課程設計---dg-220-100型火電廠鍋爐高硫無煙煤煙氣濕式石灰法脫硫系統(tǒng)設計

1、<p><b>　　目錄</b></p><p>　　1 文獻綜述……………………………………………………………………………1</p><p>　　1.1 濕式石灰法脫硫工藝…………………………………………………………1</p><p>　　1.2 工藝原理………………………………………………………………………1</p>

2、<p>　　1.3 主要設備………………………………………………………………………2</p><p>　　1.4 濕式石灰法特點………………………………………………………………2</p><p>　　1.5 應用現(xiàn)狀………………………………………………………………………2</p><p>　　2 設計計算…………………………………………………………………

3、………2</p><p>　　2.1煙氣量的計算…………………………………………………………………2</p><p>　　2.2濕石灰法煙氣脫硫系統(tǒng)設計…………………………………………………4</p><p>　　2.3 煙囪的設計……………………………………………………………………6</p><p>　　2.4 管道設計…………………………

4、……………………………………………9</p><p>　　2.5系統(tǒng)總阻力的計算……………………………………………………………10</p><p>　　2.6風機和電動機選擇與計算……………………………………………………10</p><p>　　3 設計數(shù)據(jù)的核算…………………………………………………………………11</p><p>　　4

5、 總結(jié)………………………………………………………………………………11</p><p>　　參考文獻……………………………………………………………………………12</p><p><b>　　摘要</b></p><p>　　等其態(tài)污染物在大氣中形成的二次微細粒子，它對大氣造成的危害不容忽視。而控制空氣中二氧化硫含量已經(jīng)成為世界各國共同要解決

6、的問題。目前，控制SO2排放的最有效途徑是FGD技術(shù)，即煙氣脫硫技術(shù)，其中石灰-石灰石法應用比較廣泛，本設計正是采用的此方法。</p><p>　　這次濕式石灰法工藝脫硫技術(shù)課程設計內(nèi)容主要包括：石灰法技術(shù)的原理及其原理的介紹；脫硫設備的影響因素及當代對石灰石法脫硫技術(shù)的應用現(xiàn)狀。</p><p>　　在計算書中計算了脫硫系統(tǒng)各部分的結(jié)構(gòu)組成。其中包括煙氣產(chǎn)生量，二氧化硫含量煙塵濃度，并計

7、算了脫硫設備的結(jié)構(gòu)，對吸收塔結(jié)構(gòu)、煙囪的結(jié)構(gòu)、管道系統(tǒng)設計、阻力計算、風機電極的選擇等。并繪制了流程圖，噴霧塔、除霧器的CAD詳圖。</p><p><b>　　1 文獻綜述</b></p><p>　　1．1 濕式石灰法脫硫工藝</p><p>　　濕式石灰/石灰石法脫硫最早由英國皇家化學工業(yè)公司在20世紀30年代提出，目前是應用最廣泛的

8、脫硫技術(shù)。在現(xiàn)代的煙氣脫硫工藝中，煙氣用含亞硝酸鈣和硫酸鹽的石灰石漿液洗滌，與漿液中的堿性物質(zhì)發(fā)生化學反應生成亞硫酸鹽和硫酸鹽，新鮮的石灰石和石灰漿液不斷加入脫硫液的循環(huán)回路[1]。漿液中的固體連續(xù)的從將漿液中分離出來并排往沉淀池。濕法煙氣脫硫技術(shù)的特點是：整個脫硫系統(tǒng)位于煙道的末端，在除塵系統(tǒng)之后；脫硫過程在溶液中進行,吸附劑和脫硫生成物均為濕態(tài);脫硫過程的反應溫度低于露點，脫硫后的煙氣一般需經(jīng)再加熱才能從煙囪排出。濕法煙氣脫硫過程是

9、氣液反應，其脫硫反應速率快，脫硫效率高，鈣利用率高，在鈣硫比等于1時，可達到90%以上的脫硫效率，適合于大型燃煤電站鍋爐的煙氣脫硫。目前使用最廣泛的濕法煙氣脫硫技術(shù)，主要是石灰石/石灰洗滌法，占整個濕法煙氣脫硫技術(shù)的36.7%。它是采用石灰或石灰石的漿液在洗滌塔內(nèi)吸收煙氣中的并副產(chǎn)石膏的一種方法。是用石灰或石灰石漿液吸收煙氣的，分為吸收和氧化兩個階段。先吸收生成亞硫酸鈣，然后將亞硫酸鈣氧化成硫酸鈣即石膏[2]。</p>&

