某城鎮(zhèn)集中供熱燃煤鍋爐除塵、脫硫、脫硝處理系統(tǒng)設(shè)計(jì)[開(kāi)題報(bào)告]

1、<p><b>　　畢業(yè)論文開(kāi)題報(bào)告</b></p><p><b>　　環(huán)境工程</b></p><p>　　某城鎮(zhèn)集中供熱燃煤鍋爐除塵、脫硫、脫硝處理系統(tǒng)設(shè)計(jì)</p><p>　　一、選題的背景、意義</p><p>　　土地沙漠化、生態(tài)物種大量滅絕、自然資源匾乏、環(huán)境污染嚴(yán)重，人類賴

2、以繁衍生息的地球正逐漸失去她原有的美麗和富饒，發(fā)展循環(huán)經(jīng)濟(jì)開(kāi)始成為國(guó)際社會(huì)的一大趨勢(shì)。從長(zhǎng)遠(yuǎn)來(lái)看，我們必須把發(fā)展循環(huán)經(jīng)濟(jì)確立為國(guó)民經(jīng)濟(jì)和社會(huì)發(fā)展的基本戰(zhàn)略目標(biāo)，進(jìn)行全面規(guī)劃和實(shí)施，這樣才可能有效克服我們正在面臨的壞境與資源危機(jī)。</p><p>　　我國(guó)的能源結(jié)構(gòu)以煤為主。目前，煤炭占一次能源總消耗量的70%左右，據(jù)預(yù)測(cè)，一直到2050年，煤炭在我國(guó)一次能源需求中的比重仍將達(dá)到65%左右，在開(kāi)采的煤炭中，80%以

3、上用于燃燒，大量煤炭的燃燒利用，造成了嚴(yán)重的環(huán)境問(wèn)題[1]，在這些問(wèn)題中，燃煤引起的二氧化硫和酸雨污染影響著我國(guó)國(guó)民經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，危害著人民的身體健康，并對(duì)我國(guó)的自然生態(tài)造成了嚴(yán)重的破壞，因此，減少燃煤污染物的排放量，控制二氧化硫和氮氧化物的污染，是目前及未來(lái)相當(dāng)長(zhǎng)時(shí)期內(nèi)我國(guó)環(huán)境保護(hù)領(lǐng)域必須面對(duì)的重要課題。</p><p>　　整體上看，除塵工藝和設(shè)備已日趨完善，已形成一定的規(guī)模生產(chǎn)能力。而對(duì)脫硫工藝和設(shè)備，除少數(shù)

4、引進(jìn)國(guó)外的脫硫工藝和設(shè)備能確?？煽?、有效運(yùn)行外，多數(shù)工藝和設(shè)備尚處在小試探索或中試階段，到最后進(jìn)入實(shí)用階段，還有許多問(wèn)題需要完善。</p><p>　　煤炭是一項(xiàng)重要的能源資源，現(xiàn)今世界上電力產(chǎn)量的60％是利用煤炭資源生產(chǎn)的。中國(guó)是燃煤大國(guó)，一次能源消耗76％是煤。燃煤鍋爐排放的煙道氣中含有煙塵、S02、NO等有害氣體，如不加以控制，隨著與日俱增的煤炭消耗會(huì)導(dǎo)致環(huán)境的嚴(yán)重惡化。 城鎮(zhèn)中集中供熱中產(chǎn)生在這里就占了非

5、常大的部分。</p><p>　　近年來(lái)全國(guó)酸雨污染狀況不但沒(méi)有明顯好轉(zhuǎn)，部分地區(qū)還呈現(xiàn)加重趨勢(shì)，使土壤酸化和貧痔化，對(duì)文物古跡、森林、水生生物等都造成嚴(yán)重的破壞。據(jù)有關(guān)數(shù)據(jù)顯示，我國(guó)每年因酸雨直接或者間接損失高達(dá)1000億元以下，由此可見(jiàn)，治理酸雨已經(jīng)刻不容緩，污染控制任重而道遠(yuǎn)。</p><p>　　目前國(guó)內(nèi)外采用的脫硫技術(shù)中，主要采用的方法仍然是煙氣脫硫，在煙氣脫硫中又分為濕法、干法

