125MW燃煤电厂烟气除尘脱硫工程设计【含CAD图纸+文档】
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任务书 题目名称125MW燃煤电厂烟气除尘脱硫工程设计学生学院环境科学与工程学院专业班级姓 名学 号一、毕业设计(论文)的内容燃煤电厂烟气除尘脱硫工程设计,包括各种除尘脱硫的工艺原理、各种除尘脱硫的工艺方法比较、主体设备选型和非标准设备设计,管道输送系统设计及工程投资概算等。二、毕业设计(论文)的要求与数据废气处理量:毕业实习收集,或者“按产排污系数手册”;废气成分:毕业实习收集,或者“按产排污系数手册”;毕业实习10天以上;实习报告(含资料调研报告)10000字以上; 毕业设计说明书30000字以上;绘制工程设计图纸8张(A4)以上。三、毕业设计(论文)应完成的工作查阅和翻译文献资料;参与毕业实习并编写实习报告;编写毕业设计说明书;进行工程概算和运行可行性分析;绘制工程设计图纸。序号设计(论文)各阶段内容起止日期1参与毕业实习3月15日4月12日2编写实习报告、查阅和翻译文献资料4月134月25日3研究设计方案,进行设计的有关计算4月26日5月10日4编写毕业设计说明书5月11日5月25日5进行工程概算和运行可行性分析5月26日5月29日6绘制工程设计图纸5月30日6月8日7答辩准备及答辩6月9日6月12日四、毕业设计(论文)进程安排五、应收集的资料及主要参考文献1. 王志魁主编 . 化工原理 .第二版.北京:化学工业出版社,1998.10 2. 赫吉明 马广大主编 . 大气污染控制工程. 第二版.北京:高等教育出版社,20023. 贺匡国主编.化工容器及设备简明设计手册.化学工业出版社,19894. 黄学敏.张承中主编. 大气污染控制工程实践教程.北京:化学工业出版社. 2003.95. 立本英机.安部郁夫(日)主编.高尚愚译编. 活性炭的应用技术其维持管理及存在问题.南京:东南大学出版社,2002.76. 林肇信主编.大气污染控制工程.高等教育出版社.1991.57. 全燮.杨凤林主编. 环境工程计算手册.中国石化出版社.2003.68. 吴忠标主编 . 实用环境工程手册大气污染控制工程 化学工业出版社. 2001.99. 姜安玺主编. 空气污染控制 .北京:化学工业出版社. 2003 10. 朗晓珍. 杨毅宏主编. 冶金环境保护及三废治理技术. 东北大学出版社. 2002 11. 童志权等主编. 工业废气污染控制与利用. 北京:化学工业出版社,1988 12. 王绍文.张殿印.徐世勤.董保澍主编. 环保设备材料手册.冶金工业出版社 2000.9 13. 朱世勇,环境与工业气体净化技术,化学工业出版社,200114. 李光超,大气污染控制技术,化学工业出版社,200215. L.Ekman.LIFAC-经济有效的脱硫方法.芬兰:Fortum Engineering Ltd.16. 唐敬麟,张禄虎编. 除尘装置系统及设备设计选用手册化学工业出版社.200417. 给水排水设计手册 (第11卷),中国建筑工业出版社,1986.18. 赵毅,李守信,有害气体控制工程,化学工业出版社,2001. 19. 陈常贵、曾敏静、刘国雄等编,化工原理,天津科学技术出版社,2002 20. Licht,WAir Pollution Control Engineering.Publisher,New York,NY(US);Marcel Dekker,Inc.System Entry Date:2001 May 13.21. Dry Removal of Gaseous Pollutants from Flue Gases with the GFB(FGD by CFB).Lurgi Report,Germany,1990.22. 刘天齐主编,三废处理工程技术手册:废气卷,北京:化学工业出版社 1999.5发出任务书日期:20xx年3月10日指导教师签名:预计完成日期:20xx年6月12日专业负责人签章:主管院长签章:2直流电晕放电氨自由基喷淋系统同时脱除煤锅炉烟气中的氮氧化物和SO2 :试验装置测试J.-S. Changa,*, K. Urashimaa, Y.X. Tongb, W.P. Liub,H.Y. Weib, F.M. Yangb, X.J. Liub(aMcMaster University, Department of Engineering Physics, Nuclear Research Building 118,Hamilton, Ont., Canada L8S 4M1b Safety and Environmental Protection Research Institute, State Environmental Protection General Agency,Renji Road, Chinsan-District, Wuhan, Peoples Republic of China)摘要小规模试验中,用电晕放电技术同时脱除煤锅炉烟气中氮氧化物和SO2,这个技术称为氨自由基喷淋技术.