大气污染控制工程课程设计(doc 38页).docx

1、 锅炉房烟气净化系统设计锅炉房烟气净化系统设计 摘要摘要 大气污染已经变成了一个全球性的问题。主要的大气污染现象有 光化学烟 雾、温室效应、臭氧层破坏和酸雨。而大气污染可以说主要是 人类活动造成的， 大气污染对人体健康的危害包括对人的正常生活和生 理方面的影响。现在，大气污染已经直接影响到人们的身体健康。燃煤 采暖锅炉房的大气污染主要是颗粒污染物，而且是颗粒污染物，而且排 放量比较大，所以必须通过有效的措施进行治理，不至于影响到人们的 健康生活。 本次课程设计内容是为一套锅炉设备设计除尘及脱硫工艺并选择型 号，绘制完整的设计图。通过燃煤锅炉排烟量及烟尘和二氧化碳浓度的 计算，确定净化系统设计方

2、案，并进行除尘器的比较和选择。然后，进 行管网布置和计算，以及风机及电机的选择设计 关键词关键词：大气污染 ；除尘；课程设计；湿式除尘脱硫器 System design of boiler flue gas purification Abstract Currently, air pollution has become a global problem, the main manifestations of the greenhouse effect, ozone depletion and acid rain. The air pollution can be mainly due to

3、human activities, atmospheric pollution on human health hazards, including the normal life of people and physiological implications. Now, air pollution has a direct impact on peoples health. Coal-fired heating boiler room of major air pollutants are particulate pollutants and emissions than the larg

4、er, so the adoption of effective measures must be to govern, and will not affect peoples health and lives. This course is designed for a set of content boiler equipment design and dust removal and choose desulfurization process model, draw a complete design. Through the coal boiler exhaust quantity

5、and smoke and the calculation of the concentration of carbon dioxide, to determine the purification system design scheme, and the comparison of the dust and choice. Then, on pipeline network layout and calculation, and the choice of fan and motor design Key words：Air pollution ；Dust ；curriculum desi

6、gn；Dust remover 目录目录 第一章 绪论 . 1 1.1 大气污染现状 1 1.2 烟气除尘的主要技术 2 1.3 国内烟气脱硫技术应用情况 5 1.4 锅炉烟气除尘脱硫一体化装置 . 9 2.1 课程设计的目的 . 14 2.2 设计原始资料 . 14 2.3 工艺流程 . 15 第三章 设计计算 16 3.1 烟气量、烟尘和二氧化硫浓度的计算 . 16 3.2 除尘脱硫设备的选择 . 17 3.3 WDL-型湿式烟气脱硫除尘净化器 18 3.4 确定除尘器、风机和烟囱的位置及管道的位置 22 3.5 烟囱的设计 . 25 3.6 风机及电动机的选择及计算 . 27 3.7 系

7、统中烟气温度的变化 30 第四章 结 论 . 32 5.1 关于除尘脱硫设备的选择 . 32 5.2 关于风机电机的选择 . 32 5.3 石灰石湿法脱硫工艺的特点 . 32 谢辞 34 参考文献 35 锅炉房烟气净化系统设计 1 第一章第一章 绪论绪论 1.11.1 大气污染现状大气污染现状 人类不仅能适应自然环境，而且还能开发利用自然资源，改造自然 环境，使环境更加适合于人类生存。在人为活动影响下形成的环境，称 为次生环境。工农业生产排 放大量有毒有害污染物，严重污染大气、水、 土壤等自然环境，破坏生态平衡，使人类生活环境的质量急剧恶化，人 类生产和生活活动排入环境各种污染物，特别是 生产

8、过程排放的污染物 种类极多，而且随着科学技术和工业的发展，环境中污染物的种类和数 量还在与日俱增。 这些污染物随同空气、 饮水和食物进入人体后， 对人 体 健康产生各种有害影响 。大气污染是随着产业革命的兴起，现代工业的 发展，城市人口的密集，煤炭和石油燃料的迅猛增长而产生的。近百年 来，西欧，美国， 日本等工业发达国家大气污染事件日趋增多，本世纪 50-60 年代成为公害的泛滥时期， 世界上由大气污染引起的公害事件接连 发生，例如：英国伦敦烟雾事件， 日本四日市哮喘事件，美国洛杉矶烟 雾事件，印度博帕尔毒气泄漏事件等等，不仅严重地危害居民健康，甚 至造成数百人，数千人的死亡。我国随着经济的快

