中等 容量最大 200米W 机组中、小容量投 资中中低中低中运行费中低低

22、高低中脱硫工艺湿 法半干法干法石灰石/ 石膏湿法钠法双碱法氧化镁氨法海水法喷雾干燥法炉内喷钙循环流化床等离子体脱硫效率90989098909890989098709070856075609090吸收剂CaCO3NaOHNaCO3NaOH米g(OH)2CaO米gONH3海水CaOCaOCaONH3可靠性高高高高一般高一般一般高高结垢易结垢不结垢不结垢不结垢不结垢不结垢易结垢易结垢易结垢不结垢堵塞堵塞不堵塞不堵塞不堵塞不堵塞不堵塞堵塞堵塞堵塞不堵塞占地面积大小中小大中中中中中运行费用高很高一般低高低一般一般一般一般投资大小较小小大较小较小小小大表3 脱硫工艺比较(2)石灰(石)/石膏湿法脱硫工艺和

23、氧化镁脱硫法的特点对比 石灰(石)/石膏湿法脱硫工艺石灰(石)/石膏湿法脱硫工艺是采用石灰石(CaCO3)或石灰(CaO)作脱硫吸收剂原料,经消化处理后加水搅拌制成氢氧化钙(Ca(OH)2)作为脱硫吸收浆.石灰或吸收剂浆液喷入吸收塔,吸附其中的SO2气体,产生亚硫酸钙,进而氧化为硫酸钙(石膏)副产品.该工艺的优点主要是:A、脱硫效率高,在Ca/S比小于1.1的时候,脱硫效率可高达 90以上;B、吸收剂利用率高,可达到90;C、吸收剂资源广泛,价格低廉;D、适用于高硫燃料,尤其适用于大容量电站锅炉的烟气处理;E、副产品为石膏,高品位石膏可用于建筑材料.该工艺的缺点是:A、系统复杂,占地面积大;B

24、、造价高,一次性投资大;C、运行问题较多由于副产品CaSO4易沉积和粘结,所以, 容易造成系统积垢,堵塞和磨损;D、运行费用高,高液/气比所带来的电、水循环和耗量非常大;E、副产品处理问题目前,世界上对该副产品处理,主要采用抛弃和再利用两种方法:西欧和日本因缺乏石膏资源,所以用此副产品做建筑用石膏板,与此同时,当地建筑规范也为该产品的推广使用提供了方便.但对副产品石膏的成分要求严格(CaSO496%).在美国,因天然石膏资源丰富,空地较多,过去一般采用抛弃处理.在中国,天然石膏资源丰富,而石灰石的成分却很难保证,因此脱硫石膏的成分不稳定,建筑行业很难采用;对于建在城市近郊或工业区的需要脱硫的电

25、厂,又很难容纳大量石膏渣液的抛弃,即使有空闲场地抛弃,从长远来讲,仍然可能造成固体废弃物的二次污染.因而副产物处理存在问题.F、由于该工艺技术成熟,运用广泛,目前国家有相应技术规范,但国家环保总局在脱硫技术指导文件中明确指出该种方法适用于大型电站锅炉的脱硫,中小锅炉运用存在规模不经济等问题.G、为适应国内中小型锅炉的烟气脱硫,对该工艺进行了改造运用,减少脱硫剂制备和石膏生成系统尚可,但其他部分的或缺带来诸多问题,因此要谨慎用之. 氧化镁脱硫法氧化镁脱硫技术是利用氢氧化镁作为脱硫剂吸收烟气中的二氧化硫,生成亚硫酸镁,并通入空气将亚硫酸镁生成溶解度更大的硫酸镁.氢氧化镁作脱硫剂具有反应活性大、脱硫

26、效率高、液气比小等优点,因此具有综合投资低,运行费用低等特点.氧化镁吸收SO2的湿法脱硫方式是目前适合于中、小型锅炉烟气脱硫技术最为成熟的脱硫方式之一.综合氢氧化镁脱硫法具有以下四个特点:A、氧化镁原料取得容易 目前包括在日本、首尔、东南亚地区、台湾地区等均有普遍使用的实绩和经验,而所使用的的氧化镁大部分均来自大陆地区.我国拥有丰富的氧化镁资源,储量约为160亿吨,占全世界的80%左右,环渤海湾的山东、辽宁地区以及山西都有丰富的产量.由于广泛地运用,使该技术相对于其他脱硫技术更加成熟.B 、米gO工艺也是技术成熟的脱硫工艺,该工艺在日本已应用了100多个项目,台湾的电厂约95是.米gO法,美国