6、和半干法三種工藝，其中濕法脫硫工藝占己安裝PGD機(jī)組總?cè)萘康?5%左右，而美國(guó)、日本、德國(guó)甚至達(dá)到了90%以上，其中包括石灰石一石膏法、海水脫硫、磷錢復(fù)合肥法、鈉堿法、氨肥法、氧化鎂法等等[2]?？刂芅Ox排放的主要技術(shù)大致可以分為三種:低污染燃燒(低過(guò)量空氣燃燒、空氣分級(jí)燃燒、燃料分級(jí)燃燒等)、爐膛噴射脫硝(噴氨或尿素、噴入水蒸氣、噴入二次燃料等)、煙氣脫硝(干法煙氣脫硝和濕法煙氣脫硝)。煙氣脫硝主要有選擇性催化還原法、非選擇性催化還

7、原法、選擇性非催化還原法、氧化銅法及電子束照射法等，濕法脫硝大多具有同時(shí)脫硫的效果。</p><p>　　二、相關(guān)研究的最新成果及動(dòng)態(tài)</p><p>　　除塵脫硫一體化是將高溫煤氣中的粉塵顆粒和氣態(tài)SO2在一個(gè)單獨(dú)的捕集單元中脫除。除塵脫硫一體化裝置可概括為干法和濕法兩種。目前國(guó)內(nèi)外已開(kāi)發(fā)了大量脫硫除塵一體化裝置，主要有水膜除塵器、文丘里旋風(fēng)水膜除塵器、臥式旋風(fēng)水膜除塵器、噴淋塔除塵脫硫

8、裝置、沖擊式水浴除塵器、自激式除塵器、旋流板塔脫硫除塵一體化裝置以及高壓靜電濾槽復(fù)合型臥式除塵器[3]等濕式處理裝置。由于除塵脫硫一體化工藝具有投資少、運(yùn)轉(zhuǎn)費(fèi)用低、脫硫率適中、操作管理簡(jiǎn)便、結(jié)構(gòu)緊湊、占地面積小等優(yōu)點(diǎn)，近年來(lái)已被廣泛應(yīng)用。下面介紹幾種新型的除塵與脫硫一體化裝置和一些脫硫脫銷裝置：</p><p>　?。?） 多管文丘里煙氣除塵脫硫裝置</p><p>　　煙體由下向上進(jìn)入文

9、丘里管，由于離心力作用，塵粒被甩到裝置的濕內(nèi)壁上，然后被溢流堰上流下的堿液洗滌下來(lái)。其除塵效果約為85—90％，脫硫效率達(dá)到90％以上。該裝置是一種結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、高效、高可靠性、低費(fèi)用的煙氣脫硫除塵設(shè)備，既適合于新建燃煤(油)鍋爐，又適合于已有濕式除塵器增加脫硫功能[4]。</p><p>　?。?）噴流塔脫硫除塵裝置</p><p>　　該噴流塔吸收劑從塔下部的管網(wǎng)高速噴出，到達(dá)至高點(diǎn)后分散

10、成霧滴下落，與從管網(wǎng)下部進(jìn)入并穿過(guò)管網(wǎng)的煙氣充分接觸，形成流化層，完成除塵脫硫過(guò)程。本技術(shù)用于同時(shí)脫硫除時(shí)，在脫硫條件下運(yùn)行，可達(dá)到99．6％以上的除塵效率和92％以上的脫硫效率。該裝置結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、壓降小、效率高、生產(chǎn)能力大，適于處理大規(guī)模煙氣[5]。</p><p>　?。?）濕式旋流煙氣脫硫除塵一體化裝置</p><p>　　煙氣從塔底部切線方向進(jìn)入除塵脫硫器主體，自下而上與吸收液逆流接

11、觸。煙氣在旋流板上旋激液體，把液體分散成較小的液滴，增大了傳質(zhì)效果。氣相和液相在接觸過(guò)程中，氣相中的煙塵和二氧化硫在擴(kuò)散、碰撞的作用下被捕獲截留和吸收。液滴和顆粒物又在離心力的作用下，甩向四周的薄液流邊界層而被除去。該裝置具有開(kāi)孔率大、負(fù)荷高、壓降低、處理能力大、操作彈性大、不易堵塞等優(yōu)點(diǎn)。對(duì)中小型燃煤鍋爐的脫硫除塵具有一定的推廣應(yīng)用價(jià)值[6]。</p><p>　?。?） SCX-III型濕式除塵脫硫裝置<

