大氣脫硫設(shè)計(jì)

1、大氣污染控制課程設(shè)計(jì)任務(wù)書(shū)一、課程設(shè)計(jì)的題目DZL2-13型鍋爐高硫無(wú)煙煤煙氣袋式除塵濕式脫硫系統(tǒng)設(shè)計(jì)二、課程設(shè)計(jì)的目的大氣污染控制工程課程設(shè)計(jì)是配合大氣污染控制工程專(zhuān)業(yè)課程而單獨(dú)設(shè)立的設(shè)計(jì)性實(shí)踐課程。教學(xué)目的和任務(wù)是使學(xué)生在學(xué)習(xí)專(zhuān)業(yè)技術(shù)基礎(chǔ)和主要專(zhuān)業(yè)課程的基礎(chǔ)上，學(xué)習(xí)和掌握環(huán)境工程領(lǐng)域內(nèi)主要設(shè)備設(shè)計(jì)的基本知識(shí)和方法，培養(yǎng)學(xué)生綜合運(yùn)用所學(xué)的環(huán)境工程領(lǐng)域的基礎(chǔ)理論、基本技能和專(zhuān)業(yè)知識(shí)分析問(wèn)題和解決工程設(shè)計(jì)問(wèn)題的能力，培養(yǎng)學(xué)生調(diào)查研究，查閱技術(shù)文獻(xiàn)、資料、手冊(cè)，進(jìn)行工程設(shè)計(jì)計(jì)算、圖紙繪制及編寫(xiě)技術(shù)文件的基本能力。三、設(shè)計(jì)原始資料2 DZL2-13型鍋爐高硫無(wú)煙煤煙氣袋式除塵濕式脫硫系統(tǒng)設(shè)計(jì)鍋爐型號(hào)

2、：DZL2-13 即：蒸發(fā)量2t/h，出口蒸汽壓力13MPa設(shè)計(jì)耗煤量：350kg/h設(shè)計(jì)煤成分：CY=65% HY=4% OY=2.3% NY=0.7% SY=3.4% AY=14% WY=10% ；VY8.6，屬于高硫無(wú)煙煤排煙溫度：160空氣過(guò)剩系數(shù)1.2飛灰率16 煙氣在鍋爐出口前阻力600Pa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。連接鍋爐、凈化設(shè)備及煙囪等凈化系統(tǒng)的管道假設(shè)長(zhǎng)度100m，90°彎頭10個(gè)。注： 鍋爐大氣污染排放標(biāo)準(zhǔn)（GB13271-2001）中二類(lèi)區(qū)執(zhí)行標(biāo)準(zhǔn) 煙塵濃度排放標(biāo)準(zhǔn)（標(biāo)準(zhǔn)狀況下）：200/ 二氧化硫排放標(biāo)準(zhǔn)（標(biāo)準(zhǔn)狀況下）：9

3、00/若煙囪高度達(dá)不到GB132712001表4鍋爐房煙囪最低允許高度（4t鍋爐煙囪高度最低35m，6t鍋爐煙囪高度最低40m）的要求，其排放標(biāo)準(zhǔn)值按50%執(zhí)行，即： 煙塵濃度排放標(biāo)準(zhǔn)（標(biāo)準(zhǔn)狀況下）：100/ 二氧化硫排放標(biāo)準(zhǔn)（標(biāo)準(zhǔn)狀況下）：450/四、課程教學(xué)要求本課程設(shè)計(jì)的選題緊緊圍繞大氣污染控制工程煙氣除塵為主題。學(xué)生必須根據(jù)教學(xué)要求、設(shè)計(jì)工作量以及實(shí)際條件，進(jìn)行恰當(dāng)選題。能按照設(shè)計(jì)任務(wù)書(shū)，順利完成設(shè)計(jì)任務(wù)，培養(yǎng)運(yùn)用本學(xué)科的基礎(chǔ)理論和專(zhuān)業(yè)知識(shí)解決本專(zhuān)業(yè)實(shí)際問(wèn)題的能力，提高設(shè)計(jì)計(jì)算、工程制圖和使用資料的能力。五、設(shè)計(jì)內(nèi)容與要求1. 根據(jù)燃煤的原始數(shù)據(jù)計(jì)算鍋爐燃燒產(chǎn)生的煙氣量，煙塵和二氧化硫