9、速发 展，因燃煤排放 的二氧化硫、颗粒物等有毒有害的污染物质急剧增多。空气污染以煤烟 型为主，主要污染物是二氧化硫和烟尘。据统计，1990 年全国煤炭消耗 量 10.52 亿吨，到 1995 年煤炭消耗量增至 12.8 亿吨，二氧化硫排放量 达 2232 万吨。超过欧洲和美国，居世界首位。由于我国部分地区燃用高 硫煤，燃 煤设备未能采取脱硫措施，致使二氧化硫排放量不断增加，造 成严重的环境污染。国家发改委能源研究所副所长李俊峰在演讲中指出 我国在 2007 年煤炭消耗已达到年 30 亿吨，如今由于我国的煤炭消耗未 发生结构性转变所以我国的煤炭消耗就一然后持续增加，因而已经到了 我们不得不面对的

10、时候，我们这里我们将用科学的态度去面对去防治。 锅炉房烟气净化系统设计 2 1.2 1.2 烟气除尘的主要技术烟气除尘的主要技术 除尘装置的分类除尘装置的分类 除尘器种类繁多，按除尘过程中是否采用润湿剂，除尘器可以分为 干式除尘器和湿式除尘器。按除尘 过程中的基本作用原理可以分为机械 除尘器、湿式除尘器（主要是洗涤式除尘器） 、过滤式除尘器、电除尘器 和声波除尘器。以下将从后一种分类角度对各种除尘器的工作机理，特 点、适用场合、除尘效率作一个简单的介绍。 （一）机械除尘器 机械除尘器是通过质量力的作用达到除尘目的的除尘装置。质量力 包括重力、惯性力和离心力，主要的机械除尘器有重力沉降室、惯性除

11、 尘器和旋风除尘器等。这种除尘器构造简单、投资省、动力消耗低，除 尘效率一般在 40%90%之间，是国内常用的一种除尘设备。 重力沉降室 重力沉降室是利用粉尘与气体的密度不同，使含尘气体中的尘粒依 靠自身的重力从气流中沉降下来，从而达到净化目的的一种装置。当含 尘气流从管道进入沉降室后，由于截面扩大，气体的流速减慢。沉降速 度大于气流速度的沉粒就沉降下来。 重力沉降室分为水平气流沉降室和垂直气流沉降室两种。重力沉降 室的性能特点是结构简单，投资小， 维修管理方便，体积大。其气流速 度一般为 0.51m/s， 一般只能捕集粒径大于 50m 的尘粒， 除尘效率， 干式沉降室为 50%60%，湿式沉

12、降室为 60%80%。主要适用于烟气 量较小，尘粒较粗，现场较宽敞及 环境要求较低的场合，或者作为高效 除尘的预处理装置。 惯性除尘器 惯性除尘器是使含尘气流冲击在挡板上，气流方向发生急剧转变， 借助尘粒本身的惯性力作用使其与气流分离的装置。 惯性除尘器的性能特点是压力损失大、除尘效率较低。其烟流速度 在 1215m/s 范围内，适用于捕集 粒径大于 20m 的尘粒，除尘效率 锅炉房烟气净化系统设计 3 约为 50%70%。主要适用于非黏性、非纤维性的且密度和粒径较大的 金属或矿物性粉尘，多用于多级除尘中的第一级除尘。 旋风除尘器 旋风除尘器是使含尘气流按一定方向作旋转运动，借助离心力作用 将

13、尘粒从气流中分离出来的装置，也称为离心式除尘器。 在机械式除尘器中，旋风除尘器是效率最高的一种，这种除尘器历 史悠久、广泛应用、型式繁多，其 中多管旋风除尘器具有布置紧凑，外 形尺寸小，处理效率高的特点。旋风除尘器烟流速度约 1520m/s， 对 于大于 10m 的尘粒除尘效率高，一般可达 7090%，多用于锅炉烟 气除尘、多级除尘和预除尘。其主 要缺点是对粒径小于 5m 的细小尘 粒去除效率低。 （二）湿式除尘器 湿式除尘也称为洗涤除尘，是利用烟气流与液体互相密切接触，使 尘粒与液膜、液滴或雾沫碰撞而被吸附，凝聚变大，最终使尘粒从烟气 中分离出来的装置。 湿式除尘器既能净化烟气中的尘粒，也能

14、脱除气态 污染物，适宜于净化气态污染物及非纤维性、不与水发生化学作用的粉 尘，尤其适用于高温、易燃、易爆烟气净化，还能用于烟气的降温、加 湿和除雾等操 作。其主要的性能特点是结构简单，造价低，占地少，操 作及维修方便， 压力损失小， 处理效率高。 湿式 除尘器可有效去除 0.1 20m 的液态或固态粒子，对于大于 10m 的尘粒的除尘效率可达 9095%以 上 。 低能洗涤器常用于焚烧炉、化肥制造、石灰窑及铸造 车间化铁炉的除尘；高能洗涤器，如文丘里洗涤器，净化效率达 95%以 上，常用于炼铁、炼钢、造纸及化铁炉烟气除尘。湿式除尘器种类很多， 按造作特性，大致可分为以下几类： 喷洒式 此类除尘

