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1、大气污染控制课程设计Company number【1089WT-1898YT-1W8CB-9UUT-92108】大气污染控制工程课程设计DZL2-13型锅炉高硫无烟煤烟气袋式除尘湿式脱硫系统设计姓名：李欣学院：河海学院专业：环境科学0目录前言当前我国大气污染状况依然十分严重，主要表现为煤烟型污染。城市大气 环境中总悬浮颗粒物浓度普遍超标；二氧化硫污染一直在较高水平；机动车尾 气污染物排放总量迅速增加；氮氧化物污染呈加重趋势。空气是地球表面一切有生命的物质赖以生存的基本条件。如果没有空气， 人类的生存及其社会活动就无法维持下去，植物的光合作用不能进行，其它生 物也不复存在。所以，当大气遭受污染之
2、后，其成分、性质都发生了改变，这 势必会对人体健康、动植物生长生活以及生态平衡乃至各种器官的存放产生有 害的影响。近年来，随着城市工业的发展，大气污染日益严重，空气质量进一 步恶化，不仅危害到人们的正常生活，而且威胁着人们的身心健康。我国11 个城市中，空气中的烟尘和细颗粒物每年使40万人感染上慢性支气管炎。在 一定程度上，城市生活正在背离人们所追求的健康目标。呼吸道疾病、温室效 应、臭氧层破坏、酸雨、PM2.5等等，在这些名词已经频繁的出现在我们的日 常生活中，大气污染的控制已经刻不容缓。就我国的经济和技术发展水平及能源的结构来看，以煤炭为主要能源的状 况在长时间内不会有根本性的改变。我国的
3、大气污染仍将以煤烟型为主。因 此，控制燃煤烟气污染使我国大气质量、减少酸雨额二氧化硫的关键问题。1. 总论1.1设计任务设计DZL2-13型锅炉高硫无烟煤烟气袋式除尘湿式脱硫系统，要求对主要 烟气处理构筑物的工艺尺寸进行设计计算，完成设计计算说明书和设计图纸。1.2设计内容及要求4张A4图，并包括系统流程图一张。1.3设计原始资料(1) 锅炉型号：DZL2-13即，单锅筒纵置式链条炉，蒸发量2t/h，出口 蒸汽压力13MPa(2) 设计煤流量：350kg/h (台)(3) 设计煤成分：Cy=65% Hy=4% Oy=2% Ny=1% Sy=3% Ay=15%Wy=10% ；Vy=8%，属于高硫
4、无烟煤(4) 排烟温度：160C(5) 空气过剩系数a=1.3(6) 排烟中飞灰占煤中不可燃成分比例：16%(7) 烟气在锅炉出口前阻力550Pa(8) 连接锅炉、净化设备及烟囱等净化系统的管道假设长度50m，90弯 头10个。污染物排放按照锅炉大气污染物排放标准中二类区新建排污项目执行。锅炉大气污染排放标准(GB132712001 )中二类区执行标准：烟气浓度 排放标准(标准状况下)：200mg/m3；二氧化硫排放标准(标准状况下)： 900mg/m3o1.4参考文献(1) 贾绍义、柴诚敬，化工原理课程设计；(2) 熊振湖、费学宁、池勇志等，大气污染防治技术及工程应用；(3) 马广大，大气污
5、染控制工程；(4) 胡洪营，环境工程原理，高等教育出版社；(5) 李功祥等，常用化工单元及设备设计，华南理工大学出版社；(6) 余国琮，化工机械工程手册，化学工业出版社，2003；(7) 路秀林等，化工设备设计全书一塔设备，化学工业出版社，2004；(8) 化学工程手册一第三卷，化学工业出版社；(9) 化工工艺设计手册，化学工业出版社；(10) 董大勤等，压力容器与化工设备衫手册，化学工业出版社；(11) 王志魁，化工原理，化学工业出版社；2. 脱硫工艺流程的选择及说明2.1工艺比较湿法脱硫是采用液体吸收剂洗涤SO2烟气以除去SO2的技术，本设计为高浓 度SO2烟气的湿法脱硫。近年来尽管半干法
