2022年DG—12039型火电厂锅炉高硫无烟煤烟气喷雾干燥法脱硫和袋式除尘系统设计 .pdf

第1页1 绪论喷雾干燥法脱硫技术是20 世纪 80 年代迅速发展起来的一种半干法脱硫工艺。喷雾干燥法是目前市场份额仅次于湿钙法的烟气脱硫技术，其设备和操作简单， 可使用碳钢作为结构材料， 不存在有微量金属元素污染的废水。目前，喷雾干燥法主要用于低硫煤烟气脱硫，用于高硫煤的系统只进行了示范研究，尚未工业化。1.2 工艺流程及设备喷雾干燥法的工艺过程主要包括吸收剂制备、吸收和干燥、 固体废物捕集以及固体废物处置四个主要过程。1.3 烟气脱硫与干燥原理当2so烟气进入喷雾干燥塔后，立即与雾化浆液混合，气相中2so迅速溶解于滴状液体中，并与吸收剂发生化学反应。2so吸收的总反应为：下述几个步骤表明了大致反应机理：气相2so溶解碱性介质中的解离反应：石灰固体颗粒的溶解：亚硫酸盐化及氧化反应：酸碱中和反应：以上反应使气相中2so不断溶解从而达到脱硫目的，在此过程中碱性物质被不断消耗，需由固体吸收剂继续溶解补充。在石灰干燥吸收中，烟气中2co被吸收，并与浆液反应生成碳酸钙，从而减少了钙离子可用性：这个反应的重要性并未得到充分研究。小试研究表明，与2co反应损失的吸收剂有可能由固体循环得到回收。1.4 特点干燥速度快。料液经离心喷雾后，表面积大大增加，在高温气流中，瞬间喷雾干燥制粒机就可蒸发 95%-98%的水份，完成干燥时间仅需数秒钟。采用并流型喷雾干燥形名师归纳总结 精品学习资料 - - - - - - - - - - - - - - -精心整理归纳 精选学习资料 - - - - - - - - - - - - - - - 第 1 页，共 11 页 - - - - - - - - - 第2页式能使液滴与热风同方向流动， 虽然热风的温度较高， 但由于热风进入干燥室内立即与喷雾液滴接触， 室内温度急降， 而物料的湿球温度基本不变，因此也适宜于热敏性物料干燥1.5 净化效率的影响：影响2so去除率的工艺参数包括吸收塔烟气出口温度接近绝热饱和温度的程度、吸收剂钙硫比，以及2so入口浓度。2 煤燃烧计算2.1 标准状态下烟气体积、二氧化硫及粉尘浓度以 1kg 煤完全燃烧计算，则：重量（ g）摩尔数（mol） 需氧气数（ mol） 生成物 ( mol) C 760 63.33 63.33 CO2:63.33 H 40 40 10 H2O:20 S 30 0.9375 0.9375 SO2:0.9375 O 20 1.25 -0.625 N 10 0.71 N2:0.355 W 40 2.22 A 100 由上表可得燃煤 1kg 的理论需氧量为：煤kgmolOn/643.739375.0625.01033.632(2.1) 假设干空气中氮和氧的摩尔比为3.78 ，则 1kg 煤的完全燃烧所需要的理论空气量：煤煤kgmkgmolVa/885.7/01.352178.3643.733(2.2) 实际空气量名师归纳总结 精品学习资料 - - - - - - - - - - - - - - -精心整理归纳 精选学习资料 - - - - - - - - - - - - - - - 第 2 页，共 11 页 - - - - - - - - - 第3页煤kgmolVVa/211.3781.101.352(2.3)则烟气的组成：CO2:63.33mol H2O:20+2.22=22.22mol SO2:0.94mol N2:73.6433.78+0.355=278.73mol 理论烟气量：煤kgmVfg/18.810004.2273.27894.022.2233.6330(2.4) 实际烟气量：煤kgmVVfgfg/9685. 811. 1885.718.8130(2.5) 2.2 排烟温度下烟气体积、二氧化硫及粉尘浓度因排烟温度为 160，即KTS433。实际烟气体积：由nnssTPVTPV得：煤kgmTTVVnsns/22.1427343318.83(2.6) 烟气中 SO2的质量：mggSOM6000060649375.02(2.7) 烟气中 SO2的浓度：322/015.421822.1460000)(mmgVSOMSOCs(2.8)已知飞灰率为 28% ，则粉尘浓度：3/41.196822.1428000100028. 0100mmgVC粉尘(2.9) 已知火电厂锅炉设计耗煤量为14t/h ，即 14000kg/h，则每小时产烟量：smhmVQs/3.55/19908022.14140001400033(2.10) 3 除尘器的选择3.1 除尘效率%92.941097.1100113CCS名师归纳总结 精品学习资料 - - - - - - - - - - - - - - -精心整理归纳 精选学习资料 - - - - - - - - - - - - - - - 第 3 页，共 11 页 - - - - - - - - - 第4页3.2 除尘器的选择工况下烟气流量：smhmTTQQ33487.719231.31575627316027310908.19所以采用脉冲袋式清灰除尘器。3.3 除尘器的设计3.3.1 过滤面积3517543601015.360mvQA3.3.2 滤袋的尺寸单个滤袋直径：mmD300200，取mmD250单个滤袋长度：mL122，取mL2. 8滤布长径比一般为405，2.8325.02.8DL3.3.3 每条滤袋面积344.62 .825.014.3mDLa3.3.4 滤袋条数3.3.5 滤袋布置按矩形布置： a. 