也叫电晕自由基喷淋系统.该试验中,烟气流量为1000-1500m3h;气体为62到 80,氨气对总气体比率为0.8到1.3 ,外加电压为0到25kv和NO初始浓度从 53ppm到93pmm,SO2固定为800ppm.试验结果证明SO2去除率的增长随同氨自由基喷射速率的增长,而非单独依靠输入电功率.氮氧化物去除率的增 长随同输入电功率和氨自由基喷射速率的增长.99%的SO2去除率的时候,一千瓦时输入能力能清除大约9kg的SO2;75%的NOx去除效率的候 ,1千瓦时的能量输入能去除大约125g关键字:低温等离子体;流量稳定电晕放电;离子喷射;煤锅炉烟气;氮氧化物和硫氧化物;氨自由基;烟气;1 介绍 1990年至1995年之间,在中国因为空气污染,每年大约一百万人的死亡与肺病和心脏病有关.因此对由工业和汽车引起的污染,我们有着明确的治理目标.大约30000个-兆瓦热功率热量的锅炉用于蒸汽发电厂,锅炉主要排放出灰尘,SO2(300 -2300ppm),氮氧化物(50-100ppm)等等.由于含硫量的煤(3%-13%),所以烟气中SO2浓度相对高.由于低温燃烧,所以NO浓度相对低.所以需求着一些低功率消耗的气体净化装置.传统的湿式洗涤器,半导体可控整流器 ,nscr, 除非燃料转变成天然气,由于相对较高的资本和生产费用,所以不被应用.而低温等离子体方法和石灰石喷射建立方法能克服这问题.很多试验使用脉冲电晕,电子束,高频电容耦合等离子方法处理来自烟道气体SO2和氮氧化物.然而低温等离体方法,等离子体法处理烟道气未必能高效能力利用.因为大部分能量将会丢失.所以低温等离子体喷淋技术比较受欢迎 。在电晕放电等离子喷射技术里,电晕放电在喷射氨,碳氢化合物,水蒸气,氧气,氮气等空心电极前发生等离子技术能最少地减少产生不需要的气体成分. 比例模型试验中,电晕放电氨自由基和甲烷自由基喷淋系统相比传统的低温等离子体法有高出几个数量级的能量利用效率.在本研究中,测试试验规模处理燃煤锅炉烟气的低温等离子体技术就是建立在电晕放电自由基喷淋系统技术上的 。图1 试验模型流程图 T: 气体温度测计 SP:气体分析仪器 图2 电晕放电自由基喷淋系统和多喷管电极简图2 试验装置图1为实验性检验设备图,35000立方米/小时燃煤锅炉烟气中,其中1000-1500立方米被转移到测试设备;a首个电气除尘器用于除尘;喷水冷却塔(此试验中为使用);b电晕放电喷淋系统;c第二个电气除尘器用于收集副产物;d引风机用于烟气气流控制;e烟囱.f气体温度测计T,气体分析仪器SP分别测试4个不同的位置;电晕放电喷淋系统主反应器的规格为:2.1m*1.8m*2m;里面有20个通道,每个通道有5个电晕放电喷射电极.多喷管电极代替了传统的电晕电线(如图2示).多喷管电极长度为2m 图3.在25和75下 ,平均总电流与电压特性关系3 试验结果。图3中,气体温度分别为250C和750C的情况下平均总电流与电压特性的关系.100个电晕喷射电极电晕安置电压的反应器大约为15.5千伏,电流与外加电压几乎成线性增长.极限工作电压大约24KV,极限耗功率为816w.图4.三种氨气与酸性气体比中,SO2去除效率与输入电功率的关系图4表示出SO2的去除效率与输入电功率的关系,分别三种氨气与酸性气体情况,SO2的去除效率随输入功率的增加而增加,直到350w后,随输入功率的增加而减少. SO2的去除效率随氨气与烟气比率的增大而增大,随随烟气温度的减小而增大. 图5.在68和79下, SO2去除效率与输入功率的关系 图表明SO2去除系数随烟气温度增加而增加.因为气体温度依赖着氨气化学性质 ,并非单独依靠输入功率或能量密度(瓦特/小时=输入功率烟气流速率)增加或者减少有关.那最适宜的SO2去除效率为温度680C, 另一种情况就是790C,而且大约在150和300瓦特近76 -86%的SO2是在没有外加电压情况下电晕自由基喷淋体系去除.在实验规模的测试中,烟雾剂形成被那绝热膨胀均相成核的氨气在已经注意到,相比气相反应,烟雾剂表面反应NH3和SO2为之间是数量级地更快形成硫酸氨. 图中 ,三种氨气与酸性气体比率,氮氧化物去除效率跟输入电功率的关系图中,显示出三种不同的氨气与酸性气体比率情况下,氮氧化物去除效率跟输入电功率的关系:氮氧化物的去除效率随同输入功率以及 氨气喷淋速率的增长而增长 。 图7中三种不同NO初始浓度,氮氧化物去除效率与输入功率的关系 图7中,显示出三种不同NO初始浓度的情况下,氮氧化物去除效率与输入功率的关系:氮氧化物的去除效率随输入功率或者能量密 度的增加而增加,随同NO初始浓度的减小而增大.大约在660w的输入 功率或者是0.6Wh/m3的能力密度下,可以得到最大的NOx的去除(65-82%).4 能量效率图8-12显示出,去除SO2 和NOx的能量效率和能量密度的关系 .