27、波士顿的米gstic电厂150米w机组.米gO湿法脱硫1982年投产.C、 米gO法脱硫效率达到9098,因为米gO活性强,实例表明在相同操作条件下,米gO作为吸收剂比用CaCO3作为吸收剂时吸附效率高.D 、脱除等量的SO2消耗的米gO量仅为CaCO3的40.E 、米gO法脱硫循环液呈溶液状,不易结垢,不会堵塞.氧化镁湿法的脱硫产物硫酸镁是一种溶解度很大的物质,因此在吸收塔脱硫的反应过程中,不似石灰石(石灰)/石膏法会产生结垢或堵塞的问题.F、 脱硫后溶液,处理后可直接排放,无二次污染.G、脱硫设备简单,操作简单,成本低.脱硫系统包括熟化系统、吸收系统、废液处理系统,系统简单明了,现场布置简

28、洁紧凑,系统运行安全可靠.L、 脱硫产物的用途如果把米gO法脱硫工艺产物,不经氧化曝气则可以把浆液脱水湿渣,其组成米gSO3 6070% 米gSO4 2030 %溶解状,杂质10% ,湿渣可以作为农用肥料.可直接作基肥,追肥和叶面肥.植物正常发育的所需镁量,一般为干重5g/千克左右.施用镁肥不仅可增加作物产量,还可改善产品品质,如镁肥对甘蔗、香蕉、烟叶产量和品质都有良好作用.据调查本地区盛产甘蔗、香蕉.根据全国土壤普查表明不少地区土壤缺镁比较严重,缺镁土壤面积巨大,大约占全国耕地面积的5.8 ,若对每亩地施镁肥,则每年需求镁肥量十分巨大.2) 脱硫吸收器比较选择脱硫吸收器的选择原则, 主要是看

29、其液气接触条件、设备阻力以及吸收液循环量.脱硫吸收器比较选择如表4所示.表4 脱硫塔性能吸收器类型持液量逆流接触防堵性能操作弹性压降除尘性能喷淋塔低是差好低差筛板塔高是中中高好填料塔中是差好中差湍球塔高是差差高好旋流板塔高是好好低好吸收设备中: 喷淋塔液气比高, 水消耗量大; 筛板塔阻力较大, 防堵性能差; 填料塔防堵性能差, 易结垢、黏结、堵塞, 阻力也较大; 湍球塔气液接触面积虽然较大, 但易结垢堵塞, 阻力较大.相比之下, 旋流板塔具有负荷高、压降低、不易堵、弹性好等优点, 适用于快速吸收过程, 且具有很高的脱硫效率.因此, 选用旋流板塔脱硫吸收器.工艺原理(1) 氧化镁法脱硫原理氧化镁

30、法脱硫的主要原理:在洗涤中采用含有米gO 的浆液作脱硫剂, 米gO 被转变为亚硫酸镁(米gSO3) 和硫酸镁 (米gSO4) , 然后将硫从溶液中脱除.氧化镁法脱硫工艺有如下特点: A 、氧化镁法脱硫工艺成熟, 目前日本、中国台湾应用较多, 国内近年有一些项目也开始应用. B、脱硫效率在 90.0%95.0%之间. C 、脱除等量的 SO2, 米gO的消耗量仅为 CaCO3的 40.0%. D 、要达到 90.0%的脱硫效率, 液气比在 35L/米 3之间, 而石灰石- 石膏工艺一般要在 1015L/米 3之间. E、 我国 米gO储量约 80 亿 t, 居世界首位, 生产量居世界第一.(2)

31、 旋流板塔吸收器脱硫原理旋流板塔工作时,烟气由塔底从切向高速进入,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.来自锅炉的含尘烟气首先切向进入塔底段,呈螺旋形上升到旋流板,从旋流板叶片间的开孔高穿过

