大氣污染控制工程課程設(shè)計(jì)

大氣污染控制工程課程設(shè)計(jì)大氣污染控制工程課程設(shè)計(jì)大氣污染控制工程課程設(shè)計(jì)xxx公司大氣污染控制工程課程設(shè)計(jì)文件編號(hào)：文件日期：修訂次數(shù)：第1.0次更改批準(zhǔn)審核制定方案設(shè)計(jì)，管理制度火電廠煙氣凈化系統(tǒng)設(shè)計(jì)系別：環(huán)境工程專業(yè)：環(huán)境工程班級(jí)：環(huán)本1315姓名：劉超學(xué)號(hào)：02指導(dǎo)老師：郝艷紅設(shè)計(jì)日期2016年12月26日至2016年12月31日目錄前言 1課程設(shè)計(jì)任務(wù)書 3第一章原始設(shè)計(jì)資料計(jì)算 81.鍋爐排煙量的計(jì)算 12.煙塵，NOx和SO2濃度及去除效率 13.煙氣凈化系統(tǒng)的總體設(shè)置方案 2第二章 脫硝系統(tǒng)1.脫銷工藝說明 3 3 5第三章除塵系統(tǒng) 61.除塵工藝 62.煙氣量計(jì)算 113.電除塵器計(jì)算 144.布袋除塵部分 16第四章脫硫系統(tǒng) 191.脫硫系統(tǒng)工藝流程說明 192.脫硫劑耗量 193.相應(yīng)工藝水耗量及氧化空氣量 204.吸收塔本體尺寸計(jì)算 205.漿液池計(jì)算 206.噴淋系統(tǒng)設(shè)計(jì) 207.吸收區(qū)高度 208.除霧區(qū)高度 209.石膏脫水系統(tǒng) 2010.風(fēng)機(jī)選型 2011.泵的選型 20第五章煙囪的計(jì)算 2第六章阻力計(jì)算 26第七章小結(jié) 27主要參考文獻(xiàn) 27前言按照國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)化組織(1SO)作出的定義，“空氣污染：通常系指由于人類活動(dòng)和自然過程引起某些物質(zhì)介入大氣中，呈現(xiàn)出足夠的濃度，達(dá)到了足夠的時(shí)間，并因此而危害了人體的舒適、健康和福利或危害了環(huán)境?！贝髿馕廴疚锏姆N類非常多，根據(jù)其存在狀態(tài)，可將其概括為兩大類：氣镕膠狀態(tài)污染物和氣體狀態(tài)污染物。氣體狀態(tài)污染物種類極多，主要有五個(gè)方面：以二氧化硫?yàn)橹鞯暮蚧衔?、以氧化氮和二氧化氮為主的臺(tái)氮化合物、碳的氧化物、碳?xì)浠衔锛胞u素化合物等。

關(guān)于大氣污染物的危害，在這里主要介紹粉塵和二氧化硫的危害。

粉塵的危害：粉塵的危害，不僅取決于它的暴露濃度，還在很大程度上取決于它的組成成分、，理化性質(zhì)、粒徑和生物活性等。粉塵的成分和理化性質(zhì)是對(duì)人體危害的主要因素。有毒的金屬粉塵和非金屬粉塵（鉻、錳、鎬、鉛、汞、砷等）進(jìn)入人體后，會(huì)引起中毒以至死亡。無毒性粉塵對(duì)人體亦有危害。例如含有游離二氧化硅的粉塵吸，入人體后，在肺內(nèi)沉積，能引起纖維性病變，使肺組織際漸硬化，嚴(yán)重?fù)p害呼吸功能，發(fā)生“矽肺”病。二氧化硫的危害：二氧化硫?yàn)橐环N無色的中等強(qiáng)度刺激性氣體。在低濃皮下，二氧化硫主要影響是造成呼吸道管腔縮小，最初呼吸加快，每次呼吸曼減少。濃度較高時(shí)，喉頭感覺異常，并出現(xiàn)咳嗽、噴嚏、咯痰、聲啞、胸痛、呼吸困難、呼吸道紅腫等癥狀，造成支氣管炎、哮喘病，嚴(yán)重的可以引起肺氣腫，甚至致人于死亡。隨著經(jīng)濟(jì)和社會(huì)的發(fā)展，燃煤鍋爐排放的二氧化硫嚴(yán)重地污染了我們賴以生存的環(huán)境。由于中國(guó)燃料結(jié)構(gòu)以煤為主的特點(diǎn)，致使中國(guó)目前大氣污染仍以煤煙型污染為主，其中塵和酸雨危害最大，且污染程度還在加劇。因此，控制燃煤煙塵的SO2對(duì)改善大氣污染狀況至關(guān)重要?！洞髿馕廴究刂乒こ獭氛n程設(shè)計(jì)任務(wù)書題目火電廠煙氣凈化系統(tǒng)設(shè)計(jì)目的通過課程設(shè)計(jì)進(jìn)一步消化和鞏固《大氣污染控制工程》課程所學(xué)內(nèi)容，并使所學(xué)的知識(shí)系統(tǒng)化，培養(yǎng)運(yùn)用所學(xué)理論知識(shí)進(jìn)行火電廠煙氣凈化系統(tǒng)設(shè)計(jì)的初步能力。通過課程設(shè)計(jì)，初步了解工程設(shè)計(jì)的內(nèi)容、方法及步驟，培養(yǎng)學(xué)生確定大氣污染控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)方案、進(jìn)行簡(jiǎn)單的設(shè)計(jì)計(jì)算、繪制系統(tǒng)流程圖、使用技術(shù)資料、編寫設(shè)計(jì)說明書的能力。