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1、摘要我国大气环境污染以煤烟型为主，其中颗粒污染物及SO2两种主要污染物对自然生态环境和人类都造成了很大的危害，由此形成的颗粒物污染和酸雨污染已成为制约我国经济和社会可持续发展的一个重要因素。因此，探索开发燃煤锅炉烟气的除尘脱硫工艺，使烟气中污染物的浓度达到国家烟气排放标准，减少污染物的排放，有效控制燃煤烟气污染对改善我国大气质量、减少酸雨和SO2危害具有十分重要的意义。本设计首先探讨研究了当今国内外主要的烟气除尘脱硫技术，通过对比各种除尘脱硫技术的优缺点，针对30t/h燃煤蒸汽锅炉的烟气排放量、烟尘含量及硫含量，依据国家要求和技术现状选择了适合本设计30t/h燃煤蒸汽锅炉烟气的除尘脱硫方案，拟
2、选用两级除尘系统，一级为旋风除尘，二级为电除尘，同时采用氧化镁脱硫工艺。其次，本设计将对旋风除尘器、电除尘器、脱硫塔、烟囱尺寸、管道等主要设备进行尺寸计算和设备选型，旋风除尘器拟选用CLP/B-27.5-X型，静电除尘器拟选用CDPK45/3型，引风机拟选用G4-73-12D型，电动机拟选用Y315M2-4型两台。最后根据设计设备参数绘制设备外形尺寸图和总体工艺流程图。关键词：燃煤烟气，旋风除尘，静电除尘，氧化镁脱硫，管道计算DesignofFlueGasDustingandDesulfurizationSystemof30t/hCoalFiredSteamBoilerABSTRACTChin
3、asairpollutionismainlyfuliginous.SO2andparticulatepollutantsaretwomajorpollutantscausinggreatharmtothenaturalenvironmentandhumans.ParticlepollutionandacidrainpollutionformedhaveaffectedChinaseconomicandsocialsustainability.Therefore,coal-firedboilerfluegasdustremovalanddesulfurizationprocessisdevelo
4、pedtomaketheconcentrationofpollutantsinfluegasreachthenationalstandardandthenreducepollutantsemission.Controllingthecoal-smokepollutioneffectivelyisofgreatsignificancetoimproveairquality,i.e.,toreduceacidrainandSO2harminourcountry.Firstly,thispaperintroducesthemaindomesticandforeignfluegasdesulphuri
5、zationanddustremovaltechnology.Selectaboilerfluegasdesulfurizationanddustremovalsystemwhichissuitablefor30t/hcoalfiredsteamboilerbycomparingtheadvantagesanddisadvantagesofvariousdesulphurizationanddustremovaltechnologies.Thedustinganddesulfurizationsystemcanmakethefluegasemissions,dustcontent,sulfur
