SHF20-25型锅炉中硫烟煤烟气湿式石灰法除尘脱硫一体化系统设计

目录1引言...............................................................12烟气量的计算.......................................................23净化系统设计方案...................................................53.1净化系统的组成................................................53.2净化系统设计的基本内容.......................................54设备结构设计计算...................................................64.1除尘设备结构设计.............................................64.2脱硫设备结构设计..............................................75烟囱的设计........................................................106风机的选型与阻力的计算............................................157结束语............................................................19参考文献............................................................20第1页1引言我国是煤炭资源十分丰富的国家，一次能源构成中燃煤占75％左右。随着我国经济的快速发展，煤炭消耗量不断增加，二氧化硫的排放量也日趋增多，造成二氧化硫污染和酸雨的严重危害。据最新报道，1999年我国二氧化硫排放总量为1857万吨，其中工业来源为1460万吨，生活来源为397万吨。酸雨区面积占国土面积的30％，主要分布在长江以南、青藏高原以东的广大地区及四川盆地。对106个城市的降水pH值监测结果统计表明，降水年均pH值低于5.6的有43个城市，占统计城市的40.6％。统计的59个南方城市中，降水年均pH低于5.6的有41个，占69.5％。酸雨使得森林枯萎，土壤和湖泊酸化，植被破坏，粮食、蔬菜和水果减产，金属和建筑材料被腐蚀。空气中的二氧化硫也严重地影响人们的身心健康，它还可形成硫酸酸雾，危害更大。为防止二氧化硫和酸雨污染，1990年12月，国务院环委会第19次会议通过了《关于控制酸雨发展的意见》。自1992年在贵州、广东两省，重庆、宜宾、等九个城市进行征收二氧化硫排污费的试点工作。1995年8月，全国人大常委会通过了新修订的《大气污染防治法》。1998年2月17日，国家环保局召开了酸雨和二氧化硫污染综合防治工作会议。这都说明我国政府高度重视酸雨和二氧化硫污染的防治。国家环保局局长解振华指出：“成熟的二氧化硫污染控制技术和设备是实现两控区控制目标的关键因素。”他同时指出：为了实现酸雨和二氧化硫污染控制目标，要加快国产脱硫技术和设备的研究、开发、推广和应用。因此研究开发适合我国国情的烟气脱硫技术和装置，吸收消化国外先进的脱硫是当前的迫切任务。能源工业是国民经济的基础，我国的能源结构以煤为主且在短期内难以改变。煤炭的大量使用，造成严重的环境问题，其中SO2是形成酸雨的主要物质之一，因此燃煤脱硫对环境保护、社会效益、经济效益各方面非常重要。国从20世纪70年代开始电站锅炉的烟气脱硫技术的研究，但进展缓慢。由于第2页工业发展，燃煤增加，酸雨的危害日益严重，对SO2的污染控制技术在七五期间被列入国家重点攻关项目。此后经过多年努力，与引进技术相结合，建立了大型工业装置。我国引进的技术虽然设备先进、运行稳定、自控程度高，但投资和运行费用极高，以目前我国的情况很难推广应用。因此急需根据我国国情，开发适应我国市场需要的烟气脱硫技术，达到产业化应用。二氧化硫控制方法多种多样，可以分为三大类：（1）燃烧前脱硫，如洗煤等。（2）燃烧中脱硫，如型煤固硫、炉内喷钙等。（3）燃烧后脱硫，即烟气脱硫（FGD），是目前应用最广、效率最高的脱硫技术我国近年来大气污染严重，据国家环保局统计，1997年，我国的SO2排放量达2346万吨，超过美国及欧洲国家，成为世界SO2排放第一大国。1998年开始由于国家政策倾斜及环境问题越来越受到人们的重视，排放量开始下降，但大幅度控制SO2排放仍迫在眉睫。目前，控制SO2排放的最有效途径是FGD技术，即烟气脱硫。烟气脱硫技术一般分为湿法、干法、半干法三大类。湿式脱硫除尘技术是由水、气、固三相工艺技术组成的一个系统，而不能仅仅把它看成是一个脱硫除尘器。从推广应用角度来说，水系统的完好性，对发挥该技术在脱硫中的作用有着更为现实和重要的意义。2烟气量的计算已知：设计耗煤量：2.4t/h设计煤成分：%5.60YC,H%4Y,O%4Y,N%1Y,%5.1YS,属于中硫媒，排烟温度：160℃，空气过剩系数：1.2，飞灰率：35％，烟气在锅炉出口前阻力：800Pa，污染物排放按锅炉大气污染排放标准中2类区新建排污项目执行，连接锅炉，净化设备及烟筒等净化设备系统的管道假设长度150m，90°弯头30个。第3页以1Kg煤为基准，则由已知可：表2.1各个反应参数质量（g）摩尔数（mol）需氧数（mol）生成物（mol）CHONSAWV6454030101514012015053.75401.8750.7140.4696.66753.7510-0.937500.469000CO2:53.75H2O:20SO2:0.469（1)所以由上表可得燃煤1kg的理论需氧量为：282.639375.0469.01075.53)(2On煤kgmol（2)假定干空气中氮与氧的摩尔比为3.78，则1kg该煤完全燃烧所需理论空气量为：488.30278.31282.63)(）（理论空气n煤kgmol即：776.610004.22488.302)(理论V煤kgmol（3)空气过剩系数：2.1。