12、;/p><p>　　廢氣經(jīng)集氣罩抽風(fēng)系統(tǒng)進(jìn)入袋式除塵器，除去絕大部分廢塵后經(jīng)引風(fēng)機(jī)進(jìn)入濕式脫硫除塵一體化設(shè)備，除去廢氣中的二氧化硫及進(jìn)一步除去粉塵，其余廢氣經(jīng)煙囪排出。其脫硫效率為大于85％，除塵效率大于80％。該裝置綜合應(yīng)用了氣液旋轉(zhuǎn)霧化、文丘里、旋流板等先進(jìn)技術(shù)以提高氣液傳質(zhì)速率，強(qiáng)化SO：吸收和除霧功能，具有脫硫除塵一體化、脫硫率高、阻力小等優(yōu)點(diǎn)[7]。</p><p>　?。?）移動(dòng)床

13、活性焦煙氣脫硫與除塵中式裝置</p><p>　　該裝置吸附塔結(jié)構(gòu)為錯(cuò)流移動(dòng)床，煙氣流通截面為矩形?；钚越褂身敳考尤?，靠重力自上向下緩慢下移，同時(shí)，煙氣由活性焦層的一側(cè)連續(xù)錯(cuò)流穿過(guò)焦層。煙氣與活性焦接觸時(shí)，煙氣中的SO：被活性焦吸附脫除。含塵氣體通過(guò)該床層時(shí)，活性焦床層相當(dāng)于一臺(tái)顆粒過(guò)濾器，其過(guò)濾作用能除去大部分煙塵。其脫硫效率達(dá)98％，除塵效率大于95％。該裝置具有設(shè)備簡(jiǎn)單、操作與控制容易、運(yùn)行穩(wěn)定可靠、脫硫過(guò)

14、程基本無(wú)水耗和不對(duì)環(huán)境造成二次污染等優(yōu)點(diǎn)[8-9]。</p><p>　?。?）煙氣循環(huán)流化床同時(shí)脫硫脫硝技術(shù)</p><p>　　煙氣循環(huán)流化床同時(shí)脫硫脫硝工藝是在煙氣循環(huán)流化床脫硫的基礎(chǔ)上通過(guò)添加活性吸收劑等實(shí)現(xiàn)脫硫脫硝的一種新型煙氣脫除技術(shù)。20 世紀(jì)70 年代德國(guó)魯奇公司首先研究開(kāi)發(fā)了煙氣循環(huán)流化床脫硫技術(shù)(CFB - FGD) 。目前,德國(guó)、瑞士等歐洲國(guó)家循環(huán)流化床煙氣脫硫已經(jīng)工

15、業(yè)化運(yùn)行。在我國(guó),循環(huán)流化床煙氣脫硫技術(shù)首先由福建龍凈環(huán)保股份有限公司引入中國(guó), 并在山西榆社的2×300 MW新建機(jī)組中配套了該CFB 脫硫裝置, 該裝置已于2004 年成功投入商業(yè)運(yùn)行[10-11]。</p><p>　?。?）煙氣脫硫脫硝一體化吸收</p><p>　　在同一反應(yīng)器內(nèi)聯(lián)合脫硫脫硝處理技術(shù)目前仍處于研發(fā)階段,應(yīng)用以金屬氧化物為主要活性組分的一體化吸收/ 催化劑

16、進(jìn)行聯(lián)合脫硫脫硝的原理是:利用金屬氧化物與煙氣中SO2 和O2 反應(yīng)生成硫酸鹽以達(dá)到脫硫目的,而金屬氧化物本身與脫硫反應(yīng)的生成物均可作為NOx 催化還原的催化劑,從而達(dá)到同時(shí)脫硫脫硝的效果[12-13]。</p><p>　　過(guò)渡金屬氧化物作為脫SOx 催化劑研究很多,其中不少申請(qǐng)了專利[14] ,幾乎第一過(guò)渡系列的元素Mn 、Fe 、Co 、Ni 、Cu 均可作為脫硫劑的有效成。ZnO干式系統(tǒng)對(duì)SO2 的吸附活