10、lt;p><b>　　1.2 工藝原理</b></p><p>　　主要反應如下：以石灰漿液作吸收劑，</p><p>　　石灰漿液煙氣脫硫原理，在流態(tài)化區(qū)， </p><p>　　H2O+SO2(g) H2SO3（aq） H++HSO3- </p><p

11、>　　HSO3-H++SO32- </p><p>　　Ca(OH)2(s) Ca(OH)2(aq) </p><p>　　Ca(OH)2(aq) Ca2++ 2OH- </p&g

12、t;<p>　　Ca2++ SO32-+1/2H2OCaSO3·1/2H2O(s) </p><p><b>　　在氧化反應區(qū)，</b></p><p>　　O2(g) O2(aq) </p><p>　　HSO3-+1/2O2SO42

13、-+H+ </p><p>　　Ca2++SO42-+2H2O CaSO4·2H2O(s) </p><p><b>　　1.3 主要設備</b></p><p><b>　?。?）洗滌吸收塔</b></p><p>　　常見的有

14、填料塔、道爾型洗滌器、盤式洗滌器和流動床洗滌器等。</p><p>　　要求洗滌器應具有：氣液相間的相對速度高、持液量大、氣液接觸面積大、壓降小等特點。</p><p><b>　?。?）氧化塔</b></p><p>　　多采用回轉(zhuǎn)圓筒式霧化器。此類回轉(zhuǎn)筒的轉(zhuǎn)速為500~1000r/min，其氧化效率約為40%，較多孔板式高出2倍以上，其沒有

15、漿料堵塞的缺點。</p><p><b>　　濕式石灰法特點</b></p><p>　　其主要優(yōu)點是：適用的煤種范圍廣、脫硫效率高(Ca／S=1時，脫硫效率大于9O％)、吸收劑利用率高(可大于90％)、設備運轉(zhuǎn)率高(可達9O％以上)、工作的可靠性高、脫硫劑(石灰石)來源豐富且廉價。</p><p>　　但是石灰石／石膏法的缺點也是比較明顯的：

16、初期投資費用太高、運行費用高、占地面積大、系統(tǒng)管理操作復雜、磨損腐蝕現(xiàn)象較為嚴重、副產(chǎn)物一石膏很難處理(由于銷路問題只能堆放)、廢水較難處理等[3]。1.5 應用現(xiàn)狀</p><p>　　目前我國引進和待引進的煙氣脫硫技術(shù)有：煙氣循環(huán)流化床脫硫技術(shù)、噴霧干燥法脫硫技術(shù)、爐內(nèi)噴鈣尾部增濕活化脫硫技術(shù)、電子束脫硫技術(shù)、海水脫硫技術(shù)等。對這些技術(shù)，國家經(jīng)貿(mào)委要求結(jié)合實施脫硫示范工程進行消化吸收和組織開發(fā)，明確這些

17、工藝的應用范圍和條件，力爭在2005年前擁有自主知識產(chǎn)權(quán)的設計技術(shù)。濕法脫硫是世界上應用最廣的煙氣脫硫技術(shù)，其特點是技術(shù)較為成熟，工業(yè)應用經(jīng)驗豐富， 二氧化硫的脫除率較高，但在商業(yè)應用過程中存在設備龐大，投資昂貴等問題，發(fā)展中國家難以承受，對于傳統(tǒng)濕法脫硫技術(shù)的進一步改進就成為研究的重點[4]。</p><p><b>　　2 設計計算部分</b></p><p>

18、　　2.1 煙氣量的計算</p><p>　　以1Kg煤為基礎，則由已知可</p><p>　　所以由上表可得燃煤1kg的理論需氧量為：</p><p>　?。?）假定干空氣中氮與氧的摩爾比為3.78， 則1kg該煤完全燃燒所需理論需空氣量為： </p><p><b>　　即：</b></p><

19、p>　?。?）實際所需空氣量為： </p><p>　　即: </p><p>　?。?）燃用1kg該煤產(chǎn)生的煙氣量中：</p><p>　　a 含有的水量為： mol</p><p>　　即質(zhì)量為： g</p><p>　　b 含有的量為：

20、 </p><p>　　即質(zhì)量為： </p><p>　　c 含有的的量為： </p><p>　　即質(zhì)量為： </p><p>　　d 含有的量為： </p><p>　　即質(zhì)量為： </p><p><b>　　(5) 理論煙

21、氣量</b></p><p>　　空氣過剩系數(shù)，實際煙氣量為</p><p>　　所以有標況下煙氣中的濃度為：</p><p>　　有標況下煙氣中粉塵的濃度為：</p><p>　　所以在該設計下所得的總煙氣量為：</p><p>　?。?）因操作溫度為80攝氏度，即T=433K.由公式： 可得：</