設(shè)計(jì)內(nèi)容和要求該課程設(shè)計(jì)的內(nèi)容以火電廠煙氣凈化的系統(tǒng)設(shè)計(jì)為核心，依據(jù)火電廠煙氣污染物特點(diǎn)，進(jìn)行總體煙氣凈化方案設(shè)計(jì)；以物料守恒、能量守恒為依據(jù)，對(duì)煙氣凈化系統(tǒng)核心設(shè)備的物料參數(shù)、總體尺寸及阻力損失進(jìn)行具體計(jì)算；繪制系統(tǒng)流程圖，并編寫設(shè)計(jì)說明書。根據(jù)原始設(shè)計(jì)資料計(jì)算鍋爐排煙量、煙塵、NOx和SO2的濃度。以滿足超低排放為要求，計(jì)算除塵、脫硝和脫硫的效率。煙氣凈化系統(tǒng)的總體設(shè)置方案脫硝：SNCR（爐內(nèi)）+SCR（爐后）除塵：電袋除塵或袋式除塵器（一級(jí)）+濕式靜電除塵器（二級(jí)）脫硫：石灰石——石膏濕法脫硫?qū)Ω鱾€(gè)凈化裝置進(jìn)行設(shè)計(jì)計(jì)算及相關(guān)說明。脫硝SNCR：確定SNCR系統(tǒng)的安裝位置還原劑的選擇還原劑耗量及相應(yīng)稀釋物料耗量的計(jì)算SCR：SCR安裝位置及反應(yīng)器數(shù)量催化劑類型的選擇及填裝情況還原劑的選擇還原劑耗量及相應(yīng)稀釋物料耗量的計(jì)算吹灰器的選擇及數(shù)量的確定除塵對(duì)整個(gè)除塵系統(tǒng)的工藝流程進(jìn)行描述煙氣量的計(jì)算（考慮SCR\SNCR以及漏風(fēng)率對(duì)煙氣量的影響）電除塵：除塵器的安裝位置的說明總集塵面積的計(jì)算、入口和出口截面積的計(jì)算電場(chǎng)數(shù)和通道數(shù)的選擇清灰方式及灰斗相關(guān)描述袋式除塵器：除塵器的安裝位置的說明總集塵面積的計(jì)算、入口和出口截面積的計(jì)算布袋尺寸的選擇及布袋條數(shù)的計(jì)算清灰方式及灰斗相關(guān)描述脫硫?qū)φ麄€(gè)脫硫系統(tǒng)的工藝流程進(jìn)行說明煙氣量的校核（煙氣溫度降低后煙氣體積流量的變化）脫硫劑耗量及相應(yīng)工藝水耗量（t/h，t/d，t/a）氧化空氣量及風(fēng)機(jī)選型脫硫產(chǎn)物生成量的計(jì)算（t/h，t/d，t/a）及石膏脫水系統(tǒng)的描述脫硫塔主要構(gòu)件（噴淋裝置、除霧器、攪拌器）的數(shù)量、型式的選擇循環(huán)漿液泵數(shù)量及選型煙囪的設(shè)計(jì)計(jì)算計(jì)算煙囪高度及出入口截面積，分別按照地面最大濃度、地面絕對(duì)最大濃度方法和P值法進(jìn)行煙囪高度的設(shè)計(jì)計(jì)算。阻力計(jì)算對(duì)各凈化系統(tǒng)的阻力進(jìn)行計(jì)算。編寫設(shè)計(jì)說明書：設(shè)計(jì)說明書按設(shè)計(jì)步驟編寫，包括方案的確定、設(shè)計(jì)計(jì)算、設(shè)備選擇和說明等內(nèi)容。課程設(shè)計(jì)說明書應(yīng)有封面、目錄、前言、正文、小結(jié)及參考文獻(xiàn)等部分，文字應(yīng)簡(jiǎn)明、順暢、內(nèi)容正確完整，書寫工整、裝訂成一冊(cè)。繪制一張煙氣凈化系統(tǒng)流程圖（2號(hào)圖）：以鍋爐為起點(diǎn)，煙囪為終點(diǎn)。其中鍋爐及尾部煙道的受熱面不要求詳細(xì)標(biāo)出，示意即可。流程圖中應(yīng)標(biāo)出設(shè)備名稱，設(shè)備尺寸不要求完全按照尺寸比例畫出，合理即可。設(shè)計(jì)資料51、鍋爐設(shè)備簡(jiǎn)介600MW（HG-2000/—YM12型）鍋爐為一次中間再熱、超臨界壓力變壓運(yùn)行帶內(nèi)置式再循環(huán)泵啟動(dòng)系統(tǒng)的本生直流鍋爐，單爐膛、平衡通風(fēng)、固態(tài)排渣、全鋼架、全懸吊結(jié)構(gòu)、∏型布置，緊身封閉。30只低N0x軸向旋流燃燒器采用前后墻布置、對(duì)沖燃燒，6臺(tái)HP1003/Dyn中速磨煤機(jī)配正壓直吹制粉系統(tǒng)。最大連續(xù)蒸發(fā)量(BMCR)2000t/h，額定蒸發(fā)量(BRL) h。鍋爐排煙溫度132℃，設(shè)計(jì)煤種的投煤量為噸/小時(shí)。2、氣象資料項(xiàng)目單位統(tǒng)計(jì)值備注30年一遇10min平均最大風(fēng)速m/s10米高度多年平均風(fēng)速m/s多年平均氣溫℃多年平均相對(duì)濕度%53多年平均氣壓hPa3、煤質(zhì)及灰質(zhì)成分分析煤質(zhì)特性表名稱符號(hào)單位設(shè)計(jì)煤種收到基碳Car%收到基氫Har%收到基氧Oar%收到基氮Nar%收到基硫（全硫）St,ar%收到基灰分Aar%收到基水分(全水分)Mt,ar%收到基總成分%空氣干燥基水分Mad%干燥無灰基揮發(fā)分Vdaf%收到基低位發(fā)熱量kJ/kg20130kcal/kg19289哈氏可磨指數(shù)HGI飛灰成分分析（重量百分比）項(xiàng)目二氧化硅符號(hào)SiO2單位%設(shè)計(jì)煤種三氧化二鋁Al2O3%三氧化二鐵Fe2O3%氧化鈣CaO%氧化鎂MgO%氧化鈉Na2O%氧化鉀K2O%三氧化硫SO3%二氧化鈦TiO2%五氧化二磷P2O5%4、石灰石成分分析石灰石成份分析表編號(hào)項(xiàng)目單位數(shù)據(jù)1CaO％（wt）2MgO％（wt）3Fe2O3％（wt）4Al2O3％（wt）5SiO2％（wt）6SO3％（wt）7燒失量％（wt）8石灰石粉活性第一章原始設(shè)計(jì)資料計(jì)算1.