大氣脫硫除塵設計匯總

1、內蒙古工業(yè)大學課程設計任務書學院（系）： 能動學院 課程名稱：大氣污染控制工程 指導教師（簽名）： 專業(yè)班級： 環(huán)工 11 （ 1、2組） 學生姓名： 王浩 學號： 201120303044一、課程設計題目 某燃煤采暖鍋爐房煙氣除塵脫硫系統(tǒng)設計二、課程設計的目的通過本課程設計環(huán)節(jié)的進行，目的是使學生對大氣污染控制工程課程中的理論基礎知 識有更深入的理解，培養(yǎng)學生獨立設計能力，具備分析問題和解決問題的實踐能力，能夠 所學知識進行工程實踐。掌握基本的設計方法，學會查閱技術資料，樹立正確的設計思想 和嚴謹?shù)墓ぷ髯黠L。三、課程設計的主要內容和要求 （包括原始數(shù)據、技術參數(shù)、設計要求、工作 量要求等）一

2、. 設計原始資料1. 鍋爐設備的主要參數(shù)表一 鍋爐設備的主要參數(shù)額定蒸發(fā)量（ t/h）（ 2 臺）主蒸汽壓力（MPa）主蒸汽溫度（）燃煤量 （t/h）排煙量（ m3/h）排煙溫度（）22010500404500001452. 煙氣密度（標準狀況下） ： 1.34 /m3 空氣含水（標準狀況下） ： 0.01296 /m3 煙氣在鍋爐出口的阻力： 800Pa 排煙中飛灰占煤中不可燃成分的比例： 15% 當?shù)卮髿鈮海?97.86KPa 冬季室外空氣溫度： -20 空氣過剩系數(shù)： a=1.33. 煤的工業(yè)分析值： C=68%；H=4%；S=1.5%；N=1%；W=6% ； A=15% ； V=13%

3、 應用基灰分： 13.38%；應用基水分： 16.32%；可燃基揮發(fā)分： 41.98% ；應用基低位發(fā) 熱量： 16768Kj/kg二、設計排放標準 煙塵濃度排放標準（標準狀況下） ： 200 / m3 二氧化硫排放標準（標準狀況下） ：900 / m3三、設計要求按鍋爐大氣污染排放標準（ GB13271-2001 ）中二類區(qū)標準執(zhí)行 凈化系統(tǒng)布置場地在鍋爐房北側 20 米以內一組設計除塵系統(tǒng) 二組設計脫硫系統(tǒng)圖 1-1. 鍋爐房平面布置圖四、工作進度安排設計期限： 2周五、主要參考文獻1 大氣污染控制工程郝吉明，馬廣大主編 高等教育出版社2 工業(yè)鍋爐除塵設備 國家環(huán)保局支持 中國環(huán)境科學出版

4、社3 除塵設備設計化工設備設計全書編輯委員會編著 上?？茖W技術出版社4 鍋爐房工藝與設備 劉新旺主編 科學出版社出版社5 環(huán)保設備原理設計與應用鄭銘主編，陳萬金副主編；化學工業(yè)出版社6 環(huán)保工作者實用手冊楊麗芬，李友琥主編科學出版社審核批準意見系（教研室）主任（簽字）目錄前 言 21 設計任務書 - 31.1 課程設計題目 31.2 設計原始材料 32 設計方案的選擇確定 32.1 標態(tài)下實際煙氣量的計算 42.2 二氧化硫濃度的計算 52.3 工況流量及去除效率的計算 63 脫硫工藝的選擇 74 相關的設計計算 94.1.1 脫硫塔設計計算 104.1.2 塔徑及底面積計算 124.1.3

5、漿液池 124.1.5 煙氣進出口的設計 134.1.6 除霧區(qū)高度計算 144.1.7 脫硫塔總高度4.25 小結 15參考文獻 16二氧化硫是大氣中主要污染物之一，是衡量大氣是否遭到污染的重要 標志。世界上有很多城市發(fā)生過二氧化硫危害的嚴重事件，使很多人中毒 或死亡。在我國的一些城鎮(zhèn)，大氣中二氧化硫的危害較為普遍而又嚴重。 因為煤炭在我國的能源結構中依舊占據重要的地位，所以我國的大氣污染以煤 煙型污染為主，這就直接導致了我國的 SO2排放量連年增長， SO2的排放已導致許 多地區(qū)出現(xiàn)了嚴重的酸雨現(xiàn)象， 由此引起我國酸雨區(qū)不斷擴大， 造成全國每年經 濟損失 1000 億元以上，接近當年國民生

