燃煤鍋爐脫硫系統(tǒng)設(shè)計(jì)

1、環(huán)境工程綜合實(shí)驗(yàn)課程設(shè)計(jì)專業(yè)：環(huán)境工程姓名：學(xué)號(hào)： TOC o 1-5 h z HYPERLINK l bookmark6 o Current Document 1課程設(shè)計(jì)題目3 HYPERLINK l bookmark9 o Current Document 2設(shè)計(jì)依據(jù)3 HYPERLINK l bookmark12 o Current Document 2.1技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)及依據(jù)3 HYPERLINK l bookmark21 o Current Document 設(shè)計(jì)參數(shù)及參數(shù)范圍32.3設(shè)計(jì)原則及設(shè)計(jì)目標(biāo)4 HYPERLINK l bookmark47 o Current Document

2、3污染源強(qiáng)分析4 HYPERLINK l bookmark50 o Current Document 3.1污染物濃度的計(jì)算43.2煙氣中SO2的濃度計(jì)算63.3煙氣SO2排放量的計(jì)算6 HYPERLINK l bookmark99 o Current Document 4工藝設(shè)計(jì)7 HYPERLINK l bookmark102 o Current Document 4.1工藝選擇7 HYPERLINK l bookmark105 o Current Document 4.2吸收設(shè)備的選擇7 HYPERLINK l bookmark108 o Current Document 4.3工藝原理

3、8 HYPERLINK l bookmark131 o Current Document 4.4脫硫系統(tǒng)工藝流程9 HYPERLINK l bookmark134 o Current Document 4.5工藝組成9 HYPERLINK l bookmark140 o Current Document 5相關(guān)的設(shè)計(jì)計(jì)算10 HYPERLINK l bookmark143 o Current Document 5.1脫硫劑液箱容量與設(shè)計(jì)10 HYPERLINK l bookmark149 o Current Document 5.2增壓風(fēng)機(jī)10 HYPERLINK l bookmark155

4、o Current Document SO2吸收系統(tǒng)10塔徑及底面積計(jì)算10脫硫塔高度計(jì)算11 HYPERLINK l bookmark189 o Current Document 6附圖12 HYPERLINK l bookmark192 o Current Document 附圖1雙堿法煙氣脫硫工藝流程圖12 HYPERLINK l bookmark214 o Current Document 附圖2吸收塔系統(tǒng)13 HYPERLINK l bookmark217 o Current Document 附圖3 吸收塔平面圖131課程設(shè)計(jì)題目四川省某火電廠30t/h燃煤鍋爐煙氣的脫硫系統(tǒng)設(shè)計(jì)2

5、設(shè)計(jì)依據(jù)2.1技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)及依據(jù)大氣污染物綜合排放標(biāo)準(zhǔn)(GB16297-1996)工業(yè)鍋爐及爐窯濕法煙氣脫硫工程技術(shù)規(guī)范(HJ4622009)大氣污染防治手冊(cè)鍋爐大氣污染物排放標(biāo)準(zhǔn)(GB13271-2001)環(huán)境空氣質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)(GB3095-1996)四川省大氣污染物排放標(biāo)準(zhǔn)2.2設(shè)計(jì)參數(shù)及參數(shù)范圍根據(jù)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)與排放標(biāo)準(zhǔn)，確定設(shè)計(jì)參數(shù)及設(shè)計(jì)范圍。鍋爐型號(hào)：30 t/h鍋爐一臺(tái)煙氣排放量：19000m3/h燃料種類(lèi)：無(wú)煙煤燃煤量：2.237152t/h爐內(nèi)溫度：700r鍋爐排煙溫度：155r煙氣含氧量：60.2605mol/kg (燃煤)目前SO2排放濃度：1353mg/mN含硫率：1.1%鍋爐熱效率

