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1、大气污染控制工程课程设计设计题15t/h燃煤锅炉烟气的脱硫工艺设计姓名:学号:年级:食品工程学院环境工程系部:专业: 指导教师: 完成时间:1 / 171目录1设计任务及基本资料21.115t/h 燃煤锅炉烟气的脱硫工艺设计21.2课程设计基本资料22设计方案32.1物料衡算32.2工艺方案的比较和选择42.3 除硫效率72.4 除硫设备的论证72.5 工艺方案73工艺计算93.1冷却塔93.2吸收塔103.3换热器123.4泵和风机的选型计算134附图 - 1 -5结论 - 2 - 1 - / 17- 1 -1 设计任务及基本资料1.1 15t/h 燃煤锅炉烟气的脱硫工艺设计1.2 课程设计
2、基本资料1.2.1 课程设计目的大气污染控制工程课程设计是配合大气污染控制工程专业课程而单独设立的设计性实 践课程。教学目的和任务是使学生在学习专业技术基础和主要专业课程的基础上，学习和掌 握环境工程领域内主要设备设计的基本知识和方法，培养学生综合运用所学的环境工程领域 的基础理论、基本技能和专业知识分析问题和解决工程设计问题的能力，培养学生调查研究， 查阅技术文献、资料、手册，进行工程设计计算、图纸绘制及编写技术文件的基本能力。1.2.2 设计要求设计思想与方法正确；态度端正科学；能正确运用所学的理论知识；能解决实际问题， 具备专业基本工程素质；具备正确获取信息和综合处理信息的能力；文字和语
3、言表达正确、 流畅；刻苦钻研、不断创新；按时按量独立完成；图文工整、规范，设计计算准确合理。整 体设计方案要重点突出其先进性、科学性、合理性和实用性。1.2.3 课程设计参数和依据1. 设计规模锅炉蒸发量 15t/h2. 设计原始资料（1）煤的工业分析如下表（质量比，含N量不计）:发热量CHSO灰分水分2093965.7%3.2%2.1%2.3%18.1%8.6%（2）锅炉型号：FG-35/3.82-M 型3）锅炉热效率： 75%4）空气过剩系数： 1.35）水的蒸发热： 2570.8KJ/Kg6）烟尘的排放因子： 30%7）烟气温度： 473K8）烟气密度： 1.18kg/m3（9）烟气粘度
4、：2.4x10-5 pas10）尘粒密度： 2250kg/m311）烟气其他性质按空气计算12）烟气中烟尘颗粒粒径分布平均粒径/pm0.537.5152535455560粒径分布/%323. 排放标准按锅炉大气污染物排放标准(GB13271-2014)中新建燃煤锅炉标准执行：标准状态下 烟尘浓度排放标准：W50mg/m3、二氧化硫排放浓度：三300mg/m3。2 设计方案2.1 物料衡算锅炉烟气含硫量计算 用低位发热量、锅炉热效率、水的蒸发热求需煤量蒸发量为15t/h的锅炉所需热量为：25 70.8 x15 x103 = 3.86 x107 KJ / h需煤量：鼎需=246X 103(/H)=
5、 26T/H设1kg燃煤时质量/g煤成分的物 质的量/ mol理论需氧量/ mol生成物的量/ molC65754.7554.75CO 54.752；H32168HO 162S210.660.66SO 0.662O231.44-0.72HO2864.78HO 4.7822.1.1 标准状态下理论空气量(四号，加粗)理论空气量：62.56 + 62.56 x 3.78 = 299(mol / Kg)标准状态下的体积为:299 x 22.4 x10-3二6.7(m3 / kg)2.1.2 标准状态下理论烟气量理论烟气量：62.56x3.78 + 54.75 +16 + 0.53 + 5 = 312
