250mw燃煤電廠煙氣除塵脫硫工程設(shè)計(jì)大學(xué)本科畢業(yè)論文

PAGE250MW燃煤電廠煙氣除塵脫硫工程設(shè)計(jì)PAGEPAGEI -PAGEI-摘要本設(shè)計(jì)針對(duì)煙煤廢氣的性質(zhì)，采用布袋除塵，優(yōu)化后的雙循環(huán)濕式石灰石FGD工藝去除二氧化硫。布袋除塵具有除塵效率高、造價(jià)低、處理煙氣量大、低耗能、運(yùn)行穩(wěn)定等特點(diǎn)。目前,濕式石灰石-石膏法煙氣脫硫技術(shù)是大型電站的煙氣脫硫技術(shù)中應(yīng)用最廣泛的一種，也是降低SO2排放量的最經(jīng)濟(jì)、有效的脫硫技術(shù)一。關(guān)鍵詞：二氧化硫燃煤廢氣布袋除塵器濕式石灰石-石膏法AbstractThisdesigninviewofthefueloilwastegasnature,usestheclothsackdustremoval,hastheelectricallychargeddoing-likeabsorbentspraymethodtoremovethesulphurdioxide.Theclothsackdustremovalhasthedustremovalefficiencyhigh,theconstructioncostlow,theprocessingsmokemagnanimous,lowlyconsumesenergy.Atpresent,thewetlimestone-gypsumfluegasdesulphurizationtechnologyisthemajorpowerplantfluegasdesulphurizationtechnologyintheapplicationofthemostextensiveone,atthesametime,itisoneofthemosteconomicandeffectivedesulfurizationtechnologiesthatreducesSO2emissions.Keywords:SulphurdioxideFuelwastegasThecalicosackdividedsbythedust

目錄摘要 1第一章、前言 2第二章、工藝流程論證 2第一節(jié)、廢氣的除塵方法 2第二節(jié)、廢氣脫硫的方法 8第三章煙氣脫硫工藝綜合評(píng)價(jià)與推薦方案 14第四章、設(shè)備設(shè)施計(jì)算 21第一節(jié)一號(hào)布袋除塵器的計(jì)算 21第二節(jié)吸收塔的計(jì)算與設(shè)計(jì) 23第三節(jié)管道的設(shè)計(jì) 32第四節(jié)泵的計(jì)算 33第五節(jié)風(fēng)機(jī)的選擇34第五章車間布置 35第六章相關(guān)基本要求35第七章工程投資概算 35第八章運(yùn)行費(fèi)用概算37第九章結(jié)語(yǔ)38參考資料 40致謝41第一章、前言中國(guó)是世界上最大的煤炭生產(chǎn)和消費(fèi)國(guó)之一，煤炭在中國(guó)能源結(jié)構(gòu)中的比例高達(dá)76.2%（1990年統(tǒng)計(jì)資料），而且高硫煤也比較多。據(jù)統(tǒng)計(jì)，中國(guó)1995年SO2排放量為2341萬(wàn)噸，超過美國(guó)當(dāng)時(shí)的2100萬(wàn)噸，占世界第一位，中國(guó)的大氣污染特征呈現(xiàn)煤煙型污染。1997年我國(guó)SO2排放量上升到2346萬(wàn)噸，達(dá)到最大值。近兩年來，由于國(guó)內(nèi)對(duì)煤炭產(chǎn)量和用量加以限制，SO2排放量略有下降。SO2排放量劇增使大多數(shù)城市SO2濃度處于較高的污染水平。高濃度的SO2和煙塵污染協(xié)同作用，造成對(duì)人體健康的經(jīng)濟(jì)損失約950億元，占GDP的1.6%（1995年）另外，SO2排放量的持續(xù)增加，使中國(guó)的酸雨發(fā)展異常迅速，“八五”期間，酸雨污染地區(qū)已由“七五”期間的西南等少數(shù)地區(qū)，擴(kuò)展到長(zhǎng)江以南，青藏高原以東的大部分地區(qū)及四川盆地等。1995年，年平均降雨P(guān)H值小于5.6的區(qū)域已占國(guó)土面積的40%左右，硫沉降超臨界負(fù)荷的面積為210萬(wàn)平方千米，占國(guó)土面積的21.9%，嚴(yán)重的酸性降水和脆弱的生態(tài)系統(tǒng)使我過經(jīng)濟(jì)損失嚴(yán)重。1995年，僅酸雨污染給森林和農(nóng)作物造成的直接經(jīng)濟(jì)損失已達(dá)幾百億元。中國(guó)酸性降水硫酸根與硝酸根的當(dāng)量濃度之比大約為64：1，折中硫酸型酸雨表明，大量SO2排放是降水呈酸性的主要原因之一。而SO2排放量與煤炭消耗量自1983年到1995年的相關(guān)系數(shù)達(dá)到0.96。因此，控制SO2排放量控制酸雨而污染發(fā)展的主要因素。國(guó)內(nèi)外可采用的防治SO2污染的途徑很多，如可采用低硫燃料、燃料脫硫、高煙窗排放等方法。但從技術(shù)，成本等方面綜合考慮，今后相當(dāng)長(zhǎng)時(shí)間內(nèi)，對(duì)大氣中SO2的防治，仍會(huì)以煙氣脫硫的方法為主。因此，煙氣脫硫的方法為主。因此，延期脫硫技術(shù)仍會(huì)是各國(guó)研究的重點(diǎn)。我國(guó)目前已基本肯定了上煙氣脫硫裝置控制大氣質(zhì)量的必要性。但由于煙氣脫硫裝置投資大，而國(guó)家經(jīng)濟(jì)實(shí)力不足，因此大規(guī)模的發(fā)展受到限制。選擇和使用經(jīng)濟(jì)上合理、技術(shù)先進(jìn)，適合我國(guó)國(guó)情的延期脫硫技術(shù)，仍會(huì)是今后防止SO2污染的重點(diǎn)。煤炭是一項(xiàng)重要的能源資源,現(xiàn)今世界上電力產(chǎn)量的60%是利用煤炭資源生產(chǎn)的。中國(guó)是燃煤大國(guó),一次能源消耗76%是煤,到2005年我國(guó)煤年產(chǎn)量達(dá)20億t,其中一半將用于燃煤電廠,隨著與日俱增的煤炭消耗將會(huì)導(dǎo)致環(huán)境的嚴(yán)重惡化,我國(guó)燃煤排放的粉塵、SO2、NOx分別占總排放量的9%、89%和67%。由此可見,我國(guó)電力部門環(huán)境保護(hù)的任務(wù)是相當(dāng)重的。本設(shè)計(jì)對(duì)250MW燃煤電廠煙氣除塵脫硫技術(shù)作了詳盡的說明，本設(shè)計(jì)介紹和論證了各種除塵和脫硫的方法及工藝流程，特別是對(duì)布袋除塵和濕式石灰石/石膏法煙氣脫硫工藝作了詳盡的說明。第二章、工藝流程論證第一節(jié)、廢氣的除塵方法從含塵氣流中將粉塵分離出來并加以捕集的裝置稱除塵裝置或除塵器。除塵器的分類按除塵器分離捕集粉塵的主要機(jī)制，可將其分為如下四類。