【方案】燃煤电厂废气处理设计方案.docx

:10:【关键字】方案燃煤电厂废气处理设计方案学校吉首大学学院资环学院 班级 07 环境工程姓名黄观石学号日期 2023-12-121. 工程概况电厂主要以燃煤作为能量供给，煤炭在燃烧过程中排放出大量的废气，废气中含有较高 浓度的SO2。该废气假设不经处理直接排入大气，不仅会污染四周的环境，而且导致了极大的 原物料消耗，同时对企业的形象也会造成肯定的影响，为此，必需进展处理。工业废气处理， 主要目的就是为了去除工业生产排放废气中的有毒有害物质及烟尘，使其处理后达标排放， 削减大气污染。依据现场调查和争论分析，就废气中的 SO2 和粉尘治理和回收工艺制定可行性方案，以供企业和环保治理部门参考，为今后工程的正式实施供给预备。2. 设计依据2.1 废气中所含污染物种类、浓度及温度污染物种类：SO2、粉尘污染物排放量：初始 SO2 浓度为 6%，初始含尘浓度为 6g/m3， 废气排放量为 52023m3N/h初始烟气温度：393K烟气其余性质近似于空气。序号污染物最高允许排放浓度，mg/m3最高允许排放速率，kg/h2.2 设计规模废气处理量：52023m3N/h备注：本方案按最大值设计。2.3 设计范围从车间排气管集合后出口开头，经装置入口至排风机出口之间，全部工艺设备、连接收道、管件、阀门、风机、电气装置、自动掌握设备等。2.4 处理后气体排放浓度废气排放标准应执行 GB16297-1996大气污染物综合排放标准中的二级标准，具体见表 1。表 1GB16297-1996 中 SO2 与粉尘的二级排放标准排气筒高度，m二级标准153.01SO21200205.13017150.602粉尘22201.0304.02.5 设计参考资料以及法规标准通风除尘技术环保设备材料手册建设工程环境保护治理条例中华人民共和国国务院令第 253 号 1998除尘装置系统及设备设计选用手册2.6 掌握系统承受可编程规律掌握器(PLC)系统的自动掌握，以实现治理系统的操作最优化，降低运行费用，增加设备运行的牢靠性。3. 工艺设计3.1 设计原则1. 严格执行国家环境保护有关法规，按规定的排放标准，使处理后的废气各项指标到达且优于标准指标。合法2. 承受先进、合理、成熟、牢靠的处理工艺，并具有显著的环境效益、社会效益和经济效益。技术3. 工艺设计与设备选型能够在生产运行过程中具有较大的敏捷性和调整余地，确保达标排放。修理4. 在运行过程中，便于操作治理、便于修理、节约动力消耗和运行费用。节能3.2 废气处理方法选择目前在国内外应用较广泛的脱硫技术主要有湿式石灰石石膏法、喷雾枯燥法、湿法脱 硫技术如氧化镁法、海水脱硫法、氨法、双碱法、干法烟气脱硫技术如干法喷钙脱硫、循环流化床烟气脱硫等。.1 石灰石-石膏法烟气脱硫工艺石灰石-石膏法脱硫工艺是世界上应用最广泛的一种脱硫技术它的工作原理是：将石灰石粉加水制成浆液作为吸取剂泵入吸取塔与烟气充分接触混合，烟气中的二氧化硫与浆液中的碳酸钙以及从塔下部鼓入的空气进展氧化反响生成硫酸钙，硫酸钙到达肯定饱和度后，结晶形成二水石膏经吸取塔排出的石膏浆液经浓缩脱水，使其含水量小于 10%，然后用输送机送至石膏贮仓堆放，脱硫后的烟气经过除雾器去雾滴，再经过换热器加热升温后，由烟囱排入大气由于吸取塔内吸取剂浆液通过循环泵反复循环与烟气接触，吸取剂利用率很高，钙硫比低，脱硫效率可大于 95%该工艺技术成熟，脱硫效率高，国内大型火力发电厂绝大局部承受此工艺进展脱硫。2. 喷雾枯燥法烟气脱硫工艺喷雾枯燥法是 20 世纪 80 年月快速进展起来的一种湿干法脱硫工艺。