4、濃度。2 凈化系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案的分析，包括凈化設(shè)備的工作原理及特點(diǎn)；運(yùn)行參數(shù)的選擇與設(shè)計(jì)；凈化效率的影響因素等。3 除塵設(shè)備結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)計(jì)算4 脫硫設(shè)備結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)計(jì)算5 煙囪設(shè)計(jì)計(jì)算6 管道系統(tǒng)設(shè)計(jì)，阻力計(jì)算，風(fēng)機(jī)電機(jī)的選擇7. 設(shè)計(jì)任務(wù)完成后，學(xué)生要根據(jù)設(shè)計(jì)的全過(guò)程完成專(zhuān)業(yè)課程設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)，按照一定格式寫(xiě)出設(shè)計(jì)計(jì)算書(shū)。課程設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)主要內(nèi)容有：（1）設(shè)計(jì)題目；（2）主要指標(biāo)和要求；（3）方案工作原理；（4）設(shè)計(jì)計(jì)算依據(jù)、計(jì)算結(jié)果；（5）設(shè)備選擇依據(jù)和工藝流程介紹；（6）結(jié)果匯總。8 根據(jù)計(jì)算結(jié)果繪制設(shè)計(jì)圖，系統(tǒng)圖要標(biāo)出設(shè)備、管件編號(hào)、并附明細(xì)表；除塵系統(tǒng)、脫硫設(shè)備平面、剖面布置圖若干張，以解釋清楚為宜，

5、至少3張（ 3號(hào)） 圖，并包括系統(tǒng)流程圖一張（2號(hào)圖）。此外，還要求文字應(yīng)簡(jiǎn)明、通順、內(nèi)容正確完整，書(shū)寫(xiě)工整、裝訂成冊(cè)。前 言在目前，大氣污染已經(jīng)變成了一個(gè)全球性的問(wèn)題，主要有溫室效應(yīng)、臭氧層破壞和酸雨。隨著國(guó)民經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，能源的消耗量逐步上升，大氣污染物的排放量相應(yīng)增加。而就我國(guó)的經(jīng)濟(jì)和技術(shù)發(fā)展就我國(guó)的經(jīng)濟(jì)和技術(shù)發(fā)展水平及能源的結(jié)構(gòu)來(lái)看，以煤炭為主要能源的狀況在今后相當(dāng)長(zhǎng)時(shí)間內(nèi)不會(huì)有根本性的改變。我國(guó)的大氣污染仍將以煤煙型污染為主。因此，控制燃煤煙氣污染是我國(guó)改善大氣質(zhì)量、減少酸雨和SO2危害的關(guān)鍵問(wèn)題。中國(guó)環(huán)境污染的規(guī)模居世界首位，大城市的環(huán)境污染狀況在目前是世界上最嚴(yán)重的，全球大氣污染最

6、嚴(yán)重的20個(gè)城市中有10個(gè)在中國(guó)。我國(guó)是燃煤大國(guó)，煤炭約占一次能源消費(fèi)總量的76%，年約消耗煤炭10億多噸，并且煤炭中的80%用于直接燃燒。由此帶來(lái)的S02年排放量連續(xù)多年超過(guò)2000萬(wàn)噸。我國(guó)由燃煤引起的煤煙型污染日益嚴(yán)重，是世界上S02嚴(yán)重污染的國(guó)家之一。某些城市的空氣污染程度己達(dá)到世界上發(fā)達(dá)國(guó)家上世紀(jì)50、60年代污染最嚴(yán)重的程度。由此不難斷定，我國(guó)大氣污染的特點(diǎn)是以煤煙型污染為主，主要污染物為粉塵、二氧化硫等，而這些污染物的來(lái)源主要是鍋爐煙氣。因此，對(duì)燃煤工業(yè)鍋爐和電站鍋爐進(jìn)行除塵脫硫成為國(guó)內(nèi)外科研和管理部門(mén)關(guān)注的一個(gè)熱點(diǎn)，但一般是注重某一類(lèi)型鍋爐的除塵脫硫研究。本課題擬從中小型燃煤工

7、業(yè)鍋爐的除塵脫硫技術(shù)著手，主要根據(jù)國(guó)家大氣污染物排放標(biāo)準(zhǔn)和鍋爐房大氣污染物排放標(biāo)準(zhǔn)，研究開(kāi)發(fā)適合中國(guó)國(guó)情的濕法除塵脫硫技術(shù)。期望能對(duì)我國(guó)燃煤鍋爐煙氣除塵脫硫技術(shù)與裝置的研究開(kāi)發(fā)有一定參考意義。目錄前 言1.工藝流程的選擇及說(shuō)明2.除塵器的設(shè)計(jì)及計(jì)算2.1燃煤鍋爐煙氣量、煙塵和二氧化硫濃度的計(jì)算2.1.1煙氣量的計(jì)算2.1.2標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下煙氣中二氧化硫的濃度的計(jì)算2.2除塵器的選擇與計(jì)算2.2.1 除塵器的選擇2.2.2管道布置及各管段的管徑2.2.3煙囪的設(shè)計(jì)2.2.4系統(tǒng)阻力的計(jì)算2.2.5風(fēng)機(jī)和電機(jī)的選擇和計(jì)算3.填料塔的設(shè)計(jì)及計(jì)算3.1吸收SO2的吸收塔的選擇3.2脫硫方法的選擇3.2.1