6、：75%空氣過(guò)剩系數(shù)：1.2故有:擬用雙堿法，據(jù)工業(yè)鍋爐及爐窯濕法煙氣脫硫工程技術(shù)規(guī)范(HJ 4622009),液氣比(G/L)為2 鈣硫比(Ca/S)為1.1凈化效率n不小于95%可用率為95%2.3設(shè)計(jì)原則及設(shè)計(jì)目標(biāo)設(shè)計(jì)原則：（1）設(shè)計(jì)中為將來(lái)更加嚴(yán)格的排放標(biāo)準(zhǔn)及規(guī)模擴(kuò)大留有余地。（2）因地制宜，節(jié)省場(chǎng)地。（3）嚴(yán)禁轉(zhuǎn)移污染物，全面防治二次污染。設(shè)計(jì)目標(biāo)：（1）根據(jù)四川省大氣污染物排放標(biāo)準(zhǔn)標(biāo)準(zhǔn)，該火電廠標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下SO2排放濃度應(yīng)小 于 300 mg/m3（2）為保證電廠周?chē)用駞^(qū)空氣質(zhì)量，同時(shí)執(zhí)行環(huán)境空氣質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)（GB30951996）的二級(jí)標(biāo)準(zhǔn)，即小于居民區(qū)大氣中SO2最高允許的日平均濃

7、度0.15mg/m3（3）總量控制指標(biāo)達(dá)標(biāo)3污染源強(qiáng)分析3.1污染物濃度的計(jì)算含硫率為1.1%，選擇煤種為無(wú)煙煤 以1kg無(wú)煙煤為基礎(chǔ)，則：成分質(zhì)量/g物質(zhì)的量/mol理論需氧量/molC649.57254.13154.131H25.30812.654（分子）6.327O14.060.879-0.4395N6.3270.226 （分子）S7.7330.2420.242H20754.17灰分222（1）理論需氧量為（54.131+6.327-0.4395+0.242）mol/kg = 60.2605mol/kg（燃煤）假定干空氣中氮和氧的摩爾比為3.78,則1kg燃煤完全燃燒所需要的理論空氣量為

8、:60.2605x（1+3.78） mol/kg =288.0452 mol/kg （燃煤）即標(biāo)況下22.4288.0452x而而 m3N/kg = 6.452 m /kg （燃煤）（2）理論煙氣量（按照標(biāo)準(zhǔn)狀況換算體積，下同）理論上煙氣的組成為co2H2ON2SO2灰分54.131mol/kg ；12.654+4.17=16.824 mol/kg;60.2605x3.78+0.226=228.01mol/kg ;0.242mol/kg ;222mol/kg故理論干煙氣量為：（54.131+228.01+0.242）mol/kg=282.383mol/kg （燃煤）22.4282.383X10

9、00 m /kg = 6.325 m3N/kg （燃煤）理論濕煙氣量為：（282.383+16.824）mol/kg=299.207mol/kg （燃煤）22.4299.207X00 m3N/kg = 6.702 m /kg （燃煤）（3）實(shí)際煙氣量空氣過(guò)剩系數(shù)為1.2，可求：實(shí)際干煙氣量Vfg =理論干煙氣量+理論空氣量X （空氣過(guò)剩系數(shù)-1）=6.325+ 6.452X 0.2 = 7.6154 mj/kg （燃煤）實(shí)際濕煙氣量Vfg =理論濕煙氣量+理論空氣量X （空氣過(guò)剩系數(shù)-1） =6.702+ 6.452X 0.2 = 7.9924 mj /kg （燃煤）（4）鍋爐燃煤量：B =

10、D（i2 一，kg / hQ低勺式中：D：鍋爐每小時(shí)的產(chǎn)汽量（kg/h）；Q低：煤的低位發(fā)熱量（kcal/kg）n :鍋爐的熱效率（%）；i2 :鍋爐在某工 作壓力下的飽和蒸汽熱 焓（kcal/kg ） ； 1.25MPa時(shí)為 1400.4kJ/kg ii:鍋爐給水熱焓（kcal/kg）, 一般給水溫度取20C，則 i1=84.80kJ/kg；則：-2371.52kg / h - 2.37t/ h30 x1000 x （1400.4 - 84.80）22190 x 75%B （5）標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下的總干煙氣量:7.6154 x 2371.52 -18060.07m3 / hN標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下的總濕煙氣量：