其脱硫过程是， SO2 被雾化的 Ca(OH)2 浆液或 Na2CO3 溶液吸取。同时温度较高的烟气枯燥了液滴，形成干固体废物。干废物由带式除尘器或电除尘器捕集。喷雾枯燥法是目前市场份额仅次于湿钙 法的烟气脱硫技术，其设备和操作简洁，可使用碳钢作为建筑材料，不存在由微量金属元素 污染的废水。喷雾枯燥器出口温度掌握在较低但又在露点温度以上的安全温度。因此，不需 要重加热系统。干的固体废物削减了废物体积，另外，脱硫系统的烟气压力适中，吸取剂 输送量小，因此，系统能耗较低，只是湿法工艺所需能好的1/21/3.3. 氧化镁湿法脱硫技术氧化镁湿法脱硫的反响过程与氧化钙法相像，都是碱性金属氧化物与水反响生成氢氧化 物，再与烟气中二氧化硫溶于水而生成的亚硫酸进展中和反响脱硫反响产物中的亚硫酸镁可 以制取氧化镁，同时副产品二氧化硫制成硫酸，实现镁资源和硫资源的循环利用氧化镁湿法 脱硫工艺系统简洁造价低；运行牢靠无结垢；运行电费低；脱硫效率高；对烟气变化适应性好；副产品循环利用。4. 海水脱硫工艺海水脱硫工艺是利用海水的碱度到达脱除烟气中二氧化硫的一种脱硫方法在脱硫吸取塔内，大量海水喷淋洗涤进入吸取塔内的燃煤烟气，烟气中的二氧化硫被海水吸取而除去，净化后的烟气经除雾器除雾经烟气换热器加热后排放吸取二氧化硫后的海水与大量未脱硫的22海水混合后，经曝气池曝气处理，使其中的 SO被氧化成为稳定的SO ，并使海水的 pH 值与 COD 调整到达排放标准后排放大海海水脱硫工艺一般适用于靠海边集中条件较好用海水作为冷却水燃用低硫煤的电厂。5. 烟气循环流化床脱硫工艺34烟气循环流化床脱硫工艺由吸取剂制备、吸取塔、脱硫灰再循环、除尘器及掌握系统等局部组成该工艺一般承受干态的石灰粉作为吸 收剂，也可承受其它对二氧化硫有吸取反响力量的干粉或浆液作为吸取剂锅炉排出的烟气从吸取塔底部进入，吸取塔底部为一个文丘里装置，烟气流经文丘里管后速度加快，并在此与很细的石灰粉末混合， 形成流化床，在喷入均匀水雾降低烟温的条件下，吸取剂与烟气中的二氧化硫反响生成 CaSO 和 CaSO 脱硫后携带大量固体颗粒的烟气从吸取塔顶部排出，进入再循环除尘器，被分别出来的颗粒经中间灰仓返回吸取塔，由于固体颗粒反复循环达百次之多，故吸取剂利用率较高此工艺占地面积少，投资较省，尤其适合于老机组烟气脱硫。从脱硫效率考虑，综合考虑技术成熟程度和费用因素，应选择脱硫效率较高的湿法脱硫石灰石/石膏湿法脱硫工艺技术。依据除尘机理，目前常用的除尘器可分为：机械除尘器、电除尘器、袋式除尘器和湿式除尘器。1. 机械除尘器机械除尘器通常指利用质量力重力、惯性力和离心力等的作用是颗粒物与气流分别的装置，包括重力沉降室、惯性除尘器和旋风除尘器等。2. 湿式除尘技术湿式除尘技术是含有悬浮尘粒的气体与水相接触 ,当气体冲到润湿的器壁时,尘粒被器壁所黏附,或者当气体与喷洒的液滴相遇时 ,液滴在尘粒质点上凝集,增大了质点的质量,从而使之降落,到达除尘的目的。湿式除尘技术的优点:除尘效率比较高,可以处理湿度大、温度高或带黏性的粉尘及有爆炸危急的气体 ;投资少,构造简洁,操作修理便利,占地小;除尘的同时能除去局部有害气体。缺点是:能耗较大,需耗用水或其他液体;需进展废液和泥浆的处理 ;处理某些气体时对金属设备有腐蚀作用,需要做防腐处理;对拒水性和水硬性粉尘不能应用。湿式除尘技术主要应用于中小型机组。由于在除尘的同时可以除去 SO 等有害气体,因此多承受喷淋洗涤式,在喷淋液中加2入脱硫剂,能取得很好的效果。3. 静电除尘技术静电除尘技术是含尘气体在通过高压电场的过程中,使气体电离、尘粒荷电,并在电场力的作用下 ,使尘粒沉积于电极上 ,从含尘气体中分别出来的一种除尘方法。