鍋爐排煙量的計(jì)算質(zhì)量（g）摩爾量（mol）理論需氧量（mol）理論煙氣量（mol）CHO0N-S15M60A理論需氧量：++理論空氣量：×=理論空氣體積：××10-3=3空氣過剩系數(shù)：根據(jù)資料查得α取值范圍為－，本設(shè)計(jì)取α=實(shí)際干空氣量：×=實(shí)際干空氣體積：××10-3=3查《大氣污染控制工程》附錄一得t=℃時(shí)飽和水汽壓力Pv=Pa，相對(duì)濕度φ=53％?？諝夂瑵窳浚篸=／Pd=φPv／﹙P-φPv）=××／（×）=／m3空氣中水汽體積分?jǐn)?shù)：φw=+==％空氣中水量：=理論煙氣量：++++++×=理論煙氣體積：××10-3=3實(shí)際濕煙氣體積：Vfg=Vfgo-Va（α-1）=+×=3/kg煤每小時(shí)煙氣量：Q=Qs×設(shè)計(jì)煤耗量=××103=3/h理論干煙氣量：+++×=kg煤理論干煙氣體積：××10-3=3/kg煤實(shí)際干煙氣體積：V=+×（）=3/kg煤當(dāng)空氣過剩系數(shù)為時(shí)，根據(jù)α=1+α（O/α(N2P)-α（O)得實(shí)測(cè)氧量α（O=％超低排放標(biāo)準(zhǔn)：氮氧化物50mg/m3,二氧化硫35mg/m3，煙塵5mg/m3大氣污染物基準(zhǔn)氧含量排放濃度折算方法：C=C`×（21-O2)/(21-O2`)NOx和 SO2濃度及去除效率1）煙塵：根據(jù)經(jīng)驗(yàn)可認(rèn)為灰飛中灰飛占80％，底渣占20％。標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下煙塵濃度：C`塵=×=m3=47177mg/m3根據(jù)大氣污染物基準(zhǔn)氧含量排放濃度折算方法，得C折塵=C`塵×（21-6）/（）=34703mg/m3除塵效率：η塵=（34703-5）/34703=％SO2：標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下SO2濃度：C`SO2=×64/=m3，折算后C折SO2=C`SO2×(21-6)/=m3脫硫效率：ηSO2=（）/=％NOx:經(jīng)查本設(shè)計(jì)中NOx產(chǎn)污系數(shù)：低氮燃燒：t=×103mg/kg低氮燃燒+SNCR：t=×103mg/kg低氮燃燒：C實(shí)NOx=×103/=m3,C折NOx=×（21-6）/=m3脫硝效率：ηNOx==（）/=％煙氣凈化系統(tǒng)的總體設(shè)置方案脫硝部分：經(jīng)上述計(jì)算知脫硝效率需達(dá)到％，經(jīng)考慮選擇爐內(nèi)低氮燃燒+ SNCR和爐后SCR技術(shù)相結(jié)合的方式來去除NOx。理論上SNCR脫硝效率可達(dá)75％，但實(shí)際應(yīng)用中，考慮到NH3損耗和NH3泄露問題，SNCR設(shè)計(jì)效率為30%-50%。SCR技術(shù)脫硝效率高，理論上可接近100%的脫硝率，商業(yè)燃煤，燃?xì)夂腿加湾仩t煙氣SCR脫硝系統(tǒng)，設(shè)計(jì)脫硝率可大于90%,由于維持這種高效率費(fèi)用高，實(shí)際SCR系統(tǒng)的操作效率在70%-90%之間。除塵部分:根據(jù)上述計(jì)算除塵率為%，單一的靜電除塵和布袋除塵均有其優(yōu)缺點(diǎn)。電袋復(fù)合除塵器是基于靜電除塵和布袋除塵兩種成熟的除塵理論而提出的一種新型的除塵技術(shù)。它結(jié)合了電除塵器和布袋除塵器的優(yōu)點(diǎn)，除塵效率高，可達(dá)%，既能滿足新的環(huán)保標(biāo)準(zhǔn)，又能增加運(yùn)行可靠性，降低電廠除塵成本，故本設(shè)計(jì)采用電袋復(fù)合除塵器。脫硫部分：根據(jù)上述計(jì)算脫硫效率為%，目前國(guó)內(nèi)國(guó)外煙氣脫硫工藝主要有干法，半干法和濕法三種。近年來盡管半干法何干法脫硫技術(shù)及其應(yīng)用有了較大的發(fā)展空間，但是濕法脫硫仍是世界上目前應(yīng)用最廣的脫硫技術(shù)，其優(yōu)點(diǎn)是技術(shù)成熟，脫硫效率高，操作簡(jiǎn)便，吸收劑廉價(jià)易得適用煤種范圍廣，所用設(shè)備簡(jiǎn)單等優(yōu)點(diǎn)。結(jié)合本設(shè)計(jì)處理煙氣的指標(biāo)，本設(shè)計(jì)選用濕式脫硫工藝來進(jìn)行脫硫處理。