22、p><p>　　所以有在排煙溫度160攝氏度下，煙氣中的濃度為：</p><p>　　煙氣中粉塵的濃度為：</p><p>　　在該溫度下所得的總煙氣量為：</p><p>　　2.2 濕石灰法煙氣脫硫系統(tǒng)設計</p><p>　　2.2.1 吸收塔設計</p><p>　　一般空塔流速為1-5m

23、/s,此處以3 m/s進行設計，因 </p><p>　　則可得吸收塔直徑為：</p><p><b>　　，取5.20m</b></p><p>　　則 </p><p>　　計算脫硫吸收塔的高 </p><p>　　式中，v —煙氣流速。 此處取v=3m/

24、s </p><p>　　t —吸收反應時間，一般石灰系統(tǒng)的煙氣脫硫時間為3—5s,此處取t=5s進行設計，則可得其有效高度為：</p><p>　　h=3×5=15m </p><p>　　其余設備根據(jù)需要選相應型號即可。</p><p>　　2.2.2 物料平衡計算的主要參數(shù)</p><p>　　56

25、 64 172</p><p>　　60.16×14000</p><p>　　因根據(jù)經(jīng)驗一般鈣/硫為：1.05—1.1，此處設計取為1.05 則由平衡計算可得1h需消耗的量為：</p><p>　　一般液氣比為：4.7—13.6L/,此處以10L/進行設計，則可得1h 所需消耗的量為:</p><

26、;p>　　根據(jù)質(zhì)量濃度查漿液的質(zhì)量濃度為10%～15%，取15%，則新鮮漿液質(zhì)量為：</p><p>　　一般液氣比為：4.7～13.6L/m3，選取12 L/m3,則可得1h 所需消耗新鮮漿液的量為:</p><p><b>　　則儲液槽的容積取</b></p><p><b>　　儲液槽高度為：</b></

27、p><p>　　所以1h生成的量為：</p><p><b>　　2.3 煙囪的設計</b></p><p>　　2.3.1 煙囪高度的確定</p><p>　?。?）由設計任務書上可得所有鍋爐的總的耗煤量為23t/h,</p><p>　　然后根據(jù)鍋爐大氣污染排放標準中的規(guī)定則可確定煙囪的高度為:

28、85m</p><p>　　表4.1 鍋爐煙囪的高度</p><p>　?。?） 煙囪抬升高度計算</p><p>　　式中 ——煙氣的熱釋放率，；</p><p><b>　　——大氣壓力，；</b></p><p><b>　?。撸邔嶋H排煙量，；</b></p

29、><p>　　——煙囪出口處的煙氣溫度， ；</p><p>　　——環(huán)境大氣溫度，，??；</p><p>　　式中 ， ——系數(shù)． 表4.2 系數(shù)的值</p><p>　　當且≥35K時： </p><p>　?。?） 煙囪的有效高度</p><p>　　式中 ——煙囪抬升高度，；<

30、/p><p>　　——煙囪幾何高度，。</p><p>　?。?） 煙囪高度較核</p><p>　　式中 ——污染物在y,z方向上的標準差，；</p><p>　　——煙氣出口處的平均風速，，取4；</p><p><b>　　——源強，；</b></p><p>　　——

31、地面最大濃度，；</p><p><b>　　當時：</b></p><p>　?。ǜ鶕?jù)＜環(huán)境空氣質(zhì)量標準＞各項污染物濃度限值），符合標準</p><p>　　2.3.2 煙囪直徑的計算</p><p>　　煙囪出口內(nèi)經(jīng)按下式計算：（m）</p><p>　　式中， Q—通過煙囪的總煙氣量，

32、 W—煙囪出口煙氣流速，取12。</p><p><b>　　，取11m</b></p><p><b>　　煙囪底部直徑</b></p><p>　　式中， H—煙囪高度，m.</p><p>　　i—煙囪椎角（通常取i= 0.02—0.03），此處設計取i=0.02,</p>

33、<p><b>　　所以可得 </b></p><p>　　2.3.3 煙囪阻力的計算</p><p><b>　　由下式可得</b></p><p>　　式中 ，L—管道長度m； d—管道直徑，取均值m；</p><p>　　—煙氣密度，設標況下煙氣的密度為：1.46則

34、可得在實際溫度下的密度為： ；</p><p>　　v—管中氣流平均流速， m/s； —摩擦阻力系數(shù)，使氣體雷諾數(shù)Re和管道相對粗糙度的函數(shù)。可查手冊得到（實際中對金屬管道值取0.02，對磚砌或混凝土管道值可取0.04）。</p><p><b>　　2.4 管道設計</b></p><p>　　確定吸收塔、風機、煙囪的位置