15、器设备中，含尘气流是连续相，液体可以是分散相，也可 以是连续相，相接触面有限，分离效率不高。这一类型包括淋洒式洗涤 塔、旋风水膜式洗涤器、填料塔洗涤器等。 锅炉房烟气净化系统设计 4 泡沫洗涤除尘器 气体呈分散相，液体是连续相和分散相共存，泡沫的形成是由于气 体的鼓泡作用，湍动程度和相际接触面积大，除尘效率高。 压力喷射除尘器。气体和液体在压力作用下，喷射形成微粒分散 在另一相中（多是液相分散在气相中） ，湍动程度和相接触面均很高，冲 击强度也高，除尘效率高。喷雾洗涤塔、喷射洗涤器、文丘里洗涤 器等 都是这一类型。 （三）过滤式除尘器 过滤式除尘器是利用棉、毛、人造纤维等纺织物品或固体颗粒物的

16、 过滤作用来分离、捕集气体中固体或液体粒子的处理方法。过滤式除尘 的过程比较复杂，按照不同粒径的粉尘在流体中运动的不同力学特征， 发生惯性碰撞效应、截面效应、扩散效应、静电效应、筛滤效应等。过 滤式除尘器可分为内部过滤式和外部过滤式两种。 内部过滤式 颗粒层除尘器属于内部过滤式，它以一定厚度的颗粒物作为过滤层， 耐高温、耐腐蚀、滤料可长期使用，除尘效率较高，适用于一般工业窑 炉。 外部过滤式 如袋式除尘器，这也是目前采用最广泛的过滤除尘装置。袋式除尘 器是使含尘气体通过过滤袋来滤去粉尘的分离装置。其不受粉尘浓度、 粒度和空气量变化的影响，具有除尘效率高，适用范围广，可处理不同 类型颗粒污染物，

17、操作弹性大，结构简单，运行可靠等优点，对于粒径 为 0.5m 的尘 粒捕集效率达 9899%，对于粒径为 0.1m 的尘粒 捕集效率也很高。但袋式除尘器的应用受到滤布的耐高温、耐腐蚀性能 的限制，对于黏结性强和吸湿性强的尘粒，有可能在滤袋上黏结，堵塞 滤袋的孔隙，所以对这类含尘气体的处理也不适宜。 过滤式除尘器多用于工业原料气的精制，固体粉尘的回收，工业排 放尾气或烟气中粉尘粒子的清除等。 锅炉房烟气净化系统设计 5 （四）电除尘器 电除尘器是使浮游在烟气流中的烟尘颗粒荷电，使其在高压电场产 生的静电力（库仑力）的作用下作定向运动，实现固体粒子或液体粒子 与气流分离的方法。电除尘器通常也被称作

18、静电除尘器。 电除尘器具有 独特的性能与特点： 1）电除尘器具有优异的除尘性能，对细微粉尘及雾状液滴捕集性能 好，对于粉尘粒径大于 0.1m 的， 除尘效率可达 99%以上。 2）节省能源。由于电除尘器的气流通过阻力小，风机的动力消耗很 少；又由于所消耗的电能是通过经典力直接作用于尘粒上，通过的电流 很小，能耗很低。 3）适用范围比较广，从低温、低压至高温、高压，在很宽的范围内 均能适用。故广泛应用于冶金、 化工、建材、火力发电、纺织等工业部 门。电除尘器分为管式和板式两大类型，管式用于流量小、含油雾气体 或需要用水洗刷电极的场合；板式主要 用于工业上，气体处理量 25 50m3/s。可回收粉

19、尘，尤其是金属粒子。 电除尘器的主要缺点是造价偏 高，安装、维护、管理要求严格，需要高压变电及整流控制设备，占地 面积 大等。 1.31.3 国内烟气脱硫技术应用情况国内烟气脱硫技术应用情况 高浓度 SO2 烟气脱硫技术大规模工业化应用,在脱硫同时回收大量 硫资源。SO2 含量高于 3 %的烟气,通常称为高浓度 SO2 烟气,此类烟气可 采用接触催化剂制工业硫酸等方法回收硫资源,目前,我国有色金属冶炼 行业基本上都采用此法,不仅有效地控制了 SO2 的污染,补充了缺乏的硫 资源,企业也取得了大规模效益。而低浓度 SO2 烟气脱硫技术尚处于起步 阶段。国内火电厂、锅炉烟气及钢铁、有色、建材等部门

20、的工业锅炉 ,工 业窑炉排放的主要是这类烟气,由于烟气中 SO2 浓度低(一般约为 0.1 % 0.5 %) 采用传统的接触法脱硫制酸等方法,技术经济上难度很大。国内低 锅炉房烟气净化系统设计 6 浓度 SO2 烟气脱硫技术研究始于 70 年代初,经过“七五” 、 “八五”攻关 项目,先后引进和研究了亚钠循环法、催化氧化法、碘活性碳法、石灰石 - 石膏法、喷雾干燥法、磷铵复肥法、电子束法等及其他一批符合国情 的中小型烟气脱硫技术和设备 1.3.1 石灰石石灰石石膏法石膏法 国内采用此工艺的电厂有重庆珞璜电厂、重庆电厂、太原第一热电 厂、杭州电厂、北京第一热电厂等。工艺原理:用 30 %的石灰石

