火電廠(chǎng)鍋爐高硫無(wú)煙煤煙氣噴霧干燥法脫硫和袋式除塵系統(tǒng)設(shè)計(jì)說(shuō)明

1、.1 緒論噴霧干燥法脫硫技術(shù)是20 世紀(jì) 80 年代迅速發(fā)展起來(lái)的一種半干法脫硫工藝。噴霧干燥法是目前市場(chǎng)份額僅次于濕鈣法的煙氣脫硫技術(shù)，其設(shè)備和操作簡(jiǎn)單，可使用碳鋼作為結(jié)構(gòu)材料，不存在有微量金屬元素污染的廢水。目前，噴霧干燥法主要用于低硫煤煙氣脫硫，用于高硫煤的系統(tǒng)只進(jìn)行了示范研究，尚未工業(yè)化 。1.2 工藝流程及設(shè)備噴霧干燥法的工藝過(guò)程主要包括吸收劑制備、吸收和干燥 、固體廢物捕集以及固體廢物處置四個(gè)主要過(guò)程。1.3 煙氣脫硫與干燥原理當(dāng) so2 煙氣進(jìn)入噴霧干燥塔后，立即與霧化漿液混合 ，氣相中 so2 迅速溶解于滴狀液體中 ，并與吸收劑發(fā)生化學(xué)反應(yīng)。 so2 吸收的總反應(yīng)為 ：CaCO

2、3SO22H 2OCaSO3 2H 2O CO2CaOSO22H 2OCaSO3 2H 2 O以上反應(yīng)使氣相中so2 不斷溶解從而達(dá)到脫硫目的，在此過(guò)程中堿性物質(zhì)被不斷消耗，需由固體吸收劑繼續(xù)溶解補(bǔ)充。在石灰干燥吸收中 ，煙氣中 co2 被吸收，并與漿液反應(yīng)生成碳酸鈣，從而減少了鈣離子可用性，這個(gè)反應(yīng)的重要性并未得到充分研究 。 小試研究表明 ，與 co2 反應(yīng)損失的吸收劑有可能由固體循環(huán)得到回收。1.4 特點(diǎn)干燥速度快 。料液經(jīng)離心噴霧后 ，表面積大大增加 ，在高溫氣流中 ，瞬間噴霧干燥制粒機(jī)就可蒸發(fā)95%-98% 的水份，完成干燥時(shí)間僅需數(shù)秒鐘。采用并專(zhuān)業(yè) .專(zhuān)注.流型噴霧干燥形式能使液滴

3、與熱風(fēng)同方向流動(dòng)，雖然熱風(fēng)的溫度較高 ，但由于熱風(fēng)進(jìn)入干燥室內(nèi)立即與噴霧液滴接觸，室內(nèi)溫度急降 ，而物料的濕球溫度基本不變，因此也適宜于熱敏性物料干燥1.5 凈化效率的影響 ：影響 so2 去除率的工藝參數(shù)包括吸收塔煙氣出口溫度接近絕熱飽和溫度的程度、吸收劑鈣硫比 ，以及 so2 入口濃度 。2 煤燃燒計(jì)算2.1 標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下煙氣體積 、二氧化硫及粉塵濃度以 1kg 煤完全燃燒計(jì)算 ，則：重量（ g）摩爾數(shù)需氧氣數(shù)生成物 (mol)（mol ）（ mol ）C60563.3363.33CO2:63.33H804010H2 O:20S150.93750.9375SO2:0.9375O301.25-

4、0.625N100.71N 2:0.355W802.22專(zhuān)業(yè) .專(zhuān)注.A180由上表可得燃煤1kg 的理論需氧量為 ：n O263.33100.6250.937573.643mol / kg煤(2.1)假設(shè)干空氣中氮和氧的摩爾比為3.78，則 1kg 煤的完全燃燒所需要的理論空氣量：Va73.643 3.781352.01mol / kg煤7.885m3 / kg煤(2.2)實(shí)際空氣量VVa352.011.1378.211mol / kg煤(2.3)則煙氣的組成 ：CO2:63.33molH2 O:20+2.22=22.22molSO2 :0.94molN 2 :73.6433.78+0.35