能量效 率是以一千瓦时的功率输入处理多少KGSO2或者NOx,也叫能量.SO2和NOx的去除率随同能量密度、NO的初始浓度、烟气温度的增加而减 少.SO2和NOx的去除率随同氨气与酸性气体的比例的增加而增加.氨 喷淋速度的提高能提高SO2和NOx的去除率和能量效率.如图8所示, 如果我们认为氨气从烟气排气中滑落,那么最适宜的气体比例是应该研究出来的.图8也表示出,氨气的滑落随电晕放电的外加电压的增加而减少 图8.在三种氨气与酸性气体比下,去除SO2的能量效率和能量密度的关系 图9.在68和79下,去除SO2的能量效率和能量密度的关系 图10.在三种氨气与酸性气体比下,去除NOx的能量效率和能量密度的关系 图.11. 三种NO初始浓度下,去除NOx的能量效率与能量密度的关系图12.三种氨气与酸性气体比率,电晕放电自由基喷淋系统的出口氨气浓度与外加电压的关系5 总 结 利用试验规模电晕自由基喷淋系统,从燃煤烟道气体中同时去除SO2 和氮氧化物已经被研究,总结如下 :1电晕放电电流随外加电压和氨气与酸性气体比率的增加而增加.然而,还是没有发现最适宜的比例效果 . SO2的去除效率随同氨气与酸性气体比率的增加而增加,也随气体 温度的增加而减少.SO2去除效率非单独依靠输入功率,90%去除效率的时候,最大的输入效率为300W.SO2的能量效率随氨气与酸性气体比率的增加而增加,随烟气度、能量密度、输入功率的增加而减少.99%的SO2去除效率,单位千瓦时能 去除大约9KG. NOx的去除效率随输入功率、氨气与酸性气体比率的增加而增加.NOx的去除效率不单单依靠NOx在烟气的初始浓度,其最大值为约65ppm.NOx的去除效率在较高的电压中能达到最高值70-80% 氮氧化物的能量效率随能量密度或者外加电压的增加而增加.然 而,还没发现最适宜的氨气与酸性气体的比率作用于最高能量效率,但是去除NOx的能量效率不单单依靠在烟气中的NOx的初始浓度.在75%的去除效率中,单位千瓦时的输入能量能去除大约125g的NOx. 氨气超量浓度随同氨气与酸性气体比率的增加而增加,随外加电压或者输入功率的增加而减少 。致谢感谢P.C. Looy, T. Ohkubo, S. Kanazawa, T. Nomoto, Z. Li, S.J. Kim, J.Y. Park, G.F. Round, L.A. Rosocha, A. Miziolek, S. Aoki, K. Hirayama, K. Yoshimura, A. Maezawa, and M. Itzutsu对本设计的建议.同样感谢Hunan Province环保局,加拿大国际开发局,日中污染控制技术基金,中国环保总局,加拿大自然科学和工程研究理事会的财务支持.xxx大学本科毕业设计(论文) 125MW燃煤电厂烟气除尘脱硫工程设计学 院 环境科学与工程学院 专 业 环境工程 年级班别 学 号 学生姓名 指导教师 20xx 年 06 月摘要我国是世界上最大的煤炭生产和消费国,也是世界上少数几个以煤为主要能源的国家之一。我国排放的SO2 90来自于燃煤。年排放总量在2000万吨左右,位居全球之首,由此造成的酸雨覆盖面积超过国土总面积的1/3,年社会经济损失近千亿元。而火电厂的烟尘、SO2 排放量均居全国各行业的第一位,SO2 排放量占全国排放量的4050,占“两控区”内排放量的59以上。本设计针对火电厂燃煤废气的性质,采用静电除尘,优化双循环湿式石灰石FGD工艺去除二氧化硫。静电除尘具有除尘性能好,效率高,处理气量大,能耗低,运行费用少等特点,优化双循环湿式石灰石法具有石灰石的利用率大,运行可靠,没有备用吸收塔,可以多台锅炉使用一个吸收塔,脱硫率达90以上,高的可达95,净化后烟气经冷却塔排出而不进烟囱,适合不同含硫量的煤种等特点。根据要去除的污染物,采取先用静电除尘器除尘,再用优化双循环湿式石灰石法脱除二氧化硫。关键词:二氧化硫,燃煤废气,静电除尘器,双循环湿式石灰石法AbstractChina is the worlds largest coal producer and consumer country, and also is one of the few countries still using coal as the main energy in the world. 