21、浆与含 SO2 烟气在吸收塔内反应生成 CaSO3 和 CaSO4 ,反应如下: 吸收 SO2 + H2O H2SO3 中和 CaCO3 + H2SO3 CaSO3 + CO2 + H2O 氧化 CaSO3 + O2 CaSO4 结晶 CaSO4 + H2O CaSO4 2H2O 工艺特点:其原理简单,脱硫率高(79 %) ,钙硫比低(110) ,吸收剂价 廉易得,副产品石膏具有综合利用价值,能适应大容量机组、高浓度 SO2 含量的烟气条件。但其工艺较复杂,投资和运行费用都很高、占地面积大, 适用于新建电厂且场地、资金较宽裕的项目。 1.3.2 旋转喷雾干燥法旋转喷雾干燥法(SDA) 采用此工

22、艺的主要有四川白马电厂和山东黄岛电厂等。 工艺原理:将 30 %的石灰浆(100 目) 在高速旋转(12000r/ min) 的 离心喷雾机作用下雾化成极细的雾滴,在吸收塔内与烟气中 SO2 发生反 应生成 Ca2SO3 和 CaSO4 ,同时雾滴被烟气加热干燥形成固体粉末,被除尘 器收集。反应如下: Ca (OH) 2 + SO2 CaSO3 1/ 2H2O CaSO3 1/ 2H2O + O2 CaSO4 1/ 2H2O 工艺特点:脱硫产物为干燥固体,无废水与腐蚀,与石灰石- 石膏法相 比投资和运行费用均为前者的 70% ,占地面积小。但该法钙硫比较高,要 求生产管理水平高。其脱硫率中等,

23、适用于燃用中、低硫煤的锅炉。 1.3.3 炉内喷钙增湿活化法炉内喷钙增湿活化法(L IFAC) 锅炉房烟气净化系统设计 7 采用此工艺的有辽宁抚顺电厂、南京下关电厂、贵州轮胎厂等。 工艺原理:用高压风机将 100 目的石灰石粉喷入炉膛内 900 1200 的温度区, CaCO3 迅速分解成 CaO 和 CO2 ,部分 CaO 和 SO2 反 应,生成 CaCO4 和 CaCO3 并在尾部烟道处将水雾化喷入烟气中,使其进 一步反应完全。雾滴被加热干燥,形成固体粉末被干式除尘器收集。 工艺特点:其工艺流程简单,占地面积小,无废水处理问题,投资和运行 费用都较低。但其钙硫比大,脱硫效率中等。适用于现

24、有燃用低硫煤锅炉 的改造。 1.3.4 荷电干式喷射法荷电干式喷射法(CDSI) 采用此工艺的有山东德州热电厂、 杭钢第二热电厂、 广州造纸厂等。 工艺原理:吸收剂以高速流过喷射单元产生的高压静电电晕充电区,使吸 收剂带有强大的静电荷,由于吸收剂颗粒均带有同种电荷因而相互排斥, 迅速在烟气中扩散,与 SO2 充分接触,吸收剂颗粒表面的电晕,还提高了 其活性,减少了同 SO2 反应所需的时间,从而有效地提高了 SO2 去除率。 该工艺特点:脱硫工艺简单有效,占地面积小,总投资和运行费用都 很低,脱硫方法为纯干法,无废水与腐蚀问题,操作简单,但其自动化程度 高,维护较复杂,既适用于新建锅炉又适合对

25、现有锅炉的改造中。 1.3.5 电子束法电子束法 主要应用于成都电厂示范工程,“七五”期间已由上海原子核研究所 完成了 25m3/ h 小试,目前,中国工程物理研究院正在建设 1000m3/ h 试验 装置。工艺原理: 经过除尘后的烟气冷却到 65 70 ,然后进入反应 器,经受高能电子束照射,使烟气中的 N2 、O2 和水蒸汽等发生辐射反应, 生成大量的离子、自由茎、原子和各种激发态的原子、分子等活性物质。 它们将烟气中的 SO2 和 NOX 氧化成 SO3 和 NO3 ,进而与水蒸汽反应生成 雾状的硫酸和硝酸,并与注入的氨发生反应,生成硫铵和硝铵,最后由干式 除尘器收集气溶胶式的硫铵和硝铵

