SHF型鍋爐低硫煙煤煙氣濕式石灰法除塵脫硫設(shè)計(jì)

1、大氣課程設(shè)計(jì)課程項(xiàng)目名稱(chēng): 大氣課程設(shè)計(jì) 所屬課程名稱(chēng): 工業(yè)水處理 學(xué) 生 姓 名 : 蔣慧 學(xué) 號(hào): 090311124 專(zhuān) 業(yè): 環(huán)境工程 2012.11.10目錄1 引言12煙氣量的計(jì)算23凈化系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案53.1凈化系統(tǒng)的組成53.2 凈化系統(tǒng)設(shè)計(jì)的基本內(nèi)容54設(shè)備結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)計(jì)算64.1 除塵設(shè)備結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)64.2脫硫設(shè)備結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)75煙囪的設(shè)計(jì)106風(fēng)機(jī)的選型與阻力的計(jì)算157 結(jié)束語(yǔ)19參考文獻(xiàn)201 引言 我國(guó)是煤炭資源十分豐富的國(guó)家，一次能源構(gòu)成中燃煤占75左右。隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，煤炭消耗量不斷增加，二氧化硫的排放量也日趨增多，造成二氧化硫污染和酸雨的嚴(yán)重危害。據(jù)最新報(bào)道，1

2、999年我國(guó)二氧化硫排放總量為1857萬(wàn)噸，其中工業(yè)來(lái)源為1460萬(wàn)噸，生活來(lái)源為397萬(wàn)噸。酸雨區(qū)面積占國(guó)土面積的30，主要分布在長(zhǎng)江以南、青藏高原以東的廣大地區(qū)及四川盆地。對(duì)106個(gè)城市的降水pH值監(jiān)測(cè)結(jié)果統(tǒng)計(jì)表明，降水年均pH值低于5.6的有43個(gè)城市，占統(tǒng)計(jì)城市的40.6。統(tǒng)計(jì)的59個(gè)南方城市中，降水年均pH低于5.6的有41個(gè)，占69.5。酸雨使得森林枯萎，土壤和湖泊酸化，植被破壞，糧食、蔬菜和水果減產(chǎn)，金屬和建筑材料被腐蝕?？諝庵械亩趸蛞矅?yán)重地影響人們的身心健康，它還可形成硫酸酸霧，危害更大。 為防止二氧化硫和酸雨污染，1990年12月，國(guó)務(wù)院環(huán)委會(huì)第19次會(huì)議通過(guò)了關(guān)于控制酸

3、雨發(fā)展的意見(jiàn)。自1992年在貴州、廣東兩省，重慶、宜賓、等九個(gè)城市進(jìn)行征收二氧化硫排污費(fèi)的試點(diǎn)工作。1995年8月，全國(guó)人大常委會(huì)通過(guò)了新修訂的大氣污染防治法。1998年2月17日，國(guó)家環(huán)保局召開(kāi)了酸雨和二氧化硫污染綜合防治工作會(huì)議。這都說(shuō)明我國(guó)政府高度重視酸雨和二氧化硫污染的防治。 國(guó)家環(huán)保局局長(zhǎng)解振華指出：“成熟的二氧化硫污染控制技術(shù)和設(shè)備是實(shí)現(xiàn)兩控區(qū)控制目標(biāo)的關(guān)鍵因素?！彼瑫r(shí)指出：為了實(shí)現(xiàn)酸雨和二氧化硫污染控制目標(biāo)，要加快國(guó)產(chǎn)脫硫技術(shù)和設(shè)備的研究、開(kāi)發(fā)、推廣和應(yīng)用。因此研究開(kāi)發(fā)適合我國(guó)國(guó)情的煙氣脫硫技術(shù)和裝置，吸收消化國(guó)外先進(jìn)的脫硫是當(dāng)前的迫切任務(wù)。 能源工業(yè)是國(guó)民經(jīng)濟(jì)的基礎(chǔ)，我國(guó)的能