8、工藝比較3.2.2工藝流程介紹3.3填料的選擇3.4填料塔的計(jì)算3.4.1物料衡算3.4.2塔徑的計(jì)算3.4.3填料塔高度的計(jì)算3.5填料塔的附件選擇3.5.1管道局部阻力計(jì)算3.5.2風(fēng)機(jī)和電機(jī)的選擇4. 課程設(shè)計(jì)總結(jié)參考文獻(xiàn)附表：1.工藝流程的選擇及說(shuō)明脫硫除塵工藝設(shè)計(jì)說(shuō)明：雙堿法煙氣脫硫工藝主要包括吸收劑制備和補(bǔ)充系統(tǒng)，煙氣系統(tǒng)，SO2吸收系統(tǒng)，脫硫產(chǎn)物處理系統(tǒng)四部分組成。1、吸收劑制備和補(bǔ)充系統(tǒng)脫硫裝置啟動(dòng)時(shí)用氫氧化鈉作為吸收劑，氫氧化鈉干粉料加入堿液罐中，加水配制成氫氧化鈉堿液，在堿液罐中可以定期進(jìn)行氫氧化鈉的補(bǔ)充，以保證整個(gè)脫硫系統(tǒng)的正常運(yùn)行及煙氣的達(dá)標(biāo)排放。為避免再生生成的亞硫酸

9、鈣、硫酸鈣也被打入脫硫塔內(nèi)容易造成管道及塔內(nèi)發(fā)生結(jié)垢、堵塞現(xiàn)象，可以加裝瀑氣裝置進(jìn)行強(qiáng)制氧化或特將水池做大，再生后的脫硫劑溶液經(jīng)三級(jí)沉淀池充分沉淀保證大的顆粒物不被打回塔體。另外，還可在循環(huán)泵前加裝過(guò)濾器，過(guò)濾掉大顆粒物質(zhì)和液體雜質(zhì)。2、煙氣系統(tǒng)鍋爐煙氣經(jīng)煙道進(jìn)入除塵器進(jìn)行除塵后進(jìn)入脫硫塔，洗滌脫硫后的低溫?zé)煔饨?jīng)兩級(jí)除霧器除去霧滴后進(jìn)入主煙道，經(jīng)過(guò)煙氣再熱后由煙囪排入大氣。當(dāng)脫硫系統(tǒng)出現(xiàn)故障或檢修停運(yùn)時(shí)，系統(tǒng)關(guān)閉進(jìn)出口擋板門(mén)，煙氣經(jīng)鍋爐原煙道旁路進(jìn)入煙囪排放。3、SO2吸收系統(tǒng)鍋爐煙氣從煙道切向進(jìn)入主塔底部，在塔內(nèi)螺旋上升中與沿塔下流的脫硫液接觸，進(jìn)行脫硫除塵，經(jīng)脫水板除霧后，由引風(fēng)機(jī)抽出排空

10、。脫硫液從螺旋板塔上部進(jìn)入，在旋流板上被氣流吹散，進(jìn)行氣葉兩相的接觸，完成脫硫除塵后從塔底流出，通過(guò)明渠流到綜合循環(huán)池。4、 脫硫產(chǎn)物處理系統(tǒng)脫硫系統(tǒng)的最終脫硫產(chǎn)物仍然是石膏漿，從曝氣池底部排漿管排出，由排漿泵送入水力旋流器。由于固體產(chǎn)物中摻雜有各種灰分及NaSO4，嚴(yán)重影響了石膏品質(zhì)，所以一般以拋棄為主。在水力旋流器內(nèi)，石膏漿被濃縮(固體含量約40)之后用泵打到渣處理場(chǎng)，溢流液回流入再生池內(nèi)。2.除塵器的設(shè)計(jì)及計(jì)算2.1燃煤鍋爐煙氣量、煙塵和二氧化硫濃度的計(jì)算組分重量摩爾數(shù)需氧量生成物C65054.1754.1754.17N70.500.500.50S140.440.440.44H40401

11、020O231.44-0.72H2O1005.560理論需氧量：54.17+0.50+0.44+10-0.72=64.39 mol理論N量： 64.39/0.21×0.79=242.23 mol過(guò)?？諝饬浚?4.39/0.21×（1.2-1）=61.32 mol理論煙氣量：54.17+0.50+0.44+20+5.56+242.23=322.87 mol實(shí)際煙氣量：61.32+322.87=384.19 mol ×22.4/1000=8.61 mol總煙氣量：Q=8.61×350=3013.5 m3/h2.1.2 二氧化硫濃度計(jì)算Cso2=nso2Mso

