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1辽宁科技学院本科毕业论文开题报告题目：沈阳五里河供暖公司燃煤锅炉脱硫除尘工艺设计专题：系别：生物医药与化学工程学院专业：环境工程班级：环境BG101班学生姓名：孙博学号：6411110121指导教师：杨芳2014年3月27日2开题报告撰写要求1．开题是本科毕业设计最重要环节之一，学生要高度重视开题报告的撰写工作。2．开题报告一式一份，由学生妥善保管，最后连同毕业设计任务书、说明书等相关资料一起装入学生本科毕业设计资料袋中存档。3．开题报告应在指导教师指导下，由学生独立完成。4．开题工作应在教学进程表中，本科毕业设计（论文）第二周周末前完成。5．学生查阅的参考文献（含指导教师推荐的参考文献），设计类题目一般不少于10篇，论文类一般不少于12篇。3毕业设计(论文)开题报告一、本课题的目的及意义、研究现状分析（一）本课题的目的及意义自从跨入21世纪以来，人类就一直面临着实现经济与社会协调发展的重大课题，随之带来的是各种环境问题，温室效应、酸雨、臭氧层破坏、淡水资源危机、能源短缺、森林资源锐减、土地荒漠化、物种加速灭绝、垃圾成灾、有毒化学品污染等。目前，大气污染已经变成一个全球性的问题，是全世界城市居民生活中无法逃避的现实，它的产生主要是人类的生产活动造成的，严重影响了人体的舒适，危害了人体的健康。我国是一个煤炭资源相对丰富的国家，随着经济的快速增长，每天消耗着大量的能源，其中对煤炭的依赖相当严重，燃煤排放的二氧化硫、颗粒物等有毒有害的污染物质急剧增多，加上我国很多地区使用的都是高硫煤，燃煤设备未能采取除尘脱硫措施，致使二氧化硫和烟尘的排放量不断增加，造成严重的环境污染，最具代表性的就是我国近一两年出现的雾霾天气，这不仅影响了人体的健康，更对植被产生了危害。因此，社会对大气污染的关注程度越来越高，对大气污染治理的意愿也越来越强烈，在工业生产中，对高效率、低成本、低能耗的除尘脱硫设备的需要与日俱增。本课题以沈阳五里河供暖公司燃煤锅炉产生的烟气作为基础设计资料，对烟气系统进行除尘脱硫系统设计,通过本设计，掌握除尘脱硫基本的设计方法，具备初步的大气污染控制工程方案及设备的独立设计能力，锻炼查阅和收集专业资料和设计手册的技能，培养我们综合运用所学的理论知识独立分析和解决大气污染控制工程实际问题的实践能力。另外，通过进一步研究各种脱硫工艺以及除尘器的运行原理和特点，选择合适的除尘器以及脱硫工艺，使燃煤锅炉排放的颗粒污染物和含硫气体达到《锅炉大气污染物排放标准》（GB13271—2001）中二类区Ⅱ时段标准要求。（二）研究现状分析近年来，随着经济的迅速发展，以原煤为燃料的锅炉每年都在逐步增加，尤其是在北方，冬天寒冷，需要供暖，各种中小型供暖燃煤锅炉排放的污染物对环4境造成了很大危害。由于煤炭的化学成分，燃煤燃烧后产生大量微细灰尘及以硫为主要成分的气体，硫与空气中的水分起化学反应生成酸性水气，最后形成酸雨，而灰尘漂浮在空中导致PM2.5的浓度升高，两者对环境以及人的身体健康都有很大的危害。为了减少这种危害，近年来出现了很多除尘脱硫技术。在除尘方面，主要设备为除尘器，我国的除尘器生产已具有一定的规模，各种旋风除尘器、湿式除尘器、袋式除尘器和静电除尘器等性能逐渐完善，各种除尘设备有其特点，各自有自己的适用范围。在脱硫方面，目前，世界上烟气脱硫工艺有上百种，但具有实用价值的工艺仅十几种。根据脱硫反应物和脱硫产物的存在状态可将其分为湿法、干法和半干法3种。湿法脱硫工艺应用广泛，占世界总量的85.0%，其中氧化镁法技术成熟，尤其对中、小锅炉烟气脱硫来说，具有投资少、占地面积小、运行费用低等优点，非常适合我国的国情。1、除尘技术研究现状随着社会的进步，空气质量一天天变差，环境问题越开越受到人们的重视，燃煤烟气的除尘技术成了人们研究的重大课题，所谓烟气除尘是指利用各种除尘器对空气中的粉尘颗粒污染物进行处理的技术。