实际所需空气量为:11.3782.1488.302)(实际n煤kgmol即:47.810004.2211.378)(实际空气V煤kgmol（4)理论烟气量为：第4页53.75＋20＋6.667＋0.469＋63.282*3.78=320.092mol/kg媒即：煤kgmN/17.710004.22092.3203空气过剩系数：2.1实际烟气量为：煤kgmN/864.8776.625.017.73（5)燃用1kg该煤产生的烟气量中：a.含有的水量为：667.26667.620)(2ohnmol即质量为：：480)(2ohmgb.含有的2CO量为：molnCO75.53)(2即质量为：：gmCO2365)(2c.含有的2SO量为：)(2SOn=0.469mol即质量为：)(2SOm=0.469×64=30.016g即2SO的浓度为：3/86.3864.8016.30Nmg（6)所以在该设计下所得的总烟气量为：smhmKgVNNn3391.56.21273864.82400（7)因排烟温度为160摄氏度，即T=433K.由公式：nsnsTTVV可得：煤KgmVs315273433)10004.22667.26864..8(]1[所以有在排烟温度160摄氏度下，烟气中2SO的浓度为:3)(215016.302mgCSO第5页烟气中粉尘的浓度为：3)(32.21529.0120NmgC粉尘在该温度下所得的总烟气量为：smhmVNN3310360001524003净化系统设计方案3.1净化系统的组成一般净化系统由以下几部分组成：（1）集气罩集气罩是用以铺集污染空气的，其性能对净化系统的技术经济指标由直接的影响。由于污染源设备结构和工作操作工艺的不同，集气罩的形式也多种多样的。（2）风管在净化系统中用以输送气流的管道称为风管，通过风管使系统的设备和部件连成一个整体。（3）净化设备为了防治大气污染，当排气中污染物含量超过排放标准时，必须采用净化设备进行处理。达到排放标准后，才能排入大气。（4）通风机通风机是系统中气体流动的动力。为了防治通风机的磨损和腐蚀，通常把风机设在净化设备后面。（5）烟囱烟囱是净化设备的排气装置，由于净化后的烟气仍含有一定量的污染物，这些污染物在大气中扩散，稀释，并最终沉降到地面。为了保证污染物的地面浓度不超过大气环境质量标准，烟囱必须有一定的高度]4[。3.2净化系统设计的基本内容净化系统设计的基本内容包括污染物的捕集装置。输出管道，净化设备及排放烟囱设计四个部分。当然，为了满足系统正常运行的需求，还应针对处理污染物的特性，完成上述系统增设设备及附件的设计。(1)捕集装置的设计污染物的捕集装置通常是集气罩。设计内容主要包括集气第6页罩结构形式，安装位置以及通风机参数确定等内容。此设计采用外部集气罩，它的结构简单，制造方便，吸气方向与污染气流方向往往不一致，一般需要较大的排风量才能控制污染气流的扩散，而且容易受到室内横向气流的干扰，捕集效率很低。采用侧吸罩形式。(2)输出管道设计管道设计主要包括管道布置，管道内气体流速确定，管径选择，压力损失计算以及通风机选择等内容。(3)净化设备选择按以下程序进行：○1工程调查。○2根据排放标准和生产要求，计算需要达到的净化效果。○3根据污染物性质和操作条件确定净化方法和净化流程。○4对设备的技术指标和经济指标进行全面比较，选定最适宜的净化设备。○5确定净化设备的型号规格及运行参数。(4)排放烟囱设计主要包括结构尺寸及工艺参数的设计。以上相应设计在下面计算。4设备结构设计计算湿式除尘器具有投资低，操作简单占地面积小，能同时进行有害气体的净化、含尘气体的冷却和加湿等优点，特别适用于处理高温高湿和有爆炸性危险的气体的净化。文氏管洗涤器主要用于净化细微粉尘，能除去1—5m的尘粒，效率高而且不会产生二次飞扬，特别对粒径在2m以下具有粘附性和潮解性的粉尘，更是适宜，因而在很多部门都得到采用。但是它有比较大的缺点，首先是压降大。当除去lm以上的尘粒时，压降为2002mmHO左右，效率约为98%，当粉尘粒径小于0．5m时，压降要高达10002mmHO，效率也较低。其次是含尘污水的处理。文氏管洗涤器由于用水量较大，在设计与选用时必须充分考虑污水处理，以免造成水源的污染。4.1除尘设备结构设计由前面计算可得：进口烟气流量为:第7页min6001036000333msmhmQ进口烟气浓度为：2.323mg设计喷雾塔洗涤器除尘。一般空塔流速为0.6-1.5m/s,此处以1m/s进行设计，则可得吸收塔直径为：V=A·v（4.1）所以可得：vVD14.34（4.2）mD57.3114.3104，取3.6m校正：24DVv（4.3）smsmv199.06.314.31042计算喷雾塔的高由h=v·t（4.4）其中：v—烟气流速。此处取v=1m/st—喷雾时间，此处取t=2s进行设计，则可得其有效高度为：mh221一般取除尘器压力算损失为200Pa.液气比为：0.4～2.73/mL.喷水压力：0.1～0.2ūPa。4.2脱硫设备结构设计一般空塔流速为1-5m/s,此处以1m/s进行设计，则可得吸收塔直径为：第8页V=A·v（4.5）所以可得：vVD14.34（4.6）mD57.3114.3104，取3.6m校正：24DVv（4.7）smsmv199.06.314.31042计算吸收塔的高由h=v·t（4.8）其中：v—烟气流速。此处取v=1m/st—吸收反应时间，一般石灰系统的烟气脱硫时间为6—10s,此处取t=