1、機(jī)械式除塵器它是利用質(zhì)量力（重力、慣性力、離心力）的作用使粉塵與氣流分離沉降的裝置，包括重力沉降室、慣性除塵器和旋風(fēng)除塵器等。2、電除塵器它是利用高壓電場(chǎng)使塵粒荷電，在電場(chǎng)力的作用下使粉塵與氣流分離的裝置。3、過濾式除塵器它是使含塵氣體通過織物或多孔填料曾進(jìn)行過濾分離的裝置，包括袋式過濾器、顆粒層過濾層等。4、濕式洗滌器它是利用液滴或液膜洗滌含塵氣流，使粉塵與氣流分離沉降的裝置，它可用于除塵，也可用于氣體吸收。當(dāng)專用于氣體除塵時(shí)，也稱濕式除塵器。上述四類六種除塵器示于表2-1，表中分離區(qū)指除塵器內(nèi)粉塵最后從含塵氣體中分離出來的空間，簡(jiǎn)圖中的虛線指示出分離界面。表2-1四大類六種除塵齊的除塵過程項(xiàng)目機(jī)械力除塵器電除塵器過濾式除塵器洗滌除塵器捕集分離過程捕集階段作用（力）重力慣性力離心力電力慣性碰撞攔截?cái)U(kuò)散電力沉降慣性碰撞攔截?cái)U(kuò)散分離區(qū)與作用力流動(dòng)呆滯區(qū)重力邊壁上超極限負(fù)荷外筒內(nèi)壁超極限負(fù)荷沉降極附著力濾料層附著力液體表面表面張力按除塵效率的高低，可把除塵器分為高效除塵器（電除塵器、過濾式除塵器和高能文丘里洗滌器）、中效除塵器（旋風(fēng)除塵器和其他濕式除塵器）和低效除塵器（重力沉降室、慣性除塵器）三類。此外，還按除塵器是否用水分為干式除塵器與濕式除塵器兩類。近年來，各國(guó)十分重視研究新的高效微?？刂蒲b置?，F(xiàn)代除塵裝置的發(fā)展趨勢(shì)是將多種捕集機(jī)制巧妙、綜合應(yīng)用于同一除塵過程，使其效率大為提高。例如，童志權(quán)等開發(fā)的XP系列濕式除塵裝置就綜合利用了離心力、慣性力及液滴、液膜、氣泡捕集的多種機(jī)理，使工業(yè)裝置的除塵效率均能達(dá)到99%以上，達(dá)到了電除塵器的效果。除塵器的性能指標(biāo)表示除塵器性能的指標(biāo)有下列六項(xiàng)：處理含塵氣體的量，是代表除塵器處理含塵氣體能力大小的指標(biāo)，一般用通過除塵器體的體積流量（m3/h或m3/s）表示；除塵效率；壓力損失；設(shè)備投資及運(yùn)行管理費(fèi)用；5、占地面積或占用空間體積；6、設(shè)備可靠性及使用壽命。前三項(xiàng)屬于技術(shù)指標(biāo)，后三項(xiàng)屬于經(jīng)濟(jì)指標(biāo)。三、除塵器的壓力損失除塵器的壓力損失△p（又稱阻力）是氣體流經(jīng)除塵器時(shí)所消耗的總機(jī)械能。流體的總機(jī)械能包括勢(shì)能與動(dòng)能，而勢(shì)能又由位能和壓能兩項(xiàng)組成。在除塵器內(nèi)，由于高度變化不大，氣體的重度較小，位能一般可忽略不計(jì)。因此，總機(jī)械能e可用壓能p和動(dòng)能ρυ2/2之和表示，即e=p+ρυ2/2在除塵技術(shù)中，習(xí)慣以靜壓代表壓能，以動(dòng)壓代表動(dòng)能，兩者之和稱為全壓，代表總機(jī)械能。因此，除塵器的壓力損失一般用除塵器進(jìn)，出口斷面上齊魯平均全壓之差△p（Pa）表示。除塵裝置的阻力主要和流速、流動(dòng)狀態(tài)、流體性質(zhì)、流道大小及形狀等因素有關(guān)。不同類型除塵器的阻力計(jì)算式是不同的，后面將分別介紹。由于通風(fēng)機(jī)所耗功率與除塵器的阻力成正比，所以總希望其值小些。各種除塵器簡(jiǎn)介重力沉降室結(jié)構(gòu)如圖2-2所示，含塵氣流進(jìn)入后，粉塵借本身重力作用向底部自然沉降。要使具有沉降速度為vs的塵粒在沉降室內(nèi)全部沉降下來，必須使氣流通過沉降室的時(shí)間L/v大于或等于塵粒從頂部沉降到底部灰斗所需的時(shí)間H/v，即式中L——除塵室長(zhǎng)度，m；H——沉降室高度，m；v——沉降室內(nèi)氣流的水平運(yùn)動(dòng)速度，m/s。當(dāng)沉降室的實(shí)際高度H大于粉塵的沉降高度h（=vsτ）時(shí)，可用h/H表示沉降室的分級(jí)效率重力沉降室結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，投資少，性能穩(wěn)定可靠，維修管理容易，壓力損失?。?0～150Pa），但設(shè)備龐大，效率低。適用于凈化密度大]顆粒粗、磨損強(qiáng)的粉塵。設(shè)計(jì)好時(shí)能捕集40～50μm以上塵粒，不宜于捕集20μm以下塵粒。常用作多級(jí)凈化系統(tǒng)的第一級(jí)粗凈化。（二）、慣性除塵器慣性除塵器是使含塵氣流沖擊在擋板上，或讓氣流方向急劇轉(zhuǎn)變，使塵粒受慣性力作用而從氣流中分離出來的一種除塵裝置。起除塵機(jī)制示于圖2-3。沖擊到擋板B1上的塵粒當(dāng)中，慣性力大的粗塵d1首先被分離下來，而被氣流帶走的塵粒（如d2，d2＜d1）由于擋板B2使氣流方向轉(zhuǎn)變，借離心力作用又被分離下來，煙氣中帶走的塵粒d3<d2。假設(shè)氣流的旋轉(zhuǎn)半徑為R2，切線速度為v0，則根據(jù)下式，塵粒d2所具有的離心分離速度為可見，這類除塵器實(shí)際上同時(shí)利用了慣性力、離心力和重力的作用。慣性除塵器宜用于凈化密度和粒徑較大的金屬或礦物粉塵，不宜用來凈化粘性和纖維性粉塵。由于氣流方向轉(zhuǎn)變次數(shù)有限，凈化效率不高，也常用作多級(jí)除塵中的第一級(jí)，用以捕集10～20μm以上的粗塵粒。壓力損失依形式而定，一般為300～700Pa。旋風(fēng)除塵器旋風(fēng)除塵器是利用含塵氣流旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)產(chǎn)生的離心力從氣體中分離塵粒的裝置，又稱離心式除塵器，它結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，體積小，不需特殊的附屬設(shè)備（洗滌器要求供水及污水處理裝置，過濾式和電力除塵器要振打清灰裝置，電力除塵器還要高壓整流電源等），因而造價(jià)低，除塵效率高，適應(yīng)粉塵負(fù)荷變化性能好，可用于高溫干塵煙氣的凈化，無運(yùn)動(dòng)部件，運(yùn)行管理簡(jiǎn)便，廣泛應(yīng)用于個(gè)工業(yè)部門，已有近100年的歷史和100種以上的形式。但是，旋風(fēng)除塵器難以捕集5μm以下的粉塵粒子，其阻力也比重力沉降室和慣性除塵器高。（三）濕式除塵器濕式除塵器是用水或其他液體與含塵氣體互相接觸使粉塵粒子被捕集的裝置，也能用于氣體吸收及氣體的降溫、加濕、除霧（脫水）等操作中，這是其他類型的除塵器所起不到的作用。濕式除塵器簡(jiǎn)單、造價(jià)低、效率高，適宜凈化非纖維性和不與水發(fā)生化學(xué)反應(yīng)的各種粉塵，尤其適宜凈化高溫、易燃和易爆的含塵氣體。但存在設(shè)備及管道的腐蝕、污水和污泥的處理、因煙溫降低而導(dǎo)致的煙氣抬升減少及冬季排氣產(chǎn)生冷凝水霧等問題。