12、2/Q= 0.44×64/8.61=3.27 g/m3脫硫效率：=（1-ci/co）×100%=（1-0.9/3.27）×100% = 73%除塵效率：C=dsh/Qs×A=16%/8.61×（16%+10%+8.6%）=6.43g/m3 =（1-ci/co）×100%=（1-0.2/6.43）×100%=97% 2.2除塵器的選擇及計(jì)算2.2.1根據(jù)工況下煙氣量、煙氣溫度及要求達(dá)到的除塵效率來(lái)確定除塵器（袋式除塵器）袋式除塵器是使含塵氣體通過(guò)濾袋濾去其中離子的分離捕集裝置，是過(guò)濾式袋式除塵器中一種，其結(jié)構(gòu)形式多種多樣，按不

13、同特點(diǎn)可分為圓筒形和扁形；上進(jìn)氣和下進(jìn)氣，內(nèi)濾式和外濾式，密閉式和敞開(kāi)式；簡(jiǎn)易，機(jī)械振動(dòng)，逆氣流反吹，氣環(huán)反吹，脈沖噴吹與聯(lián)合清灰等不同種類(lèi),其性能比較如下表：除塵種類(lèi)除塵效率%凈化程度特點(diǎn)簡(jiǎn)易袋式30中凈化機(jī)械振動(dòng)袋式90中凈化要求濾料薄而光滑，質(zhì)地柔軟，再過(guò)濾面上生成足夠的振動(dòng)力。脈沖噴吹袋式99細(xì)凈化清灰方式作用強(qiáng)度很大，而且其強(qiáng)度和頻率都可以調(diào)節(jié)，清灰效果好氣環(huán)式袋式99細(xì)凈化適用高濕度、高濃度的含塵氣體，造價(jià)較低，氣環(huán)箱上下移動(dòng)時(shí)緊貼濾袋，使濾袋磨損加快，故障率較高通過(guò)我組比較最終決定選用袋式除塵器，根據(jù)處理煙氣性質(zhì)及不同型式的袋式除塵器的優(yōu)缺點(diǎn)，最終決定選用MC6I型系列逆噴脈沖袋

14、式除塵器。 脈沖袋式除塵器是一種周期性的向?yàn)V袋內(nèi)或?yàn)V袋外噴吹壓縮空氣來(lái)達(dá)到清除濾袋上積塵的袋式除塵器，它具有處理風(fēng)量大，除塵效率高的優(yōu)點(diǎn)，而且清灰機(jī)構(gòu)設(shè)有運(yùn)動(dòng)部件，濾袋不受機(jī)械力作用，損傷較小，濾袋使用周期長(zhǎng)的特點(diǎn)。用除塵器手冊(cè)中選取MC系列逆噴脈沖袋式除塵 結(jié)構(gòu)特點(diǎn):主要由上箱體，中箱體，下箱體，排灰系統(tǒng)與噴嘴系統(tǒng)等幾個(gè)主要部分組成。上箱體內(nèi)設(shè)有多孔板，濾袋，濾袋框架；下箱體包括進(jìn)氣口、灰斗、檢查門(mén)；排灰系統(tǒng)由減速裝置和排灰裝置組成；控制儀、控制閥、脈沖閥、噴嘴管與氣包等組成噴吹系統(tǒng)。 工作原理：含塵氣體由下箱體的進(jìn)風(fēng)口進(jìn)入除塵器內(nèi)經(jīng)過(guò)濾袋過(guò)濾。粉塵被阻留在袋外，凈化氣體進(jìn)入袋內(nèi)經(jīng)過(guò)文氏管，

15、由排風(fēng)口排出機(jī)外，阻留在濾袋上的粉塵通過(guò)用電控（D）、機(jī)控（J）或氣控（Q）中的一種方式，控制開(kāi)啟脈沖閥定時(shí)分排，對(duì)濾袋進(jìn)行清灰，其主要性能與主要結(jié)構(gòu)尺寸見(jiàn)下表：型號(hào)過(guò)濾面積m2濾袋數(shù)量/條處理風(fēng)量m3/h脈沖閥個(gè)數(shù)/個(gè)外形尺寸/長(zhǎng)×高×寬MC36I27363250648061425×1678×3600設(shè)備質(zhì)量/kg濾袋尺寸/mm設(shè)備阻力/Pa除塵效率入口含塵濃度g/m3過(guò)濾風(fēng)速/m/min1116.80120×20001200150099%21424主要結(jié)構(gòu)尺寸：型號(hào)AA1BB1HMC36I16781150134011003660影響因素：過(guò)

16、濾風(fēng)速、濾料風(fēng)速、濾料種類(lèi)、清灰方式、入口含塵濃度、處理氣體性質(zhì)、凈化物料種類(lèi)等。2.2.2管道布置及各管段的管徑1.各裝置及管道布置原則根據(jù)鍋爐運(yùn)行情況和鍋爐房現(xiàn)場(chǎng)的實(shí)際情況確定各裝置的位置，一旦確定了各裝置的位置，管道的布置也就基本可以確定了，對(duì)各裝置及管道的布置應(yīng)力求簡(jiǎn)單，緊湊 ，管路短，占地面積小，并使安裝，操作和檢修方便。2.管徑的確定式中：v煙氣流速m/s（對(duì)于鍋爐煙塵v=1015m/s）取v=13 m/s則 圓整并選取風(fēng)值：鋼制板風(fēng)管外徑D/mm外徑允許偏差/mm壁厚/mm300±10.06內(nèi)徑d1=300-2×0.6=398.8m由公式得煙氣流速由此可知，除