26、,净化后的烟气经烟囱排放。副产品造 粒处理后储存。反应如下: SO2 + O2 + H2O H2SO4 锅炉房烟气净化系统设计 8 NOx + O2 + H2O HNO3 NH3 + HNO3 NH 4NO3 NH3 + HNO3 NH4NO2 工艺特点:电子束法是一种脱硫新工艺能同时脱硫脱硝,且脱硫率达 90 % ,脱硝率达 80 %处理过程为干法,无废水废渣产生,占地面积小,投资 和运行费用较低,副产品硫铵和硝铵可用做化肥,是烟气脱氮的一种发展 方向。 1.3.6 磷铵复肥法磷铵复肥法(PAFP) 该法是国内自主开发的一种烟气脱硫技术。由烟气脱硫和脱硫副产 物的综合利用二部分组成,对于烟气

27、脱硫,其原理是除尘后的烟气调温调 湿后进入活性炭吸时吸附塔中,SO2 被活性炭吸附,脱硫后烟气排入大气。 吸附在活性炭表面的 SO2 在活性炭强有力的催化氧化作用下生成 SO3 , 当活性炭饱和后再生采用强化洗涤,以稀硫酸的形式产出。对于脱硫副产 物的综合作用,可以用来生产磷铵,硫铵和流酸盐系列产品,现已通过试验 应用反应如下: (1) 烟气脱硫反应式: SO2 + 1/ 2O2 + H2O H2SO4 (2) 生产磷铵复肥: CaF(PO4) + 5H2SO4 5CaSO4 + 3HP3PO4 + HFH3PO4 + NH3 (NH4) H2PO4 + NH4HSO4 (3) 生产硫酸亚铁:

28、 Fe + H2SO4 + 7H2O FeSO4 7H2O + H2 工艺特点:不需随时投加脱硫剂,减少了脱硫剂的运输和制备,不会产 生大量废渣。但其工艺流程较长,生产环节和设备较多,且对烟气的含尘量 和 SO2 浓度有一定要求。 锅炉房烟气净化系统设计 9 1.3.7 海水烟气脱硫海水烟气脱硫 利用海水中的碱性成份吸收烟气中的 SO2 ,再通过海水恢复系统,恢 复后排入大海。 工艺特点:是近年来发展起来的一项新技术,利用海水做吸 收剂,节省吸收剂制备系统,工艺简单,投资及运行费用低,适用于海滨电 厂。 1.3.8 其它方法其它方法 近年来,针对中小型锅炉特点,开发出了一批符合国情的简单除尘脱

29、 硫一体化设备。简易脱硫技术一般是在各类除尘的基础上,采用石灰冲渣 水等碱性浆液做为吸收剂,应用水膜除尘、文丘里除尘、旋风除尘的机理 和旋流塔、筛板塔、鼓泡塔、喷雾塔等机理相结合同时除尘脱硫。已形 成冲激旋风除尘脱硫、湿式旋风脱硫除尘、麻石水膜除尘脱硫、脉冲供 电除尘脱硫、多管喷雾除尘脱硫、喷射鼓泡技术等在同一设备内进行共 同作用的烟气脱硫技术,其共同特点是设备少、流程短、投资少、操作简 便、除尘脱硫同时进行。 1.4 锅炉烟气除尘脱硫一体化装置锅炉烟气除尘脱硫一体化装置 目前国内外关于脱硫除尘的方法很多, 单就烟气脱硫来讲, 可将目 前国内外所研究开发的脱硫除尘一体化装置分为于法和湿法装置

30、1.4. 1 干法锅炉烟气除尘脱硫一体化干法锅炉烟气除尘脱硫一体化装置装置 干法锅炉烟气除尘脱硫一体化装置大体可分成如下几类 1.4.1.1 吸附过滤法吸附过滤法 利用可循环再生的固定吸附材料, 除去烟气中的 SO2 、 N Ox 和烟尘, 水洗再生。该装置一般由预除尘器, 吸附塔(双塔)组成。这种装置具有很 高的脱硫除尘效率, 以玉去除率大于 90%, 净化气烟尘浓度小于 10mg/m 3,烟气温降少, 无二次污染, 可回收副产品。但吸附塔人口烟气含尘要求 150 mg /Nm3 时, 否则易堵塞和引起吸附剂中毒。阻力降约 2000 3000 p a 。吸附剂容量有限, 需经常进行再生,比较

31、麻烦,且一次投资大。 锅炉房烟气净化系统设计 10 1.4.1.2 等离子体烟气除尘脱硫一体化装置等离子体烟气除尘脱硫一体化装置 等离子体烟气除尘脱硫一体化装置也是近几年发展的新技术装置。 工作原理为: 烟气通过脉冲放电产生的低温离子体,其中含有大量活性电 子、离子、激发态粒子和光子。这些活性粒子和气体分子碰撞, 从而打 开气体分子键, 生成一些单原子、分子和固体微粒。另一方面产生大量 OH 、HO2,等自由基和氧化性极强的 O3。由这些单原子、分子基和 O3 等组成的活性离子所引起的反应是将 SO2 、NOX转变成 H2SO4和 HNO3。 注人 NH3凝成硫铁和硝铵。飞灰具有强烈催化吸收作