17、性并不理想,除非系統(tǒng)中存在大量水蒸氣,且在低溫下才能很好吸收SO2 。工業(yè)化的氧化鋅法主要是濕法,以ZnO 料漿作為吸收劑。目前ZnO 在熱煤氣脫硫方面應(yīng)用更為廣泛[15] 。</p><p>　　三、課題的研究?jī)?nèi)容及擬采取的研究方法（技術(shù)路線）、及預(yù)期達(dá)到的目標(biāo)</p><p>　　本課題的研究是在總結(jié)前人研究成果的基礎(chǔ)上，做的一次嘗試和創(chuàng)新，開(kāi)發(fā)出具有優(yōu)良供熱燃煤鍋爐除塵、脫硫、脫硝處

18、理系統(tǒng)，為以后的開(kāi)發(fā)與研究有參考的依據(jù)和信息，具有一定的社會(huì)價(jià)值和經(jīng)濟(jì)價(jià)值。</p><p>　　設(shè)計(jì)目標(biāo)：設(shè)計(jì)耗煤量：1000kg/h；排煙溫度；160℃；空氣過(guò)剩系數(shù):α=1.3；煙塵排放因子30%；煤的工業(yè)分析：C=78.5%；H=3.7%；S=2.5%；O=4.7%；氮忽略不計(jì)，灰分10.6%；按鍋爐大氣污染物排放標(biāo)準(zhǔn)（GB13217-2001）中二類區(qū)標(biāo)準(zhǔn)執(zhí)行。準(zhǔn)狀態(tài)下煙塵濃度排放標(biāo)準(zhǔn)：200mg/m3

19、；標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下SO2排放標(biāo)準(zhǔn)：900mg/m3；標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下氮氧化物排放標(biāo)準(zhǔn)：400mg/m3。</p><p>　　擬采取的方法：還原法脫硫、脫硝、除塵一體化技術(shù)。從自然現(xiàn)象中找到切入點(diǎn),率先應(yīng)用還原法治理煙氣污染,運(yùn)用地質(zhì)化學(xué)原理,按火山口固硫成因原理,在本項(xiàng)目工藝流程中通過(guò)2級(jí)吸收、2次配氣,將煙氣均勻注入脫硫塔還源液內(nèi),多元化還原反應(yīng)沉積單質(zhì)硫,煙氣SO2 回收率達(dá)95%以上,煙塵凈化率達(dá)99%,且還原液可循

20、環(huán)使用,無(wú)二次污染。</p><p>　　其反應(yīng)式：5SO2+5H2O→5H2SO3</p><p>　　3H2SO3+3Na2S→3Na2SO3+3H2S</p><p>　　2H2S+SO2→3S↓+2H2O</p><p>　　配氣式： 2H2O+3O2→2H2SO3（O2充足時(shí)）</p><p>　　2H2S

21、+O2→2H2O+2S↓</p><p>　　Na2S+2H2O→NaOH+H2S</p><p>　　4NO2+4NaOH+O2→4NaNO3+2H2O</p><p>　　使用該技術(shù)后，能達(dá)到按鍋爐大氣污染物排放標(biāo)準(zhǔn)（GB13217-2001）中二類區(qū)標(biāo)準(zhǔn)執(zhí)行。預(yù)期達(dá)到的目標(biāo)：標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下煙塵濃度排放標(biāo)準(zhǔn)：200mg/m3；標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下SO2排放標(biāo)準(zhǔn)：900mg/m

22、3；標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下氮氧化物排放標(biāo)準(zhǔn)：400mg/m3。</p><p><b>　　四、計(jì)劃進(jìn)度：</b></p><p>　　2010.11.22-2011.1.10 完成外文翻譯、文獻(xiàn)綜述和開(kāi)題報(bào)告等工作；</p><p>　　2011.1.10-2011.3.11 編寫畢業(yè)設(shè)計(jì)方案，做好設(shè)計(jì)所需前期準(zhǔn)備工作；</p>&l

23、t;p>　　2011.3.11-2011.4.10 完成工藝、設(shè)備設(shè)計(jì)計(jì)算，編寫設(shè)計(jì)說(shuō)明書；</p><p>　　2011.4.11-2011.5.1 用Auto CAD作出煙氣凈化處理工藝流程和主要設(shè)備、構(gòu)筑物圖；</p><p>　　2011.5.1-2011.5.14 畢業(yè)設(shè)計(jì)初稿撰寫、修改及定稿，評(píng)閱；</p><p>　　2011.5.