6、.76(mol / kg) 标准状态下理论烟气体积：312.76 x 22.4 x 10-3二7.01(m3N / kg)2.1.3 标准状态下实际烟气量实际烟气量：312.76 + (1.2- 1)x 299.0 = 372.56(mol /kg)标准状态下的体积：372.56 x 22.4 x 10-3 二 8.35(m3 / kg)N或：7.01 + 6.7 x (1.2-1)二 8.35(m3 / kg)NT=473K 时，实际烟气体积：V xT /T 二 8.35x473/273 二 14.5m3 /kgN S N烟气量：14.5 x 3.44 x 103 = 49880m3 / h
7、2.1.4 标准状态下烟气含尘浓度SO2 的浓度：C = 64 x 0.53 - 4.062g / m3 = 4062mg / m32so 28.35SO2 的量：4062标准状态烟气浓度： C =18.1%x30%/ 8.35 = 6503mg /m3标实际烟气浓度: C =18.1%x 30%/14.5=3745mg/m32.2 工艺方案的比较和选择石灰石/石膏法石灰石/石膏法是目前应用最广泛、最多、最成熟的典型的湿法烟气脱硫技术。我国湿 法烟气脱硫率可达98以上，接近100。国内采用此法脱硫的电厂主要有：重庆珞璜电厂 一期、重庆珞璜电厂二期、太原第一热电厂、重庆电厂、杭州半山电厂、北京第
8、一热电厂、 陕西韩城第二电厂等。该工艺具有操作方便、原理简单、脱硫效率高（部分机组Ca/S接近1, 脱硫效率超过90%）、可应用于大容量机组、高SO浓度条件、可利用率高（90%）、吸收2 剂来源广泛、价格也低廉、副产品石灰具有综合利用价值、运行和维护成本以及脱硫成本较 低，是目前公认应用最广泛、技术最为成熟的脱硫技术。喷雾干燥脱硫法（SDA法）SDA法是美国JOY公司和丹麦NIRO公司联合研制出的脱硫工艺。目前，国内采用此工 艺的电厂主要有四川白马电厂和山东黄岛电厂等。此工艺脱硫效果不是太高（一般在70%左 右），适合于中、低硫煤的脱硫。四川白马电厂机组每台容量为200 MW，采用200目的生
9、石 灰CO纯度在60- 70%）处理含硫量在3. 2%左右的燃煤烟气（8000 m3 / h ），脱硫效率可a达到80%左右。山东黄岛电厂机组每台为210MW，采用粒径4rflm纯度为70%的生石灰处 理含硫量为1. 86%的燃煤（烟气为300000mh，炉后抽出部分烟气）脱硫效率为70%左 右。SDA工艺的特点：（1）工艺简单，操作简便安全；（2）维护费用低；（3）腐蚀性小，可采 用普通碳钢制造；（4）采用静电除尘器或布袋除尘器；（5）过程无废水产生；（6）压降低，能 耗少，符合当前节能减排的要求；（7）可适用于低、中、高硫煤。海水脱硫法海水脱硫工艺是利用海水的碱度和水化学特性达到脱除烟气中
10、 SO 的方法，可用于燃2 煤含量硫不高并以海水作为循环冷却水的沿海电厂。海水脱硫的原理是在脱硫吸收塔内用海 水作为脱硫剂逆行喷淋洗涤，烟气中的 SO 被海水吸收而除去，净化后的烟气经除雾器除2雾、经烟气换热器加热后排放，吸收 SO 被海水吸收并在洗涤液中发生水解和氧化作用，2洗涤液引入曝气池，通过提升pH抑制SO的溢出。经曝气处理使其中的SO2-被氧化成为23稳定的SO2- 一并使海水的pH值与C0D调整达到排放标准后排放大海。此套工艺一般适用于4海边、扩散条件较好、用海水作为冷却水、燃用低硫煤的电厂，海水脱硫工艺简单、无结垢、 堵塞现象，吸收剂来源充足、可用率高，无脱硫灰渣产生，脱硫效率达