90% of national emissions of SO2 come from coal-fired. Emissions totaled in about 20 million tons, ranking first in the world. It results that the acid rains cover the total area of more than 1 / 3, losing nearly 1,000 billion Yuan in economic. The smoke of the thermal power plant and SO2 emissions from all sectors are both in the nations first. SO2 emissions account for national emissions of 40 percent to 50 percent, and the two-controlled areas in emissions of 59 percent or more.The design for coal-fired thermal power plant emissions of nature, uses the electrostatic dust removal, and uses optimization of two-cycle wet limestone FGD technology to remove the sulphur dioxide. The electrostatic dust removal has good performance, high efficiency ,large gas processing, low energy consumption, operating costs less and many others features. Optimization of two-cycle wet limestone FGD technology has the features of high utilization of limestone, reliable operation, without backup absorber, able to use more than one boiler with a absorber, desulfurization rate of 90 percent, up to 95 percent higher, purified gas from the cooling tower into the chimney instead of chimney, suitable for different sulphur coal, and so on. According to the removal of pollutants, taking first to use electrostatic precipitator dust, removing the sulphur dioxide by optimization of two-cycle wet limestone FGD technology then.Key words: Sulphur dioxide,Coal-fired emissions,The electrostatic dust removal,Optimization of two-cycle wet limestone FGD technology答辩记录1.设计处理废气的标准?答:排放达标,投资费用低,无二次污染。2.怎样计算工程概算?答:根据燃煤电厂除尘脱硫的实例。3.你去了哪里实习?答:韶关坪石发电B厂。 20xx.6.12摘要我国是世界上最大的煤炭生产和消费国,也是世界上少数几个以煤为主要能源的国家之一。我国排放的SO2 90来自于燃煤。年排放总量在2000万吨左右,位居全球之首,由此造成的酸雨覆盖面积超过国土总面积的1/3,年社会经济损失近千亿元。而火电厂的烟尘、SO2 排放量均居全国各行业的第一位,SO2 排放量占全国排放量的4050,占“两控区”内排放量的59以上。本设计针对火电厂燃煤废气的性质,采用静电除尘,优化双循环湿式石灰石FGD工艺去除二氧化硫。静电除尘具有除尘性能好,效率高,处理气量大,能耗低,运行费用少等特点,优化双循环湿式石灰石法具有石灰石的利用率大,运行可靠,没有备用吸收塔,可以多台锅炉使用一个吸收塔,脱硫率达90以上,高的可达95,净化后烟气经冷却塔排出而不进烟囱,适合不同含硫量的煤种等特点。根据要去除的污染物,采取先用静电除尘器除尘,再用优化双循环湿式石灰石法脱除二氧化硫。关键词:二氧化硫,燃煤废气,静电除尘器,双循环湿式石灰石法AbstractChina is the worlds largest coal producer and consumer country, and also is one of the few countries still using coal as the main energy in the world. 