5、5=278.73mol理論煙氣量 ：V fg063.3322.220.94278.7322.48.18m3 / kg煤(2.4)1000實(shí)際煙氣量 ：V fgV fg018.187.885 1.11 8.9685m3 / kg煤(2.5)2.2 排煙溫度下煙氣體積 、二氧化硫及粉塵濃度因排煙溫度為 160 ，即 TS433K 。實(shí)際煙氣體積 ：PVsPVn得： Vs VnTs8.184333/ kg煤(2.6)由TnTn14.22 mTs273煙氣中 SO2 的質(zhì)量：M SO2 0.9375 64 60g 60000 mg(2.7)專(zhuān)業(yè) .專(zhuān)注.煙氣中 SO2 的濃度：C SO2M (SO2

6、)600004218.015mg / m3(2.8)Vs14.22已知飛灰率為 28% ，則粉塵濃度 ：C粉塵100 0.28 1000 280001968.41mg / m3(2.9)V14.22已知火電廠(chǎng)鍋爐設(shè)計(jì)耗煤量為14t/h ，即 14000kg/h ，則每小時(shí)產(chǎn)煙量 ：Q 14000Vs 1400014.22199080m3 / h 55.3m3 / s(2.10)3 除塵器的選擇3.1 除塵效率1C S110094.92%C1.97 1033.2 除塵器的選擇工況下煙氣流量 ：QT19.90810 42731603h87.71 m3sQ273315756.9231mT所以采用脈沖

7、袋式清灰除塵器。3.3 除塵器的設(shè)計(jì)3.3.1過(guò)濾面積AQ3.151051754m360v6033.3.2濾袋的尺寸單個(gè)濾袋直徑 ： D200 300mm，取 D 250mm單個(gè)濾袋長(zhǎng)度 ： L 2 12m ，取 L8.2m濾布長(zhǎng)徑比一般為 5 40 ，L8.2D32.80.25專(zhuān)業(yè) .專(zhuān)注.每條濾袋面積aDL3.140.258.26.44m3濾袋條數(shù)A1754272.4 272條n6.44a濾袋布置按矩形布置 ：a.濾袋分 16 組;b.每組 17 條；c.組與組之間的距離 ：250mm（B）組內(nèi)相鄰濾袋的間距 ： 70mm（C）濾袋與外殼的間距 ：210mm4 吸收塔設(shè)計(jì)一般空塔流速為1-

8、5m/s ， 此 處以3m/s設(shè)計(jì)，因QAv, 得吸收塔直徑為： D4Q則 v4Q455.33m / s4.85m,D 24.144.8523.14v計(jì)算脫硫塔高 hv t式中，v- 煙氣流速 。此處取 3m/st 吸收反應(yīng)時(shí)間 ，一般石灰系統(tǒng)的煙氣脫硫時(shí)間為35s，此處取 5s進(jìn)行設(shè)計(jì) ，則可得其有效高度為 ： h3515m 其余設(shè)備按需要選相應(yīng)型號(hào)5 煙囪設(shè)計(jì)計(jì)算專(zhuān)業(yè) .專(zhuān)注.具有一定速度的熱煙氣從煙囪出口排除后由于具有一定的初始動(dòng)量,且溫度高于周?chē)鷼鉁囟a(chǎn)生一定浮力，所以可以上升至很高的高度。這相對(duì)增加了煙囪的幾何高度 ，因此煙囪的有效高度為 ：式中：H 煙囪的有效高度 ，m ；Hs煙囪

9、的幾何高度 ，m ；H 煙囪抬升高度 ，m 。5.1 煙囪的幾何高度的計(jì)算查相關(guān)資料可得燃燒鍋爐房煙囪最低允許高度設(shè)為Hs 為 60m煙氣釋放熱計(jì)算式中： Q H 煙氣熱釋放率 ， kw ；pa 大氣壓力 ，取鄰近氣象站年平均值 ；Qv 實(shí)際排煙量 ， m3 sTs 煙囪出口處的煙氣溫度 ，433K；Ta 環(huán)境大氣溫度 ，K；取環(huán)境大氣溫度 Ta =293K ，大氣壓力 pa =978.4kPaQV87 .7127380 101 . 3241 0.06101 . 507 m 3 s273120QH 0.35 978.4 101.50714011238.82kw433專(zhuān)業(yè) .專(zhuān)注.煙氣抬升高度計(jì)