6、和干法脱硫技术及其应用有了较大的发展空间，但是湿法 脱硫仍是目前世界上应用最广的脱硫技术，其优点是技术成熟，脱硫效率高，操 作简便，吸收剂价廉易得适用煤种范围广，所用设备较简单等优点。常用方法有 石灰/石灰石吸收法、钠碱吸收法、氨吸收法。其工艺比较见表1:表1湿法脱硫各工艺比较明细表项目优点缺点石灰/石灰石吸收法脱硫效率高，吸收剂资 源广泛，价格低廉，副 产品石膏可用建筑材料系统复杂，占地面积 大，造价高，容易结垢 造成堵塞，运行费用高，只使用大型电站锅 炉价格便宜，脱硫效率 高，副产品的溶解度特 氢氧化钠吸收法性更适用加热解吸过程，可循环利用，吸收 速度快高温下NaHSO转换成Na2SO3,
7、丧失吸收二氧化 硫的能力氨吸收法脱硫效率高，运行费用低吸收剂在洗涤过程中挥 发产生氨雾，污染环 境，投资大综合上述几种常用脱硫的优缺点比较，经过比较全面考虑，最终选用双碱 吸收法进行脱硫，即采用NaOH来吸收烟气中的SO2,再用石灰石中和再生，再 生后的溶液继续循环利用。该法吸收剂采用钠碱，故吸收率较高，可达95%， 而且吸收系统内不生成沉淀物，无结垢和阻塞问题。其反应机理：2NaOH + SO2 Na2SO3 + H2ONa2SO3 + SO2 + H2O f 2NaHSO3Na2SO3同样可以吸收SO2，达到循环吸收的效果。2.2工艺流程介绍脱硫工艺主要包括：吸收剂制备和补充系统，烟气系统
8、，SO2吸收系统，脱 硫产物处理系统四部分组成。2.2.1吸收剂制备与补充系统脱硫装置启动时用氢氧化钠作为吸收剂，氢氧化钠干粉料加入碱液罐中， 加水配制成氢氧化钠碱液，在碱液罐中可以定期进行氢氧化钠的补充，以保证 整个脱硫系统的正常运行及烟气的达标排放。为避免再生生成的亚硫酸钙、硫 酸钙也被打入脱硫塔内容易造成管道及塔内发生结垢、堵塞现象，可以加装瀑 气装置进行强制氧化或特将水池做大，再生后的脱硫剂溶液经三级沉淀池充分 沉淀保证大的颗粒物不被打回塔体。另外，还可在循环泵前加装过滤器，过滤 掉大颗粒物质和液体杂质。2.2.2烟气系统锅炉烟气经烟道进入除尘器进行除尘后进入脱硫塔，洗涤脱硫后的低温烟
9、 气经两级除雾器除去雾滴后进入主烟道，经过烟气再热后由烟囱排入大气。当 脱硫系统出现故障或检修停运时，系统关闭进出口挡板门，烟气经锅炉原烟道 旁路进入烟囱排放。2.2.3 SO2吸收系统锅炉烟气从烟道切向进入主塔底部，在塔内螺旋上升中与沿塔下流的脱硫 液接触，进行脱硫除尘，经脱水板除雾后，由引风机抽出排空。脱硫液从螺旋 板塔上部进入，在旋流板上被气流吹散，进行气叶两相的接触，完成脱硫除尘 后从塔底流出，通过明渠流到综合循环池。2.2.4脱硫产物处理系统脱硫系统的最终脱硫产物仍然是石膏浆，从曝气池底部排浆管排出，由排 浆泵送入水力旋流器。由于固体产物中掺杂有各种灰分及NaSO4,严重影响了 石膏
10、品质，所以一般以抛弃为主。在水力旋流器内，石膏浆被浓缩（固体含量 约40%）之后用泵打到渣处理场，溢流液回流入再生池内。2.3吸收SO2的吸收塔的选择表2各填料塔性能对比表名？?称操作参数优?？点缺?？点填料塔空塔气速2.0 5.0m/s液气比0.51.0L/m3 压力损失200 1000Pa结构简单，设备小，制造容 易，占空间小；液气比小， 能耗低；气液接触好，传质 较易，可同时除尘、降温、 吸收不能无水运 行自激湍球 塔液气比110L/m3 喷淋密度6 m3/(m2.h)压力损失500Pa/m 空塔气速0.51.2m/s结构简单，制造容易；填料可用耐酸陶瓷，较易解决防腐蚀问题；流体阻力较小