濕式除塵器有時(shí)又稱為濕式氣體洗滌器。圖2-4為濕式除塵器的工作機(jī)理。（四）電力除塵器電力除塵器是利用靜電力實(shí)現(xiàn)粒子（固體或液體粒子）與氣流分離沉降的一種除塵裝置。電除塵器的除塵過程可分為以下四個(gè)階段：（1）、電暈放電在電暈極（又稱放電極，若為負(fù)電暈則接電源負(fù)極）與集塵極（又稱收塵極，接地為正極）之間施加直流高電壓，使放電極發(fā)生電暈放電，氣體電離，生成大量自由電子和正離子。正離子被電暈極吸收而失去電荷，與自由電子一起被氣流中的負(fù)電性氣體分子俘獲后形成的氣體負(fù)離子，在電場(chǎng)力的作用下向集塵極（正極）移動(dòng)便形成了空間電荷。（2）、粒子荷電通過電場(chǎng)空間的氣溶膠粒子與自由電子、負(fù)離子碰撞附著，邊實(shí)現(xiàn)了粒子荷電。（3）、粒子沉降在電場(chǎng)力的作用下，荷電粒子被驅(qū)往集塵極，在集塵極表面放出電荷而沉集其上。在電暈區(qū)內(nèi)，由電暈放電產(chǎn)生的氣體正離子向電暈極運(yùn)動(dòng)的路程極短，只能與極少數(shù)的塵粒相遇，使其荷正電，它們也將沉集在截面很小的電暈極上。（4）、粒子清除用適當(dāng)方式（振打或水膜等）清除電極上沉集的粒子。為保證電除塵器在高效率下運(yùn)行，必需使以上四個(gè)過程十分有效地進(jìn)行。圖2-5為電除塵器的除塵過程的示意圖。（五）、過濾式除塵器過濾式除塵器有內(nèi)部過濾和表面過濾兩種方式。所謂內(nèi)部過濾是把松散的濾料（如玻璃纖、金屬絨、硅砂和煤粒等）以一定體積填充在框架或容器內(nèi)作為過濾層，對(duì)含塵氣體進(jìn)行凈化，塵粒是在過濾材料內(nèi)部進(jìn)行捕集的。顆粒層過濾器和作為空調(diào)用的纖維填充床過濾器屬內(nèi)部過濾式。表面過濾是采用織物等薄層濾料，將最初粘附在織物表面的粉塵初層作為過濾層，進(jìn)行威力的捕集。由于織物一般作成袋形，固又稱袋式過濾器。袋式除塵器的除塵過程織物濾料本身的網(wǎng)孔一般為10～505μm，表面起絨濾料的網(wǎng)孔也有5～105μm，因而新鮮濾料開始使用時(shí)濾塵效率很低。但由于粒徑大于濾料網(wǎng)孔的少量塵粒被篩濾阻留，并在網(wǎng)孔之間產(chǎn)生“架橋”現(xiàn)象；同時(shí)由于碰撞、攔截、擴(kuò)散、經(jīng)典吸收和重力沉降等作用，一批粉塵很快被纖維捕集。隨著捕塵量不斷增加，一部分粉塵嵌入濾料內(nèi)部，一部分覆蓋在濾料表面上形成粉塵初層（見圖2-6）。由于粉塵初層及隨后在其上繼續(xù)沉積的粉塵層的捕集作用，過濾效率劇增，阻力也相應(yīng)增大。袋式除塵器之所以效率高，主要是靠粉塵層的過濾作用，濾布只起形成粉塵層和支撐它的骨架作用。隨著集塵層不斷加厚，阻力愈來愈大，這時(shí)不僅處理風(fēng)量將按所用風(fēng)機(jī)和系統(tǒng)的壓力-風(fēng)量特性下降，能耗急增，而且由于粉塵堆積使空隙率變小，齊魯通過的速度增加，增加到一定程度后，會(huì)使粉塵層的薄弱部分發(fā)生“穿孔”，以致造成所謂的“漏氣”現(xiàn)象，使除塵效率降低；阻力太大時(shí)，濾布也容易損壞。因此，當(dāng)阻力增大到一定值時(shí)，必須清除濾料上的集塵。但由于部分塵粒進(jìn)入織物內(nèi)部和纖維對(duì)粉塵的粘附及靜電吸引等原因，濾料上仍有部分剩余粉塵，所以清灰后的剩余阻力（一般為700～1000Pa）比新鮮濾料的阻力大，效率也比新鮮濾料的高。為保證清灰后的效率不致過低，清灰時(shí)不應(yīng)破壞粉塵初層。清灰以后，有開始下一周期的過濾。第二節(jié)、廢氣脫硫的方法二氧化硫是主要的大氣污染物，曾經(jīng)在一些國(guó)家造成過多起重大的大氣污染事件，因而國(guó)內(nèi)外對(duì)SO2控制技術(shù)進(jìn)行了大量的研究，目前研究的煙氣脫硫方法已有100多種，其中用于工業(yè)的有十幾種。煙氣中因SO2含量不同，可分為兩種：一般SO2含量在2%以上的為高濃度煙氣，主要來自金屬冶煉及化工過程；而SO2含量在2%以下的為低濃度煙氣，主要來自燃料燃燒過程。高濃度SO2煙氣直接用來制取硫酸，因而，這里僅討論燃燒煙氣中低濃度SO2的凈化方法。這類煙氣的特點(diǎn)是SO2濃度低，大多數(shù)為0.1%～0.5%，排放量大。煙氣脫硫方法通常有兩種分類方法：一是根據(jù)在脫硫過程中生成物的處置分為拋棄法和回收法；二是根據(jù)脫硫劑的形態(tài)分為干法和濕法。目前拋棄法在技術(shù)上比較成熟，經(jīng)濟(jì)上也容易被接受。干法是利用固體吸收劑或催化劑脫除煙氣中的SO2；濕法則是采用水或堿性吸收液或含觸媒離子的溶液吸收煙氣中的SO2。干法脫硫凈化后煙氣溫度降低很少，由煙囪排入大氣時(shí)有利于擴(kuò)散，生成物容易處理，但反應(yīng)速度較慢；而濕法脫硫效率高，反應(yīng)速度也快，但生成物是液體或泥漿，處理較復(fù)雜，而且煙氣在吸收過程中溫度降低較多，不利于高煙囪擴(kuò)散與稀釋；噴霧干燥法是將吸收劑漿液噴入煙流中進(jìn)行吸收，高溫?zé)煔馐刮找褐兴终舭l(fā)，生成物呈干粉狀，易于收集。二氧化硫脫除的主要方法列于表2-7SO2脫除劑脫硫方法中間階段最終產(chǎn)品直接噴射法無石膏濕式石灰石/石灰法氧化石膏石灰石/石灰法石灰、亞硫酸鈣法無亞硫酸鈣噴霧干燥法無石膏等氨-酸法酸化濃SO2、硫氨氨法氨-亞硫酸銨法無亞硫酸銨氨-硫銨法氧化硫銨亞硫酸循環(huán)法熱再生濃SO2吸收法鈉堿法亞硫酸鈉法無亞硫酸鈉鈉鹽-酸分解法酸化濃SO2、冰晶石鈉鹽-石膏法石灰復(fù)反應(yīng)石膏堿式硫酸鋁-石膏法石灰復(fù)反應(yīng)石膏鋁法堿式硫酸鋁-二氧化硫熱再生濃SO2氧化鎂法熱再生濃SO2金屬氧化法氧化鋅法熱再生濃SO2氧化錳法電解金屬錳洗滌再生法水洗濕硫酸活性炭吸收法吸附法加熱再生法熱再生濃SO2分子篩吸收法分子篩濃SO2干式氧化法硫酸催化氧化法液相氧化法千代田法石膏催化氧斯科特法硫磺化法氣相電子束荏原法硫酸銨輻射法表2-7二氧化硫的主要脫除方法表中的方法多數(shù)已有工業(yè)應(yīng)用裝置，少數(shù)尚處于實(shí)驗(yàn)研究階段，仍望實(shí)施工業(yè)應(yīng)用。但最常用的方法是石灰石/石灰法、氨法、鈉法和鎂法等。例如：在日本至今已投運(yùn)的脫硫裝置，石灰石石灰法占87.1%，鎂法、鈉法占9.5%，其他方法占3.4%（按脫除的二氧化硫量計(jì)），由此，可見一斑。中國(guó)的硫資源短缺，從硫資源利用、環(huán)境保護(hù)及可持續(xù)發(fā)展的需要出發(fā)，中國(guó)的煙氣脫硫應(yīng)優(yōu)先選用回收法。二氧化硫的性質(zhì)：二氧化硫（SO2）的分子量為64.063。在常溫時(shí)，二氧化硫是無色氣體，具有強(qiáng)烈的刺激臭味。