17、塵器中的管徑設(shè)計(jì)合理2.2.3煙囪的設(shè)計(jì)1.煙囪高度的計(jì)算根據(jù)鍋爐的蒸發(fā)量（t/h），然后根據(jù)鍋爐大氣污染物排放標(biāo)準(zhǔn)中的規(guī)定表確定煙囪高度鍋爐煙囪高度鍋爐總額蒸發(fā)量（t/h）<1122661010202035煙囪的最低高度(m)202530354045由于給定鍋爐型號(hào)DZL213蒸發(fā)量為2t/h，故選定煙囪高度為30m 煙囪抬升高度：Vs煙率出口速度 m/sD煙囪出口內(nèi)徑 mQh煙囪的熱排放率u煙囪出口的環(huán)境平均風(fēng)速 m/s，取2.5m/s 煙囪總高度H為：H=Hs+h=33m 煙囪的抽力： H 煙囪高度 m tk外界空氣溫度 tp煙囪內(nèi)煙氣平均溫度 B當(dāng)?shù)卮髿鈮?Pa 2.煙囪的阻力損

18、失計(jì)算采用磚砌煙囪,阻力可按下式計(jì)算-摩擦阻力系數(shù),0.04-管道長(zhǎng)度,m-管道直徑,0.9m-煙氣密度Kg/m3 -管內(nèi)煙氣平均流速=2.2.4系統(tǒng)阻力的計(jì)算1、摩擦阻力損失L管道長(zhǎng)度，m d管道直徑，m 煙氣密度，Kg/ m3 v管中煙氣流速，m/s 摩擦阻力系數(shù)，是氣體雷諾數(shù) 和管道相對(duì)粗糙度 的函數(shù)，可以查手冊(cè)得到。（實(shí)際中金屬管取0.02，磚砌或混凝土管道取0.04。）對(duì)于400圓，L=50m PL=467.57 Paa、除塵器進(jìn)氣管的阻力損失計(jì)算 如圖所示，進(jìn)氣管管道計(jì)算如下：漸縮管的計(jì)算 45o 時(shí)=0.18 取=45o v=13m/s=12.62Pa設(shè)兩個(gè)均為90o彎頭D=30

19、0 m m取R=1.5D則=0.33=46.29 Pa查化工原理附表 則=0.25=17.53Pab、除塵器出氣管的阻力損失的計(jì)算如圖所示，出氣管管道計(jì)算如下：漸擴(kuò)管的計(jì)算 45o 時(shí)=0.18 取=30o v=13m/s=12.62Pa設(shè)兩個(gè)均為90o彎頭D=300 m m取R=1.5D則=0.33=46.29 Pa則系統(tǒng)總阻力其中鍋爐出口前阻力600Pa，除塵器阻力1300Pa（一般為12001500Pa）h=280.54+467.57+12.62+46.29+12.62+46.29+17.53+600+1300=2783.46 Pa2.2.5風(fēng)機(jī)和電機(jī)的選擇和計(jì)算1、標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下風(fēng)機(jī)風(fēng)量的

20、計(jì)算Q1=5454.94m3/h1.1風(fēng)量備用系數(shù) B當(dāng)?shù)卮髿鈮篕Pa Q標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下風(fēng)機(jī)前的風(fēng)量，m3/htp 風(fēng)機(jī)前煙氣溫度OC，若管道不長(zhǎng)，可以近似取鍋爐排煙溫度 2、風(fēng)機(jī)風(fēng)壓的計(jì)算 =2973.86 Pa1.2風(fēng)壓備用系數(shù) h系統(tǒng)總阻力，Pa tp 風(fēng)機(jī)前煙氣溫度OC ty風(fēng)機(jī)性能表中給出的實(shí)驗(yàn)用氣體溫度，OC Py標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下煙氣密度1.36 Kg/ m3 Sy煙囪產(chǎn)生的抽力，Pa根據(jù)Hy和Qy選定Y8-39 的引風(fēng)機(jī)，性能表如下型號(hào)全壓/（Pa）風(fēng)量/（m3/h）功率/Kw轉(zhuǎn)速/（r/min）Y8-392136576225002600033728503、電動(dòng)機(jī)功率的計(jì)算Qy風(fēng)機(jī)風(fēng)量，