（2-2）脫硝工藝脫硝系統(tǒng)工藝說明SNCR（選擇性非催化還原）脫硝技術(shù)是沒有催化劑存在的條件下，利用還原劑將煙氣中的NOx還原為無害的氮?dú)夂退囊环N脫硝方法。該方法首先將含NHx的還原劑噴入爐膛溫度為800-1000℃的區(qū)域。在高溫下，還原劑迅速熱分解成氨氣并與煙氣中的NOx進(jìn)行還原反應(yīng)生成氮?dú)夂退?。該方法以爐膛為反應(yīng)器，可通過對(duì)鍋爐進(jìn)行改造實(shí)現(xiàn)，投資相對(duì)較低，施工期較短。SNCR脫氮是利用噴入系統(tǒng)的還原劑氨或尿素將煙氣中的氮氧化物還原為無害的氮?dú)夂退?。尿素相?duì)氨而言，儲(chǔ)存更安全且能更好的在煙氣中分散，對(duì)于大型鍋爐，尿素應(yīng)用更廣。SCR（選擇催化還原）是指在氧氣和非均相催化劑存在條件下，用還原劑氨氣將煙氣中的NO還原為無害的氮?dú)夂退墓に?。與SNCR相同，這種工藝之所以稱作選擇性，是因?yàn)檫€原劑氨氣優(yōu)先與煙氣中的氮氧化物反應(yīng)，而不是被煙氣中的氧氣氧化，煙氣中氧氣的存在能促進(jìn)反應(yīng)，是反應(yīng)系統(tǒng)中不可缺少的部分。該技術(shù)既能單獨(dú)使用，也能與其他氮氧化物控制技術(shù)聯(lián)合使用。本設(shè)計(jì)采用的還原劑是液氨，在大氣壓是氣體，因此必須在加壓條件下進(jìn)行運(yùn)輸或貯存。SNCR確定SNCR系統(tǒng)的安裝位置：該技術(shù)是將含NHx的還原劑噴入爐膛溫度為800-1000℃的區(qū)域，在高溫下，還原劑迅速熱分解成氨氣并與煙氣中的氮氧化物進(jìn)行還原反應(yīng)生成氮?dú)夂退摲椒ㄒ誀t膛為反應(yīng)器，爐膛壁上安裝有還原及噴嘴，還原劑通過噴嘴噴入煙氣中，并與煙氣混合，反應(yīng)后的煙氣流出鍋爐，整個(gè)系統(tǒng)有還原劑貯槽，還原劑噴入裝置和控制儀表所構(gòu)成。還原劑的選擇：氨氣是以氣態(tài)形式噴入爐膛，尿素是以液態(tài)噴入，當(dāng)氨與氮氧化物反應(yīng)不完全時(shí)，未反應(yīng)的氨氣將從SNCR系統(tǒng)逸出，因此，還原劑噴入系統(tǒng)必須將還原劑噴入到鍋爐內(nèi)有效的部位，以保證氨與氮氧化物的混合均勻，尿素相對(duì)氨而言，貯存更安全，且能更好的在煙氣中分散。本系統(tǒng)采用還原劑為尿素。還原劑耗量及相應(yīng)稀釋物料耗量的計(jì)算根據(jù)所給數(shù)據(jù)可假設(shè)氮氧化物中NO和NO2的體積分?jǐn)?shù)分別為95%和5%。由V1/V=n1/n=m1/M1/m/M得質(zhì)量分?jǐn)?shù)為m1/m=V1×M/(V×M1)mNO/m=×30/(30×+46×=mNO2/M=×46/(30×+46×=CNO=×=m3C折NO=×=m3CNO=×=m3C折NO=×=m3低氮燃燒+SNCR：CNOx=×103/=m3C折NOx=×(21-6)/=m3SNCR脫硝效率：ηSNCR=（）/=％SNCR以尿素作為還原劑將NOx還原為N2，因需較高的反應(yīng)溫度（930-1090℃），還原劑通常注入爐膛內(nèi)，主要的化學(xué)反應(yīng)為：CO(NH2)2+2NO+→2N2+CO2+2H2O60/C1=2×30/×得C1=m34CO(NH2)2+6NO2→7N2+4CO2+8H2O240/C2=m3C尿素=C1+C2=+=m3尿素投加量為：×=h商業(yè)化的SNCR系統(tǒng)的還原劑應(yīng)用率一般只有20%-60%，取40%，則實(shí)際尿素投加量為：=h尿素儲(chǔ)藏容積應(yīng)滿足全廠所有機(jī)組1-3天脫硝所需的尿素量，取三天：×24×3=99810kg尿素溶解罐總?cè)莘e以滿足全廠所有機(jī)組在工況下一天的尿素溶液耗量，配制的尿素溶液濃度宜為40%-55%（取質(zhì)量分?jǐn)?shù)為50%）?！?4/50%=66540kgV=m/T尿素=66540/=3取49900m3尿素溶液儲(chǔ)罐的總儲(chǔ)存容量宜為全場(chǎng)所有機(jī)組工況下5-7天的日平均消耗量，取7天，則66540×7=465780kg假設(shè)把50%尿素溶液稀釋為10%，則需加水體積為：50%=m質(zhì)/m溶=m溶得m溶=50%=10%=m質(zhì)/(m溶+m水）=（m溶+m水）得m溶+m水=10%=m水=V水=11090×18=3校正煙氣體積Q1=+=1594385m3/h(1)SCR安裝位置及反應(yīng)器依據(jù)SCR脫硝反應(yīng)器相對(duì)的安裝位置，SCR系統(tǒng)有高粉塵布置，低粉塵布置和尾部布置三種方式。高粉塵布置：SCR反應(yīng)器布置在鍋爐省煤器和空氣預(yù)熱器之間，此時(shí)煙氣溫度在300-400℃范圍內(nèi)，是大多數(shù)金屬氧化物催化劑的最佳反應(yīng)溫度，煙氣不需要加熱即可獲得較高的NOx凈化效果，但催化劑處于高塵煙氣中，條件惡劣，壽命會(huì)受下列因素影響：①飛灰中K、Na、Ca、Si、As會(huì)使催化劑污染或中毒；②飛灰磨損反應(yīng)器并使催化劑堵塞；③若煙氣溫度過高會(huì)使催化劑燒結(jié)；低粉塵布置：SCR反應(yīng)器布置在省煤器后的高溫電除塵器和空氣預(yù)熱器之間，該布置方式可防止煙氣中的飛灰對(duì)催化劑的污染和對(duì)反應(yīng)器的磨損與堵塞，其缺點(diǎn)是大部分電除塵器在300~400oC的高溫下無法正常運(yùn)行。