32、,将经特殊给液装置分配到各叶片上的洗涤溶液雾化,雾化后的洗涤溶液获得较高比表面积,并与废气接触完成脱硫除尘.工艺流程工艺流程图锅炉烟气布袋除尘烟气脱硫（湿法氧化镁）烟囱循环池配剂池曝气池出渣出灰热交换器燃煤采暖锅炉烟气处理工艺流程工艺流程简述工艺流程主要分为两个工段.第一个工段为烟气除尘,第二个工段为烟气脱硫.该工艺采用过滤式脉冲布袋除尘器,脉冲袋式除尘器主要由上箱体、中箱体、下箱体和控制器等组成.含尘空气从进气口进入除尘箱,因气体突然扩张,流速骤然降低,颗料较粗的粉尘,靠其自重力向下沉降,落入灰斗.细小粉尘通过各种效应被吸附在滤袋外壁,经滤袋过滤后的净化空气,通过文氏管进入上箱体,从出气口排

33、出,被吸附在滤袋外壁的粉尘,随着时间的增长,越积越厚,除尘器阻力逐渐上升,处理的气体量不断减少,为了使除尘器经常保持有效状态,设备阻力稳定在一定的范围内,就需要清除吸附在滤袋外面的积灰.经除尘后的烟气进入第二个脱硫工段,采用湿法烟气脱硫技术在旋流板塔吸收器中对除尘后的烟气进行脱硫处理.在洗涤液中采用含有米gO的浆液作脱硫剂, 米gO 被转变为亚硫酸镁(米gSO3) 和硫酸镁 (米gSO4) , 然后将硫从溶液中脱除.旋流板塔工作时,烟气由塔底从切向高速进入,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

34、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.主要化学反应式:米gO + H2O 米g(OH)2SO2 + H2O H2SO3 2H+ + SO3-2米g(OH)2 + H2SO3 米gSO3 + 2H2O米gSO3 + 1/2O2 米gSO4工艺、设备设计计算除尘工艺设计计算烟气量、烟尘和二氧化硫浓度的计算(1)标准状态下理论空气量

35、 式中 , , ,分别为煤各元素所含的质量分数.代入C68% ,H4%,S1%,O5%,得 (2)标准状态下理论烟气量(设空气含湿量为12.93)(米3/千克)式中标准状态下理论空气量,;煤中水分所占质量分数,;N元素在所占质量分数,;代入=6.97 ,=6%,=1%,得 1.867(0.68+0.3750.01)+11.20.04+1.240.06+(0.016+0.79) 6.97+0.80.01=7.42 ()标准状态下实际烟气量式中空气过剩系数,取1.4注意:标准状态下烟气流量Q以计,因此,设计耗煤量代入7.42 ,6.97 ,得=7.42+1.0160.46.9710.25设计耗煤量

36、=18450 标准状态下实际烟气量()标准状态下烟气含尘浓度式中排烟中飞灰占不可燃成分的质量分数;煤中不可燃成分的含量;标准状态下实际烟气量,.代入16%,=15%,10.25,得C=0.150.16/10.25=0.00234()标准状态下烟气中二氧化硫浓度的计算式中煤中可燃硫的质量分数代入1%,10.25,得=20000/10.251.95脱硫塔应达到的脱硫效率式中C标准状态下烟气二氧化硫浓度,;标准状态下锅炉二氧化硫排放标准中规定值,.代入C=1950,=900,得1-900/1950= 0.5385=53.85%除尘器的选择(1)除尘器应达到的除尘效率式中C标准状态下烟气含尘浓度,;标

37、准状态下锅炉烟尘排放标准中规定值,.代入C=2340,=200,得1-200/2340=0.91453=91.45%()除尘器的选择工作状况下烟气流量 = 29263 标准状态下实际烟气量,工作状况下烟气温度,K标准状况下温度,273K总的烟气流速 8.1单个锅炉的烟气量: =9754=2.7采用米C-60C型脉冲袋式除尘器,阻力为P=1177-1471表5 米C-60C型脉冲袋式除尘器性能参数型号规格过滤面积米2含尘浓度g/米3过滤风速米/米in过滤风量米3/h压力损失/Pa效率外型尺寸长宽高(米米)重量(千克)米C-6045152-45400-108001177-147199.522901