24、15-2011.5.23 論文ppt制作、參加設(shè)計(jì)答辯，提交與畢業(yè)設(shè)計(jì)相關(guān)的其它材料。</p><p>　　2011.5.24-2011.6.9 畢業(yè)論文答辯資格審查、答辯和成績(jī)?cè)u(píng)定</p><p><b>　　五 參考文獻(xiàn)</b></p><p>　　[1]鄭瑛,鄭楚光.非鈣基的煙氣脫硫技術(shù)綜述.華中科技大學(xué)煤燃燒國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室.2004年

25、中國(guó)國(guó)際脫硫脫硝技術(shù)與設(shè)備展覽會(huì)暨技術(shù)研討會(huì)</p><p>　　[2]郝吉明,工書肖,陸永琪編著.燃煤二氧化硫污染控制技術(shù)手冊(cè)[M].北京：工業(yè)出版社.2001</p><p>　　[3]劉振全,朱青青,孔秀琴．復(fù)合型除塵器除塵脫硫一體化工藝實(shí)驗(yàn)研究[J]．環(huán)境污染治理技術(shù)與設(shè)備,2006,6(3)：131-134．</p><p>　　[4]儲(chǔ)嘉銘，江智賢，周建

26、新，等.多管文丘里煙氣除塵脫硫裝置[J].環(huán)境工程，2006，24(1)：3841．</p><p>　　[5]張俊豐，童志權(quán).噴流塔脫硫除塵技術(shù)研究[J].環(huán)境污染治理技術(shù)與設(shè)備。2005，6(2)：84-87．</p><p>　　[6]楊麗芳,何家寧,徐曉軍.濕式旋流脫硫除塵一體化裝置在燃煤鍋爐煙氣凈化上的應(yīng)用[J].環(huán)境工程學(xué)報(bào),2007,l(4)：96-100.</p>

27、;<p>　　[7]李方文,劉文華,劉芬,等．株洲市白馬精煉廠冶煉煙氣脫硫工程設(shè)計(jì)[J] .現(xiàn)代化工，增刊，2006，26，267-270.</p><p>　　[8]Jiantao Zhan，Jiejie Hutmg，Jinhu Wu．et a1．Modeling and optimization 0fthemoving granularbedfor combined hot gas desulf

28、urization and dust》</p><p>　　moral[J]．Powder Technology，2008，180(1)：2-8.</p><p>　　[9]翟尚鵬，劉靜，辛昌霞，等.移動(dòng)床活性焦煙氣脫硫與除塵中試研究[J].環(huán)境科學(xué)，2006，27(5)：850-854.</p><p>　　[10]趙毅,韓鐘國(guó),韓穎慧,等.干法煙氣同時(shí)脫硫脫硝技

29、術(shù)的應(yīng)用及新進(jìn)展[J] .工業(yè)安全與環(huán)保,2009,35（2）：4-6.</p><p>　　[11]張朝暉,趙毅,馬雙忱.燃煤電廠煙氣聯(lián)合脫硫脫氮技術(shù)發(fā)展現(xiàn)狀.電力情報(bào),2001 (1) :4-8.</p><p>　　[12]Macken C ,Hodnett B K,Paparatto G. Testing of t he CuO/ Al2O3catalyst2sorbent in

30、extended operation for t he simultaneous re2moval of NOx and SO2 f rom flue gases [J] . Ind Eng Chem Res ,2000 ,39 (10) :3868-3874.</p><p>　　[13] Centi G,Hodnett B K,J aeger P , et al . Development of copper

31、2on2alumina catalytic materials for t he cleanup of flue gas and t he dis2posal of diluted ammonium sulfate solutions [J] . J Mater Res ,1995 ,10 (3) :553-561.</p><p>　　[14] Van der Wal ,Willem J J Kuijpers