物理性質(zhì)主要物理性質(zhì)：標(biāo)準(zhǔn)狀況下的氣體密度/（g/L）2.926液體SO2的蒸氣壓（-10℃）/KPa標(biāo)準(zhǔn)狀況下的摩爾體積/（L/mol）21.8910℃冷凝溫度/℃-10.0210℃結(jié)晶溫度/℃-75.4820℃液體SO2蒸發(fā)熱（-10℃時(shí)）/（J/g）389.930（0℃時(shí)）381.1氣體SO2平均比熱容（0℃）/J/（g﹒（10℃時(shí)）372.0100（20℃（30℃時(shí)）353.3導(dǎo)電率，Ω-14×10氣體SO2在水中的溶解度及其飽和水溶液的濃度見表2-8。在20℃表2-8二氧化硫在水中的溶解度及其飽和水溶液的濃度溫度/℃l/L①/%②溫度/℃l/L①/%②0510152079.7967.4956.6547.2839.3722.8319.3116.2113.5411.282530354032.7927.1622.4918.779.407.806.475.41①二氧化硫的體積為標(biāo)準(zhǔn)狀況的體積。②質(zhì)量百分率。二、化學(xué)性質(zhì)與脫除有關(guān)的化學(xué)性質(zhì)如下。二氧化硫是一種酸性氧化物，它極易溶于水，其水溶液呈酸性，以往稱為亞硫酸水溶液。實(shí)際上，SO2在水溶液中成為七水物僅存在微量的。但是亞硫酸氫鹽含有離子，亞硫酸鹽含有離子。所謂的亞硫酸水溶液能被空氣逐漸氧化成硫酸，其濃度越低氧化越快，而且經(jīng)加熱就會(huì)自行氧化。二氧化硫與氧在完全干燥的狀況下幾乎不反應(yīng)，當(dāng)在有初生態(tài)氧的燃燒環(huán)境中，或者對(duì)SO2與O2或與O3的混合物進(jìn)行無聲放電，則發(fā)生氧化反應(yīng)。各種脫硫方法的簡(jiǎn)介：濕式石灰石/石膏法煙氣脫硫濕式石灰石/石膏法是將石灰石粉制成漿液，在吸收裝置中將煙氣中的SO2脫除而副產(chǎn)石膏的方法。該方法是目前應(yīng)用最廣的一種煙氣脫硫（FGD）方法，占濕法煙氣脫硫的70％以上。其脫硫率高，可達(dá)95％以上，運(yùn)行可靠，技術(shù)最為成熟，可適用于高、中、低硫煤。但它最大的缺點(diǎn)是設(shè)備龐大，占地面積大，投資和運(yùn)行費(fèi)用高。石灰、石灰石的粉料被直接噴入鍋爐爐膛內(nèi)的高溫區(qū)，被煅燒成氧化鈣，煙氣中的二氧化硫即二氧化硫反應(yīng)而被吸收。由于煙氣中氧的存在，在吸收進(jìn)行的同時(shí)，還會(huì)有氧化反應(yīng)發(fā)生。由于噴射的石灰石在爐膛內(nèi)停留時(shí)間很短，因此在這段時(shí)間內(nèi)因完成煅燒、吸附、氧化的反應(yīng)，主要包含如下的反應(yīng)：CaCO3CaO+CO2CaO+SO2+1/2O2CaSO4采用白云石（CaCO3.MgCO3）或當(dāng)石灰石中含有MgCO3時(shí)，還會(huì)發(fā)生如下反應(yīng)：CaCO3CaO+CO2SO2+1/2O2+MgOMgSO4旋轉(zhuǎn)噴霧干燥法煙氣脫硫此工藝稱半干法FGD工藝，其基本工藝路線是將石灰制成一定濃度的漿液供給脫硫塔，在脫硫塔中由高速旋轉(zhuǎn)的噴霧裝置將漿液霧化成100μm以下的微滴，同時(shí)與含SO2的熱煙氣接觸，在霧滴干燥的同時(shí)，完成對(duì)SO2的吸收。經(jīng)除塵分離煙氣排放，脫硫渣循環(huán)適用。發(fā)生如下化學(xué)反應(yīng)：SO2+H2OH++HSO3-HSO3H++SO3Ca2++SO32-CaSO3旋轉(zhuǎn)噴霧干燥法煙氣脫硫，工藝過程簡(jiǎn)單，設(shè)備少，占地少，不許對(duì)脫硫產(chǎn)品進(jìn)行二次處理，沒有廢水排放，脫硫后的煙氣不需要二次加熱，因而運(yùn)行費(fèi)用低。該法適用于燃用中、低硫煤鍋爐的煙氣脫硫。爐內(nèi)噴鈣尾部增濕脫硫（LIFCA）技術(shù)由芬蘭Tampella公司和IVO公司聯(lián)合開發(fā)的LIFAC脫硫工藝是爐內(nèi)噴鈣脫硫技術(shù)的基礎(chǔ)上，在尾部煙道加裝了增濕活化器，在活化器中，噴入的水霧與煙氣中的末反應(yīng)的氧化鈣顆粒反應(yīng)，生成活性更高的氫氧化鈣，對(duì)SO2進(jìn)一步吸收，總脫硫率可達(dá)70％～80％。工藝原理：第一階段：CaCO3CaO+CO2鍋爐煙氣中SO3和部分SO2與CAO反應(yīng)生成硫酸鈣CaO+SO2+1/2O2CaSO4CaO+SO3CaSO4第二階段：CaO+H2OCa(OH)2Ca(OH)2+SO2CaSO3+H2OCaSO3+1/2O2CaSO4LIFAC工藝適用于燃用中、低硫煤鍋爐的煙氣脫硫，投資比濕法FGD少，占地面積小，特別適合于老廠改造。由于屬干法FGD技術(shù)，因此沒有廢水排放，煙氣也不需要二次加熱，因此運(yùn)行費(fèi)用低。但脫硫率較低，鈣硫比高，吸收劑利用率低，這是該法的主要缺點(diǎn)。簡(jiǎn)易濕式石灰石/石膏法煙氣脫硫簡(jiǎn)易濕式石灰石/石膏法煙氣脫硫的原理與濕式石灰石石膏法脫硫原理相同，只是吸收塔為水平放置，空塔氣速較高，煙氣與吸收劑漿液垂直接觸完成脫硫。之所以稱之為簡(jiǎn)易法式因?yàn)樗幚淼臒煔饬恐徽既繜煔饬康?0％以下，處理后的煙氣與未處理的熱煙氣在進(jìn)入煙囪前混合，使煙氣溫度升至露點(diǎn)以上在排放，省去了煙氣再加熱系統(tǒng)，節(jié)省了投資水平塔本身脫硫率可達(dá)95％以上，但由此混入未處理的熱煙氣后排放，使總的脫硫率超過80％。海水煙氣脫硫海水煙氣脫硫是利用海水中固有的堿度吸收中和煙氣中的SO2，吸收過SO2的海水，經(jīng)海水恢復(fù)系統(tǒng)處理之后排入大海。海水脫硫投資省、運(yùn)行費(fèi)用低。缺點(diǎn)是占地面積大，系統(tǒng)存在腐蝕問題。電子束法煙氣脫硫技術(shù)電子束法煙氣脫硫技術(shù)最早由日本荏原制作所于1971年開始研究，倒了20世紀(jì)80年代逐步工業(yè)化。該法是利用電子加速器產(chǎn)生的等離子體氧化煙氣中的SO2和NOx，同時(shí)與噴入的水和氨反應(yīng)，生成硫銨和硝銨、脫氮的目的。該技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)是反應(yīng)速率快，在一個(gè)裝置內(nèi)同時(shí)脫硫、脫氮、副產(chǎn)肥料，實(shí)現(xiàn)了廢物資源化，沒有廢水排放。該工藝適應(yīng)性強(qiáng)。缺點(diǎn)是控制系統(tǒng)復(fù)雜，要求嚴(yán)格，能耗高。煙氣循環(huán)流化床脫硫技術(shù)煙氣循環(huán)流化床脫硫技術(shù)是把固體流態(tài)化技術(shù)引入到FGD工藝中的一項(xiàng)新技術(shù)，在20世紀(jì)80年代以后有了很大發(fā)展。煙氣循環(huán)流化床是采用含濕量為3％～5％的石灰粉作為脫硫劑，在流化床中與高速流動(dòng)的煙氣接觸完成脫硫。在流化床尾部除下來的吸收劑經(jīng)增濕后循環(huán)適用，以提高吸收劑的利用率。