21、Hy風(fēng)機(jī)風(fēng)壓 Y1風(fēng)機(jī)在全頭時(shí)的效率（一般為0.6) y2機(jī)械傳動(dòng)功率（用V形帶動(dòng)傳動(dòng)時(shí) =0.95） 電動(dòng)機(jī)備用系數(shù)，對(duì)引風(fēng)機(jī) =1.3根據(jù)電動(dòng)機(jī)的功率，風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)速，傳動(dòng)方式，選定Y160L-6型電動(dòng)機(jī)（功率是11 Kw）性能參數(shù)如下:Y160L-6型電動(dòng)機(jī)性能表功率(Kw)型號(hào)轉(zhuǎn)速r/min效率(%)功率因數(shù)cos11Y160L-6970870.783.填料塔的設(shè)計(jì)及計(jì)算3.1吸收SO2的吸收塔的選擇名  稱 操作參數(shù) 優(yōu)  點(diǎn) 缺  點(diǎn) 填料塔 空塔氣速2.05.0m/s液氣比0.51.0L/m3壓力損失2001000Pa結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單

22、，設(shè)備小，制造容易，占空間小；液氣比小，能耗低；氣液接觸好，傳質(zhì)較易，可同時(shí)除塵、降溫、吸收 不能無(wú)水運(yùn)行 自激湍球塔液氣比110L/m3噴淋密度6m3/(m2.h)壓力損失500Pa/m空塔氣速0.51.2m/s結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，制造容易； 填料可用耐酸陶瓷，較易解決防腐蝕問(wèn)題； 流體阻力較小，能量消耗低； 操作彈性較大，運(yùn)行可靠。 不能無(wú)水運(yùn)行篩板塔 空塔氣速1.03.0m/s小孔氣速1622m/s液層厚度4060mm單板阻力300600Pa噴淋密度1215 m3/(m2.h)結(jié)構(gòu)較簡(jiǎn)單，空塔速度高，處理氣量大； 能夠處理含塵氣體，可以同時(shí)除塵、降溫、吸收； 大直徑塔檢修時(shí)方便 安裝要求嚴(yán)格，塔板

23、要求水平； 操作彈性較小，易形成偏流和漏液，使吸收效率下降。 噴淋塔 空塔氣速2.54.0m/s液氣比1330L/m3壓力損失5002000Pa結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，造價(jià)低，操作容易； 可同時(shí)除塵、降溫、吸收，壓力損失小 氣液接觸時(shí)間短，混合不易均勻，吸收效率低； 液體經(jīng)噴嘴噴入，動(dòng)力消耗大，噴嘴易堵塞； 產(chǎn)生霧滴，需設(shè)除霧器 通過(guò)比較各種設(shè)備的性能參數(shù)，填料塔具有負(fù)荷高、壓降低、不易堵、彈性好等優(yōu)點(diǎn)，具有很高的脫硫效率，所以選用填料塔吸收二氧化硫。3.2脫硫方法的選擇3.2.1工藝比較本設(shè)計(jì)為高濃度SO2煙氣的濕法脫硫近年來(lái)盡管半干法和干法脫硫技術(shù)及其應(yīng)用有了較大的發(fā)展空間,但是濕法脫硫仍是目前世界上應(yīng)

24、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,吸收劑價(jià)廉易得適用煤種范圍廣,所用設(shè)備較簡(jiǎn)單等優(yōu)點(diǎn)。常用方法有石灰/石灰石吸收法、鈉堿吸收法、氨吸收法其工藝比較見(jiàn)下表：石灰-石膏法雙堿法亞硫酸銨法優(yōu)點(diǎn)除塵效率80%-90%；脫硫效率大于90%；吸收劑來(lái)源廣，價(jià)格低，利用率高；循環(huán)水NAOH水溶液對(duì)設(shè)備無(wú)腐蝕與堵塞；吸收劑再生和脫硫渣沉淀在吸收塔外，可用板式塔，減少吸收塔尺寸及操作液氣比，降低成本，脫硫率大于90%脫硫效率較高運(yùn)行費(fèi)低缺點(diǎn)腐蝕性強(qiáng)，廢水二次處理難，初期投資大氧化副產(chǎn)物Na2SO4再生難，增大NaOH用量；Na2SO4降低石膏質(zhì)量； （1）吸收液要求較高（1吸收塔要高濃度

25、3要增大堿度）；（2）必需強(qiáng)化中和離心，縮短時(shí)間，并將潮濕亞銨干燥，制成無(wú)水亞硫酸銨；（3）吸收劑在洗滌中污染，投資大綜合本工藝流程圖及上述幾種常用脫硫的優(yōu)缺點(diǎn)比較,經(jīng)過(guò)比較全面考慮,最終我們組選用鈉堿吸收法進(jìn)行脫硫,即采用NaOH來(lái)吸收煙氣中的SO2,再用石灰石中和再生,再生后的溶液繼續(xù)循環(huán)利用。該法吸收劑采用鈉堿，故吸收率較高，可達(dá)95%，而且吸收系統(tǒng)內(nèi)不生成沉淀物，無(wú)結(jié)垢和阻塞問(wèn)題。其反應(yīng)機(jī)理： 2NaOH + SO2 Na2SO3 + H2O Na2SO3 + SO2 + H2O 2NaHSO3 Na2SO3同樣可以吸收SO2，達(dá)到循環(huán)吸收的效果。3.2.2工藝流程介紹1.工藝流程介紹