90% of national emissions of SO2 come from coal-fired. Emissions totaled in about 20 million tons, ranking first in the world. It results that the acid rains cover the total area of more than 1 / 3, losing nearly 1,000 billion Yuan in economic. The smoke of the thermal power plant and SO2 emissions from all sectors are both in the nations first. SO2 emissions account for national emissions of 40 percent to 50 percent, and the two-controlled areas in emissions of 59 percent or more.The design for coal-fired thermal power plant emissions of nature, uses the electrostatic dust removal, and uses optimization of two-cycle wet limestone FGD technology to remove the sulphur dioxide. The electrostatic dust removal has good performance, high efficiency ,large gas processing, low energy consumption, operating costs less and many others features. Optimization of two-cycle wet limestone FGD technology has the features of high utilization of limestone, reliable operation, without backup absorber, able to use more than one boiler with a absorber, desulfurization rate of 90 percent, up to 95 percent higher, purified gas from the cooling tower into the chimney instead of chimney, suitable for different sulphur coal, and so on. According to the removal of pollutants, taking first to use electrostatic precipitator dust, removing the sulphur dioxide by optimization of two-cycle wet limestone FGD technology then.Key words: Sulphur dioxide,Coal-fired emissions,The electrostatic dust removal,Optimization of two-cycle wet limestone FGD technology目 录第1章 绪论11.1 大气污染概述11.2 我国的火电发展与大气环境污染11.3 SO2的控制2第2章 工艺流程论证32.1 废气的除尘方法32.1.1 除尘器的分类32.1.2 除尘器的性能指标42.1.3 各种除尘器简介52.2 废气的脱硫方法102.2.1 湿式石灰石/石膏法烟气脱硫112.2.2 旋转喷雾干燥法烟气脱硫132.2.4 简易湿式石灰石/石膏法烟气脱硫142.2.5 海水烟气脱硫142.2.6 电子束法烟气脱硫技术152.2.7 烟气循环流化床脱硫技术15第3章 烟气脱硫工艺综合评价与推荐方案163.1 计算锅炉烟气和物料衡算163.1.1 解锅炉燃煤量、烟气排放量及组成163.1.2 确定烟气除尘脱硫工艺并进行物料衡算173.2 从技术、经济指标综合评价除尘器193.3 从技术、经济指标综合评价脱硫工艺213.4 推荐方案22第4章 设备设施计算过程234.1 电除尘器的设计和调试234.1.1 电除尘器的设计234.2吸收塔的计算与设计244.2.1 填料选择244.2.2 吸收过程的物料衡算和操作线方程254.2.3 封头的设计324.2.4 填料塔总高度的确定324.2.5 填料塔的附属结构324.3 管道的计算354.3.1 水管的计算354.3.2 气管的计算354.4 泵的计算364.5风机的选择36第5章 相关基本要求375.1 电气、自控和自动检测375.2 电除尘的运行要求375.2.1 安装375.2.2 调试375.3 供水385.4 土建要求38第6章 工程投资概算39第7章 运行费用概算41结论42参考文献43致谢4444第1章 绪 论1.1 大气污染概述地球表面被一层总质量约为6000万亿吨、厚度约为1000km的大气层所包围。