6、contentinthefluegascomplywithnationalrequirementsandtechnicalstatus.Thisworkselectstwodustcollectorswiththecycloneasthefirstoneandtheelectrostaticprecipitatorasthesecondoneintegratedwithmagnesiumoxidedesulfurizationprocess.Secondly,thisdesignwillcalculatethesizeandselectthedevicetypeofthemaindevices
7、ofthesystem,suchascyclone,electrostaticprecipitator,desulfurizationtower,chimneyandpipeline.ThispaperchoosesCLP/B-27.5-Xtypecyclone,45/3-CDPKtypeelectrostaticprecipitator,G4-73-12Dtypedraftfan,andtwoY315M2-4typemotors.Atlast,mainequipmentsandprocessflowdiagramaredrawnbasedonallabove.Keywords:coalfir
8、edfluegas,cyclone,electrostaticprecipitator,magnesiumdesulfurization,pipelinecalculation30t/h燃煤蒸汽锅炉烟气除尘脱硫系统设计梁嘉伟0114112131绪论在当今中国的工业发展形势下，煤炭作为中国应用最广泛的能源，依然在我国的能源系统中有着难以撼动的地位。而燃烧煤炭势必会产生对于大气造成污染的二氧化硫和各种颗粒物粉尘。在当今社会中，酸性沉降以及颗粒物已经成为污染大气的主要成分。酸性沉降造成的酸雨和细小粉尘造成的霾已经影响人们生活的重要污染。酸性沉降会带来巨大的损害，比如使湖泊变为酸性，导致水生物死亡，改
9、变土壤性质活化土壤重金属，抑制数目生长进而使森林消亡，同时威胁森林内生物的生存，使地面水变酸，地下重金属活化导致地下水重金属含量上升影响饮用水。其次空气中的颗粒物，尤其是细颗粒物，例如PM2.5在近年日益受到更强烈的关注。这些颗粒物的人为来源主要是燃料燃烧污染物的排放以及烟尘的排放。颗粒物所带来的危害最为明显的当数1952年的伦敦烟雾事件，仅在大雾持续的五天之中就有5000多人死亡，之后的两个月内又有约8000人相继死亡。而在2013年10月17日，世界卫生组织将PM2.5认定为致癌物。因此如何有效得减少各类颗粒物的排放成为了当今社会发展的重要课题之一。因此，随着我国的工业发展和环境保护需要，
10、国家发布了锅炉大气污染物排放标准用以规范锅炉燃烧污染物的排放。我国燃煤工业锅炉占锅炉总量的85%,其污染物的排量也是巨大的，燃煤二氧化硫的排量占二氧化硫总排量的90%,同时我国燃煤锅炉的数量还在不断增加，这也意味着排量也会不断上升。因此给锅炉安装减少污染物排放的脱硫除尘系统是保护环境的必要手段也是达到国家标准的有效方法。本设计主要针对30t/h燃煤蒸汽锅炉的烟气除尘脱硫系统进行设计，以保证其排放量满足国家排放标准。1.1 脱硫技术发展现状当今的脱硫技术种类繁多，按照燃烧过程可分类为燃烧前脱硫（即选煤、微生物脱硫等），燃烧中脱硫（即固硫），燃烧后脱硫（即烟气脱硫）1这三类。1.1.1 燃烧前脱硫
11、燃烧前脱硫是对原煤进行脱硫处理，通过物理或者化学方法对煤炭进行净化以达到去除硫和灰分的目的。我国广泛使用的物理方法-选煤技术包括重力选煤和浮游选煤，重力选煤包括淘汰选煤和重介质选煤20此种方法主要是利用煤的构成物质与煤炭中其他物质之间比重的不同将其分离。浮选法则主要通过表面润湿性的差别来分离脱硫。这类物理方法尽管工艺简单，投资少成本低，脱硫能力却并不好尤其难以脱除有机硫。化学方法主要针对有机硫，利用化学反应将煤炭中的硫转变为不同形态的硫而使之脱离。当前主要的方法有：碱水液法、硫酸铁氧化法、空气氧化法、二氧化氮氧化法、氯分解法等。值得指出的是还有一种通过细菌产生的酶使硫氧化成硫酸盐脱硫的生物化学
