燃煤锅炉房烟气脱硫除尘.docx

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燃煤锅炉房烟气脱硫除尘

课程设计说明书

项目类别大气污染控制工程

题目燃煤锅炉房烟气脱硫除尘

姓名学号

系、部环境工程与科学系

专业班级

指导教师

1总论1

1.1概述1

1.2烟气脱硫方法分析1

1.2.1石灰石／石灰法2

1.2.2钠碱法3

1.2.3双碱法3

1.2.4氧化镁法3

1.2.5氨法3

1.3烟气除尘方法分析4

1.4设计依据和原则5

2除尘脱硫系统6

2.1方案的确定及其论证6

2.2工艺流程描述7

2.2.1烟气脱硫除尘工艺流程7

2.2.2烟气脱硫除尘基本原理8

2.2.3湿式除尘脱硫的废水处理8

3工艺计算10

3.1排烟量及烟尘和二氧化硫浓度的计算10

3.1.1标准状态下理论空气量10

3.1.2标准状态下理论烟气量10

3.1.3标准状态下的实际烟气量10

3.1.4标准状态下烟气含尘浓度10

3.1.4标准状态下烟气中含二氧化硫浓度11

3.2除尘效率12

3.2.1除尘效率12

3.2.2除尘器的选择12

3.3管网阻力及压损的计算14

3.3.1管径的确定14

3.3.2摩擦压力损失14

3.3.3局部压力损失15

3.3烟囱的设计16

3.3.1烟囱高度的确定16

3.3.2烟囱直径的确定16

4主要附属设备的选型及设计18

4.1标准状态下风机风量的计算18

4.2风机风压的计算18

4.3电动机功率的计算19

4.4清水池及沉淀池的面积计算20

4.4.1液气比的确定20

4.4.2清水池和沉定池面积计算20

4.5设计图纸20

5设计体会21

参考文献21

1总论

1.1概述

随着经济和社会的发展，燃煤锅炉排放的二氧化硫严重地污染了我们赖以生存的环境。

由于中国燃料结构以煤为主的特点，致使中国目前大气污染仍以煤烟型污染为主，其中尘和酸雨危害最大，且污染程度还在加剧。

因此，控制燃煤烟尘的SO2对改善大气污染状况至关重要。

高温气体净化主要包括脱硫和除尘两部分，此外还须脱除HCI、HF和碱金属蒸汽等有害杂质。

在常规工艺中，脱硫和除尘作为独立的单元操作分别在各自的装置中完成。

而在脱硫除尘一体化工艺过程中，将脱硫和除尘两个单元操作结合起来，即在一个操作单元中既达到除尘的目的又满足脱硫的要求。

脱硫除尘一体化操作可以简化工艺流程，节约设备投资。

因而，研究开发适合于我国燃煤锅炉烟气脱硫除尘一体化设备具有重要的使用价值。

目前烟气脱硫除尘一体化装置主要是通过工艺改造和设备优化组合来实现脱硫除尘的目的，很少有人来通过改良脱硫除尘剂的配方来实现这一目的。

假如能够在现有的成熟的高效率脱硫工艺的基础上，在投资成本和运营成本都不高的情况下，通过一些工艺的改良和脱硫药剂的改善来提高其除尘效率，使得该脱硫除尘一体化装置既有良好的脱硫效果，又能获得较高的除尘效率。

这种技术的研制和开发一定会有很好的推广价值，产生良好的社会效益和经济效。

1.2烟气脱硫方法分析

在国际上，工业发达国家对二氧化硫的排放有严格的标准，燃煤厂普遍安装了烟气脱硫装置。

其中绝大部分脱硫采用的是石灰石／石灰法。

日本和德国是世界上脱硫石膏的主要生产国和利用国，美国、英国、奥地利、荷兰等国，也均取得了较好的经济和社会效益。

烟气脱硫治理分干法和湿法2种。

目前使用范围最广的脱硫方法是湿法脱硫，约占脱硫总量的80％以上。

常用的湿法脱硫方法，根据其所选用的吸收剂不同，又可分为石灰石／石灰法、钠碱法、双碱法、氧化镁法、氨法等。

1.2.1石灰石／石灰法

烟气脱硫工艺中的石灰石法，主要采用细度200-300目的石灰石粉与水混合后制成石灰石浆液，然后输送至吸收塔内，再通过喷淋雾化装置使其与烟气接触，并吸收烟气，从而达到脱硫的目的。