11、7.9924x 2371.52 -18954.14m3 / hN取設(shè)計(jì)煙氣量為19000 mN姓3.2煙氣中SO2的濃度計(jì)算(1) SO2產(chǎn)污系數(shù)及其質(zhì)量流量 二氧化硫產(chǎn)污系數(shù)：Gso = 2x1000 x Sy x P (Kg/t)式中：SY-燃煤應(yīng)用基含硫量，%P-燃煤中硫的轉(zhuǎn)化率(煤粉爐一般取0.9)，%Gso2 = 2X1000 x Sy x P = 2 X1000 x (70.3 x1.1%) x 0.9 = 1391.94 Kg/t脫硫裝置入口煙氣中的SO2質(zhì)量流量可根據(jù)下面公式估算：M(SO2) = 2x Kx Bg x (1 -湍)羔式中：M(SO2)脫硫裝置入口煙氣中的SO2

12、質(zhì)量流量，t/hK染料燃燒中硫的轉(zhuǎn)化率(煤粉爐一般取0.9)Bg鍋爐最大連續(xù)工況負(fù)荷時(shí)的燃煤量，t/hq鍋爐機(jī)械未完全燃燒的熱損失，%S 一燃料的收到基硫分，25、70.3% x 1.1100=24.742Kg / h所以：M(SO2) = 2x 0.9x 2.37 x (1 -頂。)煙氣中SO2的實(shí)測(cè)濃度為：24.742 x -00 = 1.302g / m3 19000n根據(jù)鍋爐大氣污染物排放標(biāo)準(zhǔn)(GB13271-2001)的相關(guān)規(guī)定，需將實(shí)物濃度折算，規(guī)定說(shuō)明燃煤鍋爐，折算項(xiàng)目為煙塵，SO2, NOX排放濃度時(shí)，過(guò)量空氣折算系數(shù)a =1.8鍋爐大氣污染物過(guò)量空氣系數(shù)折算排放濃度按下式計(jì)算

13、：八八,aC = C 乂一a式中C折算后的煙塵氧化硫和氮氧化物排放濃度，5實(shí)測(cè)的煙塵氧化硫和氮氧化物排放濃度，5實(shí)測(cè)的過(guò)量空氣系數(shù)a規(guī)定的過(guò)量空氣系數(shù)已知a =1.2，燃煤鍋爐的過(guò)量空氣折算系數(shù)a =1.8所以折算后煙氣中SO2的濃度：1.2c = 1.302 x =868mg / m31.8n3.3煙氣SO2排放量的計(jì)算工業(yè)鍋爐及爐窯濕法煙氣脫硫工程技術(shù)規(guī)范(HJ 462-2009)對(duì)于65t/h以下工業(yè)鍋爐脫 硫裝置的設(shè)計(jì)脫硫效率不宜小于80%的標(biāo)準(zhǔn)。則每小時(shí)去除SO2的量為：868 x 19000 x10-6 x 80% = 13.194kg /h出口煙氣中SO2的排放量為:868x 1

14、9000 x10-6 x (1 -80%) = 3298mg/s = 3.298kg /h取煙囪出口處平均風(fēng)速u(mài)為5.0m/s；煙囪出口處煙氣流速不應(yīng)低于該高度處平均風(fēng)速的1.5倍，故取煙囪出口流速v為9.0m/s；取與為0.5;煙氣出口處煙流溫度Ts為155C ；煙囪高 oy度取60m;煙囪出口內(nèi)徑D為2m。根據(jù)霍蘭德（Holland）公式得煙氣抬升高度:AH =炊(1.5 + 2.7 Ts - Ta D) = 90 x2 x (1.5 + 2.7 428 293 x 2) = 11.53m uT5428總高度 H=60+11.53=71.53m一2 x 3298 x 0.5地面最大濃度P

