大氣脫硫除塵設(shè)計(jì)

1、大氣脫硫除塵設(shè)計(jì)內(nèi)蒙古工業(yè)大學(xué)課程設(shè)計(jì)任務(wù)書(shū)學(xué)院（系）：能動(dòng)學(xué)院課程名稱：大氣污染控制工程指導(dǎo)教師（簽名）：專業(yè)班級(jí)：環(huán)工11 （1、2組）學(xué)生姓名：王浩學(xué)號(hào)：201120303044目 錄前 言21設(shè)計(jì)任務(wù)書(shū)31.1課程設(shè)計(jì)題冃31.2設(shè)計(jì)原始拘料32設(shè)計(jì)方案的選擇確定32.1標(biāo)態(tài)下實(shí)際煙氣量的計(jì)算42.2二氧化硫濃度的計(jì)算52.3工況流量及去除效率的計(jì)算63脫硫工藝的選擇7 4相關(guān)的設(shè)計(jì)計(jì)算94.1.1脫硫塔設(shè)計(jì)計(jì)算104.1.2塔徑及底面積計(jì)算124.1.3漿液池124.1.5煙氣進(jìn)出口的設(shè)計(jì)134.1.6除霧區(qū)高度計(jì)算144.1.7脫硫塔總高度4.25小結(jié)15參考文獻(xiàn)16刖b二氧化硫是

2、大氣中主要污染物之一，是衡量大氣是否遭到污染的重要標(biāo)志。世界上有很多城市發(fā)生過(guò)二氧化硫危害的嚴(yán)重事件，使很多人中毒或死亡。在我國(guó)的一些城鎮(zhèn)，大氣中二氧化硫的危害較為普遍而又嚴(yán)重。因?yàn)槊禾吭谖覈?guó)的能源結(jié)構(gòu)中依舊占據(jù)重要的地位，所以我國(guó)的大氣污染以煤煙型污染為主，這就直接導(dǎo)致了我國(guó)的s02排放量連年增長(zhǎng)，s02的排放已導(dǎo)致許多地區(qū)出現(xiàn)了嚴(yán)重的酸雨現(xiàn)象，由此引起我國(guó)酸雨區(qū)不斷擴(kuò)大，造成全國(guó)每年經(jīng)濟(jì)損失1000億元以上，接近當(dāng)年國(guó)民生產(chǎn)總值的2.4%。我國(guó)目前許多中小型燃煤工業(yè)鍋爐，這成為我國(guó)so2排放的主要來(lái)源之一。而在這些鍋爐中，大部分沒(méi)冇安裝脫硫設(shè)備，致使許多地區(qū)酸雨頻頻發(fā)生，嚴(yán)重危害了工農(nóng)業(yè)生

3、產(chǎn)和人體健康。目前世界上減少二氧化硫排放量的主要措施有三種：1. 原煤脫硫技術(shù)，可以除去燃煤中大約40% 60%的無(wú)機(jī)硫。優(yōu)先使用低硫燃料，如含硫較低的低硫煤和天然氣等。2. 改進(jìn)燃煤技術(shù)，減少燃煤過(guò)程中二氧化硫和氮氧化物的排放量。例如，液態(tài)化燃煤技術(shù)是受到各國(guó)歡迎的新技術(shù)之一。它主要是利用加進(jìn)石灰石和白云石，與二氧化硫發(fā)生反應(yīng)，生成硫酸鈣隨灰渣排出。對(duì)煤燃燒 后形成的煙氣在排放到大氣中之前進(jìn)行煙氣脫硫。3. 目前主要用石灰法，可以除去煙氣中85% 90%的二氧化硫氣體。不過(guò)，脫硫效果雖好但十分費(fèi)錢(qián)。例如，在火力發(fā)電廠安裝煙氣脫硫裝置的費(fèi)用，要達(dá)電廠總投資的25%之多。這也是治理酸雨的主要困難

4、之一。本設(shè)計(jì)是某燃煤采暖鍋爐房煙氣脫硫系統(tǒng)設(shè)計(jì)，主要目的就是脫硫，以達(dá)到污染物排放標(biāo)準(zhǔn)。燃煤鍋爐燃燒過(guò)程排放的煙氣屮含有大量的二氧化硫污染物，若不采取措施，將會(huì)對(duì)周?chē)髿猸h(huán)境及居民造成嚴(yán)重的影響與危害。通過(guò)本課程設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)的進(jìn)行，目的是使學(xué)生對(duì)大氣污染物控制工程中的理論基礎(chǔ)知識(shí)有更加深入的理解，培養(yǎng)學(xué)生獨(dú)立設(shè)計(jì)能力，具備分析問(wèn)題和解決問(wèn)題的實(shí)踐能力。1設(shè)計(jì)任務(wù)書(shū)1.1課程設(shè)計(jì)題目某燃煤采暖鍋爐房煙氣除塵脫硫系統(tǒng)設(shè)計(jì)1.2設(shè)計(jì)原始材料1. 煤的工業(yè)分析如下表（質(zhì)量比，含n量不計(jì)）：表1低位發(fā)熱量16768kj/kgc 68%h4%s 1.5%w6%a 15%v 13%2. 空氣過(guò)剩系數(shù)：1.3 3