4、源結(jié)構(gòu)以煤為主且在短期內(nèi)難以改變。煤炭的大量使用，造成嚴(yán)重的環(huán)境問(wèn)題，其中SO2是形成酸雨的主要物質(zhì)之一，因此燃煤脫硫?qū)Νh(huán)境保護(hù)、社會(huì)效益、經(jīng)濟(jì)效益各方面非常重要。 國(guó)從20世紀(jì)70年代開(kāi)始電站鍋爐的煙氣脫硫技術(shù)的研究，但進(jìn)展緩慢。由于工業(yè)發(fā)展，燃煤增加，酸雨的危害日益嚴(yán)重，對(duì)SO2的污染控制技術(shù)在七五期間被列入國(guó)家重點(diǎn)攻關(guān)項(xiàng)目。此后經(jīng)過(guò)多年努力，與引進(jìn)技術(shù)相結(jié)合，建立了大型工業(yè)裝置。我國(guó)引進(jìn)的技術(shù)雖然設(shè)備先進(jìn)、運(yùn)行穩(wěn)定、自控程度高，但投資和運(yùn)行費(fèi)用極高，以目前我國(guó)的情況很難推廣應(yīng)用。因此急需根據(jù)我國(guó)國(guó)情，開(kāi)發(fā)適應(yīng)我國(guó)市場(chǎng)需要的煙氣脫硫技術(shù)，達(dá)到產(chǎn)業(yè)化應(yīng)用。 二氧化硫控制方法多種多樣，可以分為

5、三大類(lèi)：（1）燃燒前脫硫，如洗煤等。（2）燃燒中脫硫，如型煤固硫、爐內(nèi)噴鈣等。（3）燃燒后脫硫，即煙氣脫硫（FGD），是目前應(yīng)用最廣、效率最高的脫硫技術(shù) 我國(guó)近年來(lái)大氣污染嚴(yán)重，據(jù)國(guó)家環(huán)保局統(tǒng)計(jì)，1997年，我國(guó)的SO排放量達(dá)2346萬(wàn)噸，超過(guò)美國(guó)及歐洲國(guó)家，成為世界SO排放第一大國(guó)。1998年開(kāi)始由于國(guó)家政策傾斜及環(huán)境問(wèn)題越來(lái)越受到人們的重視，排放量開(kāi)始下降，但大幅度控制SO排放仍迫在眉睫。目前，控制SO排放的最有效途徑是FGD技術(shù)，即煙氣脫硫。煙氣脫硫技術(shù)一般分為濕法、干法、半干法三大類(lèi)。 濕式脫硫除塵技術(shù)是由水、氣、固三相工藝技術(shù)組成的一個(gè)系統(tǒng)，而不能僅僅把它看成是一個(gè)脫硫除塵器。從推廣

6、應(yīng)用角度來(lái)說(shuō)，水系統(tǒng)的完好性，對(duì)發(fā)揮該技術(shù)在脫硫中的作用有著更為現(xiàn)實(shí)和重要的意義。2煙氣量的計(jì)算已知：設(shè)計(jì)耗煤量：1.25t/h 設(shè)計(jì)煤成分：,H,O,N,屬于低硫媒，排煙溫度：160，空氣過(guò)剩系數(shù)：1.4，飛灰率：16，煙氣在鍋爐出口前阻力：700Pa，污染物排放按鍋爐大氣污染排放標(biāo)準(zhǔn)中2類(lèi)區(qū)新建排污項(xiàng)目執(zhí)行，連接鍋爐，凈化設(shè)備及煙筒等凈化設(shè)備系統(tǒng)的管道假設(shè)長(zhǎng)度100m，90彎頭20個(gè)。以1Kg煤為基準(zhǔn)，則由已知可： 表2.1 各個(gè)反應(yīng)參數(shù)質(zhì)量（g）摩爾數(shù)（mol）需氧數(shù)（mol）生成物（mol）CHONSAWV6454030101514012015053.75401.8750.7140.4

7、696.66753.7510-0.937500.469000CO:53.75HO:20SO:0.469（1)所以由上表可得燃煤1kg的理論需氧量為： （2)假定干空氣中氮與氧的摩爾比為3.78， 則1kg該煤完全燃燒所需理論空氣量為： 即：（3)空氣過(guò)剩系數(shù)：。 實(shí)際所需空氣量為: 即:（4)理論煙氣量為： 53.75206.6670.46963.282*3.78=320.092mol/kg媒 即： 空氣過(guò)剩系數(shù)：實(shí)際煙氣量為： （5)燃用1kg該煤產(chǎn)生的煙氣量中： a.含有的水量為：mol 即質(zhì)量為：g b.含有的量為： 即質(zhì)量為： c.含有的量為：=0.469mol 即質(zhì)量為：=0.469