32、用, 可使脱硫率提 高 31 %作为产物收集器的布袋也能起反应器作用,SO2气体穿过石灰层, 部分 SO2在布袋里被除去, 可提高脱硫率 10 %20 %,我国成都热电厂有 30 万 Nm3/hr 的工业装置。该工艺流程简单, 可回收副产物, 部分降低 了装置的运行费用。 1.4.2 湿式除尘脱硫一体化装置湿式除尘脱硫一体化装置 1.4.2.1 文丘里、水膜除尘脱硫装置文丘里、水膜除尘脱硫装置 我国燃煤工业锅炉和电站锅炉中有 6 0 % 左右是应用文丘里、水膜 除尘脱硫装置。其除尘效率约为 8 5 %9 0 %, 脱硫效果一般比较低, 不 用碱液时只有 10 % 左右, 使用石灰浆也在 40

33、% 以下。效果主要在文丘 里中完成。为达到耐磨防腐目的,装置用麻石构筑, 或在金属筒体内衬复 合材料使用石灰液时, 水膜除尘器的溢流堰易堵塞。这种装置的主要技 术参数是: 液气比 0。2 0. 5 L/Nm3, 阻力70 %, 除尘 9 %, 阻力小于 150 Pa, 液气比 25L/Nm3, 国 内已有数套该工业装置推广。 1.4.2.5 气动乳化脱硫除尘装置气动乳化脱硫除尘装置 1994 年以来, 国内有人开发了气动乳化脱硫除尘一体化装置, 并应 用到 16 万 Nm3/hr: 锅炉上。气体乳化除尘脱硫设备由三部分组成。气体 首先进人均气室, 然后被均匀送入各个气动乳化过滤元件组, 最后合

34、流 通过气液分离室。该装备除尘效率达 95 %99 %, 脱硫效率 75 % 90 %, 系统阻力小于 1200Pa , 水气比 0. 2 1L /Nm3, 净化气含水10%.能耗 0.4 Kwh /KgSO2 1.4.2.6 顺流格栅填料塔除尘脱硫装置顺流格栅填料塔除尘脱硫装置 格栅填料塔除尘脱硫装置可分三段, 前段是气流扩大段; 中段是传 质区, 主要布置喷头和格栅填料; 后段是气液分离装置。粉尘、SO2 因惯 锅炉房烟气净化系统设计 12 性作用和强化的传质动力而被除去, 主要技术参数为: 操作气速 2m/s, 喷淋密度 l m3/m2 h , 除尘效率 90 % 96 % , 脱硫率

35、6 0 %7 0 % , 钙利 用率 9 3 % , 耗电量 0.005 kWh/Nm3 1.4.2.7 冲击鼓泡式烟气除尘脱硫装置冲击鼓泡式烟气除尘脱硫装置 本技术是日本千代化工建设公司开发的。装置的核心在气体喷头。 烟气进人冲击鼓泡塔后, 在特制的喷头作用下冲击吸收液, 使吸收碱液 呈沸腾状,并形成一个个气泡层。烟气在向下冲击吸收液时,实现烟尘的一 次捕集, 烟气向上折返穿过气泡层时再实现二次捕集, 同时进行厌无吸 收, 气泡层强化了传质效果。最后进行气液分离, 系统的特点是将气体分 散到吸收液体, 而不是将吸收液喷射到吸收塔内, 省去循环泵而节能。除 尘率 90 % 95 %, 脱硫率

36、50 % 70 %, 耗水量仅 0.02 0.05 L /Nm3 1.4.2.8 湍球塔除尘脱硫装置湍球塔除尘脱硫装置 锅炉烟气由上而下通过流化填料层, 碱性吸收液在床层上方喷淋下 来, 烟气与吸收液在填料表面接触强化传质, 提高除尘脱硫效果。主要技 术参数: 空速 3 4 m /s, 液气比 1 2L/Nm3, 阻力大于 1000 Pa , 除尘效 率达 95 % , 脱硫 80 % 以上。 总结总结 我国根据自己实际情况, 消化国外技术, 已开发了多种锅炉烟气除 尘脱硫一体化装置, 为了将现有的较为成熟的除尘脱硫一体化装置更好 地应用到工程实践, 现将这些锅炉烟气除尘脱硫装置的经济指标对比

