燃煤鍋爐脫硫系統(tǒng)設(shè)計(jì)

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):目 錄1課程設(shè)計(jì)題目????????????????????????????????錯(cuò)誤!未定義書簽。2設(shè)計(jì)依據(jù)..................................................錯(cuò)誤!未定義書簽。技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)及依據(jù)..........................................錯(cuò)誤!未定義書簽。設(shè)計(jì)參數(shù)及參數(shù)范圍......................................錯(cuò)誤!未定義書簽。設(shè)計(jì)原則及設(shè)計(jì)目標(biāo)......................................錯(cuò)誤!未定義書簽。3污染源強(qiáng)分析..............................................錯(cuò)誤!未定義書簽。污染物濃度的計(jì)算........................................錯(cuò)誤!未定義書簽。煙氣中SO2的濃度計(jì)算.....................................錯(cuò)誤!未定義書簽。煙氣SO排放量的計(jì)算.....................................錯(cuò)誤!未定義書簽。24工藝設(shè)計(jì)..................................................錯(cuò)誤!未定義書簽。工藝選擇................................................錯(cuò)誤!未定義書簽。吸收設(shè)備的選擇...........................................錯(cuò)誤!未定義書簽。工藝原理................................................錯(cuò)誤!未定義書簽。脫硫系統(tǒng)工藝流程........................................錯(cuò)誤!未定義書簽。工藝組成................................................錯(cuò)誤!未定義書簽。5相關(guān)的設(shè)計(jì)計(jì)算............................................錯(cuò)誤!未定義書簽。脫硫劑液箱容量與設(shè)計(jì)...................................錯(cuò)誤!未定義書簽。增壓風(fēng)機(jī)...............................................錯(cuò)誤!未定義書簽。SO2吸收系統(tǒng)............................................錯(cuò)誤!未定義書簽。塔徑及底面積計(jì)算....................................錯(cuò)誤!未定義書簽。脫硫塔高度計(jì)算......................................錯(cuò)誤!未定義書簽。6附圖......................................................錯(cuò)誤!未定義書簽。附圖1雙堿法煙氣脫硫工藝流程圖.........................錯(cuò)誤!未定義書簽。附圖2吸收塔系統(tǒng).......................................錯(cuò)誤!未定義書簽。附圖3吸收塔平面圖.....................................錯(cuò)誤!未定義書簽。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)設(shè)計(jì)依據(jù)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)及依據(jù)1）《大氣污染物綜合排放標(biāo)準(zhǔn)》（GB16297-1996）2）《工業(yè)鍋爐及爐窯濕法煙氣脫硫工程技術(shù)規(guī)范》（HJ462－2009）3）《大氣污染防治手冊(cè)》4）《鍋爐大氣污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》（GB13271-2001）5）《環(huán)境空氣質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)》（GB3095-1996）6）《四川省大氣污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》設(shè)計(jì)參數(shù)及參數(shù)范圍（1）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)：30t/h 鍋爐一臺(tái)3煙氣排放量： 19000m/h燃煤量：h爐內(nèi)溫度：700℃鍋爐排煙溫度： 155℃煙氣含氧量： kg（燃煤）目前SO2排放濃度：1353mg/m3N含硫率：%鍋爐熱效率： 75%空氣過剩系數(shù)：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》（HJ462－2009），故有:液氣比（G/L）為2鈣硫比（Ca/S）為凈化效率 η不小于95%可用率為 95%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300mg/m3（2）為保證電廠周圍居民區(qū)空氣質(zhì)量，同時(shí)執(zhí)行《環(huán)境空氣質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)》（GB3095—1996）的二級(jí)標(biāo)準(zhǔn)，即小于居民區(qū)大氣中SO最高允許的日平均濃度3m2（3）總量控制指標(biāo)達(dá)標(biāo)污染源強(qiáng)分析污染物濃度的計(jì)算含硫率為%，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

/molCH

(

分子)ON

(

分子)

