DG—120_39型火電廠鍋爐高硫無煙煤煙氣噴霧干燥法脫硫和袋式除塵系統(tǒng)設計

1、1 緒論 噴霧干燥法脫硫技術是20世紀80年代迅速發(fā)展起來的一種半干法脫硫工藝。噴霧干燥法是目前市場份額僅次于濕鈣法的煙氣脫硫技術，其設備和操作簡單，可使用碳鋼作為結構材料，不存在有微量金屬元素污染的廢水。目前，噴霧干燥法主要用于低硫煤煙氣脫硫，用于高硫煤的系統(tǒng)只進行了示范研究，尚未工業(yè)化。1.2 工藝流程及設備 噴霧干燥法的工藝過程主要包括吸收劑制備、吸收和干燥、固體廢物捕集以及固體廢物處置四個主要過程。1.3 煙氣脫硫與干燥原理當煙氣進入噴霧干燥塔后，立即與霧化漿液混合，氣相中迅速溶解于滴狀液體中，并與吸收劑發(fā)生化學反應。吸收的總反應為： 以上反應使氣相中不斷溶解從而達到脫硫目的，在此過程

2、中堿性物質被不斷消耗，需由固體吸收劑繼續(xù)溶解補充。在石灰干燥吸收中，煙氣中被吸收，并與漿液反應生成碳酸鈣，從而減少了鈣離子可用性，這個反應的重要性并未得到充分研究。小試研究表明，與反應損失的吸收劑有可能由固體循環(huán)得到回收。1.4特點 干燥速度快。料液經離心噴霧后，表面積大大增加，在高溫氣流中，瞬間噴霧干燥制粒機就可蒸發(fā)95%-98%的水份，完成干燥時間僅需數(shù)秒鐘。采用并流型噴霧干燥形式能使液滴與熱風同方向流動，雖然熱風的溫度較高，但由于熱風進入干燥室內立即與噴霧液滴接觸，室內溫度急降，而物料的濕球溫度基本不變，因此也適宜于熱敏性物料干燥1.5凈化效率的影響： 影響去除率的工藝參數(shù)包括吸收塔煙氣

3、出口溫度接近絕熱飽和溫度的程度、吸收劑鈣硫比，以及入口濃度。2 煤燃燒計算2.1 標準狀態(tài)下煙氣體積、二氧化硫及粉塵濃度 以1kg煤完全燃燒計算，則：重量（g）摩爾數(shù)（mol） 需氧氣數(shù)（mol）生成物(mol)C60563.3363.33CO2:63.33H804010H2O:20S150.93750.9375SO2:0.9375O301.25-0.625N100.71N2:0.355W802.22A180由上表可得燃煤1kg的理論需氧量為： (2.1)假設干空氣中氮和氧的摩爾比為3.78，則1kg煤的完全燃燒所需要的理論空氣量： (2.2)實際空氣量 (2.3)則煙氣的組成：CO2:63.

4、33mol H2O:20+2.22=22.22molSO2:0.94mol N2:73.6433.78+0.355=278.73mol理論煙氣量： (2.4)實際煙氣量： (2.5)2.2排煙溫度下煙氣體積、二氧化硫及粉塵濃度 因排煙溫度為160，即。實際煙氣體積：由得： (2.6)煙氣中SO2的質量： (2.7)煙氣中SO2的濃度： (2.8)已知飛灰率為28%，則粉塵濃度： (2.9)已知火電廠鍋爐設計耗煤量為14t/h，即14000kg/h，則每小時產煙量： (2.10)3除塵器的選擇3.1除塵效率3.2除塵器的選擇工況下煙氣流量：所以采用脈沖袋式清灰除塵器。3.3除塵器的設計3.3.1

5、過濾面積3.3.2濾袋的尺寸單個濾袋直徑：，取單個濾袋長度：，取濾布長徑比一般為，3.3.3每條濾袋面積3.3.4濾袋條數(shù)3.3.5濾袋布置 按矩形布置：a.濾袋分16組;b.每組17條；c.組與組之間的距離：250mm（B）組內相鄰濾袋的間距：70mm（C）濾袋與外殼的間距：210mm4吸收塔設計一般空塔流速為1-5m/s，此處以3m/s設計，因計算脫硫塔高式中，v-煙氣流速。此處取3m/st吸收反應時間，一般石灰系統(tǒng)的煙氣脫硫時間為35s，此處取5s進行設計，則可得其有效高度為：其余設備按需要選相應型號5煙囪設計計算具有一定速度的熱煙氣從煙囪出口排除后由于具有一定的初始動量,且溫度高于周圍

6、氣溫而產生一定浮力，所以可以上升至很高的高度。這相對增加了煙囪的幾何高度，因此煙囪的有效高度為： 式中：H煙囪的有效高度，m； Hs煙囪的幾何高度，m； 煙囪抬升高度，m。5.1 煙囪的幾何高度的計算查相關資料可得燃燒鍋爐房煙囪最低允許高度設為Hs為60m5.1.1 煙氣釋放熱計算 式中：煙氣熱釋放率，kw； 大氣壓力，取鄰近氣象站年平均值； 實際排煙量， 煙囪出口處的煙氣溫度，433K； 環(huán)境大氣溫度，K；取環(huán)境大氣溫度=293K，大氣壓力=978.4kPa 5.1.2煙氣抬升高度計算由，可得式中：系數(shù)，取0.6，取0.4，取0.292，則： 則煙囪有效高度 5.1.3 煙囪直徑的計算設煙氣