地球的大气圈是经历了几十亿的演化和发展才形成现在这种适宜高等生物生存的组成成分,是地球生命的保护伞,是影响人类社会和经济发展的重要因素,是一种特殊形态的“人类共同遗产”。大气污染是由于人类活动或一些自然过程引起某些物质进入大气,并呈现出足够的浓度和达到足够长的时间,所造成的危害人体的舒适、健康及福利的一种环境问题。我国是一个煤炭储量相当丰富的国家,探明储量在8600亿吨以上,年开采量14亿吨,分别居世界第三位和第一位。由于资源丰富和经济实力,决定了煤炭在能源消费中占有相当高的比重,成为世界上少数几个以煤为主要能源的国家之一,也因此导致我国的大气污染是典型的煤烟型污染。而我国排放的SO2 90来自与燃煤,年排放总量在2000万吨左右,位居全球之首,由此造成的酸雨覆盖面积超过国土总面积的1/3,年社会经济损失近千亿元。1.2 我国的火电发展与大气环境污染电力作为国民经济的先行,在我国现代化建设中,起着举足轻重的作用。改革开放以来,电力工业获得了长足的发展。从1995年起,我国的电力工业装机容量就已经超过了日本和德国,仅次于美国,居世界第二位。中国的火电在电源结构中约占总装机容量的75,且90以上为煤电。电力行业的迅速发展一方面促进了国民经济的发展;另一方面,大量燃煤电厂火电生产耗煤量已经占全国总量的40左右,所带来的煤烟型大气污染对全国的生态环境也产生了严重的影响和损害,其中火电生产所造成的酸性气体的排放对我国环境酸化起的作用是举足轻重的。火力发电厂排烟中的SO2 浓度虽然低,但总量极大。火电厂的烟尘、SO2 排放量均居全国各行业的第一位,SO2 排放量占全国排放量的4050,占“两控区”内排放量的59以上。因此,深入研究燃煤过程中产生的SO2气体控制方法,将是本课程的主要任务。1.3 SO2的控制国内外可采用的防治SO2 污染的途径很多,如可采用低硫燃料、燃料脱硫、高烟窗排放等方法。但从技术,成本等方面综合考虑,今后相当长时间内,对大气中SO2 的防治,仍会以烟气脱硫的方法为主。因此,烟气脱硫的方法为主。因此,延期脱硫技术仍会是各国研究的重点。我国目前已基本肯定了上烟气脱硫装置控制大气质量的必要性。但由于烟气脱硫装置投资大,而国家经济实力不足,因此大规模的发展受到限制。选择和使用经济上合理、技术先进,适合我国国情的延期脱硫技术,仍会是今后防止SO2 污染的重点。目前,各国研究的烟气方法很多,已超过一百种,其中有的进行了中间试验,有的还处于实验室研究阶段,真正能应用于工业生产的只有十余种。燃煤锅炉烟气的主要特点是含尘量大,温度较高,SO2浓度低,气量大,故锅炉烟气脱硫工艺中加有除尘、调温等预处理过程。已有的 燃煤锅炉烟气除尘脱硫工艺有:先除尘后脱硫工艺、先脱硫后除尘工艺和 脱硫除尘一体化工艺等。本工艺对125MW燃煤电厂烟气除尘脱硫工程技术作了详尽的说明。介绍和论证了各种除尘和脱硫的方法及工艺流程,通过对烟气脱硫工艺进行综合评价,选定工艺系统简单,运行可靠,占地面积小投资和运行费用低的工艺。同时,也对所选工艺的主要设备和附件作了详细介绍。第2章 工艺流程论证2.1 废气的除尘方法 从含尘气流中将粉尘分离出来并加以捕集的装置称除尘装置或除尘器。2.1.1 除尘器的分类按除尘器分离捕集粉尘的主要机制,可将其分为如下四类(表2-1列出四大类六种除尘器的除尘过程)。1、 机械式除尘器 它是利用质量力(重力、惯性力、离心力)的作用使粉尘与气流分离沉降的装置,包括重力沉降室、惯性除尘器和旋风除尘器等。2、 电除尘器 它是利用高压电场使尘粒荷电,在电场力的作用下使粉尘与气流分离的装置。3、 过滤式除尘器 它是使含尘气体通过织物或多孔填料曾进行过滤分离的装置,包括袋式过滤器、颗粒层过滤层等。4、 湿式洗涤器 它是利用液滴或液膜洗涤含尘气流,使粉尘与气流分离沉降的装置,它可用于除尘,也可用于气体吸收。当专用于气体除尘时,也称湿式除尘器。表2-1 四大类六种除尘器的除尘过程项目机械力除尘器电除尘器过滤式除尘器洗涤除尘器捕集分离过程捕集阶段作用(力)重力惯性力离心力电力惯性碰撞拦 截扩 散电力沉降惯性碰撞拦 截扩 散分离区与作用力流动呆滞区重力边壁上超极限负荷外筒内壁超极限负荷沉降极附着力滤料层附着力液体表面表面张力 按除尘效率的高低,可把除尘器分为高效除尘器(电除尘器、过滤式除尘器和高能文丘里洗涤器)、中效除尘器(旋风除尘器和其他湿式除尘器)和低效除尘器(重力沉降室、惯性除尘器)三类。此外,还按除尘器是否用水分为干式除尘器与湿式除尘器两类。近年来,各国十分重视研究新的高效微粒控制装置。现代除尘装置的发展趋势是将多种捕集机制巧妙、综合应用于同一除尘过程,使其效率大为提高。例如,童志权等开发的XP系列湿式除尘装置就综合利用了离心力、惯性力及液滴、液膜、气泡捕集的多种机理,使工业装置的除尘效率均能达到99%以上,达到了电除尘器的效果。