8、64=30.016g 即的濃度為：（6)所以在該設(shè)計(jì)下所得的總煙氣量為： （7)因排煙溫度為160攝氏度，即T=433K.由公式： 可得： 所以有在排煙溫度160攝氏度下，煙氣中的濃度為: 煙氣中粉塵的濃度為：在該溫度下所得的總煙氣量為： 3凈化系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案3.1凈化系統(tǒng)的組成 一般凈化系統(tǒng)由以下幾部分組成： （1）集氣罩 集氣罩是用以鋪集污染空氣的，其性能對(duì)凈化系統(tǒng)的技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)由直接的影響。由于污染源設(shè)備結(jié)構(gòu)和工作操作工藝的不同，集氣罩的形式也多種多樣的。 （2）風(fēng)管 在凈化系統(tǒng)中用以輸送氣流的管道稱(chēng)為風(fēng)管，通過(guò)風(fēng)管使系統(tǒng)的設(shè)備和部件連成一個(gè)整體。 （3）凈化設(shè)備 為了防治大氣污染，當(dāng)排氣

9、中污染物含量超過(guò)排放標(biāo)準(zhǔn)時(shí)，必須采用凈化設(shè)備進(jìn)行處理。達(dá)到排放標(biāo)準(zhǔn)后，才能排入大氣。 （4）通風(fēng)機(jī) 通風(fēng)機(jī)是系統(tǒng)中氣體流動(dòng)的動(dòng)力。為了防治通風(fēng)機(jī)的磨損和腐蝕，通常把風(fēng)機(jī)設(shè)在凈化設(shè)備后面。 （5）煙囪煙囪是凈化設(shè)備的排氣裝置，由于凈化后的煙氣仍含有一定量的污染物，這些污染物在大氣中擴(kuò)散，稀釋?zhuān)⒆罱K沉降到地面。為了保證污染物的地面濃度不超過(guò)大氣環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)，煙囪必須有一定的高度。3.2 凈化系統(tǒng)設(shè)計(jì)的基本內(nèi)容 凈化系統(tǒng)設(shè)計(jì)的基本內(nèi)容包括污染物的捕集裝置。輸出管道，凈化設(shè)備及排放煙囪設(shè)計(jì)四個(gè)部分。當(dāng)然，為了滿(mǎn)足系統(tǒng)正常運(yùn)行的需求，還應(yīng)針對(duì)處理污染物的特性，完成上述系統(tǒng)增設(shè)設(shè)備及附件的設(shè)計(jì)。(1)捕

10、集裝置的設(shè)計(jì) 污染物的捕集裝置通常是集氣罩。設(shè)計(jì)內(nèi)容主要包括集氣罩結(jié)構(gòu)形式，安裝位置以及通風(fēng)機(jī)參數(shù)確定等內(nèi)容。此設(shè)計(jì)采用外部集氣罩，它的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，制造方便，吸氣方向與污染氣流方向往往不一致，一般需要較大的排風(fēng)量才能控制污染氣流的擴(kuò)散，而且容易受到室內(nèi)橫向氣流的干擾，捕集效率很低。采用側(cè)吸罩形式。(2)輸出管道設(shè)計(jì) 管道設(shè)計(jì)主要包括管道布置，管道內(nèi)氣體流速確定，管徑選擇，壓力損失計(jì)算以及通風(fēng)機(jī)選擇等內(nèi)容。(3)凈化設(shè)備選擇 按以下程序進(jìn)行：工程調(diào)查。根據(jù)排放標(biāo)準(zhǔn)和生產(chǎn)要求，計(jì)算需要達(dá)到的凈化效果。根據(jù)污染物性質(zhì)和操作條件確定凈化方法和凈化流程。對(duì)設(shè)備的技術(shù)指標(biāo)和經(jīng)濟(jì)指標(biāo)進(jìn)行全面比較，選定最適宜的

11、凈化設(shè)備。確定凈化設(shè)備的型號(hào)規(guī)格及運(yùn)行參數(shù)。 (4)排放煙囪設(shè)計(jì) 主要包括結(jié)構(gòu)尺寸及工藝參數(shù)的設(shè)計(jì)。以上相應(yīng)設(shè)計(jì)在下面計(jì)算。 4設(shè)備結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)計(jì)算 濕式除塵器具有投資低，操作簡(jiǎn)單占地面積小，能同時(shí)進(jìn)行有害氣體的凈化、含塵氣體的冷卻和加濕等優(yōu)點(diǎn)，特別適用于處理高溫高濕和有爆炸性危險(xiǎn)的氣體的凈化。文氏管洗滌器主要用于凈化細(xì)微粉塵，能除去15的塵粒，效率高而且不會(huì)產(chǎn)生二次飛揚(yáng)，特別對(duì)粒徑在2以下具有粘附性和潮解性的粉塵，更是適宜，因而在很多部門(mén)都得到采用。但是它有比較大的缺點(diǎn)，首先是壓降大。當(dāng)除去l以上的塵粒時(shí)，壓降為200左右，效率約為98%，當(dāng)粉塵粒徑小于05時(shí)，壓降要高達(dá)1000，效率也較低。其