7、在煙囪內的流速為，則煙囪平均截面積為：則煙囪的平均直徑d為：取煙囪直徑為DN1200mm，校核流速v得：5.2 煙囪阻力損失計算煙囪亦采用鋼管，其阻力可按下式計算： （4-5）式中：摩擦阻力系數(shù)，無量綱；管內煙氣平均流速，；煙氣密度，；管道長度，m；管道直徑，m；已知鋼管的摩擦系數(shù)為0.02，所以煙囪的阻力損失為：6管道設計1、管道采用薄皮鋼管，管內煙氣流速為，則管道直徑D為：式中 鍋爐出口的煙氣流量；煙氣流速，煤粉、焦炭粉粒等管道煙氣最低流速為管壁厚度取查環(huán)境工程設計手冊得取管徑為,管壁厚度為的鋼板制風管，7.系統(tǒng)阻力的計算7.1摩擦壓力損失取，對于圓管工作狀態(tài)下的煙氣密度：7.2局部壓力損

8、失彎頭，40個彎頭出口前阻力為850Pa，除塵器阻力選1400Pa，脫硫設備阻力選100Pa8.風機的選擇8.1風量的計算8.2風壓的計算結合風機全壓及送風量，選用型離心引風機，其性能參數(shù)見表3。表3 型離心引風機性能參數(shù)機號功率轉速流量全壓6C18.5285080201512933642452電機的效率 式中；Ne電機功率，kW；Q風機的總風量，m3/h；-通風機全壓效率，一般取0.50.7；-機械傳動效率，對于直聯(lián)傳動為0.95；電動機備用系數(shù)，對引風機，=1.3；代入數(shù)據得：9達標分析9.1從從排放濃度核算在排煙溫度160下，SO2的排放濃度，轉換為煙囪出口溫度25：則 設脫硫效率為95

9、.88，脫硫后：依據大氣污染物排放標準中2類區(qū)新建排污項目執(zhí)行，煙塵最高排放標標準700mg/m3，所以本設計符合排放要求。9.2 從排放速率核算（1） 二氧化硫的排放速率設硫轉化為二氧化硫的效率為94.92 %，則二氧化硫的排放速率為：0.9492×64×14000×0.25×0.8%×=1.7200其為GB16297-1996現(xiàn)有污染源大氣污染物排放限值中二級排放區(qū)中二氧化硫最高允許排放速率，所以符合要求，設計合理。 （2）煙氣的排放速率可得出口濃度為：7.22×（1-99.9%）= 7.22mg/m3<150 mg/m3檢

10、驗煙氣排放速率=總煙氣量煙氣出口濃度=(國標中二級排放區(qū)最高允許排放速率)，所以可得煙氣排放速率也達標，所以設計合理。9.3從落地濃度核算地面最大濃度為：本設計任務書中規(guī)定，污染物排放按照鍋爐大氣污染物排放標準中二類區(qū)新建排污項目執(zhí)行。由鍋爐大氣污染物排放標準（摘自GB 132712001）可查出煙塵最高允許排放濃度為200mg/m3，二氧化硫的最高允許排放濃度為。GB16297-1996現(xiàn)有污染源大氣污染物排放限值中二級排放區(qū)中二氧化硫最高允許排放速率，比較得出排放濃度都不超標，因而設計合理，符合標準，所以該氣體經處理后可以在國家2級標準下排放。9.4總排放濃度核算煙塵的總排放濃度（按每年3

11、00天計算）：國家規(guī)定的煙塵總排放濃度為，因為，所以符合排放標準。的總排放濃度（按每年300天計算）：國家規(guī)定二氧化硫的總排放濃度為，因為所以不符合排放標準。此方法不適于高硫煤。10心得體會做學術并不辛苦，我覺得，做課程設計是一件很開心的事情。在完成每一個小題目的過程中，我收獲的不僅僅是對一個課程難題進行了求解，更重要的是，從提出問題、撰寫緒論摘要，到查閱相關文獻，到提出自己的方法，最終撰寫論文，這一系列工作的親身體驗不同于任何來自于他人的經驗，畢竟，只有真正經歷過，才知道自主學習的實質是什么；自己適合怎樣的研究領域；自己的興趣在哪個方向；學習中的困難與瓶頸在哪里，而樂趣又在哪里，等等。對于一個剛剛起步做課程設計的學生這些體驗都是一筆寶貴財富。我也在完成這些課程設計的過程中，更加堅定了自己以后主動學習的信念。11參考文獻1.郝吉明，馬廣大.大氣污染控制工程.第二版.北京：高等教育出版社，20022. 黃學敏，張承中.大氣污染控制工程實踐教程.北京：高等教育出版社，2