2.1.2 除尘器的性能指标表示除尘器性能的指标有下列六项:1、 处理含尘气体的量,是代表除尘器处理含尘气体能力大小的指标,一般用通过除尘器体的体积流量(m3/h或m3/s)表示;2、 除尘效率;3、 压力损失;4、 设备投资及运行管理费用;5、 占地面积或占用空间体积;6、 设备可靠性及使用寿命。前三项属于技术指标,后三项属于经济指标2.1.3 各种除尘器简介 1、机械除尘法 机械式除尘法是一类利用重力、惯性力或离心力的作用将尘粒从气体中分离的装置。这类除尘法主要包括重力除尘器、惯性除尘器和旋风除尘器等。(1) 重力沉降器 重力除尘器又称重力沉降室,它是利用尘粒与气体的密度不同,通过重力作用使尘粒从气流中自然沉降分离的除尘设备。 常见的重力沉降室有水平气流沉降室、单层重力沉降室和多层重力沉降室,其基本结构如图21所示。含尘气体由断面较小的风管进入沉降室后,由于流道截面积扩大而使气体流动速度大大降低,在流经沉降使的过程中,尘粒便在重力的作用下缓慢向灰斗沉降,分离了部分尘粒的气体从出口风管流出,达到了初春的目的。 图2-1 重力沉降室重力沉降室的主要特点是:结构简单、造价低、维护管理容易、阻力小(一般在300Pa以下)。主要缺点是:体积庞大,除尘效率低。清灰麻烦。鉴于以上特点,重力沉降室主要用以捕集那些密度大,粒径大于50m的粗粉尘。在多级除尘系统中常作为高效除尘器的预除尘。(2) 惯性除尘器惯性除尘器是使含尘气流冲击在挡板上,或让气流方向急剧转变,使尘粒受惯性力作用而从气流中分离出来的一种除尘装置。起除尘机制示于图2-2。冲击到挡板B1上的尘粒当中,惯性力大的粗尘d1首先被分离下来,而被气流带走的尘粒(如d2,d2d1)由于挡板B2使气流方向转变,借离心力作用又被分离下来,烟气中带走的尘粒d350595988001200中中冲击式除尘器59510001600中中上文丘里除尘器0.519098400010000少大电除尘器0.51909850130大中袋式除尘器0.51959910001500中上大表32 除尘设备的投资费用和运行费用设备投资费用运行费用高效旋风除尘器100100袋式除尘器250250电除尘器450150塔式洗涤器270260文丘里洗涤器220500选择除尘器时必须全面考虑有关因素,如除尘效率、压力损失、一次投资、维修管理等,其中最主要的是除尘效率。以下问题要特别引起注意:1. 选用的除尘器必须满足排放标准规定的排放要求。2. 粉尘颗粒的物理性质对除尘器性能具有较大影响。3. 气体的含尘浓度。4. 烟气温度和其他性质是选择除尘设备时必须考虑的因素。5. 选择除尘器时,需考虑收集粉尘的处理问题。6. 除尘器投资和运行费用。该设计的燃煤锅炉出来的烟气温度高、气量大、一次除尘效率要达到 97.5%、粉尘含量比较大、回收的粉尘有很大的利用价值;除此还有考虑投资和运行费用来选择除尘器。表33 各种除尘器技术指标除尘器名称 技术指标 96.2%阻力1000处理高温回用粉尘投资运行冲击水浴除尘器少中下卧式旋风水膜除尘器中中冲击式除尘器中中上文丘里除尘器少大电除尘器大中袋式除尘器中上大从表33可以确定选用电除尘器一次投资偏大,但除尘性能好,效率高,处理气量大,能耗低,运行费用少。3.3 从技术、经济指标综合评价脱硫工艺表34 对几种典型脱硫工艺综合评价FGD方法项目湿式石灰石/石膏法简易石灰石/石膏法旋转喷雾法炉内喷钙尾部增湿法海水脱硫电子束脱硫适用煤种含硫/%1.51.512229080708060859080Ca/S1.011.021.011.021.52.02.03.0占总投资/%152081010157左右78设备占地面积大较小较大小大较大FGD方法项目湿式石灰石/石膏法简易石灰石/石膏法旋转喷雾法炉内喷钙尾部增湿法海水脱硫电子束脱硫结垢、堵塞有有有有无无灰渣状态湿湿干干干运行费用高较高较高较低较低较高烟气再热需再热需再热不需再热不需再热需再热不需再热钙利用率909040503540推广应用前景燃用高中硫锅炉同左(当地有石灰石)燃用中低硫煤锅炉燃用中、低硫煤锅炉燃用中低硫煤锅炉燃用高、中、低煤脱硫副产品脱硫渣为CaSO4及少量烟尘,送灰场堆放或制成石膏脱硫渣为CaSO4及少量烟尘,送灰场堆放或制成石膏脱硫渣为CaSO4、CaSO3、氢氧化钙和尘的混合物脱硫渣为CaSO4CaSO3、CaO混合物,目前不能利用脱硫副产品为硫酸铵和硝酸铵可直接做化肥目前我国火电行业己经将湿式石灰石(石膏)法作为大型火电厂采用的主要烟气脱硫技术。因该法具有脱硫效率高、技术成熟、设备投运率高、对煤种含硫量变化适应性强等优点,而且我国石灰石资源丰富、价廉,多数地区石灰石品位高、质优。另外,脱硫渣可以综合利用如做建筑材料、水泥缓凝剂等。加之该方法经过不断改进,造价也有了大幅度地下降,是一种在经济上和技术上都比较适用于我国现阶段火电厂发展水平的工艺。因此,从该燃煤锅炉烟气的性质和除尘脱硫要求,选用由湿式石灰石/石膏法改良、优化后的双循环湿式石灰石FGD工艺(DLWS)。该工艺由德国诺尔(NOELL)公司开发的双循环湿式FGD工艺一个比较好的FGD技术,在美国有7800MW以上容量的机组装有该系统。