煙氣循環(huán)流化床脫硫技術(shù)發(fā)展很快，已出現(xiàn)了多種結(jié)構(gòu)形式的裝置，在鈣硫比為1.1～1.5的情況下脫硫率可達(dá)80％～90％。煙氣循環(huán)流化床工藝系統(tǒng)簡(jiǎn)單，運(yùn)行可靠，占地面積小，投資和運(yùn)行費(fèi)用低，無廢水排放，是一種較好的干法脫硫工藝。第三章煙氣脫硫工藝綜合評(píng)價(jià)與推薦方案在選擇脫硫工藝時(shí)應(yīng)考慮以下主要因素：①設(shè)備投資；②環(huán)保要求；③系統(tǒng)所占場(chǎng)地面積；④吸收劑來源；⑤水源問題；⑥脫硫系統(tǒng)的電耗；⑦燃煤含硫量；⑧脫硫渣的處理與利用。第一節(jié)、計(jì)算鍋爐煙氣量、組成和物料衡算現(xiàn)從250MW燃煤電廠的現(xiàn)場(chǎng)取得的燃煤組成（質(zhì)量比）如下：C=65.7%；灰分=18.1%；S=1.7%；H=3.2%水分=9.0%；O=2.3%（含N量不計(jì)）。從《大氣污染控制工程》查得鍋爐熱效率=75%，空氣過剩系數(shù)為1.2，低位發(fā)熱量=20939kj/kg,水的蒸發(fā)熱2570.8kj/kg,煙塵的排放因子為30%。解：鍋爐燃煤量、煙氣排放量及組成一、鍋爐燃煤量已知煤的低位發(fā)熱量為20939kj/kg,水的蒸發(fā)熱為2570.8kj/kg，則其蒸發(fā)量為250／0.7=357t/h鍋爐所需熱量為2570.8×357×103=91.7×107kJ/h，需煤量為 （2）煙氣排放量及組成（以燃燒1kg煤為基礎(chǔ)）各組分CSHO水分灰分重量/g65717322390181質(zhì)量/mol54.750.5316(分子)0.72（分子）5需氧/mol54.750.538-0.72理論需氧量：54.75+0.53+8-0.72=62.56mol/kg(煤)理論空氣量：62.56×（3.76+1）=297.79=297.79×2.24×10-3=6.67m3理論空氣量下煙氣組成（單位：mol）CO2:54.75SO2:0.53H20:16+5N2:62.56×3.76理論空氣量54.75+0.53+16+5+62.56×3.76=311.51mol/kg=6.98m3實(shí)際煙氣量（標(biāo)志）6.98+6.67×（1.2-1）=8.31m3t/h煤的煙氣量（標(biāo)志）62.6×103×8.31=52×104m煙氣組成（標(biāo)志）：Cso2=0.53×64×103/8.31=4082mg/m3C煙塵=（181/8.31）×103×30%=6534mg/m3二、確定煙氣除塵脫硫工藝并進(jìn)行物料衡算鍋爐煙氣除塵脫硫工藝與脫硫方法有關(guān)，對(duì)于干法（吸附法）脫硫，粉塵須在脫硫除SO2之前除去，以防吸附劑中毒；濕法（液體吸收法）脫硫，可采用先除塵后脫硫、先脫硫后除塵或除塵脫硫同時(shí)進(jìn)行工藝，應(yīng)根據(jù)實(shí)際情況選擇。可行的途徑有：①利用現(xiàn)有除塵設(shè)備，設(shè)計(jì)SO2脫除裝置。②取消現(xiàn)有除塵設(shè)備，設(shè)計(jì)脫硫、除塵新系統(tǒng)。本設(shè)計(jì)擬采用現(xiàn)有除塵設(shè)施、后加脫硫裝置的工藝，其流程為：鍋爐煙氣鍋爐煙氣除塵設(shè)施脫硫設(shè)施煙囪。物料衡算：GB16297-1996中規(guī)定二類區(qū)：TSP≤250mg/m3,SO2≤700mg/m3據(jù)此得：除塵系統(tǒng)250mg/m3（標(biāo)志）除塵系統(tǒng)出口粉塵粉塵入口η≥96.2%6534mg/m3除塵量（6534-250）×52×104×10-6=3268（kg/h）脫硫系統(tǒng)入口SO2濃度出口SO2濃度700mg/m3(標(biāo)志)脫硫系統(tǒng)4082mg/m3（標(biāo)態(tài)）η≥82.8%脫硫量（以SO2計(jì)）（4082-700）×52×104×10-6=1759(kg/h)計(jì)算結(jié)果示下圖（標(biāo)態(tài)）脫硫除塵Q=520000m3/h脫硫除塵鍋爐Cso2=4082mg/m3排氣煙氣CTSP=6534mg/m3CTSP=250mg/mCso2=700mg/m3t=150℃粉塵3268kg/h回收SO21759kg/h從脫硫工藝流程所進(jìn)行的物料衡算可以得出：除塵效率η脫硫效率η≥82.8%；并主要依照除塵、脫硫效率來綜合評(píng)價(jià)除塵器和脫硫工藝的選擇。第二節(jié)、從技術(shù)、經(jīng)濟(jì)指標(biāo)綜合評(píng)價(jià)除塵器表3－2.1是各種除塵的綜合性能表除塵器名稱使用的粒徑范圍效率/％阻力/Pa設(shè)備費(fèi)運(yùn)行費(fèi)重力沉降器>50<5050～130少少慣性除塵器20～5050～70300～800少少旋風(fēng)除塵器5～3060～70800～1500少中沖擊水浴除塵器1～1080～95600～1200少中下臥式旋風(fēng)水膜除塵器>595～98800～1200中中沖擊式除塵器>5951000～1600中中上文丘里除塵器0.5～190～984000～10000少大電除塵器0.5～190～9850～130大中袋式除塵器0.5～195～991000～1500中上大表3－2.2除塵設(shè)備的投資費(fèi)用和運(yùn)行費(fèi)用設(shè)備投資費(fèi)用運(yùn)行費(fèi)用高效旋風(fēng)除塵器100100袋式除塵器250250電除塵器450150塔式洗滌器270260文丘里洗滌器220500選擇除塵器時(shí)必須全面考慮有關(guān)因素，如除塵效率、壓力損失、一次投資、維修管理等，其中最主要的是除塵效率。以下問題要特別引起注意：選用的除塵器必須滿足排放標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的排放要求。粉塵顆粒的物理性質(zhì)對(duì)除塵器性能具有較大影響。氣體的含塵濃度。煙氣溫度和其他性質(zhì)是選擇除塵設(shè)備時(shí)必須考慮的因素。選擇除塵器時(shí)，需考慮收集粉塵的處理問題。除塵器投資和運(yùn)行費(fèi)用。該設(shè)計(jì)的燃煤鍋爐出來的煙氣溫度高、氣量大、一次除塵效率要達(dá)到η≥96.2%、粉塵含量比較大、回收的粉塵有很大的利用價(jià)值;除此還有考慮投資和運(yùn)行費(fèi)用來選擇除塵器。表3－2.3除塵器名稱技術(shù)指標(biāo)η≥96.2%阻力≤1000處理高溫回用粉塵投資運(yùn)行沖擊水浴除塵器√√少中下臥式旋風(fēng)水膜除塵器√√中中沖擊式除塵器√中中上文丘里除塵器√√少大電除塵器√√大中袋式除塵器√√√√中上中從表3－2.3可以確定選用布袋除塵器一次投資偏大，但除塵性能好，效率高，處理氣量大，能耗低，運(yùn)行費(fèi)用少。