10、算由 2100 kwQH21000kw,TaTs35K ，可得式中： n0 , n1, n2 系數(shù) ， n1 取 0.6， n2 取 0.4， n0 取 0.292 ，則：H0.29211238.82 0.6600.44 139.305m則煙囪有效高度煙囪直徑的計(jì)算設(shè)煙氣在煙囪內(nèi)的流速為v20 m s ，則煙囪平均截面積為 ：A 101.507 5.08m220則煙囪的平均直徑d 為：4A4 5.08d2.54m3.14取煙囪直徑為 DN1200mm ，校核流速 v 得：vQv101.507 420 m s3.142.5421d245.2煙囪阻力損失計(jì)算煙囪亦采用鋼管 ，其阻力可按下式計(jì)算 ：

11、（ 4-5 ）式中： 摩擦阻力系數(shù) ，無(wú)量綱；專(zhuān)業(yè) .專(zhuān)注.v 管內(nèi)煙氣平均流速 ， m s ； 煙氣密度 ， kg m3 ；l 管道長(zhǎng)度 ，m ；d 管道直徑 ， m ；已知鋼管的摩擦系數(shù)為0.02，所以煙囪的阻力損失為 ：Pm2002020.7480.022.54235.59 pa26 管道設(shè)計(jì)1、管道采用薄皮鋼管 ，管內(nèi)煙氣流速為 vo18 m s，則管道直徑 D 為：4QDv式中Q 鍋爐出口的煙氣流量m 3 h ；v 煙氣流速 m s ，煤粉、焦炭粉粒等管道煙氣最低流速為18 m s455.3D1.978m3.1418管壁厚度 B ' 取 1.2mm 查環(huán)境工程設(shè)計(jì)手冊(cè)得取管徑

12、為 2000mm ,管壁厚度為 1.2mm 的鋼板制風(fēng)管 ，7. 系統(tǒng)阻力的計(jì)算7.1 摩擦壓力損失取 L200m，對(duì)于圓管PLlv2d2工作狀態(tài)下的煙氣密度 ：專(zhuān)業(yè) .專(zhuān)注.2732733n273 1601.342731600.84kg / mpL0.022000.84182275.19 pa21.9787.2 局部壓力損失v2P290 彎頭，0.230.8418 2p 0.2331.30 pa240 個(gè)彎頭p40 p4031.301252 pa出口前阻力為 850Pa，除塵器阻力選 1400Pa，脫硫設(shè)備阻力選100Pap9601400100235.59275.1912524222.78

13、pa8. 風(fēng)機(jī)的選擇8.1 風(fēng)量的計(jì)算Qy 1.1Q 273 tp 101.325 10 31.1199080273 160101.3251033.47 105 m3 h273B273101.3251038.2 風(fēng)壓的計(jì)算H y1.2p273t p101.32510 3 1.293Syt yB273y1.24222.78171.53273160101.3251031.2933883.74 pa273250101.3251031.34結(jié)合風(fēng)機(jī)全壓及送風(fēng)量 ，選用 Y5476C 型離心引風(fēng)機(jī) ，其性能參數(shù)見(jiàn)表3。表 3Y547 6C型離心引風(fēng)機(jī)性能參數(shù)機(jī)號(hào)功率轉(zhuǎn)速流量全壓K Wr / minm3

14、/ hPa專(zhuān)業(yè) .專(zhuān)注.6C18.5285080201513364242952電機(jī)的效率式中；Ne 電機(jī)功率 ， kW ；Q 風(fēng)機(jī)的總風(fēng)量 ， m 3/h ；1 - 通風(fēng)機(jī)全壓效率 ，一般取 0.50.7；2 - 機(jī)械傳動(dòng)效率 ，對(duì)于直聯(lián)傳動(dòng)為0.95；電動(dòng)機(jī)備用系數(shù) ，對(duì)引風(fēng)機(jī) ，=1.3 ；代入數(shù)據(jù)得 ：6.1410 43883.741.3Ne10000.6159.47kw36000.99 達(dá)標(biāo)分析9.1 從從排放濃度核算在排煙溫度160 下 ，SO2 的排放濃度so3.45 103 mg / m3，轉(zhuǎn)換為煙囪2出口溫度 25：T1 1T22P1P2則soso2273 1603.45 10