目前,全世界已有26000MW的机组装了该工艺系统。优化双循环石灰石FGD系统与传统的湿式FGD相比有以下优点:1.石灰石的利用率大97以上;2.运行可靠,没有备用吸收塔,可以多台锅炉使用一个吸收塔;3.脱硫率达90以上,高的可达95;4.净化后烟气经冷却塔排出而不进烟囱;5.适合不同含硫量的煤种。3.4 推荐方案 从上面的比较可知,采用电除尘法和优化双循环石灰石FGD系统处理该125MW燃煤机组烟气脱硫可以达标,并且效果良好,技术成熟,总投资属于中等;回收的粉尘还可以作为生产水泥的生料,取得良好得经济效益、社会效益。 其流程图如下图3-1:图3-1 工艺流程图第4章 设备设施计算过程4.1 电除尘器的设计和调试4.1.1 电除尘器的设计电除尘器的设计主要是根据需要处理的含尘气体流量和净化要求,确定集尘极面积、电场断面面积、电场长度、集尘极和电晕极的数量和尺寸等。(1) 集尘极面积 A Q eLn 1 / (1-)式中 A集尘极面积; m Q处理气体流量,m/s; 集尘效率; e微粒有效驱进速度,m/s.查表得火电厂锅炉飞灰的有效驱进速度为0.15m/s(平均值)而Q4.55105m/h=126.38 m/s;=97.5,则 A Q eLn 1 / (1-)126.380.15 Ln1(1-0.975)3108 m(2) 电场断面面积Ae = Q / u式中 Ae 电场断面面积,m;Q处理气体流量,m/s;u除尘器断面气流速度,m/s。取电场风速u 1.0m/s,则Ae = Q / u126.381.0126.38 m(3)集尘室得通道个数 由于每两块集尘极之间为一通道,则集尘室的通道个数n可由下式确定: n = Q / (bh)n = Ae / (bh)式中 b集尘极间距,m; h集尘极高度,m;Q气体流量,m/s 。 通道宽一般为0.20.4m,取b=0.3m;而集尘板高取h=8.0,则通道数为:n = Q / (bh)126.38(0.381.0)52.6取整为53个。(4)电场长度L A / (2n H)式中 L集尘极沿气流方向的长度,m。 H电场高度,m。L A / (2n H)3108(2538)14.67m(5)工作电压根据实际需要,工作电压U一般可按下式计算:U 250 b 则U 250 b2500.375Kv(6)工作电流工作电流I可由集尘极的面积A与集尘极的电流密度Id的乘积计算:I A Id式中I工作电流,A;Id集尘极电流密度,可取0.0005A/m 。I A Id 31080.00051.554A. 4.2 吸收塔的计算与设计4.2.1 填料选择塔内填充填料的主要目的是,提供足够大的接触面积,促使气液两项从分接触,对气液流动又不至于造成过大的阻力。它是填料塔的核心。填料塔操作性能的好坏,与所选用的填料有直接的关系。表41是几种主要填料的性能与优缺点。表41 几种主要填料的性能与优缺点填料优点缺点材料拉西环填料1、 形状简单2、 制造容易3、 对其研究充分,计算方法成熟1、 气体阻力大2、 通量小3、 沟流和壁流现象严重1、 陶瓷2、 金属3、 塑料鲍尔环和阶梯环1、与拉西环相比较,其气体通过能力与体积吸收系数都有显著提高1、比拉西环造价贵1、 陶瓷2、 金属3、塑料鞍形填料1、 有较好的稳定性,液体分布均匀,效率和空隙率较高2、 阻力较小,不易堵塞3、 比鲍尔环制作方便1、易在填料层中形成局部的叠合或空架现象1、 陶瓷2、 金属波纹填料1、 结构紧凑,通道规整,气体阻力小,比表面积较大2、 流动性能和传质性能都好1、 清理困难2、 造价较高3、 不适用于容易结垢、有沉淀物、粘性大的物质1、 金属2、 陶瓷3、 塑料4、 玻璃钢由上表的比较可得,塑料鲍尔环(乱堆)查化工原理1P245表5-4得相应的填料,其性能如下表4-2:表4-2 塑料鲍尔环(乱堆)性能填料尺寸/mm比表面积(m/m)空隙率/(m/m)堆积密度(Kg/m)填料因子/m-1塑料鲍尔环(乱堆)252090.9072.61074.2.2 吸收过程的物料衡算和操作线方程在稳定操作状态,可通过物料衡算确定塔中任一截面上相互接触得气液两相间得浓度关系,叫操作线方程。1、 物料衡算具体参数如下: SO2吸收率=80.7% , 实际烟气量Q=9.59 m/kg(标况),塔内温度为20,压强101.325Kpa, SO2的摩尔分数为0.002143。 根据设计要求可知:单位时间内进入吸收塔气体摩尔流量为: 进塔气体中SO2浓度(用摩尔比Y表示)为: 出塔气体中SO2浓度为:进塔石灰石浆所含的SO2为0,故 X2 = 0 .查化工原理1下册p78表2-1,得SO2在20时得亨利系数是 0.355104 kPa .根据 m = E / P,得m = 0.355104/ 101.325 =35.03由气液平衡方程:取下列的点代入方程得:编号12345
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