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1、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 22设计依据22、1 技术标准及依据 22、2设计参数及参数范围 32、3设计原则及设计目标 33污染源强分析33、1污染物浓度的计算 33、2烟气中SOm的浓度计算 53、3烟气SO2排放量的计算 64工艺设计74、1工艺选择74、2吸收设备的选择 74、3工艺原理74、4脱硫系统工艺流程84、5工艺组成85相关的设计计算 95、1脱硫剂液箱容量与设计 95、2 增压风机95、3 SO2吸收系统105、3、1 塔径及底面积计算 105、3、2脱硫塔高度计算106附图11附图1双碱法烟气脱硫工艺流程图 11附图2吸
2、收塔系统11附图3 吸收塔平面图 121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、 2
3、37152t/h炉内温度:700锅炉排烟温度:155烟气含氧量：60、2605mol/kg(燃煤)3目刖SO2排放浓度：1353mg/mN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净化效率刀不小于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
4、排放标准 标准 ,该火电厂标准状态下SO2 排放 浓度应小于300mg/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:质里/g/mol/molC649、 57254、 13154、131H25、 30812、654（分子）6、327O14、060、879-0、 4395N6、3270、226 （分子）S7、7330、2420、242H2075
5、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）假定干空气中氮与氧的摩尔比为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 22、 4c3288、0452 X1000 m3N /kg = 6、452 mN /kg （燃煤）（2）理论烟气量（按照标准状况换算体积，下同）错误！未指定书签。错误！未指定书签。错误！未指定书签。理论上烟气的组成为CO2 54、131mol/kg ;H2O12、654+4、
6、17=16、824 mol/kg;N2 60、2605M、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 X2204 mN /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 2120004 m3N /kg = 6、702 mN /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
7、=理论干烟气量+理论空气量X（空气过剩系数-1）=6、325+ 6、452X0、2 = 7、6154 mN /kg （燃煤）实际湿烟气量 Vfg =理论湿烟气量+理论空气量X（空气过剩系数-1）3=6、702+ 6、452X0、2 = 7、9924 mN /kg （燃煤）（4）锅炉燃煤量：口 D（i2 1兀B kg /hQ低式中:D:锅炉每小时的产汽量（kg/h）;Q氐：煤的低位发热量(kcal/kg)n :锅炉的热效率();i 2：锅炉在某工作压力下的饱与蒸汽热焰(kcal/kg);1 、25MPa时为1400、4kJ/kg i 1：锅炉 给水 热焰(kcal/kg), 一般给水 温度取 2
8、0C,则i1=84、 80kJ/kg,则:30 1000 (1400.4 84.80)2371.52kg/h 2.37t/h22190 75%标准状态下的总干烟气量：7.6154 2371.52 18060.07m； / h标准状态下的总湿烟气量37.9924 2371.52 18954.14m；/h取设计烟气量为 19000 m； /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：YGso2 2 1000 S P (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),%Gso2 2 1000_Y _ 一 一 一S P 2 1
9、000 (70.3 1.1%) 0.9 1391.94 Kg/t脱硫装置入口烟气中的M (SO2) 2 KSO2质量流量可根据下面公式估算Bg (1六余式中:M(SO2)脱硫装置入口烟气中的SO筋量流量,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：M (SO2) 2 0.9 2.37 (125 70.3% 1.1)24.742Kg/h100100烟气中SO2的实测浓度为：100024.7421.302g/19000根据锅炉大气污染物排放标准3m；(GB13271-2001)的相关规定，
10、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 锅炉大气污染物过量空气系数折算排放浓度按下式计算：=1、8式中C折算后的烟尘、二氧化硫与氮氧化物排放浓度 ，g/ mNC 实测的烟尘、二氧化硫与氮氧化物排放浓度，g/ mN实测的过量空气系数“一硼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：3868mg/ mN1 2 c 1.302 上1.83、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
11、%的标准。则每小时去除SO2的量为：868 19000 10 6 80% 13.194kg/h出口烟气中SO2的排放量为：868 19000 10 6 (1 80%) 3298mg/s 3.298kg/h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;取一z为0、5;烟气出口处烟流温度 Ts为155C;烟囱高 y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：组1.5 2.73D) uTs9.0 25(1.5 2.7428 2934282)11.53m总高度 H=60+11、5
12、3=71、53m地面最大浓度 max 2 3298 0?0.0151 mg/m3e 5 71.532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?t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就是价廉的石灰。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
13、，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 主统一原则，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，处理的就是低浓度 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，主要就是瞧其液气接触条件、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
14、；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。 +基一普+普在洗涤液中还含有，系烟气中的 基与亚硫酸钠反应而生成。2+ 寤 2-(2)再生反应用石灰浆料进行再生时：+1 72+亚硫酸钙的一般形式为半水亚硫酸钙。用石灰石粉再生时(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，于就是溶液中的 笈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，最终产品就是石膏，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行