——SH0

75

——灰分

222

——

——理論需氧量為=kg（燃煤）假定干空氣中氮和氧的摩爾比為，則1kg燃煤完全燃燒所需要的理論空氣量為：×(1+mol/kg=mol/kg（燃煤）即標(biāo)況下3mN3/kg（燃煤）×錯(cuò)誤!mN/kg=理論煙氣量（按照標(biāo)準(zhǔn)狀況換算體積，下同）錯(cuò)誤!未指定書簽。錯(cuò)誤!未指定書簽。錯(cuò)誤!未指定書簽。理論上煙氣的組成為 CO2kg ；H2O +=mol/kg;+=kg;kg;灰分 222mol/kg故理論干煙氣量為：++）mol/kg=kg（燃煤）×錯(cuò)誤!m3N/kg=m 3N/kg （燃煤）理論濕煙氣量為：+）mol/kg=kg（燃煤）3mN3/kg（燃煤）×錯(cuò)誤!mN/kg=3）實(shí)際煙氣量空氣過剩系數(shù)為，可求：實(shí)際干煙氣量Vfg=理論干煙氣量+理論空氣量×（空氣過剩系數(shù)-1）=+×=mN3/kg（燃煤）實(shí)際濕煙氣量Vfg=理論濕煙氣量+理論空氣量×（空氣過剩系數(shù)-1）=+×=mN3/kg（燃煤）鍋爐燃煤量：BD(i2i1)kg/hQ低式中：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）η：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）；時(shí)為kgi1：鍋爐給水熱焓（kcal/kg），一般給水溫度取20℃，則i1=kg，則:301000 (1400.4 84.80)B 2371.52kg/h 2.37t/h2219075%：(5)標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下的總干煙氣量7.61542371.5218060.07mN3/h標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下的總濕煙氣量：7.99242371.5218954.14mN3/h取設(shè)計(jì)煙氣量為19000mN3/kg煙氣中SO2的濃度計(jì)算SO2產(chǎn)污系數(shù)及其質(zhì)量流量二氧化硫產(chǎn)污系數(shù)：Gso221000SYP(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?。?Gso221000SYP21000(70.31.1%)0.91391.94Kg/t脫硫裝置入口煙氣中的SO質(zhì)量流量可根據(jù)下面公式估算：2M(SO2)2KBg(1q)Sar100100式中：M(SO2)——脫硫裝置入口煙氣中的SO2質(zhì)量流量，t/hK——染料燃燒中硫的轉(zhuǎn)化率（煤粉爐一般?。〣g——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——燃料的收到基硫分，%所以：M(SO2)20.92570.3%1.124.742Kg/h2.37(1)煙氣中SO2的實(shí)測(cè)濃度為：10010024.74210001.302g/mN319000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)定說明燃煤鍋爐，折算項(xiàng)目為煙塵，SO2，NOX排放濃度時(shí)，過量空氣折算系數(shù)=鍋爐大氣污染物過量空氣系數(shù)折算排放濃度按下式計(jì)算：CC式中C——折算后的煙塵、二氧化硫和氮氧化物排放濃度，g/mN3C——實(shí)測(cè)的煙塵、二氧化硫和氮氧化物排放濃度，g/mN3α′——實(shí)測(cè)的過量空氣系數(shù)α——規(guī)定的過量空氣系數(shù)已知a=，燃煤鍋爐的過量空氣折算系數(shù) a=所以折算后煙氣中 SO2的濃度：c1.3021.2868mg/mN31.8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》 （HJ462－2009）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：8681900010680%13.194kg/h出口煙氣中SO2的排放量為：86819000106(180%)3298mg/s3.298kg/h取煙囪出口處平均風(fēng)速 u為s；煙囪出口處煙氣流速不應(yīng)低于該高度處平均風(fēng)速的倍，故取煙囪出口流速v為s；取z為;煙氣出口處煙流溫度Ts為155℃；煙囪高度取60m;煙囪出y口內(nèi)徑D為2m。根據(jù)霍蘭德（Holland）公式得煙氣抬升高度：HVSD(1.52.7TsTaD)9.02(1.52.74282932)11.53muTs5428總高度H=60+=地面最大濃度max232980.50.0151mg/m3e571.532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3m，脫硫效果良好。工藝設(shè)計(jì)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)，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。吸收設(shè)備的選擇SO2吸收凈化過程，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，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)，適用于快速吸收過程，且除塵脫硫效率高。因此，選用旋流板塔脫硫除塵器。工藝原理1）吸收反應(yīng)洗滌過程的主要反應(yīng)式：+ + →2洗滌液內(nèi)含有再生后返回的 及系統(tǒng)補(bǔ)充的 ,在洗滌過程中生成亞硫酸鈉。2 + → ++ → +在洗滌液中還含有 ,系煙氣中的 與亞硫酸鈉反應(yīng)而生成。2 + →22）再生反應(yīng)用石灰漿料進(jìn)行再生時(shí)：+ + →2 + ↓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 + → + + +1/23）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。+2 + +3 →2 +2加酸后，PH下降到2―3，使亞硫酸鈣轉(zhuǎn)化為亞硫酸氫鈣而溶于溶液中，于是溶液中的超過了石膏的溶度積，使石膏沉淀出來(lái)。4）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。+ →脫硫系統(tǒng)工藝流程煙囪P-1P-4P-3鍋爐煙氣P-2副塔 引風(fēng)機(jī)主塔P-7P-6沉灰池P-8P-5再生反澄清池泵前P-11P-10應(yīng)池池石灰漿槽

泵P-12P-14石灰P-13化灰 石灰池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、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)穿過噴淋層，在此煙氣被冷卻到飽和溫度，煙氣中的SO2等污染物被脫硫液吸收。經(jīng)過噴淋洗滌后的飽和煙氣，經(jīng)除霧器除去水霧后，通過煙道經(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。相關(guān)的設(shè)計(jì)計(jì)算脫硫劑液箱容量與設(shè)計(jì)(1)石灰消化池本設(shè)計(jì)采用化灰池?cái)嚢杵?，得含固率?15%的石灰漿液，其密度為 t/m3 ，熟石灰的質(zhì)量流量為÷ 56×78=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》（ HJ462－2009），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V漿液箱36.8620.41m315%1.21000所以設(shè)計(jì)V漿液箱為。尺寸：直徑 φ=，高度 h=。鈉堿溶解池鈉堿溶解池的有效容積取。尺寸：直徑φ=，高度h=。增壓風(fēng)機(jī)30t/h 鍋爐相當(dāng)于 機(jī)組容量，參考 HJ/T179-2005 經(jīng)驗(yàn)，機(jī)組容量在 300MW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 10℃溫度裕量下阻力的 120%。所以增壓風(fēng)機(jī)的風(fēng)量為Q 19000