15、=0.0151mg / m3max 兀e x 5 x 71.532脫硫結(jié)果滿足四川省大氣污染物排放標(biāo)準(zhǔn)，亦滿足環(huán)境空氣質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)的二級(jí)標(biāo)準(zhǔn)， 即小于居民區(qū)大氣中SO2最高允許的日平均濃度0.15mg/m3，脫硫效果良好。4工藝設(shè)計(jì)4.1工藝選擇鈉法由于脫硫劑較貴，因而運(yùn)行費(fèi)用高；氧化鎂法的脫硫劑氧化鎂不僅價(jià)格較貴，而且 廣東地區(qū)鎂源不足，造成運(yùn)行成本高昂；氨法存在氨泄漏問(wèn)題，容易造成二次污染，而且脫 硫劑價(jià)格高，因而在中小型鍋爐中應(yīng)用不多。相對(duì)于以上三種工藝，雙堿法消耗的脫硫劑主要是價(jià)廉的石灰。吸收液中的鈉堿通過(guò)再 生，大部分可循環(huán)回用，減少了運(yùn)行費(fèi)用，具有投資少、占地面積較小、運(yùn)行費(fèi)用低等優(yōu)點(diǎn)

16、， 符合中小型鍋爐煙氣脫硫工藝選擇的“技術(shù)成熟、經(jīng)濟(jì)合理、工程可行，三統(tǒng)一原則，因此 本方案采用雙堿法脫硫工藝。4.2吸收設(shè)備的選擇SO2吸收凈化過(guò)程，處理的是低濃度SO2煙氣，煙氣量相當(dāng)可觀，要求瞬間內(nèi)連續(xù)不 斷地高效凈化煙氣，脫硫吸收器的選擇原則，主要是看其液氣接觸條件、設(shè)備阻力以及吸收 液循環(huán)量，因此選用氣相為連續(xù)相、湍流程度高、相界面較大的吸收塔作為脫硫塔比較合適。 通常，噴淋塔、填料塔、板式塔、文丘里吸收塔等能滿足這些要求。吸收設(shè)備中，噴淋塔液氣比高，水消耗量大；篩板塔阻力較大，防堵性能差；填料塔 防堵性能差，易結(jié)垢、黏結(jié)、堵塞，阻力也較大；湍球塔氣液接觸面積雖然較大，但易結(jié)垢 堵塞

17、，阻力較大；文丘里阻力大。相比之下，旋流板塔具有負(fù)荷高、壓降低、不易堵、彈性 好等優(yōu)點(diǎn)，適用于快速吸收過(guò)程，且除塵脫硫效率高。因此，選用旋流板塔脫硫除塵器。43工藝原理(1)吸收反應(yīng)洗滌過(guò)程的主要反應(yīng)式：Tjl, 14 -=L+ fejP+J_2洗滌液內(nèi)含有再生后返回的雷Q及系統(tǒng)補(bǔ)充的,在洗滌過(guò)程中生成亞硫酸鈉。在洗滌液中還含有 理聶，系煙氣中的醬與亞硫酸鈉反應(yīng)而生成。2蕓+藍(lán)一2嘗(2)再生反應(yīng)用石灰漿料進(jìn)行再生時(shí):亞硫酸鈣的一般形式為半水亞硫酸鈣。用石灰石粉再生時(shí)：2+ -+茹+1/2 茹硫酸鈉的去除硫酸鈉用硫酸酸化使其轉(zhuǎn)變?yōu)槭鄟?lái)去除。-1LZ 1廠土 -廠 -L 河L黑兵=+2+ 圣十

18、+3 如2+2 圣L加酸后，PH下降到23，使亞硫酸鈣轉(zhuǎn)化為亞硫酸氫鈣而溶于溶液中，于是溶液中的在打 超過(guò)了石膏的溶度積，使石膏沉淀出來(lái)。氧化反應(yīng)在回收法中，最終產(chǎn)品是石膏，需將由再生反應(yīng)應(yīng)得到的亞硫酸鈣氧化為石膏。-1 I1I+l5ca-I I 3*-4.4脫硫系統(tǒng)工藝流程4.5工藝組成脫硫劑制備系統(tǒng)脫硫劑制備系統(tǒng)主要包括：石灰消化池、鈉堿罐、攪拌器及相應(yīng)的閥門(mén)、管道及管件等。 由成品石灰（粒徑小于10mm （90% ）的粉狀石灰）運(yùn)至廠里后手工加入石灰消化池進(jìn)行消 化，消化后的石灰漿液自流至再生池中進(jìn)行脫硫液再生反應(yīng)。煙氣系統(tǒng)熱煙氣自鍋爐出來(lái)后進(jìn)入吸收塔，向上流動(dòng)穿過(guò)噴淋層，在此煙氣被冷卻

