燃煤电厂袋式除尘与脱硫系统设计Word文件下载.docx
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的来源主要是工业、电力及人们的日常生活。
资料显示，中国大量的采暖锅炉未安装脱硫系。
该设计采用系统相对简单的石灰石石膏湿法烟气脱硫对某燃煤电厂烟气脱硫系统进行设计。
除尘器则是选择的袋式除尘某燃煤电厂烟气脱硫系统进行设计。
本设计首先通过计算烟气流量确定了烟气除尘方式及设备；
然后对各种脱硫方式及现状进行简单的介绍；
而后通过计算浓度等选择石灰石石膏湿法脱硫系统；
而后重点介绍简易石灰石/石膏湿法脱硫系统，确定了脱硫烟气量、再热烟气量等重要参数；
而后对简易石灰石/石膏湿法脱硫系统进行简单的计算及选型。
最后对烟囱高度、风机风量、功率进行计算。
关键词袋式除尘；
烟气脱硫系统设计；
湿法烟气脱硫；
烟囱高度设计ABSTRACTWiththedevelopmentofindustry,Environmenthasbeenseriouslydamaged.OneofthechiefculprittotheenvironmentaldamageisacidrainthatcausedbyunrestrictedemissionsofSO2.ThesourceofSO2ismainlyindustry,powerandpeoplesdailylife.DatashowsthatChinalargeheatingboilerisnotinstalleddesulphurizationsystem.Thedesignusesacoal-firedpowerplantfluegasdesulfurizationsystemtosolvetheproblems.Thisdesignfirstdeterminedthewayofremovingthefluegasandequipment;
thenitbrieflyintroducesvariousdesulfurizationmethodandcurrentsituation;
thenintroducesthesimplelimestone/gypsumwetfluegasdesulfurizationsystem,theimportantparametersoffluegasdesulfurization,fluegasreheatquantityweredetermined;
finallyitcalculatesandselectstheJianYishilimestone/gypsumwetFGDsystem.Keywords：
bagfilter;
designoffluegasdesulphurizationsystem;
wetfluegasdesulfurization;
heightofchimney目录1前言11.1背景11.2煤炭中硫的分布及其去除21.2.1煤炭中硫的分布21.2.2煤炭中硫的去除方法21.3烟气脱硫工艺简介21.3.1湿法烟气脱硫21.3.2其它烟气脱硫31.4研究目的及意义32烟气除尘设计52.1概述52.2烟气除尘技术53.除尘器的设计及计算83.1烟气的含尘浓度和SO2浓度计算83.2除尘器选型93.3除尘器的选择104石灰石/石灰法湿法烟气脱硫技术134.1石灰石/石灰法湿法烟气脱硫技术工艺流程134.2石灰石/石灰法湿法烟气脱硫技术原理145脱硫设备的设计与计算165.1概述165.2吸收塔本体及其内部喷淋系统的选型计算165.2.1喷淋塔的结构尺寸设计165.2.2吸收塔内流量计算165.2.3吸收塔径计算175.2.4吸收高度计算175.2.5喷淋系统和喷嘴195.2.6除雾器225.3风机与泵型号的选择与计算235.3.1脱硫增压风机的型号的选择235.3.2浆液循环泵的型号的选择原则235.3.3氧化风机的风量、功率计算和选型235.4其它设备的选型245.4.1烟道挡板门的设置245.4.2搅拌器的设置及功能245.4.3浆液管道和阀门的设置255.4.4主要管道的管径计算255.5小结256烟囱设计计算266.1烟气释放热计算266.2烟囱直径的计算276.3烟气抬升高度计算276.4烟囱的几何高度计算286.5烟囱阻力计算286.6烟囱高度校核297管道系统设计计算307.1管径的计算307.2摩擦阻力损失计算307.3系统总阻力计算318通风机、电动机计算328.1风机风量计算328.2风机风压计算328.3风机功率计算329.