15、3273 1605012.9 mg / m3225273298設(shè)脫硫效率為 95.88 ，脫硫后：專(zhuān)業(yè) .專(zhuān)注.so2 1 96% so2 1 95.88% 5012.9 206.53mg m3700 mg m3依據(jù)大氣污染物排放標(biāo)準(zhǔn)中2 類(lèi)區(qū)新建排污項(xiàng)目執(zhí)行 ，煙塵最高排放標(biāo)標(biāo)準(zhǔn) 700mg/m 3，所以本設(shè)計(jì)符合排放要求。9.2 從排放速率核算（ 1） 二氧化硫的排放速率設(shè)硫轉(zhuǎn)化為二氧化硫的效率為94.92 % ，則二氧化硫的排放速率為：0.9492 × 64 ×14000 × 250.×0.8%×10 3 =1.7 kg / h200 k

16、g / h其為 GB16297-1996現(xiàn)有污染源大氣污染物排放限值中二級(jí)排放區(qū)中二氧化硫最高允許排放速率 ，所以符合要求 ，設(shè)計(jì)合理 。（2）煙氣的排放速率可得出口濃度為 ：7.22103 ×（1-99.9% ）= 7.22mg/m3 <150 mg/m 3檢驗(yàn)煙氣排放速率 = 總煙氣量煙氣出口濃度= 3.521043.010.56 10 4 mg h0.10 kg h100 kg h(100kg / h 國(guó)標(biāo)中二級(jí)排放區(qū)最高允許排放速率)，所以可得煙氣排放速率也達(dá)標(biāo)，所以設(shè)計(jì)合理 。9.3 從落地濃度核算地面最大濃度為 ： max21.683420.7 0.0070 mg

17、m3.1499.32.72本設(shè)計(jì)任務(wù)書(shū)中規(guī)定，污染物排放按照鍋爐大氣污染物排放標(biāo)準(zhǔn)中二類(lèi)區(qū)新建排污項(xiàng)目執(zhí)行 。 由鍋爐大氣污染物排放標(biāo)準(zhǔn)（摘自 GB 13271 2001 ）可查出煙塵最高允許排放濃度為200mg/m 3 ，二氧化硫的最高允許排放濃度為900mg / m3 。GB16297-1996 現(xiàn)有污染源大氣污染物排放限值中二級(jí)排放區(qū)中二專(zhuān)業(yè) .專(zhuān)注.氧化硫最高允許排放速率，比較得出排放濃度都不超標(biāo)，因而設(shè)計(jì)合理 ，符合標(biāo)準(zhǔn)，所以該氣體經(jīng)處理后可以在國(guó)家2 級(jí)標(biāo)準(zhǔn)下排放 。9.4 總排放濃度核算煙塵的總排放濃度 （按每年 300 天計(jì)算）：7.22103199.9%3002166mg /

18、 h2.166g / h國(guó)家規(guī)定的煙塵總排放濃度為2.5g / h ，因?yàn)?2.1662.5 ，所以符合排放標(biāo)準(zhǔn) 。SO2 的總排放濃度 （按每年 300 天計(jì)算）：4218.01510.95883005.2110 4 mg h52.1 g h國(guó)家規(guī)定二氧化硫的總排放濃度為42 g / h ，因?yàn)?52.142 所以不符合排放標(biāo)準(zhǔn)。此方法不適于高硫煤 。10 心得體會(huì)做學(xué)術(shù)并不辛苦 ，我覺(jué)得 ，做課程設(shè)計(jì)是一件很開(kāi)心的事情。在完成每一個(gè)小題目的過(guò)程中 ，我收獲的不僅僅是對(duì)一個(gè)課程難題進(jìn)行了求解，更重要的是 ，從提出問(wèn)題 、撰寫(xiě)緒論摘要 ，到查閱相關(guān)文獻(xiàn) ，到提出自己的方法，最終撰寫(xiě)論文，這一系列工作的親身體驗(yàn)不同于任何來(lái)自于他人的經(jīng)驗(yàn)，畢竟，只有真正經(jīng)歷過(guò) ，才知道自主學(xué)習(xí)的實(shí)質(zhì)是什么；自己適合怎樣的研究領(lǐng)域；自己的興趣在哪個(gè)方向 ；學(xué)習(xí)中的困難與瓶頸在哪里，而樂(lè)趣又在哪里 ，等等。 對(duì)于一個(gè)剛剛起步做課程設(shè)計(jì)的學(xué)生這些體驗(yàn)都是一筆寶貴財(cái)富。我也在完成這些課程設(shè)計(jì)的過(guò)程中 ，更加堅(jiān)定了自己以后主動(dòng)學(xué)習(xí)的信念。11 參考