尾部布置方式：SCR反應(yīng)器布置在除塵器和煙氣脫硫系統(tǒng)之后，催化劑不受飛灰和SO2等的污染，但由于煙氣溫度較低，僅為50~60oC一般需要?dú)庖粴鈸Q熱器（GGH）或采用加設(shè)燃油或燃天然氣的燃燒器將煙灰提高到催化劑的活性溫度，勢(shì)必增加能源消耗和運(yùn)行費(fèi)用。對(duì)上述進(jìn)行綜合考慮，本設(shè)計(jì)SCR反應(yīng)器選擇高塵布置。（2）催化劑的選擇及填裝情況可用于SCR系統(tǒng)的催化劑主要有貴金屬催化劑、堿金屬氧化物催化劑和分子篩催化劑三種類型典型的貴金屬催化劑是Pt或Pd作為活性組分，其操作溫度在175~290oC之間，屬于低溫催化劑，這種催化劑還原NOx的活性很好，但選擇性不高，NH3容易直接被空氣中的氧氧化。商業(yè)SCR催化劑即堿金屬氧化物催化劑，其活性組分為V2O5，載體為銳鈦礦型的TiO2、WO3和MoO3做助催化劑，負(fù)載在銳鈦礦上的V2O5具有很好的SCR催化反應(yīng)活性和穩(wěn)定性，WO3和MoO3能抑制TiO2、由銳鈦礦型向金紅石型的轉(zhuǎn)變，也能競(jìng)爭(zhēng)TiO2表面上堿性位的吸附而抑制SO2的吸附。分子篩催化劑也能應(yīng)用于SCR反應(yīng)，由于其操作溫度高，主要用于燃?xì)忮仩t。綜上考慮選用堿金屬氧化物催化劑，并且用于燃煤鍋爐的SCR設(shè)備必須承受煙道氣流中顆粒物的摩擦作用，因此使用平行流道的催化劑，平行流道意味著煙氣直接通過開口的通道，并平行接觸催化劑表面，氣體中的顆粒物被氣流帶走，NOx靠紊流遷移和擴(kuò)散，到達(dá)催化劑表面，常用催化劑形狀是蜂窩狀，它不僅強(qiáng)度好，而且容易清理。反應(yīng)器采用固定床平行通道形式，反應(yīng)器為自立鋼結(jié)構(gòu)形式，催化劑底部安裝氣密裝置，防止未處理過的煙氣泄露，本電廠采用的煙氣脫硝催化劑形式為平板式，煙氣平行流過催化劑，催化劑床層由3+1層催化劑所組成，反應(yīng)器內(nèi)裝填有480m3的催化劑。（3）還原劑的選擇液氨和氨水均能作為SCR反應(yīng)的還原劑，液氨幾乎是100%的純氨，它在大氣壓是氣體，因此必須在加壓條件下進(jìn)行運(yùn)輸和貯存，SCR系統(tǒng)中用作還原劑的氨，常用%氨水進(jìn)行運(yùn)輸和貯存。與液氨相比，用氨水進(jìn)行運(yùn)輸和貯存不存在安全問題，但要求較大的容器進(jìn)行貯存，當(dāng)使用%的氨水作為還原劑時(shí)，為提供足夠大的氨蒸汽壓，SCR系統(tǒng)還需要蒸發(fā)器，因此考慮經(jīng)濟(jì)效益選用液氨為還原劑。還原劑耗量及相應(yīng)稀釋物料耗量的計(jì)算從SNCR出來的NOx折算濃度為m3SCR脫硝效率：ηSCR=/=%SCR主要以液氨作還原劑，通常催化劑安裝在單獨(dú)的反應(yīng)器內(nèi)，反應(yīng)器位于省煤器之后或空氣預(yù)熱器之前。此處煙氣溫度約為290-400℃，是還原反應(yīng)的最佳溫度。P’NO=×=m3P’NO2=×=m34NH3+4NO+O2→4N2+6H2O17/C3=30/×%)得C3=m38NH3+6NO2→7N2+12H2O4×17/C4=3×46/×%)得C4=m3查規(guī)范的氨氣的逃逸濃度不大于3μL/L,工況下氨氣的逃逸濃度為：3×（）/（21-6）=μL/L=×10﹣6m3/m3液氨投入量：（××10﹣6+）×Q1=×=h吹灰器的選擇及數(shù)量的確定本設(shè)計(jì)選擇聲波吹灰器對(duì)催化劑活性的影響：聲波吹灰器是非接觸式的清灰方式，阻止灰粉在催化劑表面形成堆積，而蒸汽吹灰裝置是待灰形成一定厚度后，再進(jìn)行吹掃清除。聲波吹灰器能保持催化劑的連續(xù)清洗最大限度，最好的利用催化劑對(duì)脫硝反應(yīng)的活性。對(duì)催化劑壽命的影響：聲波吹灰器對(duì)催化劑沒有任何副作用，而蒸汽吹灰方式由于濕度的影響，長(zhǎng)期運(yùn)行對(duì)催化劑的失效影響很大，有對(duì)催化劑發(fā)生腐蝕和堵塞的危險(xiǎn)，聲波吹灰器對(duì)催化劑沒有磨損，可延長(zhǎng)催化劑使用壽命，降低SCR維護(hù)成本。吹灰覆蓋范圍：聲波吹灰器由于是依靠非接觸式的聲波，發(fā)現(xiàn)灰塵從結(jié)構(gòu)表面脫落而被煙塵帶走，聲波在結(jié)構(gòu)表面來回反射又不衍射，從而不存在死角，清灰非常徹底，適用于高塵布置方式，氣灰量比較大的設(shè)備吹灰器是一層催化劑對(duì)應(yīng)一套吹灰裝置，共需四套吹灰裝置。除塵系統(tǒng)除塵工藝本設(shè)計(jì)除塵效率要求為%，電除塵器和袋式除塵器的效率均可達(dá)99%以上。