滤袋分 16 组; b. 每组 17 条；c. 组与组之间的距离： 250mm （B）组内相邻滤袋的间距： 70mm （C）滤袋与外壳的间距： 210mm 4 吸收塔设计一般空塔流速为1-5m/s，此处以3m/s设计，因smDQvmvQDAvQ/385.414.43.5544,85.414.34,22则得吸收塔直径为：条2724.27244.61754aAn名师归纳总结 精品学习资料 - - - - - - - - - - - - - - -精心整理归纳 精选学习资料 - - - - - - - - - - - - - - - 第 4 页，共 11 页 - - - - - - - - - 第5页计算脱硫塔高tvh式中， v- 烟气流速。此处取3m/s t 吸收反应时间，一般石灰系统的烟气脱硫时间为35s，此处取 5s 进行设计，则可得其有效高度为：mh1553其余设备按需要选相应型号5 烟囱设计计算具有一定速度的热烟气从烟囱出口排除后由于具有一定的初始动量, 且温度高于周围气温而产生一定浮力， 所以可以上升至很高的高度。 这相对增加了烟囱的几何高度，因此烟囱的有效高度为：式中： H烟囱的有效高度， m ； Hs烟囱的几何高度， m ；H 烟囱抬升高度， m 。5.1 烟囱的几何高度的计算查相关资料可得燃烧锅炉房烟囱最低允许高度设为Hs为 60m 5.1.1 烟气释放热计算式中：HQ烟气热释放率， kw；ap 大气压力，取邻近气象站年平均值；vQ 实际排烟量，sm3sT 烟囱出口处的烟气温度，433K；aT 环境大气温度， K；取环境大气温度aT =293K ，大气压力ap =978.4kPa 名师归纳总结 精品学习资料 - - - - - - - - - - - - - - -精心整理归纳 精选学习资料 - - - - - - - - - - - - - - - 第 5 页，共 11 页 - - - - - - - - - 第6页kwQH82.11238433140507.1014 .97835.05.1.2 烟气抬升高度计算由KTTkwQkwsaH35,210002100，可得式中：210,nnn系数，1n取 0.6 ，2n取 0.4 ，0n 取 0.292，则：mH305.3946082.11238292.014.06. 0则烟囱有效高度5.1.3 烟囱直径的计算设烟气在烟囱内的流速为smv20，则烟囱平均截面积为：208.520507.101mA则烟囱的平均直径d 为：mAd54.214.308.544取烟囱直径为 DN1200mm，校核流速 v 得：smdQvv2054.214. 34507.10141225.2 烟囱阻力损失计算烟囱亦采用钢管，其阻力可按下式计算：smQV3507.10106.01201324.1012738027371.87名师归纳总结 精品学习资料 - - - - - - - - - - - - - - -精心整理归纳 精选学习资料 - - - - - - - - - - - - - - - 第 6 页，共 11 页 - - - - - - - - - 第7页（4-5）式中：摩擦阻力系数，无量纲；v管内烟气平均流速，sm；烟气密度，3mkg；l管道长度， m ；d管道直径， m ；已知钢管的摩擦系数为0.02，所以烟囱的阻力损失为：ampP59.235254.2748.02020002.026 管道设计1、管道采用薄皮钢管，管内烟气流速为smvo18，则管道直径 D为：vQD4式中Q锅炉出口的烟气流量hm3；v烟气流速sm，煤粉、焦炭粉粒等管道烟气最低流速为sm18m978.11814.33.554D管壁厚度B取mm2 .1查环境工程设计手册得取管径为mm2000,管壁厚度为mm2.1的钢板制风管，7. 系统阻力的计算7.1 摩擦压力损失取mL200，对于圆管22vdlPL名师归纳总结 精品学习资料 - - - - - - - - - - - - - - -精心整理归纳 精选学习资料 - - - - - - - - - - - - - - - 第 7 页，共 11 页 - - - - - - - - - 第8页工作状态下的烟气密度：3/84.016027327334.1160273273mkgnaLpp19.27521884.0978.120002.027.2 局部压力损失22vP90 弯头，23.0app30.3121884.023.0240 个弯头appp125230.314040出口前阻力为 850Pa，除尘器阻力选 1400Pa ，脱硫设备阻力选100Pa app78.4222125219.27559.23510014009608. 风机的选择8.1 风量的计算hmBtpQQy353331047.310325.10110325.1012731602731990801.110325.1012732731.18.2 风压的计算ayypyypBttSpH74.388334.1293.110325.10110325.10125027316027353.17178.42222.1293.110325.1012732732.1333结合风机全压及送风量，选用CY6475型离心引风机，其性能参数见表3。