37、列 于表 1-1。 由表 1-1 上可见, 湿法装置具有投资省, 运行可靠, 操作简便的优 点。 国外电厂湿法脱硫装置的投人率也在 8 0 % 以上, 其技术成熟, 经验 多, 适应性强。既可使用不同吸收剂, 如: 碱、海水、工业废碱, 也可调 节碱硫比、液气比等参数, 保证设计目标的实现。结合我国具体情况, 湿 法除尘脱硫一体化装置应是重点发展的工艺装置。特别对已有装置的改 造, 就如何消化吸收国外先进技术, 开发适合我国国情的除尘脱硫装备, 锅炉房烟气净化系统设计 13 将是我国所面临的重要课题。 表 1-1 锅炉烟气除尘脱硫装置经济指标对比 锅炉房烟气净化系统设计 14 第二章第二章 概

38、述概述 2.1 课程设计的目的课程设计的目的 利用课程设计进一步巩固大气污染控制工程教材所学理论内容， 通过大气污染控制系统的设计方案确定、设计计算、工程图绘制、查阅 和使用技术资料、编写设计说明书等，使学生全面了解和掌握工程设计 的内容、方法及步骤。培养和锻炼学生利用已学理论知识进行综合分析 问题和解决实际问题的能力、绘图能力，以及正确使使用设计手册和相 关资料的能力。 2.2 设计原始资料设计原始资料 锅炉型号：SZL413 型，共 2 台(2.8MW4） 设计耗煤量：590kg/h(台) 排烟温度：155 烟气密度(标准状态下)：1.35kg/m3 空气过剩系数：1.3 排烟中飞灰占煤中

39、不可燃成分的比例：15 烟气在锅炉出口前阻力：800Pa 当地大气压力：97.86kPa 冬季室外空气温度：一 1 空气含水(标准状态下)按 0.01293kgm3 烟气其他性质按空气计算 煤的工业分析值： CY68 HY4 SY1 OY5 NY1 WY6 AY15 VY13 烟尘浓度排放标准（标准状态下） ：80mgm3 锅炉房烟气净化系统设计 15 二氧化硫排放标准(标准状态下)：900mgm3 净化系统布置场地如图所示的锅炉房北侧 30m 以内 2.3 工艺流程工艺流程 锅炉 烟气 净化烟气排放 脱硫除尘器 沉淀池 石灰 反应 NaOH 清水 水 泵 NaOH 溶液 烟道灰综合利用 碳酸

40、钙综合利用 锅炉房烟气净化系统设计 16 第三章第三章 设计计算设计计算 3.1 烟气量、烟尘和二氧化硫浓度的计算烟气量、烟尘和二氧化硫浓度的计算 3.1.1 标准状态下理论空气量：标准状态下理论空气量： )7.07.056.5867.1(76.4 YYYY a OSHCQ （ Kgm / 3 ） 式中： Y C ， Y H , Y S , Y O -分别为煤中各元素所含的质量分数。 a Q =4.76(1.867*0.68+5.56*0.04+0.7*0.01-0.7*0.05) =6.97(m3 /Kg) 3.1.2 标准状态下理论烟气量（设空气含湿量标准状态下理论烟气量（设空气含湿量 1

41、2.93g/ 3 m ） Y aa YYYY sNQQWHSCQ8 . 079. 0016. 024. 12 .11)375. 0(867. 1 (m3/Kg) 式中 Qa标准状态下理论空气量，(m3/Kg)； WY煤中水分所占质量分数，6%； 元素在煤中所占质量分数，1% 01. 0*8 . 097. 6*79. 097. 6*016. 006. 0*24. 104. 0*2 .11)01. 0*375. 068. 0(867. 1 S Q =7.42(m3/Kg) 3.1.3 标准状态下实际烟气量标准状态下实际烟气量 )/(1016. 1 3 ass kgmQQQ）（ 式中 空气过量系数；

42、 Qs标准状态下理论烟气量，(m3/Kg)； Qs标准状态下理论空气量，(m3/Kg)； 锅炉房烟气净化系统设计 17 97. 6*) 13 . 1 (016. 143. 7 S Q =9.54(m3/Kg) 标准状态下烟气流量 Q 以 3 m /h 计，因此 Q=Qs*燃煤烟气量 =9.56*2400=5736 3 m /h 3.1.4 标准状态下烟气含尘浓度标准状态下烟气含尘浓度 )/( 3 mKg Q Ad C S Y sh 式中： dsh排烟中飞灰占煤中不可燃成分的质量分数，13%； Y A 煤中不可燃成分的含量；15% s Q 标准状态下实际烟气量，m3/Kg C=0.13*0.15

43、/9.56=0.00204（m3/Kg） 3.1.5 标准状态下烟气中二氧化硫浓度的计算：标准状态下烟气中二氧化硫浓度的计算： )/(10 2 36 2 mmg Q S C s Y so 式中 Y S 煤中含可燃硫的质量分数；1% s Q 标准状态下燃煤产生的实际烟气量,。 (mg/m3) 3.2 除尘脱硫设备的选择除尘脱硫设备的选择 3.2.1 除尘器应达到的除尘效率：除尘器应达到的除尘效率： C Cs 1 CS 标准状态下锅炉烟尘排放标准中规定值，mg/m3； C 标准状态下烟气含尘浓度，mg/m3。 锅炉房烟气净化系统设计 18 =1-80/2040=96.08% 3.2.2 除尘器应达