19、到飽和溫度， 煙氣中的SO2等污染物被脫硫液吸收。經(jīng)過(guò)噴淋洗滌后的飽和煙氣，經(jīng)除霧器除去水霧后， 通過(guò)煙道經(jīng)引風(fēng)機(jī)進(jìn)入煙囪排空。從鍋爐出口至脫硫塔進(jìn)口段的連接煙道采用A3鋼制作，并根據(jù)需要設(shè)置膨脹節(jié)。SO2吸收系統(tǒng)在吸收塔內(nèi)，脫硫液中的氫氧化鈉與從煙氣中捕獲的SO2、SO3等發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，生成 亞硫酸鈉和亞硫酸氫鈉等物質(zhì)。脫硫后的凈煙氣通過(guò)除霧器除去氣流中夾帶的霧滴后排出吸 收塔。SO2吸收系統(tǒng)主要由脫硫主塔、連接煙道（副塔、噴淋層、組合式除霧器、預(yù)埋件及外 部鋼結(jié)構(gòu)、沖洗系統(tǒng)組成。5相關(guān)的設(shè)計(jì)計(jì)算5.1脫硫劑液箱容量與設(shè)計(jì)(1)石灰消化池，漿液箱15% x 1.2 x1000 * 2 - 0

20、.41m3本設(shè)計(jì)采用化灰池?cái)嚢杵鳎煤搪蕿?5%的石灰漿液，其密度為1.2 t/m3,熟石灰 的質(zhì)量流量為26.46：56X78=36.86kg/h。按照工業(yè)鍋爐及爐窯濕法煙氣脫硫工程技術(shù)規(guī) 范(HJ 462-2009)，脫硫劑漿液貯罐的容量宜不小于設(shè)計(jì)工況下2h的漿液消耗量，所 以，熟石灰漿液箱容量為 36.86所以設(shè)計(jì)V漿液箱為0.5m3。尺寸：直徑(p =0.85m高度h=0.86m。(2)鈉堿溶解池鈉堿溶解池的有效容積取1.5m3。尺寸：直徑p =1.23m，高度h=1.24m。5.2增壓風(fēng)機(jī)30t/h鍋爐相當(dāng)于24.5MW機(jī)組容量，參考HJ/ T 179-2005經(jīng)驗(yàn)，機(jī)組容量在3

21、00MW以 下，脫硫增壓風(fēng)機(jī)可選用高效離心風(fēng)機(jī)，增壓風(fēng)機(jī)的風(fēng)量為滿負(fù)30t/h荷工況下煙氣量的 110%，增壓風(fēng)機(jī)的壓頭為脫硫裝置在滿負(fù)荷工況下并考慮10C溫度裕量下阻力的120%。 所以增壓風(fēng)機(jī)的風(fēng)量為Q = 19000 x110% = 20900m 3/h正常狀態(tài)下，煙氣動(dòng)過(guò)煙氣管道、進(jìn)口擋板、脫硫塔噴淋層、除霧板、煙氣管道、出口 擋板，整個(gè)系統(tǒng)壓降為?=?管道+AP擋板+AP噴淋+ AP除霧P管道約為210PaP擋板約為2X5=10PaP噴淋約為85 PaP除霧約為15 Pa所以 P=210+10+85+15=320Pa5.3 SO2吸收系統(tǒng)塔徑及底面積計(jì)算塔內(nèi)流速：設(shè)v=2m/sQ = vS =v 兀 r 2=0.96mQ_ .20900/3600 商=3.14 x 2底面