12、次是含塵污水的處理。文氏管洗滌器由于用水量較大，在設(shè)計(jì)與選用時(shí)必須充分考慮污水處理，以免造成水源的污染。4.1 除塵設(shè)備結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 由前面計(jì)算可得：進(jìn)口煙氣流量為:進(jìn)口煙氣濃度為：2.32設(shè)計(jì)噴霧塔洗滌器除塵。一般空塔流速為0.6-1.5m/s,此處以1m/s進(jìn)行設(shè)計(jì)，則可得吸收塔直徑為： V=Av （4.1）所以可得： （4.2），取2.6m校正： （4.3）計(jì)算噴霧塔的高 由 h=vt （4.4）其中：v 煙氣流速。 此處取v=1m/s t 噴霧時(shí)間，此處取t=2s進(jìn)行設(shè)計(jì)，則可得其有效高度為： 一般取除塵器壓力算損失為200Pa.液氣比為：0.42.7.噴水壓力：0.10.2Pa。4.2脫

13、硫設(shè)備結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)一般空塔流速為1-5m/s,此處以1m/s進(jìn)行設(shè)計(jì)，則可得吸收塔直徑為： V=Av （4.5）所以可得： （4.6），取2.6m校正： （4.7）計(jì)算吸收塔的高 由 h=vt （4.8）其中：v 煙氣流速。 此處取v=1m/s t 吸收反應(yīng)時(shí)間，一般石灰系統(tǒng)的煙氣脫硫時(shí)間為610s,此處取t=7s進(jìn)行設(shè)計(jì)，則可得其有效高度為： 物料平衡計(jì)算的主要參數(shù)： 56 64 17230.0161250因根據(jù)經(jīng)驗(yàn)一般鈣/硫?yàn)椋?.051.1，此處設(shè)計(jì)取為1.05 則由平衡計(jì)算可得1h需消耗的量為： 一般液氣比為：4.713.6L/m3,此處以12L/進(jìn)行設(shè)計(jì)，查漿液的質(zhì)量濃度為10%15%，

14、取15%，則可得1h 所需消耗的量為: 根據(jù)質(zhì)量濃度查漿液的質(zhì)量濃度為10%15%，取15%，則新鮮漿液質(zhì)量為： 一般液氣比為：4.713.6L/m3，選取12 L/m3,則可得1h 所需消耗新鮮漿液的量為: 則儲(chǔ)液槽的容積取儲(chǔ)液槽高度為： 式中，V儲(chǔ)液槽的容積，m3；D1儲(chǔ)液槽的直徑，取15m；h儲(chǔ)液槽高度,m；帶入數(shù)據(jù)可得：根據(jù)經(jīng)驗(yàn)取高為30m所以1h生成的量為： 假定通過(guò)噴霧干燥器后生成的有30%以粉塵的形式進(jìn)入煙氣，經(jīng)過(guò)噴霧干燥后煙氣溫度變?yōu)?060攝氏度，此處取平均溫度47攝氏度進(jìn)行計(jì)算。（1）則在此溫度下煙氣體積為：（2）則可得進(jìn)入粉塵濃度為：（3）該噴霧干燥吸收塔的吸收效率為：9

15、6% 則由前面的計(jì)算可得：二氧化硫的初始濃度為： 5煙囪的設(shè)計(jì)（1）煙囪直徑的計(jì)算：煙囪出口內(nèi)徑按下式計(jì)算：（m） （5.1）式中， Q通過(guò)煙囪的總煙氣量，m3/h； W煙囪出口煙氣流速 , m/s。表5.1 煙囪出口煙氣流速/（）通風(fēng)方式運(yùn) 行 情 況全 負(fù) 荷 時(shí) 最小負(fù)荷機(jī) 械 通 風(fēng)102045自 然 通 風(fēng)6102.53選定w=20則可得，取0.6m。由設(shè)計(jì)任務(wù)書(shū)上可得所有鍋爐的總的蒸發(fā)量為10.42t/h， 表5.2 鍋爐煙囪高度/(m)鍋爐總額定出力/(t/h)45m,符合標(biāo)準(zhǔn)。（5）煙囪幾何高度H： （5.6）式中，H煙囪幾何高度 ，m；H煙氣抬升高度，m；Hs 煙囪有效高度，