（1）除尘技术概述悬浮在大气中的粉尘颗粒超过一定的浓度就会毒化环境，危害人体健康，因此，对从污染源排放出来的粉尘进行有效的控制与防治，是除尘的主要手段之一。一般说，任意形状与任何密度的固体粉尘或液柱，大小在10-3~103µm之间，且悬浮在气体介质中，这种混合气体称为气溶胶，把气溶胶中固相粉尘或液相雾珠从气体介质中分离出来的过程称为除尘过程。从捕集分离的物质看，不管是无用甚至是有害的物质，还是有使用价值可回收的物料，也不管是从净化气体角度出发或与气体净化无关，都包括在广义的除尘范围内。使粉尘颗粒产生弥散、扩散、碰撞、凝聚、沉降、分离等现象的作用或作用力如下：1）来自运载介质气体的：分子扩散；紊流扩散；流体流动作用。2）来自粉尘颗粒的：布朗扩散；颗粒间的吸引力；电荷间的吸引与排斥力。3）外力：磁力；电力；机械力，如重力、惯性力、声波力。5（2）除尘器分类除尘器是从含尘气体中分离并捕集粉尘、炭粒、雾滴的装置，它的工作状况直接影响排往大气中的粉尘浓度，从而影响周围环境。由于生产的需要，实践中采用了多种多样的除尘器，根据所利用的除尘机理不同，除尘器可分为机械除尘器（机械力）和电除尘器（电力）两大类。机械力中有重力、惯性力、冲击、粉尘与水滴的碰撞等，过滤也是机械力作用的一种形式。根据在除尘过程中是否采用液体进行除尘或清灰，又可分为干式除尘器和湿式除尘器，干式除尘器包括重力沉降室、惯性除尘器、电除尘器、布袋除尘器、旋风除尘器；湿式除尘器包括喷淋塔、冲击式除尘器、文丘里洗涤剂、泡沫除尘器和水膜除尘器等。除上述分类方法外，习惯上将除尘器分为四类。1）机械式除尘器：包括重力沉降室，惯性除尘器和旋风除尘器。这类除尘器的特点是结构简单、造价低、维护方便，但除尘效率不很高，往往用作多级除尘系统中的前级欲除尘。2）过滤式除尘器：包括袋式除尘器和颗粒层除尘器。其特点是以过滤机理作为除尘的主要机理，根据选用的滤料和设计参数的不同，带式除尘器的效率可达很高（99.9%）以上。3）湿式除尘器：包括低能湿式除尘器和高能文氏管除尘器。这类除尘器的特点主要是用水作为除尘的介质。一般来说，湿式除尘器的除尘效率高，当采用文氏管除尘器时，对微细粉尘的去除效率仍可达95%以上，但所消耗的能量较高，湿式除尘器的主要特点是会产生污水，需要进行处理，以消除二次污染。4）电除尘器：以电力为捕尘机理。分为干式电除尘器和湿式电除尘器，特点是除尘效率高，消耗动力少，主要缺点时钢材消耗多，投资高。实际中的除尘往往综合几种除尘机理的共同作用，目前中小型燃煤锅炉常用的除尘器主要有袋式除尘器、静电除尘器以及旋风除尘器等。（3）常用除尘器1）袋式除尘器袋式除尘器是一种干式滤尘装置。它适用于捕集细小、干燥、非纤维性粉尘。滤袋采用纺织的滤布或非纺织的毡制成，利用纤维织物的过滤作用对含尘气体进6行过滤，当含尘气体进入袋式除尘器后，颗粒大、比重大的粉尘，由于重力的作用沉降下来，落入灰斗，含有较细小粉尘的气体在通过滤料时，粉尘被阻留，使气体得到净化。一般性滤料的除尘效率是不够高的。除尘原理：含尘烟气进入滤袋后，通过滤布空隙时，烟尘因筛滤截留、惯性碰撞、静电吸引和扩散等作用而被滤布捕集，透过滤料的清洁气流由排出口排出。沉积在滤料上的粉尘层，通过清灰过程落入灰斗中。在滤料上最初形成的粉尘层称为粉尘初层，初层形成后，它成为袋式除尘器的主要过滤层，滤布仅起形成初层的支撑作用。袋式除尘效果的好坏与多种因素有关，但主要取决于滤料。2）静电除尘器静电除尘器是利用高压电场使烟气发生电离，气流中的粉尘荷电在电场作用下与气流分离。负极由不同断面形状的金属导线制成，叫放电电极。正极由不同几何形状的金属板制成，叫集尘电极。静电除尘器的性能受粉尘性质、设备构造和烟气流速等三个因素的影响。粉尘的比电阻是评价导电性的指标，它对除尘效率有直接的影响。比电阻过低，尘粒难以保持在集尘电极上，致使其重返气流。比电阻过高，到达集尘电极的尘粒电荷不易放出，在尘层之间形成电压梯度会产生局部击穿和放电现象。这些情况都会造成除尘效率下降。