工程概算、技术经济分析34结论36致谢37参考文献38附录40VI1前言1.1背景中国发电量属世界第二，主要是利用火力。
过去，因为各种原因，电厂锅炉烟气的袋式除尘技术未能推广应用在电力行业。
发达国家电厂除尘和脱硫中的袋式除尘设备占据很大的份额，特别是澳大利亚，已接近80%。
我国环保要求的日益严格，现用电除尘器的排尘浓度难于达到电厂烟尘排放的新标准（）和总量控制的要求。
然而袋式除尘器因为对烟尘适应性强、对粉尘比电阻的影响小、除尘效率高。
而成为电厂燃煤锅炉袋式除尘的适宜之选，也成为环保市场关键。
中国目前为什么缺乏具有自主知识产权的大型电厂袋式除尘器，关键是因为未掌握技术关键。
包括袋式除尘器长期运行的可靠性和安全性，滤袋寿命技术以及降低运行阻力与能耗等等。
直通均流式袋式除尘器这种除尘器是针对中国燃煤电厂锅炉烟气开发的，该除尘器系统阻力较低、净化效率较高、运行可靠、维修简便，关键是可用于处理高浓度烟尘，很适合用于大型燃煤电厂锅炉的烟气除尘。
我国城市目前大气污染状况十分严重。
根据世界卫生等组织的监测结果显示,全球污染最严重的10个城市中国占有8个，全球大气污染最严重的20个城市中国占有10个。
二氧化硫平均浓度没有达到国家空气质量二级标准城市约占有百分之二十二，二氧化硫平均浓度超过国家空气质量三级标准的城市约占有百分之八,但大气中的年日平均浓度超过三级标准（）则达到百分之六十二。
我国南方地区酸雨污染较为严重，酸雨控制区内百分之九十的城市出现酸雨，酸雨总面积占国土面积的百分之三十，而每年因酸雨和二氧化硫污染造成的损失达1100多亿。
主要因为以煤为主的能源消费结构及，致使中国面临如此严重的大气污染，尤其是二氧化硫污染，导致了巨大经济损失，影响了国民经济的发展和人民群众的正常生活。
21世纪初期，人们环境保护得意识增强,改善大气环境、削减SO2排放量和控制SO2污染也逐渐称为了社会共识，中国已把煤炭的脱硫列为洁净煤技术的研究项目，在目前及未来相当长时间内，煤炭脱硫是我国环境保护的重要研究课题之一，故解决它具有重大的现实意义。
1.2煤炭中硫的分布及其去除1.2.1煤炭中硫的分布煤炭脱硫与其中硫分布的状态有着密切的关系。
按照分布状态，煤炭中的硫分为有机硫、无机硫。
其中有机硫包括硫醇、噻酚硫和硫醚等，约占全硫含量的60～70%。
无机硫包括黄铁矿硫、单质硫和硫酸盐硫等，占全硫含量的30～40％，而黄铁矿硫是煤炭中硫的主要组成部分[[]张东民,解庆林等.煤炭脱硫的研究现状[J].广西轻工业,2007,（5）:
84-85P.]。
1.2.2煤炭中硫的去除方法依照脱硫工序煤炭脱硫可分为脱硫、脱硫、脱硫。
目前采用较为普遍的是脱硫[[]贾绍义，柴诚敬主编.《化工原理课程设计（化工传递与单元操作课程设计）》.天津:
天津大学出版社，2002.8]。
1、燃烧前脱硫该方法是在燃烧前就将煤炭中的硫分去除,这样可以避免燃烧中硫的形态发生变化,该方法不仅能降低烟气中的SO2含量,也能减轻尾部烟道的腐蚀程度,降低运行维护等等花销。
燃烧前脱硫的方法主要分为物理脱硫法、化学脱硫法、生物脱硫法[[]张秀云,郑继成.国内外烟气脱硫技术综述[J].电站系统工程,2010,（4）:
1-2P.]。
2、燃烧中脱硫该方法是在低温沸腾床层燃烧的过程中，把固硫剂加进入炉内。
使煤中的硫转化成硫酸盐，随着炉渣排出。
CaCO、CaO或MgO等粉末可做固硫剂。
3、燃烧后脱硫又称烟气脱硫，是指对燃烧后产生的烟气脱硫处理。
燃烧后脱硫的工艺有多种，最为典型的工艺有喷雾干燥法、石灰石/石膏法、和氨法等。