该工艺需配备石灰石粉碎与化浆系统。

由于石灰石活性较低，脱硫过程需通过增大吸收液的喷淋量，提高液气比，以保证达到足够的脱硫效率，因此，采用该方法脱硫的运行费用较高。

石灰法是用石灰粉代替石灰石，石灰粉活性大大高于石灰石，可提高脱硫效率。

石灰法存在的主要问题是塔内容易结垢，引起气液接触器（喷头或塔板）的堵塞。

流程见图1-2-1　

图1-2-1

1.2.2钠碱法

钠碱法采用碳酸钠或氢氧化钠等碱性物质吸收烟气中的SO2，并可副产高浓度SO2气体或Na2SO3，它具有吸收剂不挥发、溶解度大、活性高、吸收系统不堵塞等优点，适合于烟气SO2浓度较高的废气S02吸收处理。

但同时也存在副产品回收困难、运行费用高等缺点。

1.2.3双碱法

双碱法[Na2CO3/Ca（0H）2]是在石灰法基础上结合钠碱法，利用钠盐易溶于水，在吸收塔内部采用钠碱吸收SO2。

吸收后的脱硫液在再生池内利用廉价的石灰进行再生，从而使钠离子能循环吸收利用。

该工艺是在综合石灰法与钠碱法的特点基础上通过改进的结果。

主要解决了石灰法在塔内易结垢的问题，又具备钠碱法吸收效率高的优点。

脱硫副产物主要为亚硫酸钙或硫酸钙（氧化后）。

与氧化镁法相比，钙盐不具污染性，因此不产生废渣的二次污染。

1.2.4氧化镁法

氧化镁法采用氧化镁与SO2反应得到亚硫酸镁与硫酸镁，它们通过煅烧可重新分解出氧化镁，同时回收较纯净的SO2气体，脱硫剂可循环使用。

由于氧化镁活性比石灰水高，脱硫效率也较石灰法高。

它的缺点是氧化镁回收过程需煅烧，工艺较复杂，但若直接采用抛弃法，镁盐会导致二次污染，总体运行费用也较高。

1.2.5氨法

氨法采用氨水作为SO2的吸收剂，SO2与NH3反应可产生亚硫酸氨、亚硫酸氢氨与部分因氧化而产生的硫酸氨。

根据吸收液再生方法的不同，氨法可分为氨—酸法、氨—亚硫酸氨

法和氨—硫酸氨法。

氨法主要优点是脱硫效率高（与钠碱法相似），副产物可作为农业肥料。

由于氨易挥发，使吸收剂消耗量增加，脱硫剂利用率不高；脱硫对氨水的浓度有一定的要求，若氨水浓度太低，不仅影响脱硫效率，而且水循环系统庞大，使运行费用增大：

浓度增大，势必导致蒸发量的增大，对工作环境产生影响。

而且氨易与净化后烟气中的SO2反应，形成气溶胶，使得烟气无法达标排放。

氨法的回收过程也是较为困难的，投资费用较高，需配备制酸系统或结晶回收装置，如中和器、结晶器、脱水机、干燥机等，系统复杂，设备繁多，管理、维护。

1.3烟气除尘方法分析

通过烟气除尘，对空气中的粉尘颗粒物质进行处理，达到治理和防范粉尘污染的作用，从而改善空气质量，改善人类的生存和发展的环境，对人们生活质量的提高起到了积极的作用。

烟气除尘是指利用各种除尘对空气中的粉尘颗粒污染物进行处理的技术。

下面主要的工业锅炉烟气除尘方法

分类

名称

基本原理

优缺点

适用锅炉种类

湿式除尘

麻石水膜除尘器

通过麻石砌筑，烟气由底部切向进入，同时水流通过顶部水槽沿内壁流下，与烟气充分混合，将烟尘带走

除尘效率：

98-99%，运行稳定，效率最高，投资较大，耐腐蚀，耐磨，适用寿命长，管理简单，无堵塞现象占地面积小

适合所有锅炉

文丘里除尘器

利用文丘里结构，烟气进入的同时，喷水膜，与烟气充分混合达到除尘效果

除尘效率~98%运行稳定，造价中等，耐腐蚀，耐磨，适用寿命长，管理简单，无堵塞现象占地面积小

适合所有锅炉

干式除尘

旋风除尘器

利用旋转气流产生的离心力将尘粒从含尘气流中分离出来的除尘装置

除尘效率可达80%以上，投资少，结构简单体积较小除尘效率高，负荷适应性强，操作管理简单

适合中小容量锅炉

静电除尘

利用高压电场使烟气发生发生电离气流中的粉尘荷电与电场作用下与气流分离

除尘效率高，处理烟气量大，，阻力低，除尘受粉尘静电性能影响较大，外形庞大，投资昂贵，运行维护要求较高

工业锅炉极少使用多用于水泥生产的除尘