電除塵器是利用粉塵顆粒在電場(chǎng)中荷電并在電場(chǎng)力作用下收塵機(jī)運(yùn)動(dòng)的原理實(shí)現(xiàn)煙氣的凈化。其除塵效率高，且運(yùn)行阻力低，但其受粉塵性能和煙氣條件影響較大，且設(shè)備投資會(huì)較大。袋式除塵器是氣流經(jīng)布袋內(nèi)的濾料，粉塵被捕集于濾料上，經(jīng)過機(jī)械振動(dòng)后落入灰斗中。其除塵效率高，不受粉塵性能影響，但設(shè)備阻力偏大，濾袋壽命短。電袋復(fù)合式除塵器是有機(jī)結(jié)合了靜電除塵和布袋除塵的特點(diǎn)，通過前級(jí)電場(chǎng)的預(yù)收塵、荷電作用和后級(jí)濾袋區(qū)過濾除塵的一種高效除塵器，它充分發(fā)揮電除塵器和布袋除塵器各自的除塵優(yōu)勢(shì)，以及兩者相結(jié)合產(chǎn)生新的性能優(yōu)點(diǎn)，彌補(bǔ)了電除塵器和布袋除塵器的除塵缺點(diǎn)。該復(fù)合型除塵器具有效率高，穩(wěn)定，濾袋阻力低，壽命長(zhǎng)，占地面積小等優(yōu)點(diǎn)，是未來控制細(xì)微顆粒粉塵、以及重金屬汞等多污染物協(xié)同處理的主要技術(shù)手段。綜合，最終選擇電袋除塵器，既充分利用了電·袋除塵器的自身優(yōu)勢(shì)，既降低了投資成本，也減少了占地面積，更加低了排放濃度，使除塵效率可達(dá)%。電袋除塵器分為串聯(lián)式和混合式。分體串聯(lián)式除塵器需要額外的場(chǎng)地，電除塵器排出的荷電粉塵在進(jìn)入袋式除塵器前可能會(huì)失去電荷。一體式串聯(lián)電袋除塵器只需在有除塵器與袋式除塵器之間設(shè)置氣流調(diào)節(jié)裝置，無需占用額外的場(chǎng)地，結(jié)構(gòu)較簡(jiǎn)單，混合式除塵器均在一個(gè)單元內(nèi)，結(jié)構(gòu)更緊湊，粉塵吸附更好，但結(jié)構(gòu)太過復(fù)雜，檢查維修較復(fù)雜，綜合選用一體式串聯(lián)電袋除塵器。煙氣量計(jì)算Q1=3/h=3/s工況下流量Q’=Q1T’/T=×(132+273)/273=657m3/s=×106m3/h電除塵器計(jì)算1）電除塵器有效驅(qū)進(jìn)速度：（查除塵器設(shè)計(jì)手冊(cè)），取s2）沉淀極極板面積計(jì)算：極板比表面積：S=-㏑（1-n）/w=-㏑（）/=2沉淀極板總面積：SA=Qs=657×4=2對(duì)SA進(jìn)行修正，系數(shù)k取為宜，取修正系數(shù)為，則SA’=23)除塵器的電場(chǎng)風(fēng)速及有效斷面計(jì)算：查《除塵工程設(shè)計(jì)手冊(cè)》表4-104電場(chǎng)風(fēng)速取值范圍為，取為1m/s。有效斷面：F=Q/2V=657/2=2對(duì)于板式電除塵器斷面高寬比為，取求得B=，取17m，則H==,取20m。4）通道寬度及電場(chǎng)長(zhǎng)度計(jì)算：①通道寬度的選擇：因采用寬間距后，沉淀極和電暈機(jī)的數(shù)量減少，因而節(jié)約鋼材，減輕質(zhì)量。沉淀極和電暈極的安裝和維護(hù)都方便，極距增加，平均場(chǎng)強(qiáng)提高，極電流密度并不增加，對(duì)收集高比電阻粉塵有利。通常以400-600mm較合理，取600mm。②通道數(shù)，電場(chǎng)強(qiáng)度及電場(chǎng)數(shù)計(jì)算：通道數(shù)：Z=B/(2b-e)=17/取30個(gè)通道。E為沉淀極板的阻流寬度。5）電除塵器清灰方式及灰斗的相關(guān)描述清灰方式：①本方案采用側(cè)部腦臂錘機(jī)械振打方式清灰。②灰斗：采用錐形灰斗，灰斗采用鋼結(jié)構(gòu)，為了保持會(huì)抖的傾角大于灰斗的安裝角，電廠有48個(gè)灰斗，并在灰斗內(nèi)有3道隔板，用來防止氣流短路和二次飛灰的產(chǎn)生。③除塵器共用48個(gè)灰斗，每個(gè)灰斗下部設(shè)有檢修用的插閥瓣和星型卸灰閥，星型卸灰閥下部設(shè)有兩條縱向螺旋，一條橫向螺旋和一個(gè)貯灰倉(cāng)，灰倉(cāng)倉(cāng)壁上設(shè)有倉(cāng)壁振動(dòng)器和高聊檢測(cè)器，灰倉(cāng)下部設(shè)星形閥和加濕器。操作時(shí)，除塵器灰斗下星形閥，灰倉(cāng)星形閥，加濕器按順序卸灰。④電場(chǎng)長(zhǎng)度：板臥式電除塵器電場(chǎng)長(zhǎng)度按下式計(jì)算：L=SA’/znH=（30×2×20）=取電場(chǎng)長(zhǎng)度為，電場(chǎng)數(shù)n=2，分兩室。布袋除塵部分選用兩臺(tái)脈沖噴吹清灰式布袋除塵器，每臺(tái)除塵器分為10室。不考慮布袋除塵器的漏風(fēng)率，故每臺(tái)除塵器處理氣體風(fēng)量Q=×106/2=×106m3/h過濾風(fēng)速的選擇：可取，設(shè)計(jì)取2m/min。