第三節(jié)、從技術(shù)、經(jīng)濟(jì)指標(biāo)綜合評(píng)價(jià)脫硫工藝表3－3.1對(duì)幾種典型脫硫工藝綜合評(píng)價(jià)：FGD方法項(xiàng)目濕式石灰石/石膏法簡(jiǎn)易石灰石/石膏法旋轉(zhuǎn)噴霧法爐內(nèi)噴鈣尾部增濕法海水脫硫電子束脫硫適用煤種含硫/%>1.5>1.51～2<2<2<5脫硫效率/%>90>8070～8060～85>9080Ca/S1.01～1.021.01～1.021.5～2.02.0～3.0－－占總投資/%15～208～1010～157左右7～8設(shè)備占地面積大較小較大小大較大FGD方法項(xiàng)目濕式石灰石/石膏法簡(jiǎn)易石灰石/石膏法旋轉(zhuǎn)噴霧法爐內(nèi)噴鈣尾部增濕法海水脫硫電子束脫硫結(jié)垢、堵塞有有有有無無灰渣狀態(tài)濕濕干干－干運(yùn)行費(fèi)用高較高較高較低較低較高煙氣再熱需再熱需再熱不需再熱不需再熱需再熱不需再熱鈣利用率>90>9040～5035～40－－推廣應(yīng)用前景燃用高中硫鍋爐同左（當(dāng)?shù)赜惺沂┤加弥械土蛎哄仩t燃用中、低硫煤鍋爐燃用中低硫煤鍋爐燃用高、中、低煤脫硫副產(chǎn)品脫硫渣為CaSO4及少量煙塵，送灰場(chǎng)堆放或制成石膏同左脫硫渣為CaSO4、CaSO3、氫氧化鈣和塵的混合物脫硫渣為CaSO4CaSO3、CaO混合物，目前不能利用無脫硫副產(chǎn)品為硫酸銨和硝酸銨可直接做化肥從該燃煤鍋爐煙氣的性質(zhì)和除塵脫硫要求，選用由濕式石灰石/石膏法改良、優(yōu)化后的雙循環(huán)濕式石灰石FGD工藝（DLWS）。該工藝由德國(guó)諾爾（NOELL）公司開發(fā)的雙循環(huán)濕式FGD工藝一個(gè)比較好的FGD技術(shù)，在美國(guó)有7800MW以上容量的機(jī)組裝有該系統(tǒng)。目前，全世界已有26000MW的機(jī)組裝了該工藝系統(tǒng)。優(yōu)化雙循環(huán)石灰石FGD系統(tǒng)與傳統(tǒng)的濕式FGD相比有以下優(yōu)點(diǎn)：1.石灰石的利用率大97％以上；2.運(yùn)行可靠，沒有備用吸收塔，可以多臺(tái)鍋爐使用一個(gè)吸收塔；3.脫硫率達(dá)90％以上，高的可達(dá)95％；4.凈化后煙氣經(jīng)冷卻塔排出而不進(jìn)煙囪。第四節(jié)推薦方案從上面的比較可知，采用布袋除塵法和優(yōu)化雙循環(huán)石灰石FGD系統(tǒng)處理該250MW燃煤電廠鍋爐煙氣脫硫可以達(dá)標(biāo)，并且效果良好，技術(shù)成熟，總投資屬于中等；回收的粉塵還可以作為生產(chǎn)水泥的生料，取得良好得經(jīng)濟(jì)效益、社會(huì)效益。其流程圖如下：1.14－煙氣；2－電除塵器；3－引風(fēng)機(jī)；4－吸熱器；5－粉塵儲(chǔ)存器；6－吸收塔；7－預(yù)洗段（下段）循環(huán)泵；8－吸收段加料槽；9－吸收段（上段）循環(huán)泵；10－石灰石；11－噴霧器水；12－空氣壓縮機(jī)；13－氧化空氣；15－漿液泵；16－過濾器；17－離心分離器；18－石膏；19－濾液；20－凈化煙花出口。第四章設(shè)備設(shè)施計(jì)算過程第一節(jié)一號(hào)布袋除塵器的計(jì)算過濾式除塵器，又稱空氣過濾器，是使含塵氣流通過過濾材料將粉塵分離捕集的裝置，采用濾紙或玻璃纖維等填充層作濾料的空氣過濾器，主要用于通風(fēng)及空氣調(diào)節(jié)方面的氣體凈化。采用廉價(jià)的砂、礫、焦炭等顆粒物作為濾料的顆粒層除塵器，是20世紀(jì)70年代出現(xiàn)的一種除塵裝置，在高溫?zé)煔獬龎m方面引入注目。采用纖維織物作濾料的袋式除塵器，在工業(yè)尾氣的除塵方面應(yīng)用較廣。袋式除塵器的除塵效率一般可達(dá)99%以上。雖然它是最古老的除塵方法之一，但由于它效率高，性能穩(wěn)定可靠、操作簡(jiǎn)單，因而獲得越來越廣泛的應(yīng)用。同時(shí)，在結(jié)構(gòu)形式、濾料、清灰方式和運(yùn)行方式等方面也都得到不斷的發(fā)展。濾袋形狀傳統(tǒng)上為圓形，后來又出現(xiàn)了扁袋，在相同過濾面積下體積小而現(xiàn)實(shí)較大的生命力。煙氣管道的選擇：本設(shè)計(jì)由于設(shè)計(jì)運(yùn)用了兩種布袋除塵器，壓力損失比較大，所以在管道選擇的時(shí)候最好選擇比較低的流速。這樣在管道的壓力損失方面不致太高，在選擇風(fēng)機(jī)的時(shí)候就更容易。本設(shè)計(jì)選擇管道的流速為20m/s，由于本設(shè)計(jì)的煙氣量比較大，所以分開4個(gè)等直徑的管道同時(shí)對(duì)布袋除塵器輸進(jìn)煙氣，d取1.5m，則煙氣流速為：（一）、設(shè)計(jì)估算。1．除塵效率計(jì)算：η=×100%=75%2．選定除塵器型號(hào)為MC型脈沖袋式除塵器,采用脈沖噴吹清灰方式,濾料采用玻璃纖維，其長(zhǎng)期工作的最高溫度為280℃（鍋爐尾氣溫度大概在250～2603.根據(jù)含塵濃度,濾料種類及清灰方式等,確定過濾氣速Vf=1.4m/min4．過濾面積A===6190.4m25.確定濾袋尺寸：直徑d=165mm，高l=每條濾袋面積濾袋條數(shù)n==≈1700條6．布陣：（二）、設(shè)計(jì)后的計(jì)算。過濾面積：A=n×a=1700×3.6267=6165.39m2過濾氣速：vf=m/min清灰時(shí)間的確定：△p=△pf+△pp△pf=110Pa△p=800Pa△pp=△p-△pf=800-110=690Pat=p——袋式除塵器的壓力損失。pf——清潔濾料的壓力損失。pp——通過顆粒層的壓力損失。Kp——顆粒層或?yàn)V料的滲透率。ρc——煙塵的密度。ρ——煙氣中粉塵濃度。μg——?dú)怏w粘度。ν——過濾氣速。設(shè)計(jì)說明：本除塵器的過濾面積為6190.4m2，由十個(gè)濾袋室組成，每個(gè)室長(zhǎng)，寬分別為16000mm，4400mm，每室布置170個(gè)濾袋，濾袋直徑為165mm，長(zhǎng)7米由于此除塵器只是作為脫硫器的一個(gè)預(yù)處理工序，預(yù)處理要求達(dá)到的除塵效率為75%。而布袋除塵的效率可達(dá)到95%～99%。所以此除塵的預(yù)處理可以待到預(yù)期的目的，可將煙塵的濃度控制在10mg/m3。固可以進(jìn)行下一部的設(shè)計(jì)計(jì)算。第二節(jié)吸收塔的計(jì)算與設(shè)計(jì)填料選擇塔內(nèi)填充填料的主要目的是，提供足夠大的接觸面積，促使氣液兩項(xiàng)從分接觸，對(duì)氣液流動(dòng)又不至于造成過大的阻力。它是填料塔的核心。填料塔操作性能的好壞，與所選用的填料有直接的關(guān)系。表4－2.1是幾種主要填料的性能與優(yōu)缺點(diǎn)。