环境工程综合实验课程设计 专 业: 环境工程姓 名: 学 号: 目 录1 课程设计题目……………………………………………………………………………………32 设计依据 32.1 技术标准及依据 32.2 设计参数及参数范围 32.3 设计原则及设计目标 43 污染源强分析 43.1 污染物浓度的计算 43.2烟气中SO2的浓度计算 63.3烟气SO2排放量的计算 74 工艺设计 74.1 工艺选择 74.2吸收设备的选择 84.3 工艺原理 84.4 脱硫系统工艺流程 94.5 工艺组成 95 相关的设计计算 105.1 脱硫剂液箱容量与设计 105.2 增压风机 105.3 SO2吸收系统 115.3.1 塔径及底面积计算 115.3.2 脱硫塔高度计算 116 附图 12附图1 双碱法烟气脱硫工艺流程图 12附图2 吸收塔系统 13附图3 吸收塔平面图 131 课程设计题目四川省某火电厂30t/h燃煤锅炉烟气的脱硫系统设计2 设计依据2.1 技术标准及依据（1）《大气污染物综合排放标准》 （GB16297-1996） （2）《工业锅炉及炉窑湿法烟气脱硫工程技术规范》（HJ462－2009）（3）《大气污染防治手册》（4）《锅炉大气污染物排放标准》（GB13271-2001）（5）《环境空气质量标准》（GB3095-1996）（6）《四川省大气污染物排放标准》2.2 设计参数及参数范围（1）根据技术标准与排放标准，确定设计参数及设计范围。
锅炉型号：30 t/h 锅炉一台烟气排放量：19000m3/h燃料种类：无烟煤燃煤量：2.237152t/h炉内温度：700℃锅炉排烟温度：155℃烟气含氧量：60.2605mol/kg（燃煤）目前SO2排放浓度：1353mg/含硫率：1.1% 锅炉热效率：75% 空气过剩系数：1.2(2)拟用双碱法，据《工业锅炉及炉窑湿法烟气脱硫工程技术规范》（HJ 462－2009），故有:液气比（G/L）为2钙硫比（Ca/S）为1.1净化效率η不小于95%可用率为95%2.3 设计原则及设计目标 设计原则：（1）设计中为将来更加严格的排放标准及规模扩大留有余地2）因地制宜，节省场地3）严禁转移污染物，全面防治二次污染 设计目标：（1）根据《四川省大气污染物排放标准》标准，该火电厂标准状态下SO2排放浓度应小于300 mg/m3（2）为保证电厂周围居民区空气质量，同时执行《环境空气质量标准》（GB3095—1996）的二级标准，即小于居民区大气中SO2 最高允许的日平均浓度0.15mg/m3 （3）总量控制指标达标3 污染源强分析3.1 污染物浓度的计算含硫率为1.1%，选择煤种为无烟煤以1kg无烟煤为基础，则：成分 质量/g 物质的量/mol 理论需氧量/molC 649.572 54.131 54.131H 25.308 12.654(分子) 6.327O 14.06 0.879 -0.4395N 6.327 0.226 (分子) ——S 7.733 0.242 0.242H20 75 4.17 ——灰分 222 —— ——(1) 理论需氧量为(54.131+6.327-0.4395+0.242)mol/kg = 60.2605mol/kg （燃煤）假定干空气中氮和氧的摩尔比为3.78，则1kg燃煤完全燃烧所需要的理论空气量为：60.2605×(1+3.78) mol/kg =288.0452 mol/kg （燃煤）即标况下288.0452×m3N /kg = 6.452 /kg （燃煤）(2) 理论烟气量（按照标准状况换算体积，下同）理论上烟气的组成为 CO2 54.131mol/kg ；H2O 12.654+4.17=16.824 mol/kg;N2 60.2605×3.78+0.226=228.01mol/kg ; SO2 0.242mol/kg ;灰分 222mol/kg故理论干烟气量为：（54.131+228.01+0.242）mol/kg=282.383mol/kg（燃煤） 282.383× /kg = 6.325 m3N /kg （燃煤）理论湿烟气量为：（282.383+16.824）mol/kg=299.207mol/kg（燃煤）299.207×m3N /kg = 6.702 /kg （燃煤）（3）实际烟气量空气过剩系数为1.2，可求：实际干烟气量Vfg =理论干烟气量+理论空气量×（空气过剩系数-1） =6.325+ 6.452× 0.2 = 7.6154 /kg （燃煤）实际湿烟气量Vfg =理论湿烟气量+理论空气量×（空气过剩系数-1） =6.702+ 6.452× 0.2 = 7.9924 /kg （燃煤）(4) 