11、，能量消耗低；操作弹性较大，运行可靠。不能无水运 行筛板塔空塔气速1.0 3.0m/s小孔气速1622m/s液层厚度4060mm 单板阻力300600Pa；喷淋密度1215 m3/(m2.h)结构较简单，空塔速度高，处理气量大；能够处理含尘气体，可以同时除尘、降温、吸收；大直径塔检修时方便安装要求严 格，塔板要 求水平；操作弹性较 小，易形成 偏流和漏液，使吸收 效率下降。喷淋塔空塔气速2.54.0m/s液气比1330L/m3压力损失500 2000Pa结构简单，造价低，操作容易；可同时除尘、降温、吸收， 压力损失小气液接触时 间短，混合 不易均匀，吸收效率低；液体经喷嘴 喷入，动力 消耗大，
12、喷 嘴易堵塞； 产生雾滴， 需设除雾器通过比较各种设备的性能参数，填料塔具有负荷高、压降低、不易堵、弹性好等优点，具有很高的脱硫效率，所以选用填料塔吸收二氧化硫。2.4填料的选择填料是填料塔的核心，它提供了塔内气液两相的接触面而且促使气液两相 分散，液膜不断更新，填料与塔的结构决定了塔的性能。填料必须具备较大的 比表面，有较高的空隙率、良好的润湿性、耐腐蚀、一定的机械强度、密度 小、价格低廉等。填料的种类很多，大致可分为实体填料与网体填料两大类。 实体填料包括环形填料(如拉西环、鲍尔环和阶梯环)，鞍型填料(如弧鞍、矩 鞍)，以及由陶瓷、金属、塑料等材质制成的填料。网体填料主要是由金属丝 网制成
13、的填料，如鞍形网、波纹网等。鲍尔环由于环壁开孔，大大提高了环内 空间及环内表面的利用率，气流阻力小，液体分布均匀。与其它填料相比，鲍 尔环的气体通量可增加50%以上，传质效率提高30%左右。鲍尔环是一种应用 较广的填料。结合几种填料的优缺点最终决定本次设计选择塑性鲍尔环作为填料。3. 除尘器设计及计算3.1燃煤锅炉烟气量、烟尘和二氧化硫浓度的计算3.1.1标准状况下理论空气量=4.76(1.867+ 5.56+ 0.7 0.7)(m3/kg)式中：Cy、Hy、Sy、Oy分别在煤中各元素所含的质量分数=4.76(1.867 x 0.65 + 5.56 x 0.04 + 0.7 x 0.03 0.
14、7 x 0.02)=6.868 (m3/kg)3.1.2标态下理论烟气量=1.867(+ 0.375) + 11.2+ 1.24+ 0.016，+ 0.79 ，+0.8(m3/kg)式中：一一标准状态下理论烟气量；Wy煤中水分的质量分数；NyN元素在煤中的质量分数。，=1.867 x (0.65 + 0.375 x 0.03) + 11.2 x 0.04 + 1.24 x 0.10 +0.016 x 6.868 + 0.79 x 6.868 + 0.8 x 0.01 (m，/kg)=7.35 g/kg)3.1.3标准状态下实际烟气量=+ 1.016( - 1)，(m3/kg)式中：a空气过剩系
15、数；标准状态下理论空气量(m3/kg)；标准状态下理论烟气量(m3/kg)。=7.35 + 1.016(1.3 - 1) x 6.868=9.44 (ma/kg)由于标准状态下烟气流量Q应以ms/h计，因此Q=Q X设计耗煤量;Q= Q X 设计耗煤量=9.44X350=3304(m3/h)3.1.4标态下烟气含尘浓度C = (/ )x(kg/m3)式中：一一排烟中飞灰占煤中不可燃成分的质量分数；煤中不可燃成分的含量；Qs标准状态下实际烟气量，m3/kg。C = (0.35/9.44) X 0.15 = 2.604 (g/ma) 3.1.5标态下烟气中SO2的浓度=(2 X/)X 106(mg/ma)2式中：Sy煤中硫的质量分数；Qs标准状态下燃煤产生的实际烟气量(ma/kg)。=(2 X 0.03/9.44) X 106 = 6.36