表4－2.1填料優(yōu)點(diǎn)缺點(diǎn)材料拉西環(huán)填料形狀簡(jiǎn)單制造容易對(duì)其研究充分，計(jì)算方法成熟氣體阻力大通量小溝流和壁流現(xiàn)象嚴(yán)重陶瓷金屬塑料鮑爾環(huán)和階梯環(huán)1、與拉西環(huán)相比較，其氣體通過能力與體積吸收系數(shù)都有顯著提高1、比拉西環(huán)造價(jià)貴1、陶瓷金屬塑料鞍形填料有較好的穩(wěn)定性，液體分布均勻，效率和空隙率較高阻力較小，不易堵塞比鮑爾環(huán)制作方便1、易在填料層中形成局部的疊合或空架現(xiàn)象陶瓷金屬波紋填料結(jié)構(gòu)緊湊，通道規(guī)整，氣體阻力小，比表面積較大流動(dòng)性能和傳質(zhì)性能都好清理困難造價(jià)較高不適用于容易結(jié)垢、有沉淀物、粘性大的物質(zhì)金屬陶瓷塑料玻璃鋼由上表的比較可得，塑料鮑爾環(huán)(亂堆)查<大氣污染治理工程>P209表9-6得相應(yīng)的填料，其性能如下：填料尺寸/mm比表面積(m2/m3)空隙率ε/(m3/m3)堆積密度ρ(Kg/m3)填料因子φ/m-1塑料鮑爾環(huán)（亂堆）381300.9167.7105二吸收過程的物料衡算和操作線方程在穩(wěn)定操作狀態(tài),可通過物料衡算確定塔中任一截面上相互接觸得氣液兩相間得濃度關(guān)系,叫操作線方程.物料衡算具體參數(shù)如下:SO2吸收率η=82.8%,實(shí)際煙氣量Q=8.31m3/kg(標(biāo)況),塔內(nèi)溫度為根據(jù)設(shè)計(jì)要求可知:單位時(shí)間內(nèi)進(jìn)入吸收塔氣體摩爾流量為:Y2X2YXYX進(jìn)塔氣體中SO2濃度(用摩爾比Y表示)為:mn出塔氣體中SO2濃度為:Y1X1進(jìn)塔石灰石漿所含的SO2為0,故X2=0.查表得SO2在20℃時(shí)得亨利系數(shù)是0.355×104m=0.355×104/101.325=3.503由氣液平衡方程:取下列的點(diǎn)代入方程得:編號(hào)123456789X0.00000.00050.00010000150.000200.000250.000300.000400.00050Y*0.00000.0001750.000350.0005260.0007010.0008760.0010520.0014030.001754按照已知的平衡關(guān)系式,在Y-X直角坐標(biāo)系中繪出平衡曲線OE,與Y=Y1相交于點(diǎn)B*,過點(diǎn)B*作X軸的垂線,交X軸于點(diǎn)X1*.從圖中可以得知X1*=0.0003569根據(jù)生產(chǎn)實(shí)踐,一般情況下取吸收劑用量為最小吸收劑用量的1.1~2.0倍;取1.5Lmin,得吸收液濃度可依全塔物料衡算式求出:2.計(jì)算塔徑與核算液體噴淋密度爐氣的平均分子量為(實(shí)際煙氣量為8.31m名稱CO2SO2H2ON2過剩空氣分子量g/mol4464182829摩爾數(shù)mol/kg54.750.5321235.2259.55煙氣的摩爾數(shù)為:8.31m3/kg×1000l/m3÷所以爐氣的平均分子量為:入爐氣體流量為:爐氣的質(zhì)量流量:爐氣的密度:石灰石漿的密度:Ca/S為1.01,則CaCO3的理論用量為:實(shí)際用量取1.3倍的理論用量,為1.3×27612×100×10-3=3589.6kg/h在該用量CaCO3的石灰石漿的密度:ρl=1001.3kg/m3.則:由<有害氣體控制工程>P56?？颂赝ㄓ藐P(guān)聯(lián)圖中查得亂堆填料泛點(diǎn)線可查出,橫坐標(biāo)為0.0947,縱坐標(biāo)為0.138;由手冊(cè)查得塑料鮑爾環(huán)(亂堆)尺寸為25mm的填料因子ф=105m-1.石灰石漿的粘度為μl=1mN.s/m2,故μf為:m/s(2)求μ已知μ=75%μf則:μ=75%×3.371=2.528m塔徑為:(m),圓整為D=8.90m.3.核算液體噴淋密度因填料尺寸小于75mm,取(Lw)min=0.08m3又由手冊(cè)中查出該填料的比表面積σ=130m2/m則:m3/(m2.h)操作條件下的噴淋密度U:m3/(m2.h)計(jì)算可知:U>Umin4.填料層高度的計(jì)算填料層高度=傳質(zhì)單元高度×傳質(zhì)單元數(shù)即h=HOL×NOL（1）求傳質(zhì)單元數(shù)采用梯級(jí)圖解法來計(jì)算NOL。在Y-X直角坐標(biāo)系中標(biāo)繪出操作線BT與平衡線OE，在BT線上選若干點(diǎn)，向OE線作表示該點(diǎn)推動(dòng)力Y-Y*的垂線，連接這些垂線的中點(diǎn)得曲線MN。從表示塔頂?shù)肨點(diǎn)出發(fā)，作水平線交MN于F點(diǎn)，延長(zhǎng)TF致F`，使TF=FF`,過F`點(diǎn)作垂線交BT于A點(diǎn)，梯級(jí)TF`A代表一個(gè)傳質(zhì)單元。繼續(xù)從A點(diǎn)出發(fā)按上述方法，畫出梯級(jí)，直到達(dá)到或超過塔底端點(diǎn)B為止，所畫出得梯級(jí)數(shù)即為傳質(zhì)單元數(shù)。作圖如下：由圖可見，達(dá)到B點(diǎn)得梯級(jí)數(shù)約為16個(gè)即NOG＝16（2）求傳質(zhì)單元高度因?yàn)槎趸虻脻舛群艿?，可以根?jù)《化工原理》下冊(cè)式2－80算出kGa和kLa再根據(jù)式：算出KGa,再根據(jù)式Kya=KGa×P算出Kya。氣體得質(zhì)量速度：液體的質(zhì)量速度：由得H=0.157＝3.5408Kmol/(m3.s)Kya=×P＝3.5408×10132.5＝35877.7kmol/(m3.s)則傳質(zhì)單元高度為：（3）欲求氣體通過每米填料層的壓降時(shí)，可將操作氣速代入，求出縱坐標(biāo)和橫坐標(biāo)的交點(diǎn)，由圖上讀交點(diǎn)所對(duì)應(yīng)的壓降線，即得氣流通過每米填料層壓降ΔP.其中，u=2.528m/s，填料因子φ＝105m－1，ul=1.0Pa.S,Ψ=1.0,ρg=1.163kgρL=1001.3kg/m3,則，為橫坐標(biāo)，縱坐標(biāo)為，在《化工原理》第二版p209圖5－26上由縱坐標(biāo)為0.0947，橫坐標(biāo)為0.079，確定之交點(diǎn)所對(duì)應(yīng)得壓降線仍為500Pa/m。采用塑料鮑爾環(huán)為填料也是合理的。三、封頭的設(shè)計(jì)填料塔的封頭有兩個(gè)，查《化工手冊(cè)》P33得封頭得有關(guān)尺寸：公稱直徑D/mm曲率半徑封頭高度H直邊高度h壁厚S重量Q（公斤）球面R折邊r220020002004974010434四、填料塔總高度的確定其中：H1－氣體進(jìn)口到封口頂?shù)母叨龋?290mmH2－下封頭的高度，537mmH3－除膜部分高度，196mmH4－填料層高度，4000H5－液體噴淋部分高度300mmH6－氣體出口加安裝除霧器部分高度300mmH7－上口排放煙氣高度，750mmH8－液體出口到下封口頂高度150mm.