6、產總值的 2.4%。我國目前許多中小型燃 煤工業(yè)鍋爐，這成為我國 SO2 排放的主要來源之一。而在這些鍋爐中，大部分沒 有安裝脫硫設備 ,致使許多地區(qū)酸雨頻頻發(fā)生 , 嚴重危害了工農業(yè)生產和人體健 康。目前世界上減少二氧化硫排放量的主要措施有三種 :1. 原煤脫硫技術，可以除去燃煤中大約40一 60的無機硫。優(yōu)先使用低硫燃料，如含硫較低的低硫煤和天然氣等。2. 改進燃煤技術，減少燃煤過程中二氧化硫和氮氧化物的排放量。例 如，液態(tài)化燃煤技術是受到各國歡迎的新技術之一。它主要是利用加進石 灰石和白云石，與二氧化硫發(fā)生反應，生成硫酸鈣隨灰渣排出。對煤燃燒 后形成的煙氣在排放到大氣中之前進行煙氣脫硫。

7、3. 目前主要用石灰法，可以除去煙氣中85一 90的二氧化硫氣體。不過，脫硫效果雖好但十分費錢。例如，在火力發(fā)電廠安裝煙氣脫硫裝置 的費用，要達電廠總投資的 25之多。這也是治理酸雨的主要困難之一。本設計是某燃煤采暖鍋爐房煙氣脫硫系統(tǒng)設計， 主要目的就是脫硫， 以達到 污染物排放標準。燃煤鍋爐燃燒過程排放的煙氣中含有大量的二氧化硫污染物， 若不采取措施，將會對周圍大氣環(huán)境及居民造成嚴重的影響與危害。通過本課程設計環(huán)節(jié)的進行， 目的是使學生對大氣污染物控制工程中的理論 基礎知識有更加深入的理解， 培養(yǎng)學生獨立設計能力， 具備分析問題和解決問題 的實踐能力。1 設計任務書1.1 課程設計題目某燃煤

8、采暖鍋爐房煙氣除塵脫硫系統(tǒng)設計1.2 設計原始材料1. 煤的工業(yè)分析如下表(質量比，含 N 量不計)：表1低位發(fā)熱量CHSWAV16768kj/kg68%4%1.5%6%15%13%2. 空氣過剩系數(shù)： 1.33. 排煙溫度： 1454. 煙氣密度： 1.34kg/m35. 按鍋爐大氣污染物排放標準( GB13217-2001)中二類區(qū)標準執(zhí)行： 煙塵濃度排放標準 (標準狀況下)： 200mg/m3 二氧化硫排放標準 (標準狀況下)： 900mg/m32 設計方案的選擇確定2.1 標態(tài)下實際煙氣量的計算燃燒單位質量煤所需理論空氣量：表3樣煤成分表重量 (g)摩爾數(shù) (mol)需氧數(shù) (mol)

9、C68056.6756.67H404010S150.470.47H2O603.33以 1kg 燃煤燃燒為基礎，則由上樣煤成分表得 理論需氧量為 56.67+10+0.47=67.14mol/kg假定干空氣中氮和氧的摩爾比 （體積比） 為 3.78，則 1kg 煤完全燃燒所需要的理論空氣量為：367.14×( 3.78+1)× 22.4/1000=7.19m3/kg理論空氣量條件下煙氣組成（ mol）為：CO2：56.67SOx：0.47H2O：20+3.33N2：67.14×3.78理論煙氣量為56.67 (20 3.33) 0.47 67.14 3.78 334

10、.2592mol /kg22. 43即 33 4.259 2m7N3.4k9g /1000N空氣過剩系數(shù) 1.3 時，實際煙氣量為Vfg Vfg0 V(a0 -1 )=7.49+7.19 (1.3-1 )=9.647m3N /kg2.2 二氧化硫濃度的計算煙氣中 SO2 濃度：so2mso2 ( m g/3m ) VV 標準狀態(tài)下燃煤產生的實際煙氣量， （m3/kg）CSO20.47 64 1000mg/m3 3118mg /m39.6472.3 工況流量及去除效率的計算工況流量Q' QT (m3 / h)T式中Q 標準狀態(tài)下煙氣流量，(m3/h)T ' 工況下煙氣溫度， KT