烟气脱硫法虽工艺复杂，运行费用高，但是处置技术成熟，脱硫率可高达到90％。
该法已投入工业运行，已成为脱硫方式中目前世界唯一大规模商业化应用的方法。
1.3烟气脱硫工艺简介世界上目前已实现工业化应用的燃煤烟气脱硫技术有：
湿法烟气脱硫、喷雾干燥脱硫、炉内喷射吸收剂/增温活化脱硫法、海水脱硫、电子束脱硫、脉冲等离子体脱硫和烟气循环流化床脱硫等技术[[]王圣.大气污染物排放标准对中国国电集团火电厂的影响与对策[D].南京:
南京信息工程大学,2005.]。
1.3.1湿法烟气脱硫湿法烟气脱硫指在湿状态下的液体或浆状吸收剂中脱硫和处理脱硫产物。
此法脱硫反应速度很快、效率很高。
但是湿法烟气脱硫法存在的结垢及烟气温降也是急需解决。
该法脱硫系统置于除尘器之后但在烟囱之前。
该特征是：
脱硫反应温度低于露点，故净烟气加热后才可排出；
脱硫反应是气液反应，其反应速度很快，吸收剂利用率高，例如将石灰作为脱硫剂，钙硫比为1时，脱硫率即可达90％；
缺点是存在废水处理问题，而且初投资大，运行费用也比较高。
湿法烟气脱硫技术比较成熟的技术主要包括:
镁法、钙法、氨法、双碱法和海水脱硫法等等[[]宋华,王雪芹,赵贤俊,张文超,吕宝航,柳艳修.湿法烟气脱硫技术研究现状及进展[J].化学工业与工程,2009,（5）:
455-459P.]。
1.3.2其它烟气脱硫这些方法占了世界脱硫整个市场份额的90％，其他的份额则是被烟气脱硫技术占据，虽然这些技术市场份额占据的很小，但是也有着它存在的意义所在之处。
1、喷雾干燥法该工艺脱硫剂预先浆化用泵送至雾化器，边蒸发边与烟气中SO2反应，产生的干态反应产物随着烟气进入除雾器；
该干态产物与除雾器中分离出来的飞灰，部分被送回制浆系统再循环。
该工艺常用于含硫量小于2％的低硫煤锅炉和循环流化床锅炉。
喷雾干燥法的脱硫效率正常不高于70％，且高速旋转的喷头容易损坏，可靠性比较差，所以很少采用。
2、炉内喷钙尾部增湿活化法该法除向炉内喷石灰石粉外，还需在电除尘器之前增加一活化反应器。
水从活化反应器的上部喷入，并随着烟气进入到活化反应器，尚未反应的氧化钙遇到水反应生成了氢氧化钙，然后在活化反应器中去除烟气中剩余的二氧化硫[[]刘雪松.层燃炉炉内高温燃烧喷钙脱硫的试验研究[D].杭州:
浙江大学,2002.]。
3、电子束烟气脱硫该技术基本特征是：
可同时去除硫、硝，且去除率分别达到90％和80％；
不产生二次污染，且能综合利用资源；
其处理过程是干法，不会产生废水、废渣；
且副产品硝铵和硫铵可用作化肥；
电子书烟气脱硫工艺流程简单、操作方便、运行可靠、无堵塞、泄漏及腐蚀等的问题，而且对负荷变动的适应能力很强；
净烟气可以直接排放不需二次加热；
占地小；
运行费用和投资都比常规方法要低；
且不需用昂贵的脱硝催化剂脱硝[[]高辉.石化电厂2×
287MW锅炉石灰石湿法烟气脱硫工程技术可行性研究[D].天津:
天津大学,2006.]。
4、海水烟气脱硫海水法主要利用海水中的天然碱度中和二氧化硫。
海水中的碱度主要由海水所含的钙、镁及碳酸盐等等物质组成，使得其海水pH值为7.5～8.5，故可以与烟气中的二氧化硫中和[[]谢葭.100MW级电子束烟气脱硫技术工业试验研究[D].重庆:
重庆大学,2005.]。
海水烟气脱硫法投资低、运行费用少、管理简单，仅仅适合用于含硫量不高的燃煤1.4研究目的及意义本设计为某燃煤锅炉烟气除尘脱硫系统的设计，根据设计的基本要求和原则，首先对所需要湿法脱硫的某燃煤锅炉脱硫系统进行物料平衡和热平衡计算，其中包括烟气侧与浆液侧物热平衡的计算。
然后则是依据物热计算所得的各设备入口的流量与温度，对设备进行型号选择和计算，选型设备主要包括烟气挡板门、脱硫增压风机、吸收塔、喷嘴和浆液循环泵等等。
最后则是对各设备型号进行确定，计算连接这些设备所需要管路的管径，再进行整体规划，最后完成全部脱硫系统管路的布置。
整个设计要有成熟的技术、准确的计算、准确恰当的设备选型、流畅的工艺流程布置、低廉的投资和运行维护费用。