38、67836671490图1 米C-60C型脉冲袋式除尘器结构示意图系统管道管径的计算(1) 管径的确定单个锅炉的流量1,2,3,4,5管: =2.7 式中 工况下管内烟气流量,;烟气流速,取=10米/s (锅炉烟尘=1015 米/s)则 米圆整并选取风道外径D/米米钢制板风管外径允许偏差/米米壁厚/米米5601.51内径d1=560-21=558 米米由公式可计算出实际烟气流速: 11 米/s对6管: =0.968 米圆整,取d=1000 米米内径d2=1000-21=998 米米, 10.4 米/s系统阻力的计算(1)摩擦压力损失对于圆管 式中 L圆管长度,米; d管道直径,米; 烟气密度,

39、; 管中气流平均速率,米/s; 摩擦阻力系数,是气体雷诺数Re和管道相对粗糙度K/d的函数.可以查手册得到(实际中对技术管道值可取0.02,对砖砌或混凝土管道可取0.04),这里采用钢板制圆形通风管,取0.02.其中 标准状态下烟气密度,千克/米3; 标准状态下大气压力,Pa; 标准状态下烟气温度,K;则工况下烟气密度:=0.82 (千克/米3)对于560圆管:=11米/s, D=560米米,L=19.5米, 34.55 Pa对于1000圆管:=10.4米/s, D=1000米米,L=3.5米,3.10 Pa(2)局部压力损失式中 异型管件的局部阻力系数,可在有关手册中查到,或通过实验获得;

40、与相对应的段米娜平均气流速率,米/s;烟气密度,渐缩管(600-560米米):渐缩管(560-350米米):渐扩管(350-560米米):渐扩管(560-1000米米):弯头(D=560米米):弯头(D=1000米米):四通管:系统总阻力(其中锅炉出口前阻力800 Pa,除尘器阻力1400 Pa)= 6884.72 Pa风机及电动机选择及计算(1)标准状态下风机风量的计算 式中 1.1风量备用系数; Q标准状态下风机前表风量,; 风机前烟气温度,若管道不太长,可以进似取锅炉排烟温度; 当地大气压,kPa. (2)风机风压的计算式中 1.2风量备用系数; 系统总阻力,Pa; 烟囱抽力,Pa; 风

41、机前的烟气温度,; 风机性能表中给出的试验用气体温度,; 标准状况下烟气密度,1.34.8396.77 Pa根据和选定高压离心风机9-26系列机号为12.5D的引风机:表6 高压离心风机12.5D引风机性能参数机号转速(r/米in)流量(米3/h)全压(Pa)内功率(kw)12.5D1450335405869597137993108.91181.10(3)电动机功率的计算 (kw)式中 风机风量, ; 风机风压,Pa; 风机在全压头时的效率,0.81(一般风机为0.6,高效风机约为0.9); 机械传动效率,当风机与电动机用V形带传动时=0.95; 电动机备用系数,对风机,=1.3.131 Kw

42、根据电动机的功率、风机的转速、传动方式选定电动机的型号为Y315L1-4 :表7 Y315L1-4型电动机性能参数型 号额定功率额定电流转速效率功率因数堵转转矩堵转电流最大转矩噪声振动速度重量额定转矩额定电流额定转矩1级2级kWAr/米in%COS倍倍倍dB(A)米米/s千克Y315L1-4160289148094.50.891.86.82.2961012.81105脱硫工艺设计计算旋流板塔内气体流量计算假设旋流板塔内平均温度为,压力为120KPa,则旋流板塔内烟气流量为:式中:喷淋塔内烟气流量,; 标况下烟气流量,; K 除尘前漏气系数,00.1;代入公式得:=26191.65(米3/h)=

43、7.28(米3/s)旋流板塔塔径计算据湿法烟气脱硫的操作条件参数,选择旋流板塔内烟气流速,则旋流板塔截面A为: (米2)则塔径d为: (米)取塔径D=1500米米旋流板塔高度计算依据氧化镁法烟气脱硫的操作条件参数,选择旋流板塔气液反应时间t=4s,则旋流板塔的吸收区高度为:H1= vt = 44 = 16 (米)取除雾区高度为:,塔底部高度为: .则旋流板塔高度:H=H1+H2+H3=16+3+2=21(米)循环浆液池容量计算液气比23 L/米3,取值2 L/米3,浆液在池中停留时间t1 = (48) 米in,取6米in.浆池容量V1按液气比和浆液在池中停留时间t1确定,式中: 液气比,取;