除尘原理：该装置是在针状负电极(电晕电极)和板状正电极(集尘电极)之间加上60KV的高压电，针状电极附近就产生电晕放电，气体被电离为正负离子，这些离子极性和放电极相反者(即正离子)立即消失，相同者(负离子)，由于电场力的作用而移向板状正电极。当含尘气流通过电场时，气流中的尘粒在电场中与向板状正电极移动的负离子相遇，尘粒荷电，并受电场力作用也移向板状正电极，从而使尘粒在板状正电极处被捕集下来。当积尘板表面的尘粒沉积到一定厚度时，用机械振动方法将其除掉。为了保证除尘器在高效率下运行，必须使粉尘粒荷电、粒子捕集和清灰等过程进行得十分有效，才能收到好的除尘效果。3）旋风除尘器旋风除尘器是由进气管、排气管、圆筒体、圆锥体和灰斗组成。旋风除尘器结构简单，易于制造、安装和维护管理，设备投资和操作费用都较低，已广泛用7于从气流中分离固体和液体粒子，或从液体中分离固体粒子。在普通操作条件下，作用于粒子上的离心力是重力的5～2500倍，所以旋风除尘器的效率显著高于重力沉降室。在机械式除尘器中，旋风式除尘器是效率最高的一种。它适用于非黏性及非纤维性粉尘的去除，大多用来去除5μm以上的粒子，并联的多管旋风除尘器装置对3μm的粒子也具有80～85%的除尘效率。选用耐高温、耐磨蚀和腐蚀的特种金属或陶瓷材料构造的旋风除尘器，可在温度高达1000℃，压力达500×105Pa的条件下操作。从技术、经济诸方面考虑旋风除尘器压力损失控制范围一般为500～2000Pa。因此，它属于中效除尘器，且可用于高温烟气的净化，是应用广泛的一种除尘器，多应用于锅炉烟气除尘、多级除尘及预除尘。它的主要缺点是对细小尘粒（5μm）的去除效率较低。除尘原理：含尘烟气切向进入并在旋风除尘器内强烈地沿筒壁旋转,并逐渐沿筒壁以螺旋线运动下降,由于强烈的旋转所产生的离心力,把烟尘抛向筒体内壁面,集积在壁面上的烟尘靠重力逐渐下降至除尘器的底部,并经集灰斗排出。净化后的烟气从除尘器上部的中间芯管排出。2、脱硫技术研究现状我国的能源构成以煤炭为主，其消耗量日益增加,占一次能源总消耗量的70%左右，这种局面在今后相当长的时间内不会改变，据统计，我国人为SO2排放量已经达2.341×107t/a，位居世界首位，是世界上大气环境SO2严重污染的少数国家之一，因此加大SO2的控制力度显得非常紧迫和必要。（1）现有脱硫工艺概述目前国内、外已开发出很多种烟气脱硫技术(FGD)，具有实用价值的工艺仅十几种，分别适应不同的场合和要求。根据脱硫产物是否回收可分为抛弃法和回收法。根据脱硫反应物和脱硫产物的存在状态又可分为湿法、干法、和半干法。根据净化的原理可将烟气脱硫分为吸收法、吸附法和催化转换法。湿法脱硫技术主要包括石灰(石灰石)法、双碱法、钠法、镁法、氨法、海水法、磷铵肥法等干法脱硫技术主要包括活性碳吸附法、电子束照射法、等离子体脱硫法、催化氧化和还原法等。半干法脱硫技术主要包括烟气循环流化床技术、喷雾干燥、炉内喷钙/增湿活化脱硫技术。8湿法脱硫是基于溶液中的碱性物质与溶解于水的气态二氧化硫(SO2)即亚硫酸(H2SO3)进行中和反应，达到去除SO2的目的。由于液相反应强度大大高于气相和固相，因而湿法脱硫比干法、半干法脱硫效率高，应用也最为广泛，占全世界装置总量的95%以上。（2）现有脱硫工艺比较从2009年开始，应用于我国工业锅炉烟气脱硫技术有十几种，而最普遍莫过于国家环保部2009年颁布的《工业锅炉及炉窑湿法烟气脱硫工程技术规范》(HJ462-2009)中提及的4种方式方法：石灰法、石灰石-石膏法、双碱法、钙钠法及氧化镁法。这四种方法属国家环保部认可的用于工业锅炉及炉窑湿法脱硫工艺技术。从数量上看，4种方法在北方城市中应用达到95%以上的是双碱法与氧化镁法工艺。表2.1列出了几种湿法脱硫工艺。表2.1湿法脱硫工艺比较石膏法钠法双碱法氧化镁法氨法海水法脱硫效率%90~9890~9890~9890~9890~9870~85结垢易结垢不结垢不结垢不结垢不结垢不结垢堵塞堵塞堵塞堵塞不堵塞不堵塞不堵塞占地面积大小中小大中