16、m；帶入數(shù)據(jù)可得： （6） 煙囪高度較核式中，污染物在y,z方向上的標(biāo)準(zhǔn)差，取0.8； 煙氣出口處的平均風(fēng)速，取2.5；SO排放量，為38.6；地面最大濃度，；H煙囪幾何高度 ，m；帶入數(shù)據(jù)可得：（根據(jù)環(huán)境空氣質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)各項(xiàng)污染物濃度限值），符合標(biāo)準(zhǔn)（7）煙囪底部直徑： （5.7）式中，H煙囪高度，m.i 煙囪椎角。煙囪椎角i通常取i= 0.020.03，取i=0.02；帶入數(shù)據(jù)可得： 取5.2m。 （8）煙囪阻力計(jì)算：假設(shè)標(biāo)況下煙氣的密度為：1.46 Kg/m3,則可得在實(shí)際溫度下的密度為：；平均煙囪直徑： （5.8）式中，d1煙囪出口內(nèi)徑；d煙囪底部直徑。帶入數(shù)據(jù)可得：煙囪阻力為 （5.9）

17、式中， L煙囪長(zhǎng)度m； d煙囪直徑，m； 煙氣密度，Kg/m3；v管中氣流平均流速,m/s；管道內(nèi)煙氣流速v對(duì)于鍋爐內(nèi)煙塵v=1025，此處設(shè)計(jì)取v=20；摩擦阻力系數(shù)。 帶入數(shù)據(jù)可得： 6風(fēng)機(jī)的選型與阻力的計(jì)算(1) 管徑的計(jì)算 （m） （6.1）式中，V工況下管道的煙氣流量，m3/s； v管道內(nèi)煙氣流速，m/s。 帶入數(shù)據(jù)可得： （2）摩摖壓力損失 對(duì)于圓管 （6.2） 式中， L管道長(zhǎng)度m； d管道直徑m； 煙氣密度，Kg/m3； v管中氣流平均流速，m/s；摩擦阻力系數(shù)。帶入數(shù)據(jù)可得： （3）局部阻力損失： （6.3） 式中，管道的局部阻力系數(shù)； v與相對(duì)應(yīng)的斷面平均氣流流速，m/s；

18、煙氣密度；已知連結(jié)鍋爐、凈化設(shè)備及煙囪等凈化系統(tǒng)總需90度彎頭20個(gè)，查表可得=0.29帶入數(shù)據(jù)可得： 30個(gè)彎頭總壓力損失為： （6.4） 帶入數(shù)據(jù)可得：（4）系統(tǒng)總阻力（其中鍋爐出口前阻力為700Pa，除塵器阻力為200Pa,噴霧干燥吸收塔的總阻力為：1044Pa）為：=鍋爐出口前阻力+設(shè)備阻力+管道阻力煙囪阻力+除塵器阻力=700+1044+675+177.87+200=2796.87Pa （5） 風(fēng)機(jī)風(fēng)量的計(jì)算: （6.5）式中， 1.1風(fēng)量備用系數(shù)； V 通過(guò)風(fēng)機(jī)前的風(fēng)量； 風(fēng)機(jī)前溫度，取鍋爐排煙溫度160。帶入數(shù)據(jù)可得：（6） 風(fēng)機(jī)風(fēng)壓的計(jì)算 （6.6）式中，1.2風(fēng)壓備用系數(shù)； 系統(tǒng)總阻力，Pa； 風(fēng)機(jī)前溫度，； 風(fēng)機(jī)性能表中給出的實(shí)驗(yàn)用氣體溫度，： 標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下煙氣密度，取1.34。所以可得 根據(jù)和選定G、鍋爐通風(fēng)機(jī)，性能如下。機(jī)號(hào)傳動(dòng)方式轉(zhuǎn)速流量()全壓（Pa） 軸功率/KW電動(dòng)機(jī)型號(hào)電動(dòng)機(jī)功率/KW20D730104600137894.55Y5-47160 電動(dòng)機(jī)功率的計(jì)算： （6.7）式中，風(fēng)機(jī)風(fēng)量，； -風(fēng)機(jī)風(fēng)壓，Pa； 風(fēng)機(jī)在全壓頭時(shí)的效率，取0.6； 機(jī)械傳送效率，此采用風(fēng)機(jī)直接與電機(jī)傳動(dòng)，取1； 電動(dòng)機(jī)備用系數(shù)，取1.3。則代入公式：7 結(jié)束語(yǔ) 通過(guò)這幾天的努力，把老師教給的任務(wù)得以全部完成，通過(guò)這些天的學(xué)習(xí)，讓我對(duì)濕式石灰法除塵脫硫有了深