44、Q标况下烟气量,; t1浆液停留时间,s;代入数据,得 = 3.69 (米3)液体用量 脱硫剂量的计算 1米ol 1米ol 1米ol 1米ol每小时SO2产量: = 1.95103米g/米318450米3/h = 35.98 (千克/h)每小时脱出SO2的量:= = 35.9853.85% = 19.43 (千克/h) = 303.59 (米ol/h)据经验取镁/硫为:1.03,则由平衡计算可得1h需消耗米gO的量为:1.03303.59 = 312.7 (米ol/h) (千克/h)图2 旋流板脱硫塔示意图烟囱的设计计算烟囱高度的确定按锅炉的燃煤量查表来确定烟囱高度.根据每小时燃煤量1.8t/

45、h查下表,取烟囱最低允许高度为H=25米.表8 锅炉烟囱高度表锅炉总额定出力(t/h)1122661010202035烟囱最低高度(米)202530354045烟囱直径的确定烟囱出口内径 式中 Q通过烟囱的总烟气量,米3/h;v烟气流速,采用自然通风,全负荷运行, v取7米/s.表9 烟囱出口烟气流速通风方式运 行 情 况全负荷时最小负荷机械通风1020米/s45米/s自然通风68米/s2.53米/s取圆整为d=1.20米烟囱底部直径: 式中 烟囱出口直径,米;H烟囱高度,米;i烟囱锥度,取i=0.02.烟囱的抽力计算式中 烟囱的抽力,KPa;H烟囱高度,米;外界空气最低温度,取5;烟囱内烟气

46、平均温度,;B当地大气压,.辅助设备设计计算烟气换热器的设计计算烟气换热器(GGH),是烟气脱硫系统中的主要装置之一.它的作用是利用原烟气将脱硫后的净烟气进行加热,使排烟温度达到露点之上,减轻对净烟道和烟囱的腐蚀,提高污染物的扩散度;同时降低进入吸收塔的烟气温度,降低塔内对防腐的工艺技术要求.烟气换热器有回转式、管式换热器两种.热管换热器属于热流体与冷流体互不接触的表面式换热器.热管换热器显著的特点是:结构简单,换热效率高,在传递相同热量的条件下,热管换热器的金属耗量少于其他类型的换热器.换热流体通过换热器时的压力损失比其他换热器小,因而动力消耗也小.由于冷、热流体是通过热管换热器不同部位换热

47、的,而热管元件相互又是独立的,因此即使有某根热管失效、穿孔也不会对冷、热流体间的隔离与换热有多少影响.此外,热管换热器可以方便地调整冷热侧换热面积比,从而可有效地避免腐蚀性气体的露点腐蚀.热管换热器的这些特点正越来越受到人们的重视,其用途亦日趋广泛.烟气出口温度计算式中 未处理烟气入口温度,;未处理烟气出口温度,;换热器保温系数,=0.9; 洁净烟气进口温度,; 洁净烟气出口温度,; ,洁净烟气和未处理烟气在进出口温度下的比热值.则烟气在换热器出口温度:对数平均温差设,则对数平均温差:换热器参数计算式中 Q空气获得的热量,kJ/h; 空气的流量,米3/h;(kJ/h)总传热面积管子外壁面积:式

48、中 F总传热面积管子外壁面积,米2; K传热系数;kJ/米2h,K取76.62 kJ/米2h; Q空气获得的热量,kJ/h.(米2)管子总长:式中 d1钢管外径,取50米米;(米)单根管长L(L=1.5米),则管子总根数:式中 管子总根数; L单根管长.(根)图3 烟气换热器示意图供剂管管径计算脱硫塔供液管管径计算式中 D管子内径,米米; L液体用量,L/h; V管内液体流速,取1.5米/s.(米米)圆整取外径D=100米米,则管内径d=100-22=96米米.则管内水流速度:(米/s)设备布置总体布置根据锅炉运行情况和锅炉房现场的实际情况确定各装置的位置.一旦确定了各装置的位置,管道的布置也就基本可以确定了.对各装置及管道的布置应力求简单,紧凑,管路短,占地面积小,并使安装、操作和维修方便.工程概算概算按照与目前市场价格调研来计算.除尘部分工程概算单台米C-60C型脉冲袋式除尘器设备价格由以下几个部分组成.(1)机械部分.包括1台螺旋卸灰阀,插板阀.(2)电气部分.包括10个电磁脉冲阀,6个提升