锅炉燃煤量：式中：D：锅炉每小时的产汽量（kg／h）；Q低：煤的低位发热量（kcal/kg）η ：锅炉的热效率（%）；i2：锅炉在某工作压力下的饱和蒸汽热焓（kcal/kg）；1.25MPa 时为1400.4kJ/kg i1：锅炉给水热焓（kcal/kg），一般给水温度取20℃，则i1=84.80kJ/kg，则:(5) 标准状态下的总干烟气量： 标准状态下的总湿烟气量：取设计烟气量为19000 /kg3.2烟气中SO2的浓度计算(1) SO2产污系数及其质量流量 二氧化硫产污系数： (Kg/t)式中：SY-燃煤应用基含硫量，%P-燃煤中硫的转化率（煤粉炉一般取0.9），%Kg/t脱硫装置入口烟气中的SO2质量流量可根据下面公式估算：式中：M(SO2)——脱硫装置入口烟气中的SO2质量流量，t/hK——染料燃烧中硫的转化率（煤粉炉一般取0.9）Bg——锅炉最大连续工况负荷时的燃煤量，t/hq——锅炉机械未完全燃烧的热损失，%Sar——燃料的收到基硫分，% 所以： 烟气中SO2 的实测浓度为： 根据《锅炉大气污染物排放标准》（GB13271-2001）的相关规定，需将实物浓度折算，规定说明燃煤锅炉，折算项目为烟尘，SO2，NOX排放浓度时，过量空气折算系数=1.8锅炉大气污染物过量空气系数折算排放浓度按下式计算：式中 C——折算后的烟尘、二氧化硫和氮氧化物排放浓度，g/ ——实测的烟尘、二氧化硫和氮氧化物排放浓度，g/ α′——实测的过量空气系数 α ——规定的过量空气系数已知a =1.2，燃煤锅炉的过量空气折算系数a =1.8所以折算后烟气中SO2的浓度：3.3烟气SO2排放量的计算《工业锅炉及炉窑湿法烟气脱硫工程技术规范》（HJ 462－2009）对于65t/h以下工业锅炉脱硫装置的设计脱硫效率不宜小于80%的标准。
则每小时去除SO2的量为：出口烟气中SO2的排放量为：取烟囱出口处平均风速u为5.0m/s；烟囱出口处烟气流速不应低于该高度处平均风速的1.5倍，故取烟囱出口流速v为9.0m/s；取为0.5;烟气出口处烟流温度Ts为155℃；烟囱高度取60m;烟囱出口内径D为2m根据霍兰德（Holland）公式得烟气抬升高度：总高度H=60+11.53=71.53m地面最大浓度 脱硫结果满足四川省《大气污染物排放标准》，亦满足《环境空气质量标准》的二级标准，即小于居民区大气中SO2 最高允许的日平均浓度0.15mg/m3，脱硫效果良好4 工艺设计4.1 工艺选择钠法由于脱硫剂较贵，因而运行费用高；氧化镁法的脱硫剂氧化镁不仅价格较贵，而且广东地区镁源不足，造成运行成本高昂；氨法存在氨泄漏问题，容易造成二次污染，而且脱硫剂价格高，因而在中小型锅炉中应用不多相对于以上三种工艺，双碱法消耗的脱硫剂主要是价廉的石灰吸收液中的钠碱通过再生，大部分可循环回用，减少了运行费用，具有投资少、占地面积较小、运行费用低等优点，符合中小型锅炉烟气脱硫工艺选择的“技术成熟、经济合理、工程可行’”三统一原则，因此本方案采用双碱法脱硫工艺。
4.2吸收设备的选择 SO2吸收净化过程，处理的是低浓度SO2烟气，烟气量相当可观，要求瞬间内连续不断地高效净化烟气，脱硫吸收器的选择原则，主要是看其液气接触条件、设备阻力以及吸收液循环量，因此选用气相为连续相、湍流程度高、相界面较大的吸收塔作为脱硫塔比较合适通常，喷淋塔、填料塔、板式塔、文丘里吸收塔等能满足这些要求吸收设备中，喷淋塔液气比高，水消耗量大；筛板塔阻力较大，防堵性能差；填料塔防堵性能差，易结垢、黏结、堵塞，阻力也较大；湍球塔气液接触面积虽然较大，但易结垢堵塞，阻力较大；文丘里阻力大相比之下，旋流板塔具有负荷高、压降低、不易堵、弹性好等优点，适用于快速吸收过程，且除尘脱硫效率高因此，选用旋流板塔脱硫除尘器4.3 工艺原理（1）吸收反应洗涤过程的主要反应式： ++→2洗涤液内含有再生后返回的及系统补充的,在洗涤过程中生成亚硫酸钠 2+→++→+在洗涤液中还含有,系烟气中的与亚硫酸钠反应而生成 2+→2（2）再生反应用石灰浆料进行再生时： + +→2 +↓ 亚硫酸钙的一般形式为半水亚硫酸钙用石灰石粉再生时：2 + → ++ +1/2（3） 硫酸钠的去除 硫酸钠用硫酸酸化使其转变为石膏来去除。
+2++3→2+2加酸后，PH 下降到2―3，使亚硫酸钙转化为亚硫酸氢钙而溶于溶液中，于是溶液中的超过了石膏的溶度积，使石膏沉淀出来4） 氧化反应在回收法中，最终产品是石膏，需将由再生反应应得到的亚硫酸钙氧化为石膏 +→4.4 脱硫系统工艺流程4.5 工艺组成 脱硫剂制备系统 脱硫剂制备系统主要包括：石灰消化池、钠碱罐、搅拌器及相应的阀门、管道及管件等 由成品石灰（粒径小于10mm（90％）的粉状石灰）运至厂里后手工加入石灰消化池进。