DG—120_39型火電廠鍋爐高硫無煙煤煙氣噴霧干燥法脫硫和袋式除塵系統(tǒng)設(shè)計(jì)

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)展起來的一種半干法脫硫工藝。噴霧干燥法是目前市場份額僅次于濕鈣法的煙氣脫硫技術(shù)，其設(shè)備和操作簡單，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)主要過程。1.3 煙氣脫硫與干燥原理當(dāng)煙氣進(jìn)入噴霧干燥塔后，立即與霧化漿液混合，氣相中迅速溶解于滴狀液體中，并與吸收劑發(fā)生化學(xué)反應(yīng)。吸收的總反應(yīng)為： 以上反應(yīng)使氣相中不斷溶解從而達(dá)到脫硫目的，在此過程

2、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。采用并流型噴霧干燥形式能使液滴與熱風(fēng)同方向流動，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： 影響去除率的工藝參數(shù)包括吸收塔煙氣

3、出口溫度接近絕熱飽和溫度的程度、吸收劑鈣硫比，以及入口濃度。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)（mol） 需氧氣數(shù)（mol）生成物(mol)C60563.3363.33CO2:63.33H804010H2O:20S150.93750.9375SO2:0.9375O301.25-0.625N100.71N2:0.355W802.22A180由上表可得燃煤1kg的理論需氧量為： (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： (2.2)實(shí)際空氣量 (2.3)則煙氣的組成：CO2:63.

4、33mol H2O:20+2.22=22.22molSO2:0.94mol N2:73.6433.78+0.355=278.73mol理論煙氣量： (2.4)實(shí)際煙氣量： (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。實(shí)際煙氣體積：由得： (2.6)煙氣中SO2的質(zhì)量： (2.7)煙氣中SO2的濃度： (2.8)已知飛灰率為28%，則粉塵濃度： (2.9)已知火電廠鍋爐設(shè)計(jì)耗煤量為14t/h，即14000kg/h，則每小時(shí)產(chǎn)煙量： (2.10)3除塵器的選擇3.1除塵效率3.2除塵器的選擇工況下煙氣流量：所以采用脈沖袋式清灰除塵器。3.3除塵器的設(shè)計(jì)3.3.1

5、過濾面積3.3.2濾袋的尺寸單個(gè)濾袋直徑：，取單個(gè)濾袋長度：，取濾布長徑比一般為，3.3.3每條濾袋面積3.3.4濾袋條數(shù)3.3.5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1-5m/s，此處以3m/s設(shè)計(jì)，因計(jì)算脫硫塔高式中，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：其余設(shè)備按需要選相應(yīng)型號5煙囪設(shè)計(jì)計(jì)算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量,且溫度高于周圍

6、氣溫而產(chǎn)生一定浮力，所以可以上升至很高的高度。這相對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煙囪的幾何高度，m； 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60m5.1.1 煙氣釋放熱計(jì)算 式中：煙氣熱釋放率，kw； 大氣壓力，取鄰近氣象站年平均值； 實(shí)際排煙量， 煙囪出口處的煙氣溫度，433K； 環(huán)境大氣溫度，K；取環(huán)境大氣溫度=293K，大氣壓力=978.4kPa 5.1.2煙氣抬升高度計(jì)算由，可得式中：系數(shù)，取0.6，取0.4，取0.292，則： 則煙囪有效高度 5.1.3 煙囪直徑的計(jì)算設(shè)煙氣

7、在煙囪內(nèi)的流速為，則煙囪平均截面積為：則煙囪的平均直徑d為：取煙囪直徑為DN1200mm，校核流速v得：5.2 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： （4-5）式中：摩擦阻力系數(shù)，無量綱；管內(nèi)煙氣平均流速，；煙氣密度，；管道長度，m；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：6管道設(shè)計(jì)1、管道采用薄皮鋼管，管內(nèi)煙氣流速為，則管道直徑D為：式中 鍋爐出口的煙氣流量；煙氣流速，煤粉、焦炭粉粒等管道煙氣最低流速為管壁厚度取查環(huán)境工程設(shè)計(jì)手冊得取管徑為,管壁厚度為的鋼板制風(fēng)管，7.系統(tǒng)阻力的計(jì)算7.1摩擦壓力損失取，對于圓管工作狀態(tài)下的煙氣密度：7.2局部壓力損

8、失彎頭，40個(gè)彎頭出口前阻力為850Pa，除塵器阻力選1400Pa，脫硫設(shè)備阻力選100Pa8.風(fēng)機(jī)的選擇8.1風(fēng)量的計(jì)算8.2風(fēng)壓的計(jì)算結(jié)合風(fēng)機(jī)全壓及送風(fēng)量，選用型離心引風(fēng)機(jī)，其性能參數(shù)見表3。表3 型離心引風(fēng)機(jī)性能參數(shù)機(jī)號功率轉(zhuǎn)速流量全壓6C18.5285080201512933642452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，m3/h；-通風(fēng)機(jī)全壓效率，一般取0.50.7；-機(jī)械傳動效率，對于直聯(lián)傳動為0.95；電動機(jī)備用系數(shù)，對引風(fēng)機(jī)，=1.3；代入數(shù)據(jù)得：9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，轉(zhuǎn)換為煙囪出口溫度25：則 設(shè)脫硫效率為95

9、.88，脫硫后：依據(jù)大氣污染物排放標(biāo)準(zhǔn)中2類區(qū)新建排污項(xiàng)目執(zhí)行，煙塵最高排放標(biāo)標(biāo)準(zhǔn)700mg/m3，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：0.9492×64×14000×0.25×0.8%×=1.7200其為GB16297-1996現(xiàn)有污染源大氣污染物排放限值中二級排放區(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：7.22×（1-99.9%）= 7.22mg/m3<150 mg/m3檢

10、驗(yàn)煙氣排放速率=總煙氣量煙氣出口濃度=(國標(biāo)中二級排放區(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：本設(shè)計(jì)任務(wù)書中規(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 132712001）可查出煙塵最高允許排放濃度為200mg/m3，二氧化硫的最高允許排放濃度為。GB16297-1996現(xiàn)有污染源大氣污染物排放限值中二級排放區(qū)中二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)處理后可以在國家2級標(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3

11、00天計(jì)算）：國家規(guī)定的煙塵總排放濃度為，因?yàn)?，所以符合排放?biāo)準(zhǔn)。的總排放濃度（按每年300天計(jì)算）：國家規(guī)定二氧化硫的總排放濃度為，因?yàn)樗圆环吓欧艠?biāo)準(zhǔn)。此方法不適于高硫煤。10心得體會做學(xué)術(shù)并不辛苦，我覺得，做課程設(shè)計(jì)是一件很開心的事情。在完成每一個(gè)小題目的過程中，我收獲的不僅僅是對一個(gè)課程難題進(jìn)行了求解，更重要的是，從提出問題、撰寫緒論摘要，到查閱相關(guān)文獻(xiàn)，到提出自己的方法，最終撰寫論文，這一系列工作的親身體驗(yàn)不同于任何來自于他人的經(jīng)驗(yàn)，畢竟，只有真正經(jīng)歷過，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，而樂趣又在哪里，等等。對于一個(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)的過程中，更加堅(jiān)定了自己以后主動學(xué)習(xí)的信念。11參考文獻(xiàn)1.郝吉明，馬廣大.大氣污染控制工程.第二版.北京：高等教育出版社，20022. 黃學(xué)敏，張承中.大氣污染控制工程實(shí)踐教程.北京：高等教育出版社，2