静电式除尘技术的优点如下:除尘效率高, 可超过 99%;压力损失小;处理烟气量大;耐高温,一般钢材可在 350 以下运行。静电式除尘技术的缺点如下 :钢材耗量大;占地面积大;制造、安装、运行要求严格;对粉尘特性敏感,最适宜的粉尘比电阻范围为 1041012·cm;烟气含尘浓度高时,要承受前置除尘。1906 年,20 世纪 50 年月以前,虽然有不少人对静电除尘技术的理论及实践做了大量的工作,但进展缓慢。近 20 年来,随着工业化科技水平的提高,特别是环保要求日趋严格,静电除尘技术得到了格外快速的进展,静电除尘器在燃煤电站得到了更广泛的应用。4. 袋式除尘技术袋式除尘技术是使含尘气体通过滤袋材料 ,到达分别气体中固体粉尘的一种除尘方法。滤袋式除尘技术的优点是除尘效率高。袋式滤袋除尘技术可对亚m 粒径的细尘有较高的分级除尘效率;处理气体量的范围大,并能处理含尘浓度格外高的气体 ;对粉尘的特性不敏感 , 不受粉尘比电阻的影响;构造简洁,操作维护便利,运行费用较低。随着滤料材料的开发,运行温度可提高为 160200,甚至更高。滤袋式除尘技术有以下缺点:体积与占地面积较大;阻力较大;对滤袋质量有严格要求,假设滤袋破损率高,使用寿命短,则运行费用将大大增加;对于温度较高、湿度较大或带黏性的粉尘和有腐蚀性的气体在选用滤料时要慎重。燃煤电站对除尘技术的选择与本国的烟尘排放标准亲热相关, 随着烟尘排放标准的日趋严格,越来越多的电厂选择高效的滤袋式除尘技术。滤袋式除尘技术可到达 99.99%的除尘效率,烟尘浓度可低于50mg/m3,这是其他除尘技术不行能做到的。5. 袋式除尘系统的特点（1） 除尘效率高,一般在 99%以上,除尘器出口气体含尘浓度在数十mg/m3 之内,对亚m 粒径的细尘有较高的分级效率;（2） 处理风量的范围广,小的仅 1min 数 m3,大的可达 1min 数万 m3,既可用于尘源的通风除尘,改善作业场所的空气质量,也可用于工业炉窑的烟气除尘,削减大气污染物的排放;（3） 构造简洁,维护操作便利;（4） 在保证同样高除尘效率的前提下,造价低于电除尘器;（5） 承受玻璃纤维、涤纶等耐高温滤料时,可在 200以上的高温条件下运行;（6） 对粉尘的特性不敏感,不受粉尘及电阻的影响。燃煤机组的特点是,燃煤量大,烟气量大,烟气中的粉尘含量高。为满足烟尘排放要求和保护大型风机免遭严峻磨损 ,必需承受高效率的除尘技术目前,适用于燃煤机组的主流除尘技术是电除尘技术和袋式除尘技术。袋式除尘器的除尘效率一般可达 99%以上，虽然它是最古老的除尘方法之一，但由于它除尘效率高，性能稳定牢靠、操作简洁， 因而获得越来越广泛的应用。同时在构造型式、滤料、清灰方式和运行方式等方面也都得到不断进展。结合本案例烟气特点，因其温度在393K，而且含有SO ，所以可以使用型滤料涤纶，它的耐热、耐酸2性能较好，耐磨性仅次于尼龙，可长期在 410K 下使用。3.3 系统工艺流程图 3-1 系统工艺流程图工艺流程说明：石灰石-石膏湿法烟气脱硫工艺承受廉价易得的石灰石或石灰作脱硫吸取剂,石灰石经裂开磨细成粉状与水混合搅拌成吸取浆液,当承受石灰为吸取剂时,石灰粉经消化处理后加水制成吸取剂浆液。在吸取塔内,吸取浆液与烟气接触混合,烟气中的二氧化硫与浆液中的碳酸钙以及鼓入的氧化空气进展化学反响从而被脱除 ,最终反响产物为石膏。吸取塔内的反响、传递也极为简单,总的反响为:CaCO +SO +1/2O +2H OCaSO ·2H O+CO3222422脱硫后的烟气经除雾器除去携带的细小液滴 ,经烟囱排入大气,脱硫石膏浆液经脱水装置脱水后回收利用。