袋式除尘器

含尘烟气通过过滤材料，尘粒会被过滤下来，过滤材料捕集粗尘粒主要靠惯性碰撞作用，捕集细粉尘靠扩散和筛分作用

除尘效率高，负荷适应强，袋式材料使用寿命短，设备结构复杂，体积庞大，投资大

工业锅炉极少使用多用于水泥生产的除尘

1.4设计依据和原则

锅炉设备是燃料的化学能转化为热能，又将热能传递给水，从而产生一定温度和压力的蒸汽和热水的设备。

锅炉型号：

SZL6—1.6型，SZ——双锅筒纵置式，L——链条炉排，6——蒸汽锅炉额定蒸发量为若干t/h或热水锅炉额定供热量为若干104kcal/h新单位制应为MW。

（1）燃料燃烧就是供给足够的氧气，也就是想炉膛内供给足够的空气。

（2）冬季室外温度：

-1℃，设备安装在室外，考虑在冬天设备的防冻措施，以及冬季排气冷凝形成的水雾、烟雾等。

（3）按锅炉大气污染物排放标准（GB13271—2001）中二类区标准执行，故建地应在二类区：

城镇规划中确定的居住区、商业交通居民混合区、文化区、一般工业区和农村地区。

（4）在设计过程中要考虑各除尘器的除尘效率，设备用费等各项技术经济条件。

通过计算，根据工况下的烟气量、烟气温度及达到的除尘效率选择除尘器。

我选择的是XL型旋流式水膜脱硫除尘技术工艺，这是一种非常典型的湿法烟气脱硫除尘工艺，具有结构简单、压力损失小、操作稳定、脱硫除尘效率高等优点。

（5）根据气液相对运动的不同，喷雾除尘脱硫装置可以分为逆流型和错流型。

逆流型是烟气向上运动，雾滴由喷嘴喷出向下运动，使气液得以充分混合，完成除尘脱硫过程;错流型是雾滴由喷嘴向下喷出，而烟气水平流动。

此外，在一些喷雾脱硫塔中，还有采用顺流型的，即烟气向上运动，雾滴由喷嘴向上喷出，与烟气同向流动，来增加气液接触时间，提高传质效果，同时与逆流布置相比可以减小压力损失，但在应用中还是以逆流型更为常

2除尘脱硫系统

2.1方案的确定及其论证

脱硫装置按其结构不同分喷淋塔式、水浴式、文丘里式及水膜式等。

但基本上都由喷射装置、罐（塔）体、旋流板、灰水池、清水池、循环泵及管路系统等部分组成。

脱硫装置的折算阻力一般300Pa以下,根据国家标准规定,除尘器的折算阻力必须小于1200Pa,因此在多管除尘器后加装脱硫装置时,首先应对多管除尘器的阻力进行测试,如多管除尘器的阻力小于900Pa,则可直接串联脱硫装置;如果多管除尘的阻力大于900Pa,串联脱硫装置后,整个除尘、脱硫系统的总阻力就有可能大于1200Pa,原锅炉配套引风机就不能满足正常运行要求,使锅炉易产生正压燃烧,这时只需在原有型号的基础上将引风机的电机功率加大一号,即可满足锅炉运行要求。

其次,在脱硫改造时,可根据锅炉除尘室的实际情况,灵活布置脱硫装置,该装置既可安装在多管除尘器与引风机之间（负压段）,也可安装在引风机之后（正压段）。

安装在负压段的优点是:

因脱硫装置进一步去除了烟气中的粉尘,可减轻粉尘对引风机叶轮的磨擦,延长风机使用寿命。

安装在正压段的优点为:

可避免因脱硫装置脱水不良,引起的风机及烟道腐蚀。

两者均有利弊。

由于组合式除尘脱硫系统先由多管除尘器去除了大部分粉尘,脱硫装置所需的灰水沉淀池,比其他湿式除尘器的灰水沉淀池小得多,耗水量也比其他湿式除尘器小。

因此这种除尘脱硫系统既适合于场地窄小的锅炉房的脱硫改造。

也适合新建锅炉房的除尘脱硫。

文丘里喷淋装置和XL型旋流式水膜脱硫除尘器的特点：

造价低，安装方便，重量轻，降低了设备价格，是用户理想的锅炉配套产品。

（1）文丘里雾化装置以文氏管为基础优化改进而成，保留文氏管的优点。

（2）文丘里为矩形截面，卧式布置，方便安装。

（3）文丘里内的喷淋装置为内喷顺流式，雾化均匀，316L或同等的材料制作。

（4）文丘里内烟气流速极高，耐磨材料能保证文丘里的正常使用。

采用机械加工的花岗岩，内表面光滑，耐腐蚀，耐磨损，耐高温，降低烟气的摩擦和压力