5、.排煙溫度:145°c 4.煙氣密度：1.34kg/m3 5.按鍋爐大氣污染物排放標(biāo)準(zhǔn)(gb13217-2001)屮二類區(qū)標(biāo)準(zhǔn)執(zhí)行： 煙塵濃度排放標(biāo)準(zhǔn)(標(biāo)準(zhǔn)狀況下)：200mg/m3二氧化硫排放標(biāo)準(zhǔn)(標(biāo)準(zhǔn)狀況下)：900mg/m32設(shè)計(jì)方案的選擇確定2.1標(biāo)態(tài)下實(shí)際煙氣量的計(jì)算燃燒單位質(zhì)量煤所需理論空氣量：表3樣煤成分表chsh20 重量(g) 680 40 15 60 摩爾數(shù)(mol)56.67 40 0.47 3.33 需氧數(shù)(mol)56.67 10 0.47以lkg燃煤燃燒為基礎(chǔ)，則由上樣煤成分表得理論需氧量為56.67+10+0.47=67.14mol/kg假定干空氣中氮和

6、氧的摩爾比(體積比)為3.78,則lkg煤完全燃燒 所需要的理論空氣量為：67.14 x (3.78+1) x22.4/1000=7.19m3/kg理論空氣量條件下煙氣組成(mol)為：co2： 56.67h2o： 20+3.33sox： 0.47n2： 67.14x3.78理論煙氣量為56.67?(20?3.33)?0.47?67.14?3.78?334.2592mol/kg22.43?7.49mn/kg 即 334.259271000空氣過(guò)剩系數(shù)?1.3時(shí)，實(shí)際煙氣量為ovfg?vfgo?v (1.3-1) =9.647m3a?-l) =7.49+7.19?n/kg2.2二氧化硫濃度的計(jì)算

7、煙氣屮s02濃度：cso2?mso2v(mg/3m )v一一標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下燃煤產(chǎn)生的實(shí)際煙氣量，(m3/kg) cs02?0.47?64?1000mg/m3?3118mg/m3 9.6472.3工況流量及去除效率的計(jì)算qt'3(m/h)工況流量 q?t'式中 q標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下煙氣流量，(m/h) 3t'工況下煙氣溫度，kt標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下溫度，273k9.647?40000?(145?273)3q/?m/h?590834.58m3/h?164.12m3/s273二氧化硫去除率：?1?cs900=l?0.711?71.1% c3118式中c、cs含義類上。3.

8、脫硫工藝的選擇3.1脫硫工藝比較3.2煙氣脫硫（fgd）工藝經(jīng)濟(jì)性能比較表6幾種煙氣脫硫（fgd）工藝經(jīng)濟(jì)性能比較工藝流程適用煤種含硫量（） ca/s鈣的利用率（）脫硫成效（）投資占電廠投資比例（）脫硫費(fèi)用（元/ts02脫除）設(shè)備占地面積灰渣狀態(tài)煙氣再熱濕式石灰石-石膏法>1.5 1.1 >90 >90 13-19 900-1250大濕需噴霧干燥法1-3 1.5 40-45 80-85 8-12 750-1050中干無(wú)需ufac 法 <2 2.0 35-40 70-75 3-5 600-900 小干無(wú)需cdsi 法 <2 1.5 4-45 60-70 2-4 60

9、0-800 極小干無(wú)需3.3脫硫方案的確定目前，燃煤企業(yè)脫硫技術(shù)大體可概括為干法、半干法和濕法，而技術(shù) 比較成熟、應(yīng)用最廣泛的是濕法石灰石/石膏法，但是該工藝存在投資運(yùn)行 費(fèi)用高、易結(jié)垢、易腐蝕等問(wèn)題，造成設(shè)備腐蝕快、維護(hù)費(fèi)用高，現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用也受到一定限制。3.4脫硫塔類型選擇目前較常用的吸收塔主要有噴淋塔、填料塔、噴射鼓泡塔和道爾頓型塔四類。噴淋塔是濕法脫硫工藝的主流塔型，而填料塔作為氣液兩相在塔內(nèi)連續(xù)接觸的典型形式。3.5噴淋塔含塵空氣進(jìn)氣口進(jìn)入除塵箱，因氣體突然擴(kuò)張，流速驟然降低，顆料較粗的粉塵，靠其自重力向下沉降，落入灰斗。細(xì)小粉塵通過(guò)各種效應(yīng)被吸附在濾袋外壁，經(jīng)濾袋過(guò)濾后的凈化空氣，通過(guò)