剩余浆液与参加的石灰石浆液一起循环,这样可以使参加的吸取剂充分被利用,并确保石膏晶体的增长。石膏晶体的正常增长是最终产品处理比较简洁的先决条件。3颖的吸取剂石灰石(CaCO)浆液依据 pH 值和分别 SO量按肯定比2例直接参加吸取塔。4. 工艺系统说明4.1 概述本工艺系统可分为如下 3 个系统：废气收集系统，废气净化处理系统，排风系统。废气收集系统主要包括局部集气罩，风量调整阀，管道。废气净化处理系统主要包括袋式除尘器，原料输送系统、吸取剂浆液配制系统、烟气系统、SO2吸取系统、除雾器、石膏脱水及贮存和石膏抛弃系统。排风系统主要包括排风机，风量调整阀和烟囱。4.2 主要工艺设备功能简述1. 袋式除尘器主要作用：使含尘气体在排入大气之前被捕集下来，并使之到达大气污染物排放标准，防止污染大气，增加环境效益。2. 石灰石-石膏法烟气脱硫系统主要作用：吸取烟气中大局部SO ，削减大气污染。25. 环境设备选择5.1 主要设备的主要设计参数计算要求处理后到达的效果见表 1。1. 袋式除尘器（1） 选择除尘器型式依据废气性质和气量，选定除尘器型式、滤料及清灰方式：首先打算承受的袋式除尘器型式，对除尘效率要求较高、投资和设备皆有条件的状况我们选用脉冲袋式除尘器。（2） 计算主要参数确定型号具体参数如下：假设进口风速v ：2m/min；F风量 Q：52023m3N/h；总过滤面积/：A=Q/60vF所以 A=52023/60×2=433m2依据处理烟气量和总过滤面积，假设选择定型产品，即可选定除尘器型号规格。综合考虑本工程选择RP 型组合式脉冲布袋除尘器。（3） 滤料的选择对于滤料的选择，应综合考虑含尘延期的温度、湿度、酸性等确定滤料的材质，由于本案例废气中含 SO ，且温度为 393K，而本项2目选择的涤纶绒布的耐热和耐酸性都较抱负，是我国性能较好的一种滤料。（4） 除尘效率计算对于已经确定的除尘系统，依据除尘器的效率和入口气体的含尘浓度，估算除尘器排出口浓度是否能到达国家规定的排放标准。估算排出口的浓度可按下式计算：21C =C (1-n)12式中：C 净化前气体含尘浓度mg/m3 C 净化后气体含尘浓度mg/m3 n净化效率%1由于C 为 6000mg/m3，本工程 n 为 99.7%99.9%，取n 为 99.7%21C =C (1-n)=60001-99.7%=18mg<22mg到达国家二级排放标准。2. 石灰石-石膏法烟气脱硫系统（1） 吸取剂浆液配置系统在脱硫工艺方案选择时一般对石灰石来源和品质都应做过调查， 石灰石来源应充分，能保证脱系统长期运行的供给量，一般考虑 15 年左右的设计年限，设计人员可依据电厂的实际状况进展调整。但石灰石品质肯定要能到达品质要求见表 2。石灰石品质不高，杂质较多，会常常造成阀门堵塞和损坏，严峻时会造成脱硫塔的管道堵塞， 特别易造成喷嘴堵塞损坏，影响脱硫系统的正常运行。在制浆系统石灰石粉送入前应保证得到良好的空气枯燥，以防送粉管道堵塞，同时对整个送粉管道应设计流畅，削减阀门和连接部件， 特别是浆液管的溢流管应依据系统设计良好的密封风以防止石灰石 的外漏，对制浆车间和厂区造成二次污染。表2石灰石质量指标参数 CaOMgO细度要求 酸不溶物铁铝氧化指标 >52% 2%R325物5%1%2%石灰石制浆通常有 2 种系统：干式制浆系统和湿式制浆系统。干式制浆系统干式制浆系统的工艺流程是，石灰石块经过初步裂开(或粗裂开)后， 经筛选机筛选，直径过大的石灰石返回再次裂开，直径符合要求的石灰石用工艺水冲洗并烘干后送入干式磨机磨成肯定粒度的石灰石粉 并被携带风带出后进入除尘器被收集下来。