則H＝1290+537+196+4000+300+300+750＋150＝7514五、填料塔的附屬結(jié)構(gòu)填料支承板填料支承板起支承填料的作用，根據(jù)算得的塔徑可以確定支承板的直徑，本設(shè)計(jì)采用豎扁鋼制成的柵板型式，扁鋼條之間的間距宜為填料外徑的0.6～0.8倍。設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)注意，支承板上流體通過的自由截面積應(yīng)為塔截面的50％以上，要有足夠的強(qiáng)度支承填料，選擇的材料要有抗腐蝕性。簡(jiǎn)圖如下：2、體的分布裝置噴淋裝置主要的作用時(shí)填料塔操作時(shí)，從塔頂引入的液體能沿整個(gè)塔截面均勻地分布進(jìn)料填料層如液體分布不良將影響到傳質(zhì)效果。下面列出三種常見的液體分布器。分布器優(yōu)點(diǎn)缺點(diǎn)適用范圍管式噴淋器彎管式和缺口式一般只用于塔徑在300mm以下的小塔多孔直管式適用于直徑600mm以下的塔多孔盆管適用于直徑在1.2m以下的塔蓮蓬式噴灑器制造、安裝簡(jiǎn)單噴灑比較均勻小孔易堵塞液體的噴灑范圍與壓頭密切有關(guān)1、一般用于直徑為600mm以下的塔盆式噴灑器1、此類分布器適用于直徑800mm以上的塔由以上比較可得，應(yīng)用盆式噴灑器。其簡(jiǎn)圖如下氣體分布器氣體分布器的作用是填料塔的氣體進(jìn)口裝置應(yīng)能防止液體流體流入氣體管，同時(shí)還能使氣體分布均勻。其簡(jiǎn)圖如下：液體再分布器液體再分布器是用來改善液體在填料層內(nèi)的壁流效應(yīng)的，每隔一定高度的填料層設(shè)置一個(gè)再分布器。再分布器的形式如下圖：5、氣體出口裝置氣體出口裝置的作用是保證氣體流動(dòng)通暢，又應(yīng)能除去被夾帶的液體霧滴。當(dāng)噴淋裝置有嚴(yán)重濺液現(xiàn)象時(shí)，或操作氣速過大、氣體中帶有較多霧滴、并且工藝中不允許氣相帶液時(shí)，需在塔頂?shù)膰娏苎b置上方設(shè)置除霧器。第三節(jié)、管道的計(jì)算一、水管的計(jì)算水的適宜流速u＝1.5-3.0m/s,選取水在管內(nèi)得流速u=2.0m/s,根據(jù)公式，V=kmol/h＝1934.9m3/h，則有＝585mm如下D2ABCPEFRDRX有效長(zhǎng)度5853832151051173281.6281.65204200二、氣管的計(jì)算查《化工原理》第二版，知燃煤鍋爐氣體在管道中有：名稱管道形式流速s/m管徑/mm動(dòng)壓/pa風(fēng)量m3/h摩擦系數(shù)λ(pa/m)有效長(zhǎng)度L(m)垂直ΔP110100060.10353410.7671800水平ΔP21293086.68337941.2462350管徑的大小是由公式，煙氣量為m3/h=155.02m3/s，代入公式求得。又因,得ΔP＝ΔP1＋ΔP2＝80.28+263.64＝343.92pa.管道阻力損失為：ΔP＝343.92pa。第四節(jié)、泵的計(jì)算氣體的除硫方法是用液體吸收法，在吸收塔中液體的噴淋、濃縮池中石膏漿的注入、氧化塔中液體的流進(jìn)、上清液貯蓄槽中上清液的回流等都要用泵來引導(dǎo)液體的流動(dòng)。水泵基本符合要求。其參數(shù)如下：排出口徑（mm）流量m3/h揚(yáng)程（m）轉(zhuǎn)速（r/min）功率（KW）效率（％）氣蝕余量/mIS80-650-125601829003.98743.5第五節(jié)、風(fēng)機(jī)的選擇根據(jù)煙氣量155.02m3/s，查《實(shí)用水處理設(shè)備手冊(cè)》得型號(hào)全壓/Pa轉(zhuǎn)速(r/min)各氣壓下得進(jìn)口流量Qs（m3/s）、軸功率La(KW)、電功率Po(KW)QsLaPo4－72NO.10C型149410003036314.1317.10第五章、車間布置工業(yè)用地的征地費(fèi)，通常價(jià)格不菲，在設(shè)備布置時(shí)要充分利用可以利用的空間，盡量少占地。其設(shè)備布置的面積為：序號(hào)名稱占地大小數(shù)量備注1布袋除塵器1自行設(shè)計(jì)制造2吸收塔1鑄鐵3引風(fēng)機(jī)自行設(shè)計(jì)制造4吸熱器1自行設(shè)計(jì)制造5石灰石粉碎間1自行設(shè)計(jì)制造6石灰石漿攪拌池1自行設(shè)計(jì)制造7吸收段加料槽1自行設(shè)計(jì)制造8空氣壓縮機(jī)13L92-6型9漿液泵房1自行設(shè)計(jì)制造10離心分離器111皮帶傳輸石膏房1自行設(shè)計(jì)制造12石膏儲(chǔ)存室1自行設(shè)計(jì)制造13粉塵儲(chǔ)存庫(kù)1自行設(shè)計(jì)制造14再熱器115風(fēng)機(jī)14－72NO.10C型16配電房1自行設(shè)計(jì)制造第六章、相關(guān)基本要求一、電氣、自控和自動(dòng)檢測(cè)廢氣處理工程電氣與自控設(shè)計(jì)的內(nèi)容包含：確定供電的負(fù)荷等級(jí)、變（配）電所的位置、線路走向及電氣自控的設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)。自動(dòng)控制的程度應(yīng)根據(jù)工藝要求、自控技術(shù)控制程度、技術(shù)管理水平、投資等方面進(jìn)行綜合考慮。二、供水本廢氣處理每日需供水（生活用水），安生產(chǎn)高峰期用水量最大的一天供給。本設(shè)計(jì)采用了優(yōu)化雙循環(huán)濕式石灰石FGD工藝(DLWS),石灰石的利用率達(dá)97％以上，石膏脫水后的清液得到回流使用，節(jié)約了用水。三、土建要求設(shè)備所在的地層應(yīng)簡(jiǎn)單質(zhì)地應(yīng)堅(jiān)硬，可以滿足各種構(gòu)筑物的要求，不用對(duì)地基進(jìn)行特別的處理。所有的構(gòu)筑物均為鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)，一方面提高了各構(gòu)造池的防透能力；另一方面又可節(jié)省投資。第七章、工程投資概算基建總投資包括第一部分工程投資和第二部分工程投資。第一部分工程投資包括主要工程項(xiàng)目投資、輔助工程項(xiàng)目投資、服務(wù)性工程投資、生活福利工程投資、廠區(qū)公用工程投資、廠外工程投資。第二部分工程費(fèi)包括征地賠償費(fèi)、建設(shè)單位管理費(fèi)、安裝費(fèi)、調(diào)試費(fèi)、設(shè)計(jì)費(fèi)、科學(xué)試驗(yàn)費(fèi)、臨時(shí)工程設(shè)施費(fèi)。序號(hào)過程或費(fèi)用名稱估算價(jià)值/萬(wàn)元合計(jì)土建工程安裝工程設(shè)備購(gòu)置工具購(gòu)置其他費(fèi)用一第一部分工程費(fèi)用28.517.05148.5239.051氣處理工程11.7511.3122.5145.55（1）布袋除塵器3.57.580