10、文氏管進(jìn)入上箱體，從出氣口排出，被吸附在濾袋外壁的粉塵，隨著時(shí)間的增長(zhǎng)，越積越厚，除塵器阻力逐漸上升，處理的氣體量不斷減少，為了使除塵器經(jīng)常保持有效狀態(tài)，設(shè)備阻力穩(wěn)定在一定的范圍內(nèi)，就需要清除吸附在濾袋外面的積灰。3.6填料塔填料塔內(nèi)氣液兩相連續(xù)接觸，清灰方式作用強(qiáng)度很火，而且其強(qiáng)度和頻率都可以調(diào)節(jié)，所以清灰效果好。本設(shè)計(jì)采用噴淋塔。4相關(guān)的設(shè)計(jì)計(jì)算4.1.1脫硫塔設(shè)計(jì)計(jì)算吸收塔是脫硫裝置的核心設(shè)備，采用集冷卻、吸收、除霧于一體的噴淋空塔。脫硫塔由塔筒體、吸收器、除霧器、沖洗系統(tǒng)等組成。由前面計(jì)算得鍋爐在標(biāo)準(zhǔn)狀況下煙氣流量為：q0?385880m3n/h4.1.2塔徑及底面積計(jì)算塔內(nèi)流速：取v

11、?4.5m/s煙氣屮s02的產(chǎn)生量為0.47x 22.4/1000x40000=421.12m3/h=0.117m3/s煙氣的體積流量(標(biāo)準(zhǔn)狀況下)ql= (9.647x40000) /3600=107m3/s設(shè)塔內(nèi)操作溫度為50°c,此條件下煙氣流量為：q2=107x(50+273)/(20+273)=117.9m3/sql?vs?v?r2?r?2.89m 取 2.89m d=2r=5.78m 即塔徑為 5.78 米。底面積 s= j! r2=26.23m24.1.3吸收區(qū)的高度計(jì)算依據(jù)石灰石法煙氣脫硫的操作條件參數(shù)得，選擇噴淋塔噴氣液反應(yīng)時(shí)間t=2.5s,則吸收區(qū)的高度為：hl=

12、vt=4.5x2.5=11.25m4.1.4漿液池漿池容量v1=l/g xqxt根據(jù)經(jīng)驗(yàn)石灰石法噴淋塔中液氣比一般為15-25l/m,本工藝取15l/mv一煙氣標(biāo)態(tài)濕態(tài)容積t一漿液停留時(shí)間v=15xll7x300=523.5m3選取漿液池的內(nèi)徑略大于吸收區(qū)內(nèi)徑d2=7m 漿液池高度：h2=4v/( jt d22)=4x526.5/( n x72)=13.6m 煙氣進(jìn)口底部到漿液面距離一般為0.8-1.2m,取h3=lm。334.1.5煙氣進(jìn)出口的設(shè)計(jì)取入口寬度與直徑之比0.6,出口寬度與直徑之比取0.7.則入口寬度:ll=9.2x0.6=5.52ml2=9.2x0.7=6.44m一般取吸收入口

13、煙氣溫度為100,出口煙氣溫度為50.v 入=117x373.15/293.15=148.9m3/sv 出=117x323.15/293.15=128.9m3/s進(jìn)出口煙氣流速一般為12-18m/s,取15m/s 則入口高度 h 入=148.9/(15x5.52)=1.79m 出 口高度 h 出=128.9/(15 x6.44)=1.33m4.1.6除霧區(qū)高度計(jì)算除霧器設(shè)計(jì)為兩段，每層除霧器上下各設(shè)有沖洗噴嘴。最下層沖洗噴嘴距最上層噴淋層33.5m ;距最上層沖洗噴嘴3. 43. 5m,這里都取3.5m,則除霧區(qū)高度7m最上層沖洗噴嘴距吸收塔出口的距離為塔直徑的50%100%,這里取80%,故

14、該距離為2m4.1.7脫硫塔總高度綜上，噴淋塔總高度h?hl?h2?h3?h 出？h 人？h6?11.25?13.6?l?1.79?1.33?7?2?m?37.97m4.2煙囪的設(shè)計(jì)4.2.1煙囪高度的確定4.2.2煙囪有效源高度相關(guān)資料可得燃燒鍋爐煙囪最低允許高度設(shè)為hs=60m煙氣熱釋放熱計(jì)算工況下 qv=qv?107?(273?145)?163m3/s 273qh?0.35paqvt?22574kw ts2100kw?qh?21000kwt?35kh?noqhnlhsn2n?lnl 取 3/5，n2 取 2/5，no 取 0.292h=0.292?225740.6?600.4?l/4=153.72mh?hs?h?153.72?60?213.7m4.2.3煙囪直徑的確定設(shè)煙氣在煙囪內(nèi)流速a=163/40=4.07m2平均直徑d?v=40m/s,平均截面積為4.3系統(tǒng)阻力計(jì)算4.3.1摩擦阻力計(jì)算l?v2?pl?d2式中l(wèi)一一管道長(zhǎng)度，md一一管道直徑，m?一一煙氣密度，kg/m3v一一管中氣流平均速率?一一摩擦阻力系數(shù)402?200?1.34?pl?0.02?479.2pa2?2.275.小結(jié)感謝我的指導(dǎo)老師商老師耐心的看完了我的設(shè)計(jì)。通過(guò)本次課程設(shè)計(jì)，我充實(shí)了自己的專業(yè)知識(shí)，了解了很多環(huán)境工程設(shè)計(jì)方面的工藝，