35、及管道的布置。并計算管道的直徑、長度、煙囪高度及系統(tǒng)總阻力。</p><p>　　2.4.1 計算管道的直徑</p><p>　　各裝置及管道布置的原則 根據(jù)鍋爐運行情況及鍋爐現(xiàn)場的實際情況確定各裝置的位置。對各裝置及管道的布置應力求簡單、緊湊、管程短、、占地面積小，并使安裝、操作及檢修方便即可。</p><p><b>　　管徑的計算</b&g

36、t;</p><p><b>　?。╩）</b></p><p>　　式中：Q—工況下管道的煙氣流量，；</p><p>　　v—管道內(nèi)煙氣流速，（對于鍋爐內(nèi)煙塵v=10—25）。此處設計取v=20,則 </p><p>　　2.4.2 管道系統(tǒng)阻力的計算</p><p><b>　

37、?。?）摩摖壓力損失</b></p><p>　　對于圓管 </p><p>　　式中， L—管道長度m； d—管道直徑m；</p><p>　　—煙氣密度，0.9 ； v—管中氣流平均流速，m/s；</p><p>　　—摩擦阻力系數(shù)，取金屬管道值取0.02 </p><p&

38、gt;　　所以可得： </p><p>　?。?）局部阻力損失： </p><p>　　式中，—異形管道的局部阻力系數(shù)；</p><p>　　v—與相對應的斷面平均氣流流速，m/s； —煙氣密度；</p><p>　　已知連結(jié)鍋爐、凈化設備及煙囪等凈化系統(tǒng)總需90度彎頭50個，查表可得=0.29則可得：</p>

39、<p>　　60個彎頭總壓力損失為：</p><p>　　2.5 系統(tǒng)總阻力的計算</p><p>　　系統(tǒng)總阻力（其中鍋爐出口前阻力為960Pa，吸收塔的總阻力為：1200Pa，引風機阻力為146Pa）：</p><p>　　=鍋爐出口前阻力+設備阻力+管道阻力+引風機阻力+煙囪阻力 </p><p&

40、gt;　　2.6 風機和電動機選擇與計算</p><p>　　2.6.1 風機風量的計算:</p><p><b>　　由 </b></p><p>　　式中， 1.1—風量備用系數(shù)； Q — 通過風機前的風量；</p><p>　　2.6.2 風機風壓的計算</p><p>

41、<b>　　由計算可得</b></p><p>　　式中， 1.2—風壓備用系數(shù)； —系統(tǒng)總阻力，Pa.</p><p>　　根據(jù)和選定G、鍋爐通風機，性能如下。</p><p>　　使用上述的風機3臺串聯(lián)進行工作。</p><p>　　3 設計數(shù)據(jù)的核算</p><p>　　由

42、前面的設計可得如下資料：</p><p>　　吸收塔的吸收效率為：96%</p><p>　　生成物的煙氣含粉塵量：1760</p><p>　　二氧化硫的初始濃度為：3670</p><p>　　進入吸收塔的煙氣量：230000；</p><p>　　進入吸收塔的煙氣的溫度：取80攝氏度；</p>&

43、lt;p>　?。?）可得排放煙氣中二氧化硫的濃度為：</p><p>　?。?-96%）×3670=146.86mg/<700 mg/(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濃度)。 </p><p>　　所以符合要求，設計合理。

44、</p><p>　　(2)排放煙氣中二氧化硫的速率：</p><p>　　0.94×0.94×64×14000×4%×=31.66<200(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，設計合理。</p><p><b>　　4 總

45、結(jié)</b></p><p>　　本次設計是DG-220/100型火電廠鍋爐高硫無煙煤煙氣濕式石灰法脫硫系統(tǒng)設計，而通過本設計了解和掌握了更多有關(guān)脫硫的工藝的詳細資料和具體設備，加深了對脫硫工藝的認識，在實際計算中遇到的困難體現(xiàn)出了我所學知識上的不足，另一方面也是理論與實踐的差距的表現(xiàn)。所以就必須要更加牢固掌握理論知識來應對實際遇到的問題。而通過查閱文獻和計算，體會到實際工作中必須要保持嚴謹?shù)膽B(tài)度和細心

46、認真。但是由于時間上很倉促，雖然已經(jīng)完成了設計內(nèi)容，但其中還有很多的不足和錯誤，這是很遺憾的，但通過這次的設計，使我動手解決問題的能力有了很大的提高，我會繼續(xù)努力。</p><p><b>　　參考文獻</b></p><p>　　1.季學李.空氣污染控制工程. 北京：化學工業(yè)出版社，2005.7：195～210.</p><p>　　2.童志