過濾面積的確定：過濾總面積：根據(jù)通過除塵器的氣量和選定的過濾風(fēng)速按下式計(jì)算過濾總面積：S=S1+S2=Q/60Vf+S2=（1+10%）××106/(60×2)=2單條濾袋面積：?jiǎn)翁魣A形濾袋的面積通常用下式計(jì)算：Sd=DL∏=××5=2D為濾袋直徑，一般取120-300mm2，本設(shè)計(jì)取200mm2。L為濾袋長(zhǎng)度，一般取4-6m，本次設(shè)計(jì)取5m。濾袋數(shù)目n=S/Sd==≈3460條。每臺(tái)布袋除塵器分10室，每室346條濾袋。布袋除塵器除塵效率的計(jì)算：靜電除塵為90%。標(biāo)況下靜電除塵器處理后煙塵濃度：×103mg/m3×（1-90%）=m3折算到排放標(biāo)準(zhǔn)的濃度為：×（21-6）/=m3布袋除塵器η=（）/=%除塵器出入口截面積計(jì)算：為了不讓粒徑大的顆?；诠艿纼?nèi)，使得管道堵塞，再進(jìn)除塵器之前的管道中采用大風(fēng)速，一般進(jìn)氣口風(fēng)速15-25m/s，取v1=25m/s，除塵器后的排氣管道內(nèi)由于不存在粉塵沉淀問題，氣流流速取8-12m/s，取v2=12m/s。截面形狀為方形。入口截面積：A1=Q1/2V1=657/2×25=2出口截面積：A2=Q1/2v2=657/2×12=2。脫硫系統(tǒng)脫硫系統(tǒng)工藝流程說明脫硫系統(tǒng)工藝采用石灰石/石膏濕法脫硫工藝，系統(tǒng)主要由：煙氣系統(tǒng)，吸收氧化系統(tǒng)，漿液制備系統(tǒng)，石膏脫水系統(tǒng)，排放系統(tǒng)等組成。其基本工藝流程為：鍋爐煙氣經(jīng)除塵后，通過增壓風(fēng)機(jī)，GGH降溫后進(jìn)入吸收塔。在吸收塔內(nèi)煙氣向上流動(dòng)且被向下流動(dòng)的循環(huán)漿液以逆流方式洗滌。循環(huán)漿液則通過噴漿層設(shè)置的噴嘴噴射到吸收塔中，以便脫除SO2，HCl和HF，與此同時(shí)在“強(qiáng)制氧化工藝”的處理下，反應(yīng)的副產(chǎn)物被導(dǎo)入的空氣氧化為石膏，并通過石膏漿液排出，進(jìn)入石膏脫水系統(tǒng)。加漿液池底部進(jìn)行攪拌，防止?jié){液中的固體成分沉積結(jié)垢。經(jīng)過凈化處理的煙氣流經(jīng)吸收塔頂部的兩級(jí)除霧器除霧，在此處將清潔煙氣中所攜帶的漿液霧滴去除。最后，潔凈的煙氣通過煙道進(jìn)入煙囪，排向大氣。吸收塔采用噴淋塔，吸收塔內(nèi)部空間自上而下可分為除霧區(qū)，霧化噴淋吸收區(qū)，氧化區(qū)三部分。除霧系統(tǒng)：吸收塔頂部為除霧區(qū)，一般設(shè)二級(jí)除霧器，采用的是高分子材料聚丙烯制造的折流板除霧器，除霧器的作用是滯流潔凈煙氣中夾帶的液滴。噴淋系統(tǒng)：除霧區(qū)之下為霧化噴淋吸收區(qū)，設(shè)6個(gè)噴淋層，每個(gè)噴淋層裝有多個(gè)霧化噴嘴，各層噴嘴在上下空間上錯(cuò)開布置，保證覆蓋率達(dá)到200%以上，噴淋主管和支管采用玻璃鋼材料，采用壓力霧化噴嘴，材料為碳化硅材料的螺旋型噴嘴，綜合了空氣錐形和實(shí)心錐形噴嘴的優(yōu)點(diǎn)，且在較低漿液壓力下，螺旋形噴嘴也可以提供令人滿意的霧化效果氧化系統(tǒng)：噴淋塔下部的漿液池為氧化去，在漿液池中，脫硫的直接產(chǎn)物亞硫酸鈣被強(qiáng)制氧化成硫酸鈣，以CaSO4·2H2O的形式結(jié)晶出來，氧化反應(yīng)所需要的空氣由專門的氧化風(fēng)機(jī)系統(tǒng)自塔外鼓入氧化池中，為保證氧化反應(yīng)充分進(jìn)行，保持石灰石粉的懸浮狀態(tài)和防止固體沉降，在漿液池的塔壁上周向均布4臺(tái)旁入式攪拌器，攪拌器速度為25~35r/min，儲(chǔ)存在氧化池中的漿液由循環(huán)泵在輸送至噴淋管，形成漿液的循環(huán)，并不斷有新鮮的漿液從制漿系統(tǒng)補(bǔ)充進(jìn)來，氧化池中的稠漿由排出泵排出，送至石膏脫水系統(tǒng)制取石膏。2.脫水劑耗量脫硫效率：ηso2=（Cso2-C排）/Cso2=（）/=%二氧化硫：Cso2=（×64）/=m3煙氣二氧化硫摩爾量：nso2=Cso2×Q×ηso2÷Mso2=××%÷64=h根據(jù)《火電廠煙氣濕法脫硫技術(shù)手冊(cè)》知我國(guó)石灰石純度要求在90%以上，可選取該電廠脫硫系統(tǒng)所采用石灰石粉純度為90%，鈣硫比范圍在內(nèi)，選取RCa/S為.則石灰石粉耗量：M=nSO×RCa/S×MCaCO3÷P純度×10-3=××100÷90%×10-3=14735kg/h相應(yīng)工藝水耗量及氧化空氣量本次設(shè)計(jì)只作漿液制漿用水的計(jì)算，其他用水忽略。查《火電廠煙氣脫硫系統(tǒng)設(shè)計(jì)建造及運(yùn)行》知：制漿系統(tǒng)需將石灰石粉與水配制成30%濃度的漿液。