表 3 CY6475型离心引风机性能参数机号功率WK转速min/r流量hm /3全压Pa6C 18.5 2850 802015129 33642452 名师归纳总结 精品学习资料 - - - - - - - - - - - - - - -精心整理归纳 精选学习资料 - - - - - - - - - - - - - - - 第 8 页，共 11 页 - - - - - - - - - 第9页电机的效率式中； Ne电机功率， kW ；Q 风机的总风量， m3/h ；1- 通风机全压效率，一般取0.5 0.7 ；2- 机械传动效率，对于直联传动为0.95；电动机备用系数，对引风机，=1.3；代入数据得：kwNe47.1599.06 .0100036003 .174.38831014.649 达标分析9.1 从从排放浓度核算在排烟温度 160下，SO2的排放浓度33/1045.32mmgso，转换为烟囱出口温度 25：112212TTPP则33/9.50122981602731045.32732516027322mmgsoso设脱硫效率为 95.88，脱硫后：353.2069 .5012%8.8951%96122mmgsoso3700mmg依据大气污染物排放标准中2 类区新建排污项目执行， 烟尘最高排放标标准700mg/m3，所以本设计符合排放要求。名师归纳总结 精品学习资料 - - - - - - - - - - - - - - -精心整理归纳 精选学习资料 - - - - - - - - - - - - - - - 第 9 页，共 11 页 - - - - - - - - - 第10页9.2 从排放速率核算（1） 二氧化硫的排放速率设硫转化为二氧化硫的效率为94.92 %，则二氧化硫的排放速率为：0.9492 64 14000 0.25 0.8%310=1.7hkg /200hkg /其为 GB16297-1996现有污染源大气污染物排放限值中二级排放区中二氧化硫最高允许排放速率，所以符合要求，设计合理。（2）烟气的排放速率可得出口浓度为： 7.22310 （1-99.9%）= 7.22mg/m3150 mg/m3 检验烟气排放速率 =总烟气量烟气出口浓度=hkghkghmg10010.0106.5100.31052.344(hkg /100国标中二级排放区最高允许排放速率) ，所以可得烟气排放速率也达标，所以设计合理。9.3 从落地浓度核算地面最大浓度为：32max070.00.7072.2.399414.368.12mmg本设计任务书中规定， 污染物排放按照锅炉大气污染物排放标准中二类区新建排污项目执行。由锅炉大气污染物排放标准（摘自GB 13271 2001）可查出烟 尘 最 高 允 许 排 放 浓 度 为 200mg/m3， 二 氧 化 硫 的 最 高 允 许 排 放 浓 度 为3/900mmg。 GB16297-1996现有污染源大气污染物排放限值中二级排放区中二氧化硫最高允许排放速率， 比较得出排放浓度都不超标， 因而设计合理，符合标准，所以该气体经处理后可以在国家2 级标准下排放。9.4 总排放浓度核算烟尘的总排放浓度（按每年300 天计算） ：hghmg/166.2/2166300%9.9911022.73国家规定的烟尘总排放浓度为hg /5.2，因为5 .2166. 2，所以符合排放标准。2SO的总排放浓度（按每年300 天计算） ：名师归纳总结 精品学习资料 - - - - - - - - - - - - - - -精心整理归纳 精选学习资料 - - - - - - - - - - - - - - - 第 10 页，共 11 页 - - - - - - - - - 第11页hghmg1.521021.53009588.01015.42184国家规定二氧化硫的总排放浓度为hg /42，因为421.52所以不符合排放标准。此方法不适于高硫煤。10 心得体会做学术并不辛苦， 我觉得，做课程设计是一件很开心的事情。在完成每一个小题目的过程中， 我收获的不仅仅是对一个课程难题进行了求解，更重要的是， 从提出问题、撰写绪论摘要，到查阅相关文献，到提出自己的方法，最终撰写论文，这一系列工作的亲身体验不同于任何来自于他人的经验，毕竟， 只有真正经历过，才知道自主学习的实质是什么； 自己适合怎样的研究领域； 自己的兴趣在哪个方向；学习中的困难与瓶颈在哪里，而乐趣又在哪里，等等。对于一个刚刚起步做课程设计的学生这些体验都是一笔宝贵财富。我也在完成这些课程设计的过程中，更加坚定了自己以后主动学习的信念。11 参考文献1. 郝吉明，马广大 . 大气污染控制工程 . 第二版 . 北京：高等教育出版社，2002 2. 黄学敏，张承中 . 大气污染控制工程实践教程. 北京：高等教育出版社， 2003 3. 刘天齐 . 三废处理工程技术手册 ?废气卷 . 北京：化学工业出版社， 1999 4. 张殿印 . 除尘工程设计手册 . 北京：化学工业出版社， 2003 5. 童志权 . 工业废气净化与利用 . 北京：化学工业出版社， 2003 6. 周兴求，叶代启 . 环保设备设计手册大气污染控制设备，北京：化学工业出版社， 2003 7. 罗辉. 环保设备设计与应用 . 北京：高等教育出版社， 2003 名师归纳总结 精品学习资料 - - - - - - - - - - - - - - -精心整理归纳 精选学习资料 - - - - - - - - - - - - - - - 第 11 页，共 11 页 - - - - - - - - -