11、 標準狀態(tài)下溫度， 273KQ/9.647 40000 (145 273) m3 /h 590834.58m3 /h 164.12m 3 /s273氧化硫 去除率：Cs 9001=10.711 71.1%C 3118式中 C、 CS 含義類上。3. 脫硫工藝的選擇3.1 脫硫工藝比較表 5 幾種脫硫工藝比較石灰石石 膏法簡易氨法噴霧干燥 法LIFAC電子束法新氨法磷氨肥 法環(huán)境性 能很好好好好很好好好工藝流 程簡易 情況石灰漿制 備要求較 高，流程 也復雜流程較簡 單流程較簡 單流程簡 單流程簡 單，為干法過程流程復雜， 要求電廠 和化肥廠 聯(lián)合實現(xiàn)脫硫流 程簡單，制肥部分復雜工藝技 術指標脫

12、硫率 95%，鈣 硫比 1.1，利用率90%脫硫率 70%，鈣 硫比 1.1，利用率90%脫硫率80%，鈣 硫比 2，利用率50%脫硫率 80%， 鈣硫比 2，利用 率 50%脫硫率可 達 90% 以 上，并可 脫一部分氮脫硫率 85%-90% ， 利用率大于 90%脫硫率95%以上吸收劑 獲得容易容易較易較易一般一般一般脫硫副 產品脫硫渣為 CaSO4及 少量煙 塵，可以 綜合利 用，或送 堆渣場堆 放脫硫渣為 CaSO4及 少量煙 塵，可以 綜合利用，或送 堆渣場堆 放脫硫渣為 煙塵、 CaSO4、 CaSO3、 Ca(OH) 2 的混合 物，目前 尚不能利 用脫硫渣 為煙 塵、CaSO4

13、、CaSO3、 CaO 的 混合物，目 前尚不副產品為 硫銨和硝 銨混合 物，含氮 量 20% 以 上，可作 氮肥或復 合肥料， 無二次污副產品為磷酸銨和高濃度二氧化硫氣 體(7%-11%) ，可直接用于工業(yè)硫 酸生產脫硫產 品為含N+P 2O5 %以上的氮磷復 合料能利用染適用情 況或應 用前景燃高中硫 煤鍋爐， 當?shù)匾延?石灰石礦燃燒高中 硫煤鍋 爐，當?shù)?有石灰石 礦燃燒中、 低硫煤鍋 爐燃燒 中、低 硫煤鍋 爐燃燒高中 硫煤鍋 爐，附近 有液氨供 應燃高中硫 煤鍋爐，附 近有聯(lián)合 化肥廠和 液氨燃燒高 硫煤鍋 爐，附近有磷礦對鍋爐 及煙道 的負面 影響腐蝕出口 煙囪腐蝕出口 煙囪增加除

14、塵 器除灰量，塔壁 易積灰影響鍋 爐和除 塵器效 率腐蝕煙道腐蝕煙 道3.2 煙氣脫硫( FGD)工藝經濟性能比較表 6幾種煙氣脫硫( FGD)工藝經濟性能比較工藝流程濕式石灰石 - 石膏法噴霧干燥法LIFAC法CDSI 法適用煤種含硫量 (%)>1.51-3<2<2Ca/S1.11.52.01.5鈣的利用率 (%)> 9040-4535-404-45脫硫成效 (%)> 9080-8570-7560-70投資占電廠投資比例 (%)13-198-123-52-4脫硫費用 (元/tSO 2脫除)900-1250750-1050600-900600-800設備占地面積大

15、中小極小灰渣狀態(tài)濕干干干煙氣再熱需無需無需無需3.3 脫硫方案的確定目前 , 燃煤企業(yè)脫硫技術大體可概括為干法、 半干法和濕法 , 而技術比較成 熟、應用最廣泛的是濕法石灰石 / 石膏法, 但是該工藝存在投資運行費用高、易 結垢、易腐蝕等問題 , 造成設備腐蝕快、維護費用高 , 現(xiàn)場應用也受到一定限制。3.4 脫硫塔類型選擇目前較常用的吸收塔主要有噴淋塔、填料塔、噴射鼓泡塔和道爾頓型塔四類 。噴淋塔是濕法脫硫工藝的主流塔型，而填料塔作為氣液兩相在塔內連續(xù)接 觸的典型形式。3.5 噴淋塔含塵空氣進氣口進入除塵箱， 因氣體突然擴張， 流速驟然降低， 顆料較粗的 粉塵，靠其自重力向下沉降， 落入灰斗