26、 含SO2煙氣經(jīng)除塵、降溫后送入吸收塔，塔內(nèi)噴淋含NaOH溶液進(jìn)入洗滌凈化，凈化后的煙氣排入大氣。從塔底排出的吸收液被送至再生槽加CaCO3驚醒中和再生.將再生后的吸收液經(jīng)固液分離后,清夜返回吸收系統(tǒng);所得固體物質(zhì)加入H2O重新漿化后,鼓入空氣進(jìn)行氧化可得石膏.2.工藝過(guò)程a、脫硫反應(yīng)： Na2SO3 + SO2 NaSO3 + CO2 （1） 2NaOH + SO2 Na2SO3 + H2O （2） Na2SO3 + SO2 + H2O 2NaHSO3 （3） 其中： 式（1）為啟動(dòng)階段Na2CO3溶液吸收SO2的反應(yīng)； 式（2）為再生液pH值較高時(shí)（高于9時(shí)），溶液吸收SO2的主反應(yīng)； 式

27、（3）為溶液pH值較低（59）時(shí)的主反應(yīng)。b、氧化過(guò)程(副反應(yīng)) Na2SO3 + 1/2O2 Na2SO4 （4） NaHSO3 + 1/2O2 NaHSO4 （5）c、再生過(guò)程 Ca(OH)2 + Na2SO3 2 NaOH + CaSO3 （6） Ca(OH)2 + 2NaHSO3 Na2SO3 + CaSO31/2H2O +3/2H2O （7）d、氧化過(guò)程 CaSO3 + 1/2O2 CaSO4 （8） 式（6）為第一步反應(yīng)再生反應(yīng)，式（7）為再生至pH9以后繼續(xù)發(fā)生的主反應(yīng)。脫下的硫以亞硫酸鈣、硫酸鈣的形式析出，然后將其用泵打入石膏脫水處理系統(tǒng)，再生的NaOH可以循環(huán)使用。3.3填料

28、的選擇填料必須具備較大的比表面，有較高的空隙率、良好的潤(rùn)濕性、耐腐蝕、一定的機(jī)械強(qiáng)度、密度小、價(jià)格低廉等。填料的種類(lèi)很多，大致可分為實(shí)體填料與網(wǎng)體填料兩大類(lèi)。實(shí)體填料包括環(huán)形填料(如拉西環(huán)、鮑爾環(huán)和階梯環(huán))，鞍型填料(如弧鞍、矩鞍)，以及由陶瓷、金屬、塑料等材質(zhì)制成的填料。網(wǎng)體填料主要是由金屬絲網(wǎng)制成的填料，如鞍形網(wǎng)、波紋網(wǎng)等。鮑爾環(huán)由于環(huán)壁開(kāi)孔，大大提高了環(huán)內(nèi)空間及環(huán)內(nèi)表面的利用率，氣流阻力小，液體分布均勻。與其它填料相比，鮑爾環(huán)的氣體通量可增加50%以上，傳質(zhì)效率提高30%左右。鮑爾環(huán)是一種應(yīng)用較廣的填料。結(jié)合幾種填料的優(yōu)缺點(diǎn)最終決定本次設(shè)計(jì)選擇塑性鮑爾環(huán)作為填料。3.4填料塔的計(jì)算3.4

29、.1物料衡算衡算式：V（Y1-Y2）=L（X1-X2）y1=0.00223 y2=y1(1-95%)=0.00223× (1-95%)=0.000111對(duì)于純?nèi)軇┪者^(guò)程，進(jìn)塔液相組成為 X2=0惰性氣體流量V=×（1-0.00223）=147.21kmol/hY1=y1/(1-y1)=0.00223/(1-0.00223)=0.00223 Y2=y2/(1-y2)=0.000111/(1-0.000111)=0.000111查得總壓101.3K P a,溫度293K條件下SO2在水中亨利系數(shù)E=3.55×103KPa相平衡常數(shù) 溶解度系數(shù)H=0.0156kmol

30、/m3·KPa最小液氣比：=33.30取操作液氣比=46.62L=46.62×147.21=6862.93kmol/h由V（Y1-Y2）=L（X1-X2）知X1=X2+(Y1-Y2)=0+=0.0000453.4.2塔徑的計(jì)算 在常壓零攝氏度下SO2的密度為2.927填料的相關(guān)參數(shù)：品名（鮑爾環(huán) ）徑×高×厚mm×mm×mm比表面積（m2/m3）空隙率%干填料因子 L/m種類(lèi)116×16×1 1880.91 275種類(lèi)225×25×1.21750.90 239 種類(lèi)338×38