44、到的除硫效率：除尘器应达到的除硫效率： C Cs 1 CS 标准状态下锅炉 SO2排放标准中规定值，mg/m3； 标准状态下 SO2浓度，mg/m3。 3.2.3 除尘脱硫设备的选择除尘脱硫设备的选择 根据烟尘的粒径分布或种类、工况下的烟气量、烟气温度要求达到 的除尘效率确定除尘器的种类、型号及规格。确定除尘脱硫设备的运行 参数，如气流速度、压 力损失、捕集粉尘量等。 工况下烟气流量 Q=Q T /T =11257.2(273.15+155)/273.15 =17645.14m3/h 式中 Q标准状态下烟气流量 T工况下烟气温度 T标准状态下温度 则烟气流速为：Q/3600=17654.14/

45、3600=4.90m3/s 根据工况下烟气流量、烟气流速及要求达到的除尘效率确定除尘器 脱硫除尘器为 WDL-型湿式烟气脱硫除尘净化器。 3.3 WDL-型湿式烟气脱硫除尘净化器型湿式烟气脱硫除尘净化器 3.3.1 概述概述 WDL-型湿式烟气脱硫除尘净化器是具有消烟、除尘、脱硫、脱氮 等多项净化气体的设备。 3.3.2 用途和特点用途和特点 WDL-型湿式烟气脱硫除尘净化器适用于生产、供暖等各种型号的 锅炉房烟气净化系统设计 19 燃煤锅炉，工业窑炉、电厂锅炉及各种粉尘的消烟、除尘、脱硫等气体 的净化，是环境保护最佳设备。 该净化器结构紧凑、新颖、工艺先进、占地面积小用料考究、造价 低、耐腐

46、蚀、耐磨损、耐高温。便于维修、操作简便等优点。 3.3.3 结构与工作原理结构与工作原理 3.3.3.1 结构结构 图 3-1 WDL-型湿式烟气脱硫除尘净化器装置示意图 1-排污闸; 2-溢流管；3-补水水箱；4-下椎体；5-净化器主体；6-进烟口；7- 入孔； 8-汇风室；9-出烟室；10-管路；11-引风机；12-烟囱 净化器主要由进出烟口、烟气扩散室、 “S”形漩涡流室、气水分雾 室、洗涤反应槽、汇风室、补水水箱、自动水位控制系统及排污装置等 部分组成，如图 3-1 所示 锅炉房烟气净化系统设计 20 3.3.3.2 工作原理工作原理 WDL-型湿式烟气脱硫除尘净化器是集除尘脱硫为一体

47、，当含尘、 硫烟气进入扩散室后冲击在洗涤液上，形成了大量的水花和泡沫，较大 的尘粒落入洗涤反应槽。烟气及微小的尘粒进入涡流室、气水分雾室继 续与水气充分接触混合，扩散转移，至此实现了烟气中尘粒的捕集。在 引风机负压的作用下，烟气携带部分水蒸气液滴，经挡水板，将水气分 离后净化气经汇风室排出。同时烟气中的硫化物与洗涤液反应生成沉淀 物，从而达到了除尘、脱硫烟气被净化的目的。 3.3.3.3 技术参数技术参数 表 4-1 WDL-型 湿式烟气脱硫除尘净化器技术参数 吨位 /th-1 处理风 量 /m3h-1 除尘 效率 /% 脱硫 效率 /% 氮氧化 物去除 率/% 阻力损 失/pa 林格曼 黑度

48、/级 烟尘批 放浓度 /mgm-3 耗水 量/ th-1 1 3000 95 99 60 80 6080 1200 1 200 0.003 锅炉房烟气净化系统设计 21 根据表 4-1 选择 6 吨位的 WDL-型湿式烟气脱硫除尘净化器 吨位 /th-1 处理风 量 /m3h-1 除尘 效率 /% 脱硫 效率 /% 氮氧化 物去除 率/% 阻力损 失/pa 林格曼 黑度/级 烟尘批 放浓度 /mgm-3 耗水 量/ th-1 2 6000 95 99 60 80 6080 1200 1 200 0.006 5 4 12000 95 99 60 80 6080 1200 1 200 0.012 6 18000 95 99 60 80 6080 1200 1 200 0.039 8 24000 95 99 60 80 6080 1200 1 200 0.048 10 30000 95 99 60 80 6080 1200 1 200 0.060 15 45000 95 99 60 80 6080 1200 1 200 0.135 20 60000 95 99 60 80 6080 1200 1 200 0.101 35 105000 95 99 60 80 6080 1200 1 200 0.315 40 120000 95 99 60 80 6080