16、。 細小粉塵通過各種效應被吸附在濾袋外 壁，經濾袋過濾后的凈化空氣，通過文氏管進入上箱體，從出氣口排出，被吸附 在濾袋外壁的粉塵，隨著時間的增長，越積越厚，除塵器阻力逐漸上升，處理的 氣體量不斷減少， 為了使除塵器經常保持有效狀態(tài)， 設備阻力穩(wěn)定在一定的范圍 內，就需要清除吸附在濾袋外面的積灰。3.6 填料塔填料塔內氣液兩相連續(xù)接觸，清灰方式作用強度很大，而且其強度和頻率都 可以調節(jié)，所以清灰效果好。本設計采用噴淋塔。4 相關的設計計算4.1.1 脫硫塔設計計算吸收塔是脫硫裝置的核心設備， 采用集冷卻、吸收、除霧于一體的噴淋空塔 脫硫塔由塔筒體、吸收器、除霧器、沖洗系統(tǒng)等組成。由前面計算得鍋爐

17、在標準狀況下煙氣流量為：Q0 385880m3N / h4.1.2 塔徑及底面積計算塔內流速：取 v 4.5m / s煙氣中 SO2 的產生量為 0.47×22.4/1000×40000=421.12m3/h=0.117m3/s煙氣的體積流量(標準狀況下) Q1=(9.647×40000) /3600=107m3/s設塔內操作溫度為 50，此條件下煙氣流量為 :3Q2=107×(50+273)/(20+273)=117.9m3/sQ12.89m取 2.89mD=2r=5.78m 即塔徑為 5.78 米。底面積 S=r2=26.23m2t=2.5s,4.1

18、.3 吸收區(qū)的高度計算 依據石灰石法煙氣脫硫的操作條件參數(shù)得， 選擇噴淋塔噴氣液反應時間 則吸收區(qū)的高度為：h1=vt=4.5 × 2.5=11.25m4.1.4 漿液池 漿池容量 V1=L/G× Q×t 根據經驗石灰石法噴淋塔中液氣比一般為 15-25L/m3, 本工藝取 15L/m3V煙氣標態(tài)濕態(tài)容積t 漿液停留時間V=15×117×300=523.5m3選取漿液池的內徑略大于吸收區(qū)內徑 D2=7m漿液池高度： h2=4V/( d22)=4 ×526.5/( ×72)=13.6m煙氣進口底部到漿液面距離一般為 0.8-1

19、.2m, 取 h3=1m。4.1.5 煙氣進出口的設計取入口寬度與直徑之比 0.6 ，出口寬度與直徑之比取 0.7. 則入口寬度：L1=9.2 ×0.6=5.52mL2=9.2 ×0.7=6.44m一般取吸收入口煙氣溫度為 100，出口煙氣溫度為 50.3V 入=117×373.15/293.15=148.9m 3/s3V 出=117×323.15/293.15=128.9m 3/s進出口煙氣流速一般為 12-18m/s, 取 15m/s則入口高度 h 入=148.9/(15 × 5.52)=1.79m出口高度 h 出=128.9/(15 &#

20、215;6.44)=1.33m4.1.6 除霧區(qū)高度計算除霧器設計為兩段， 每層除霧器上下各設有沖洗噴嘴。 最下層沖洗噴嘴距最 上層噴淋層 33. 5m ；距最上層沖洗噴嘴 3. 43. 5m，這里都取 3. 5m，則除霧 區(qū)高度 7m最上層沖洗噴嘴距吸收塔出口的距離為塔直徑的 50%100%，這里取 80%，故 該距離為 2m4.1.7 脫硫塔總高度綜上，噴淋塔總高度H h1 h2 h3 h出 h入 h6 11.25 13.6 1 1.79 1.33 7 2 m 37.97m4.2 煙囪的設計4.2.1 煙囪高度的確定4.2.2 煙囪有效源高度 相關資料可得燃燒鍋爐煙囪最低允許高度設為 Hs=60m 煙氣熱釋放熱計算工況下 Qv=Q