11、90%以上。高、中、 低硫煤均可以采用，但对于内陆电厂，推广使用不太现实，深圳西部电厂采用该套工艺用天 然海水处理含硫量在075%的燃煤，脱硫效率在90%以上。荷电干式喷射法采有该工艺的国内电厂主要有山东德州热电厂、杭州钢铁集团第二热电厂、广州造纸有 限公司自备电厂和兰化热电厂等。该套工艺具有占地少、投资成本低、运行费用较低、脱硫 率中等等特点，主要适用于中、低硫煤，山东德州热电厂利用该套装置处理含硫10%的燃煤脱硫率达到70%左右。电子束照射法(EBA法)EBA 法是一种较新的脱硫工艺，其原理为：在烟气进入反应器之前先加入氨气，然后 在反应器中用电子加速器产生的电子束照射烟气，使水蒸气与氧等
12、分子激发产生氧化能力强 的自由基，这些自由基使烟气中的SO和NOx很快氧化，产生硫酸与硝酸，再和氨气反应2形成硫酸铵和硝酸铵化肥，由于烟气温度高于露点，不需再热。EBA法是一种干法处理过 程，无废水废渣产生，脱硫率与脱硝率可分别达到90%和80%以上。操作简单、过程易于 控制、对不同含硫量的烟气和烟气量的变化有较好的适应性和负荷跟踪性，副产物可以作为 化肥，脱硫成本较低。国内成都热电厂采用该套装置处理含硫量2.0%的燃煤，脱硫率达80% 左右。氨水洗涤法脱硫工艺 该脱硫工艺采用氨水作为脱硫吸收剂与进入吸收塔的烟气接触混合,烟气中SO与氨水2反应生成亚硫酸铵，经与鼓入的强制氧化空气进行氧化反应，
13、生成硫酸铵溶液，经结晶、离 心机脱水、干燥器干燥后即制得硫酸铵。该法脱硫效率高，能满足任何地方环保的要求，整 个系统不产生废水或废渣、能耗低、符合节能目标、运行可靠性高和适用性广。华东理工大 学已经完成2.5000 kW机组烟气氨酸法脱硫中试。烟气循环流化床脱硫工艺(CFBFGD) 循环流化床脱硫技术是一种使高速气流与所携带的稠密悬浮颗粒充分接触的技术。其原理是：在循环流化床中加入脱硫剂石灰石以达到脱硫的目的。由于流化床具有传质和传热的特性，所以在有效吸收叫的同时还能除掉HC1和HF等有害气体。用此法可处理高硫煤, 吸收塔、脱硫灰再循环、除尘器及控制系统等部分组成。一般采用干态的消石灰粉作为吸
14、收 剂，也可采用其它对SO有吸收反应能力的干粉或浆液作为吸收剂。目前，科林公司与国际Ca:nS为11.5时，脱硫效率能达到90%97%。CFBFGD 工艺由吸收剂制备、2知名公司合作开发的循环流化床烟气脱硫技术已申报国家专利并在赤峰热电厂锅炉130 th 上应用，处于试运行阶段。脉冲电晕放电等离子体烟气脱硫(PPCP法)PPCP法是靠脉冲高压电源在普通反应器中形成等离子体产生高能电子(5-20 eV)，由于 只提高电子温度，而不是提高离子温度，能量效率比EBA高2倍。此工艺设备简单、操作 简便、投资是 EBA 法的 60% 。因此，成为国际上千法脱硫脱硝的研究前沿，而且该工艺还具有脱硝能力，高能电子可以激活、裂解、电离烟气分子，产生OH、O、HO等多种活2 性粒子和自由基。在反应器里烟气中的 SCh、 NO 被活性粒子和自由基氧化为高价氧化物SO、NO并与烟气中的H O相遇后形成H SO和HNO，在有NH或其它中和物存在3 2 2 2 4 3 3的情况下生成(NH4)2SO4/ (NH ) SO HN NO的气溶胶，再由收尘器收集，具有有害4 2443污染物清除彻底、不产生二次污染等优点。旋转喷雾干燥法将生石灰制成石灰浆，将石灰喷入烟气中，使氢氧化钙与烟气中的S02反应生成亚硫酸钙。工艺流程比石灰石-