12、方法，称之为微生物脱硫技术。1.1.2 燃烧中脱硫燃烧中脱硫技术即是指煤在炉内燃烧时，向炉内喷入脱硫剂，脱硫剂利用炉内温度进行煨烧，煨烧产物与煤燃烧所生成的SO2、SO3进行反应从而生成硫酸盐和亚硫酸盐以固体形式排出，达到脱硫的目的。当今常用的脱硫剂有石灰石、白云石等。以石灰石为例主要的反应为：CaCO3一CaO+CO2CaO+SC2CaSC32CaSQ+O2-2CaSC42CaO+SC2+O2-CaSC41.1.3 燃烧后脱硫3燃烧后脱硫，即烟气脱硫技术（FGD）,是直接对排入大气中的烟气内的二氧化硫进行脱除的技术，也是当今工业行业大规模使用的，非常有效的脱硫方法，并且仍将长期作为燃煤电厂控
13、制二氧化硫排放的主要方法。此种技术在国内研究和应用历史较长，技术较为成熟。而且该种技术直接针对排入大气的二氧化硫进行脱硫，脱硫效率达90%以上，是燃煤锅炉脱硫的首选。烟气脱硫的基本形式分为三类：湿法脱硫工艺、干法脱硫工艺以及半干法脱硫工艺。湿法脱硫工艺4所谓湿法脱硫工艺就是指用含有吸收剂的溶液或者浆液在湿状态下脱硫和处理产物，系统位于烟道的末端。它是气液反应，脱硫速度快，脱硫效率高且设备简单，适用于大型燃煤电站。但是这种方法存在的问题是湿法烟气脱硫存在严重腐蚀，投资大，运行维护费用高及会造成废水处理二次污染等问题。尽管如此，湿法脱硫工艺仍然是世界上应用最多的脱硫技术，湿法脱硫不仅脱硫效率明显高
14、于干法和半干法，而且针对我国煤炭种类繁多，含硫量差别大的情况其适用面非常广泛。湿法脱硫其本身由于使用的吸收剂的不同还分为多种不同的工艺，他们主要是：石灰石/石灰-石膏法、氨法、海水法、双碱法、氧化镁法和柠檬酸钠法等，下面将主要介绍这些方法。干法脱硫工艺5干法烟气脱硫主要是指用干粉或者粒状吸收剂、吸附剂或催化剂（如SorbacalSP和SorbacalH9（068）来处理二氧化硫烟气。此方法工艺简单，不需要处理污水，能耗低，净化后烟气温度高不用二次加热，利于烟囱排气的扩散，腐蚀性小。但是其脱硫效率较低且设备庞大，投资大同时占地面的也大，操作技术要求高不易控制。干法脱硫工艺主要有：喷雾干式烟气脱硫
15、技术、粉煤灰干式烟气脱硫技术、电子束照射脱硫法技术。半干法脱硫工艺半干法脱硫工艺结合了湿法和干法的优点，采用湿态吸收剂，在吸收过程中被烟气的热量干燥并与SO2反应产生干粉脱硫产物。这种方法工艺简单，反应物易于处理且无废水，但脱硫效率和脱硫剂利用率低。该种工艺主要有：旋转喷雾干燥法、循环流化床法、增湿灰循环法等。1.2 除尘技术发展现状910烟气中除了二氧化硫还有大量的烟（粉）尘，燃烧后的飞灰如果通过烟气排出会增加大气中的细颗粒物和可吸入颗粒物的数量。因此，在将烟气排出之前，还需要进行一个步骤一烟气除尘。所谓烟气除尘，是指把燃料及其他物质燃烧过程产生的烟尘，以及对固体物料破碎、筛分和输送等机械过
16、程产生的烟尘，除尘就是把这些烟尘从烟气中分离出来并加以捕集、回收的过程当今主要的除尘技术包括机械式除尘技术，静电除尘技术，过滤式除尘技术，湿式除尘技术等。1.2.1 机械式除尘技术机械式除尘技术是利用机械力，例如重力、惯性力和离心力来净化含尘气体的一种除尘方式，这类方法较为传统而且除尘效率并不高，因此往往作为预除尘器在烟气净化过程中使用。重力除尘器重力除尘器是一种较为古老的，简易的除尘方式。它的原理是突然降低气流流速和改变流向，较大颗粒的灰尘在重力和惯性力作用下与烟气分离，沉降到除尘器底部。这种除尘器的主要优点是价廉、易于维护；但是明显的缺点是它不能处理细微颗粒。惯性除尘器惯性除尘器（见图1.1）的工作原理是使含尘气体与挡板撞击或者急剧改变气流方向，利用惯性力分离烟气中较大颗粒的