最终，送入制浆池配成肯定浓度的浆液。干式制浆系统可以选用立式旋转磨或卧式钢球磨。湿式制浆系统湿式制浆系统的工艺流程与干式相比，二者在石灰石块人磨之前的工序根本一样从人磨后到制成浆液的工序，省去了诸如风机、电除尘器、旋风分别器等附属设备。湿式球磨机直接将肯定粒度的石灰石块制成浆液，经水力旋流器分别后，合格的浆液送去配浆，不合格的返回再磨。该系统一般承受卧式钢球磨。总之，干式、湿式两种制浆系统在我国投运的脱硫装置中都有应用，但湿式制浆系统投资省，占地小，牢靠性商，调整便利、污染小， 因而比干式制浆系统更有竞争力。2（2） SO吸取系统填料塔吸取塔是烟气脱硫系统的核心装置，要求持液量大、气液相间的相对速度高、气液接触面积大、内部构件少、压力降小等特点。各种洗涤2器的优缺点列于表 3。一般来说，SO 脱除效率高的洗涤器，往往是操作牢靠性差的。目前较常用的吸取塔有喷淋塔、填料塔、喷射鼓泡塔和道尔塔四类。表 3 烟气脱硫用洗涤器比较洗涤器形式持液量逆流抗堵塞性低负荷比压力降除尘固定填充式尚可是尚可好中等差文丘里差否好好高好喷淋塔差是好好低差道尔顿好否好差中等好喷射鼓泡塔好否好差中等好填料塔主要参数计算：2依据工程中的污染物排放量：初始 SO 浓度为 6%，废气排放量为 52023m3N/h初始烟气温度：393K2首先算出初始 SO质量浓度为(52023×6%×1000×64)/(22.4×52023)=mg/m32依据表 1GB16297-1996 中 SO的二级排放标准中最高允许排放浓度为 1200mg/m3，我们选取此工程处理后排放浓度为 900mg/m3。由于C2=C1(1-n)式中：C1净化前气体SO2 浓度mg/m3 C2净化后气体SO2 浓度900mg/m3 n脱硫效率%21所以n=1-C /C=1-900/=1-0.00525=99.48%(3)除雾器参数计算在吸取塔中，雾化喷嘴并不能产生尺寸完全均一的雾滴，雾滴的大小存在尺寸分布。较小的雾滴会被气流所夹带，假设不进展除雾，雾滴将进入烟道，造成烟道腐蚀和堵塞。4引风机活性炭吸附器组进口总管处配B472 型防爆离心通风机一台，风量 Q=33000m3/h，风压 671Pa，电机功率 35kw。5.3 其他1. 电气及自控系统处理系统总装机容量为 36.9kW，由集中安装的电控柜进展掌握。为了提高回收率，降低能耗，设备的运行承受自动化掌握。参数设置和监控由上位工控机完成，设备运行由 PLC 掌握。PLC 安装在电控柜中，与工控机一起放置于便于操作的防爆隔离掌握室中。整个装置的温度、压力及管道静电等参数均由传感器采集，传输至集中掌握室进展自动化掌握。2. 供汽为降低设备投资，节约本钱，吸附饱和的活性炭再生时使用低压蒸汽， 直接由厂内锅炉供给。锅炉出口压力为 0.2Mpa，蒸汽温度约 120。依据工程阅历，蒸汽与吸附的溶剂量之比约为410，需用蒸汽总共150kg/h。供气周期为 2 天。3. 供水依据两个列管式冷凝器计算，循环水用水量为 14318.8 161.8t/h，即 161.8m3/h，由泵输送至冷凝器循环使用。冷凝器_1 的循环水泵使用 2 台 4B15A 型离心清水泵，设计参数为 Q=72m3/h，H=11m，转速2900r.p.m，功率为 2.87kW。冷凝器_2 的循环水泵使用 1 台 2B19B 型离心清水泵，设计参数为 Q=20m3/h，H=10.3m，转速2900r.p.m，功率为 2.41kW。由于挥发造成损耗，循环水需定期补充，补充量约 8m3/d。5.4 主要设备表主要设备见表 5-3。