31、5;1.4115 0.89220 種類(lèi)450×50×1.593 0.90 127種類(lèi)576×76×2.6 730.92 94 計(jì)算如下：計(jì)算塔徑D空塔氣速為泛點(diǎn)氣速的50%80% 取u =60% uf=0.6×0.92=0.552m/s時(shí)D=0.70m 3.4.3填料塔高度的計(jì)算用清水吸收屬于中等溶解度的吸收，氣膜阻力和液膜阻力都應(yīng)考慮，本設(shè)計(jì)屬于低濃度氣體的吸收，塔內(nèi)氣體和液體的摩爾流量變化較小，其提及吸收系數(shù)可視為常數(shù)，采用計(jì)算公式Z=HOG·NOG1.相總傳質(zhì)高度HOG（m）的計(jì)算液相物性數(shù)據(jù)在低濃度吸收過(guò)程中，溶液的物性數(shù)據(jù)可

32、以近似取純水的物性數(shù)據(jù)，由手冊(cè)查得，20°C時(shí)水的有關(guān)數(shù)據(jù)如下：密度L=1050 kg/m3 黏度µL=0.001Pa·s=3.6 Kg/(m·h)表面張力 ó=72.6dyn/cm=940896Kg/h2 SO2在水中的擴(kuò)散系數(shù)DL=1.47×10-5cm2/s=5.29×10-6m2/h混合氣體的黏度可近似取為空氣的黏度查手冊(cè)得20°C空氣的黏度µV=1.81×10-5 Pa·s=0.065Kg/(m·h) 查手冊(cè)得SO2在空氣中的擴(kuò)散系數(shù)DV=0.108 cm2/s=0

33、.039m2/h氣相總傳質(zhì)單元高度采用修正的恩田美聯(lián)式計(jì)算： 查表地，óC=40 dyn/cm=518400Kg/h2 （1 dyn/cm=12960Kg/h2）液體質(zhì)量流量UL=6862.93×40/0.785×1.352=191881.17 Kg/(m2·h)氣膜吸收系數(shù)由下式計(jì)算：氣體質(zhì)量流量UV=3371.81 Kg/(m2·h) 液膜吸收系數(shù)由下式計(jì)算： kG=kGaw1.1=0.030×0.85×73×0.951.1=1.76 Kmol/m2·h·KPakL= kLaw0.4=2.5

34、4×0.85×73×0.950.4=154.41h-1=75%>50%由=1+9.5(-0.5)1.4 kG =1+2.6(-0.5)2.2 kG得=1+9.5(0.75-0.5)1.4 ×1.76=4.16Kmol/m2·h·KPa=1+2.6(0.75-0.5)2.2×154.41=173.43 h-1H溶解度系數(shù) H=0.0156 Kmol/m3KPa其中， Uv、UL氣體、液體的質(zhì)量通量，kg（m2·h）；µV µL氣體、液體的黏度，kg（m·h） 【1Pa·s

35、=3600 kgm·h】； v、L氣體、液體的密度，kgm；DV、DL溶質(zhì)在氣體、液體中的擴(kuò)散系數(shù)，m2/s； R通用氣體常數(shù)，8.314（m3·kpa）/（kmol·K）； T系統(tǒng)溫度，；at填料的總比表面積，m2m3；aw填料的潤(rùn)濕比表面積，m2m3；g重力加速度，1.27×108 m/h； óL液體的表面張力，kgh2（dyncm=12960kg/h2） óc填料材質(zhì)的臨界表面張力，kgh2（dyncm=12960kg/h2）填料形狀系數(shù)。2、氣相總傳質(zhì)單元數(shù)NOG的計(jì)算 采用對(duì)數(shù)平均推動(dòng)力法G=V(Y1-Y2)=147.21&

36、#215;(0.00223-0.000111)=0.31由 G=V(Y1-Y2)=L（X1-X2） Y1=0.00223 Y2 =0.000111 X1=0.000045 X2=0Z= NOG×HOG=6.84×0.61=4.17m填料層的設(shè)計(jì)高度一般為Z=(1.21.5)Z, Z=1.5×4.17=6.25m設(shè)計(jì)取填料層高度為Z=7m對(duì)于鮑爾環(huán)h/D=510,Hmax<=6m ,取h/D=6, 則h=6×1350=8100mm,計(jì)算得填料層高度為7000mm,故不需分層3.5填料塔的附件選擇選用篩孔盤(pán)式分布器,進(jìn)口管徑為400mm,進(jìn)口風(fēng)速為13m/s,阻力約為400Pa選用多孔盤(pán)管式液體分布器,阻力約為50Pa選用液封排液裝置選用絲網(wǎng)除塵器,出口管徑為250mm,阻力為100Pa3.5.1管道局部阻力計(jì)算根據(jù)工藝流程,填料塔至煙囪間附屬3個(gè)90o彎頭，如圖所示：取D=400mm R=