則耗水量：M水=14735×=34382kg/h由化學(xué)反應(yīng)式：SO2(g)+CaCO3(s)+(g)+2H2O(l)→CaSO3·2H2O(s）+CO2(g）知每反應(yīng)1molSO2需要氧氣。則需氧量為：×=h則氧化空氣量：=306554mol/h則氧化空氣體積：306554××10-3=3/h吸收塔本體尺寸計(jì)算煙道溫度132℃℃，流量為Q=657m3/s，運(yùn)行工況下，原煙氣溫度降為80℃進(jìn)入吸收塔塔進(jìn)行脫硫反應(yīng)，流量為Q’=657×(80+273)/(132+273)=3/s,吸收塔出口溫度為47℃，流量為Q’’=×（47+273）/（80+273）=519m3/s原煙氣中含水率（考慮脫硝除塵對(duì)空氣含水量增量為20%）（+×）/=%。脫硫塔內(nèi)設(shè)含水率為9%，水增長(zhǎng)的百分?jǐn)?shù)為%，即×%=3/s所以通過脫硫塔體積流量為：++3600=3/s脫硫塔內(nèi)煙氣流速取4m/s，塔截面積：A=Q/V=4=2塔徑：D=(4A/Π)?=(4×Π)?=，取實(shí)際流速：v=Q/A=（4×）/(Π×2)=s漿液池設(shè)計(jì)工況下氣體體積為3/s，液氣比取16L/m3循環(huán)漿液量：QL=×16=s=3/h漿池容積V=QLt=×5/60=3漿液池高為：h=V/A實(shí)=4×2750/(Π×2)=，取噴淋系統(tǒng)設(shè)計(jì)噴嘴布置層數(shù)取6層，層間距?。ǎ?，噴淋覆蓋率200%，每個(gè)噴嘴流量為36-80m3/h，取60m3/h，噴嘴個(gè)數(shù)為：5497/60=，取92個(gè)噴嘴。噴淋層高度：h’=×6=9m吸收區(qū)高度：K0=3600v×273/（273+80）=3600××273/353=容積負(fù)荷：ζ=Q/V=K0Cη/h=9標(biāo)況下吸收SO2為：c=×10-3g/m3則有：××10-3×%/h=9，解得：h=，取除霧區(qū)高度本設(shè)計(jì)中，吸收塔設(shè)兩級(jí)除霧器，第一級(jí)除霧器接觸的煙氣含液體量較多，板片上有較多的漿液要沖除，因此第一級(jí)板距稍寬些，為30~75㎜，第二級(jí)除霧器為了盡可能地去除霧滴，提高除霧效率，板距通常較窄，為20~30㎜，兩級(jí)除霧器間距為米，第一級(jí)除霧器與吸收塔最上層噴淋母管間的距離為2米，第二級(jí)除霧器背面至吸收塔或煙道截面開始變窄處距離為1米，折板高為米除霧區(qū)高度為h2=×2+=米。煙氣進(jìn)口至漿液面距離通常為漿液池高的2/3則h3=（18×2）/3=12米則脫硫塔高h(yuǎn)=12+++9+=米，取53米。石膏脫水系統(tǒng)采用兩級(jí)脫水裝置，采用石膏旋流器進(jìn)行初級(jí)脫水，以減輕二級(jí)脫水裝置真空皮帶過濾機(jī)的脫水壓力，經(jīng)過石膏旋流器后，漿液石膏濃度可有20%濃縮至40%~50%。二級(jí)脫水裝置采用水平真空皮帶過濾機(jī)進(jìn)行石膏的二級(jí)脫水處理，真空皮帶過濾機(jī)具有脫水效率高，處理量大。洗滌效果好，投資和運(yùn)行費(fèi)用低的優(yōu)點(diǎn)。風(fēng)機(jī)選型氧化風(fēng)機(jī)作用是向吸收塔內(nèi)的漿池中鼓入氧氣，將不穩(wěn)定的煙硫酸鹽氧化為硫酸鹽，為脫硫最終形成CaSO4·2H2O產(chǎn)物起最重要作用，根據(jù)氧化空氣量，共設(shè)置2臺(tái)，一臺(tái)備用，分配4個(gè)攪拌器，其型號(hào)為DF—300，口徑為300㎜，轉(zhuǎn)速650r/min，進(jìn)口流量為min.泵的選型本設(shè)計(jì)選用離心泵作為循環(huán)漿液泵第五章煙囪的計(jì)算煙氣流量：Qv=Q”（130+273）/(47+273)=519×(130+273)/47+273)=3/s(最后煙氣從煙囪排出溫度為130℃）Qh=△T/Ts=×××2×（）/(130+273)=123481Kw＞21000Kw則抬升高度△H=n0QHn1HSn2μ-1由《大氣污染控制工程》表4-2查的系數(shù)（Qh≧21000Kw，城區(qū)及近郊區(qū)）n0=，n1=1/3,n2=2/3，求得煙氣抬升高度。△H=×1234811/3×Hs2/3×1=2/3允許排放的SO2濃度為：35×（）/(21-6)=m3校正SO2濃度：m3按地面最大濃度的計(jì)算方法：該法是按照大氣污染物的地面最大濃度不超過國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)內(nèi)規(guī)定的濃度限值來確定煙囪的高度。若假設(shè)ρ0為國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的濃度限值，ρ0為環(huán)境背景濃度，取ρ0=m3，ρb=m3，σz/σy取.本設(shè)計(jì)取1.煙囪高度計(jì)算式Hs≥[2Qσz/σyeπu（ρ0-ρb）]?-△H≥﹛2×××2×1/[×××2/3Hs+2/3≥煙囪幾何高度Hs=90m有效源高：H=Hs+△H=90+×90