表 5-3 主要设备表序设备名称型号或规格数功率备注号量kw冷凝系统1除尘器XCX 型11300mm 四管2阻火器ZHQ型250101.53列管式冷凝单壳程双管程1换热面积器_1壳体800216m24列管式冷凝单壳程双管程1换热面积器_2壳体4009m25混合溶剂分350m31层器6冷却水循环泵_1Q=72m3/h，H=11m22.877冷却水循环泵_2Q=20m3/h，H=10.3m12.418冷凝甲苯泵Q=10m3/h，H=8m17.5防爆管道泵9冷凝水泵Q=86m3/h，H=8.5m22.78活性炭吸附系统10引风机Q=33000m3/h135防爆风机11活性炭吸附5400*33923.88罐12温度测量系6统13压力测量系9统14火灾报警系3统15管道及阀门1 套16电控柜1含PLC 及强电17上位工控机1其他关心材料6. 本钱分析见表 7-1。表 7-1 投资估算表数序设备名称主要技术参 量价格 总价(万(万备注号数(台元)元)套)XCX 型1 除尘器1300mm177.002 阻火器列管式冷凝3器_1ZHQ 型250单壳程双管程壳体800100.88.0011.208.00换 热 面 积216m2列管式冷凝4器_2单壳程双管程壳体40011.205.00换热面积 9m25防爆风机活性炭吸附6器混合溶剂分7层器33000m3/h1400*3800350m314.801.802816.0011.651.65消声器、减振座含活性炭及附件8循环水泵_172m3/h20.501.009循环水泵_220m3/h10.500.5010冷凝甲苯泵Q=10m3/h10.60.6011冷凝水泵Q=86m3/h20.51.009管道及阀门各种规格18.008.0010自控系统112.0012.00其他关心材11料12.002.00一设备直接费57.55二其他费用1设计费8.522安装费4.263调试费4.264治理费2.56三工程总价92.15用于气动阀与活性炭再生 用于气动阀与活性炭再生 废气管路及自动阀、冷却水管及阀门含 PLC、工控机、仪表10%5%5%3%7. 效益估算7.1 环境效益依据年生产 300 天、日工作 24 小时的生产力量估算，废气经处理后，每年可削减向大气环境排放有机物 1944 吨，环境效益显著。7.2 经济效益涂层企业中甲苯用量按 360t/a 计算，90%以上的甲苯在烘干时进入废气，本装置的甲苯回收率在 99%以上，则每年回收的甲苯总量为： 360×0.9×0.99320.8t/a。甲苯价格按 6000 元/t(2023 年 12 月价格)计算，回收带来的经济效益：320.8t/a×6000 元/t=192.48 万元/a7.3 运行费用运行费用主要包括水、电费、蒸汽消消耗、人工费及设备折旧费， 各项费用计算如下：1、水费循环水按每月更换一次计算，每天补充水量 8m3，则水费为(161.8m3×12+8m3/d×300d)×1.50 元/t=0.65 万元/a；2、电费40kW×24h×300d×0.80 元/kWh×0.75=17.28 万元/a；3、蒸汽消消耗蒸汽消耗 150kg/h×24h×300×120 元/t=13.0 万元/a4、人工费人工工资 15000 元/年计，共计 6.00 万元/年；5、活性炭消消耗使用寿命以半年计 年消消耗用为 9.24 万元/a；6、设备折旧费主要设备使用寿命以 10 年计，年折旧费约 10 万元/a；7、修理费以设备费的 3%计，约 3 万元/a； 以上各项费用合计为 59.17 万元/a。扣除本钱，每年可带来的经济效益为 133.31 万元/a，投资回收期0.75 年。此文档是由网络收集并进展重排版整理.word 可编辑版本！