本次设计的完成可以学习到锅炉烟气脱硫的基本技术、基本原则、工艺设计和程序，了解设计的步骤和计算方法，且能够根据实际情况拟定多种脱硫方案，并且比较选择最优方案，最终解决工程设计出现的实际问题。
2烟气除尘设计2.1概述随着中国工业多年发展，工业废气排放导致大气环境恶化，生态环境与经济可持续发展矛的盾日益突出。
而且我国工业化的脚步仍在快速迈进，大气环境压力增加。
日渐严重的大气环境，严重影响着人们的身体健康和生活质量特别是城市居民。
所以，对大气污染物排放源的加强治理，是环境可持续发展的必然措施[[]Jia-TwuLee,Min-ChuChen.ComparativeLimestoneandSeawaterMethodinDesulfuri-zationSystem.20122ndInternationalConferenceonConsumerElectronics,Commu-nicationsandNetworks,CECNet2012-Propceedings.Piscataway,UnitedStates:
IEEE-ComputerSociety,445HoesLane,2012:
2459-2463P.]。
2.2烟气除尘技术除尘技术主要是利用两相流动的气固或液固分离原理捕集气体中的固态、液态颗粒物。
烟气除尘技术主要有：
、、、静电除尘等。
1、湿式除尘器该除尘器利用液滴、液膜来洗涤烟气，进而使粉尘与气流分离和沉降的装置。
原理是利用水形成的液膜、液滴和尘粒发生惯性碰撞、黏附、扩散效应等等作用，从而捕集、分离烟气中的粉尘。
该除尘器能去除直径为0.1～20微米的液态、固态粉尘，除尘效率很高[[]郭遵琪.工业烟气除尘行业发展探讨[J].环境保护,2013,
（1）:
54-55P.]。
表2-1湿式除尘器类型分类简介
（1）喷雾塔洗涤器该洗涤器适用于捕集粒径较大的颗粒，其利用含尘气流从下而上运动，与从顶部喷嘴喷出来的液滴相遇，粉尘与液滴通过惯性碰撞而被捕集、去除。
气体流速较小时，掺杂颗粒的液滴因为重力沉至塔底，净化后的气体排出。
该洗涤器结构简单、操作方便、压力损失小，一般为250～500Pa，且运行稳定。
（2）旋风洗涤器该除尘器适合处理烟气量大含尘浓度高的烟气。
其是在干式旋风除尘器内设置相应喷嘴而构成的湿式洗涤器。
该除尘是利用惯性碰撞、离心分离和截留等。
筒体内壁形成一层水膜，水膜很薄且不断下流，烟气从下部进入筒体，旋转上升，粉尘颗粒经离心力作用被甩向壁面被水膜黏附捕集，然后流出。
该洗涤器可防止粉尘在器壁上反弹、产生二次扬尘，故可提高除尘效率。
除尘效率达到90%～95%。
2、机械式除尘器该除尘器是依靠重力、惯性力、离心力等将尘粒从气流中去除。
其特点是结构简单，设备用和运行费低，除尘效率不高。
按尘粒的不同可分为重力尘降室、惯性除尘器和旋风除尘器。
表格2-2机械除尘器类型分类简介
（1）重力沉降室可分为层流式沉降室、湍流式流沉降室。
其结构简单、造价低廉、维护管理方便、压力损失小，可处理高温烟气；
但对沉降粒径小的颗粒的效果很差，其一般只能去除50μm以上的颗粒。
重力沉降室只能作为预除尘装置，除去粒径较大、较重的尘粒。
（2）惯性除尘器惯性除尘器是让烟气流冲击挡板，气流急速改变方向，借尘粒的惯性与气流分离、捕集。
烟气冲击或者方向转变前的速度越高，曲率半径越小，除尘效率越高，但是其阻力也增大。
（3）旋风除尘器该除尘器利用离心作用将颗粒从旋转的烟气气流中分离、捕集。
尘粒沿筒壁旋转下沉，从排尘口进入下面的卸尘装置,净化后的气体从排气管排出。
一般用来捕集粒径在5～15μm以上的尘粒，脱尘效率达80%，其捕集旋风除尘器的效率影响因素有烟尘的物理性质、二次效应、比例尺寸等。
3、静电除尘器该除尘器适用于高温、细微粉尘。
其是当烟气通过高压电场电离，尘粒荷电后，在电场力作用下沉积于电极上，使尘粒与含尘气体分离。
它能有效地回收气体中的粉尘，净化气体。
该除尘器效率高、阻力低，其比其他除尘器发展更快，且投资大[[]金小峰,王恩禄,王长普.各种除尘技术性能比较及袋式除尘器在我国的应用前景[J].锅炉技术,2007,
（1）:
8-12P.]。
4、过滤式除尘器袋式除尘器是使用最多的过滤式除尘器。
它对亚微米级的粉尘也能很好的去除，且不会造成二次污染。
故除尘效率极高，而且还可直接回收利用干料。
目前，袋式除尘器在国内外多领域应用广泛，占除尘设备的80%[[]陈宏基.旋风除尘器机理性能研究及改进[D].无锡:
江南大学,2006.]。
电力行业袋式除尘系统的应用比例已达到将近30%；
如今国内，钢铁、焦化、有色行业袋式除尘系统的使用比例达95%；
水泥行业袋式除尘系统使用比例已达到80%。
经过对各类除尘器分析对比，结合相关资料，袋式除尘器的初投资和后期运行费用都不高，且除尘性能很好，运行管理方便。
故本设计的除尘器用袋式除尘器。
3.除尘器的设计及计算3.1烟气的含尘浓度和SO2浓度计算1、烟气量计算对燃煤产生的烟气量进行计算（一般将空气与烟当成做理想气体）。
1kg煤完全燃烧所需要的理论空气量：
式（3.1）式中——煤的收到基中碳元素的质量分数，%；
——煤的收到基中氢元素的质量分数，%；
——煤的收到基中氧元素的质量分数，%——煤的收到基中硫元素的质量分数，%；
1kg煤完全燃烧所需要的实际空气量：
式（3.2）式中——过量空气系数，最佳值约为1.2～1.31kg煤完全燃烧产生的理论烟气量：
式（3.3）式中——煤的收到基中氮元素的质量分数，%；
——煤的收到基中水的质量分数，%。
1kg煤完全燃烧产生的实际烟气量：
式（3.4）2、烟气含尘浓度烟气中的含尘浓度按下式计算：
式（3.5）式中——排烟中飞尘占煤不可燃成分的质量分数，取21%；
——煤中不可燃成分的含量；
——标准状态下实际烟气量。
3、烟气浓度烟气中的浓度按下式计算：
式（3.6）式中——煤中硫的质量分数；
3.2除尘器选型1、除尘效率除尘器的除尘效率：
式（3.7）式中——标准状态下烟气的含尘浓度；
——国家锅炉大气污染物排放标准规定标准状态下锅炉烟尘最高允许排放浓度，二类区100mg/m32、除尘器的选择单台锅炉的耗煤量为14t/h，则标准状态下的烟气流量式（3.8）实际的式（3.9）式中——工况下烟气温度，433K；
——标准状态下温度，273K。
3.3除尘器的选择根据实况下烟气量、烟气温度、要求达到的除尘效率确定袋式除尘器袋式除尘器是将含尘气体通过滤袋分离捕集其中的离子，是过滤式袋式除尘器中一种，根据经验选择袋式除尘器。
表格3-3脉冲除尘器各型号性能表DMC-32DMC-48DMC-64DMC-80DMC-96DMC-112总过滤面积243648607284续表3-1过滤风速m/min1.04-1.671.15-1.621.21-1.741.25-1.671.27-1.621.28-1.68处理风量1500-24002500-35003500-50004500-60005500-70006500-8500滤袋数量（条）3248648096112耗气量0.0320.0480.0640.080.0960.11入口浓度200出口浓度50喷吹压力（MPa）0.5-0.7承受压力Pa5000设备阻力Pa≤1200脉冲阀规格1″数量468101214电机型号Y90S-2Y90L-2Y100L-2Y132S1-2Y132S1-2Y132S2-2电机功率1.52.23.05.55.57.5设备重量DMC（A）1350kg16201850236028003200DMC（B）1220kg14701670215025402880故选择海宁市锦华环保设备有限公司的DMC-64脉冲袋式除尘器从脉冲袋式除尘器出现开始，就被全世界广泛应用平切改进，很好的发展了烟气除尘技术，由于先进的清灰技术，大幅度提高的气布比，其除尘效率可以达到99%以上。
是一种成熟的比较完善的高效除尘设备[[]冯胜山,许顺红,刘庆丰等.高温工业废气过滤除尘技术研究进展[J].中国铸造装备与技术,2009,
（1）:
1-7P.]。
表3-4脉冲除尘器分析表脉冲除尘器特点1、因为本除尘器采
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