1、 黄石理工学院 毕业设计（论文） 1 目 录 前言 3 第一章 设计说明书 4 1 设计目的 4 2 设计课题 4 3 设计原始资料 4 4 设计内容和深度 要求 4 5 提交的设计成果 5 6 参考文献 第二章 设计方案比较及相关选 择 16 1 烟气脱硫工艺比较、选取确定的工艺 16 2 针对设计要求及吸收塔本身性能特点，选取吸收设备 3 吸收剂的选取 4 除尘器装置的比较及其选择 第三章 设计计算书 14 1 烟气量的计算 14 2 粉尘和 SO2 浓度的计算 15 3 除尘系统的设计计算 15 4 脱硫系统的设计计算 18 5 烟囱的设计计算 20 6 管道的设计计算 22 第四章 工
2、程概算 25 黄石理工学院 毕业设计（论文） 2 一 投资费用 25 二 运行管理 费用 27 参考文献 28 心得体会 29 前言 包围 地球 的 空气 称为大气。像 鱼类 生活在水中一样，我们人类生活在地球大气的底部，并且一刻也离不开大气。大气为地球 生命 的繁衍，人类的发展，提供了理想的环境。它的状态和变化，时 时处处影响到人类的活动与生存。 大气科学 是研究大气圈层的一门科学。它研究大气的具体情况，包括组成大气的成分、这些成分的分布和变化、大气的结构、大气的基本性质和主导状态的运动规律 .大气的运动变化是由大气中热能的交换所引起的，热能主要来源于 太阳 ，热能交换 使得大气的温度有升有
3、降。空气的运动和气压系统的变化活动，使地球上海陆之间、南北之间、地面和高空之间的能量和物质不断交换，生成复杂的气象变化和气候变化。大气科学将从气压的变化、气压分布不均形成的气压场和气压系统、各层大气中空气运动的各种情况、风的现象和性质等方面，深入研究大气中各种环流系统、 天气系统 ，以及基于 流体力学 、热力学研究 大气运动 的本质和现象。天气，从现象上来讲，绝大部分是大气中水分变化的结果。在 太阳辐射 、 下垫面 强迫作用和 大气环流 的共同作用下，形成的天气的长期综合情况称为气候。大气科学将研究气候的成因，不同区域的气候状况，气候变迁以及 人类活动 对气候的影响等问题 。 大气污染 对大气
4、物理状态的影响，主要是引起气候的异常变化。这种变化有时是很明显的，有时则以渐渐变化的形式发生，为一般人所难以觉察，但任其发展，后果有可能非常严重。大气是在不断变化着的，其自然的变化进程相当缓慢，而人类活动造成的变化祸在燃眉，已引起世界范围的殷切关注，世界各地都已动员了大量人力、物力，进行研究、防范、治理。控制大气污染，保护环境，已成为当代人类一项重要事业。 据环保总局介绍，在未 来 相当长的时 期内，我国以煤炭为主的能源格局不会改变，煤炭消耗量将将持续增长。我国发电装机容量中火电装机容量占 74%以上，火电机组又以燃煤机组为主，是大气污染物的主要来源之一。中国环境科学研究院和清华大学等单位的研
5、究结果表明，酸雨污染给我国造成的损失每年超过1100 亿元。 燃煤锅炉烟气是气体和烟尘的混合物，是城市大气污染的主要原因。烟气的成分很复杂，气体中包括 SO2 、 CO、 CO2、氮氧化物以及碳氢化合物等。烟尘包括黄石理工学院 毕业设计（论文） 3 燃料的灰分、煤粒、油滴以及高温裂解产物等。因此烟气对环境的污染是多种毒物的复合污染 本次毕业设计是对 火电厂锅炉烟气脱硫系统进行初步设计。是为了进一步消化和巩固本课程所学内容，并使所学的知识系统化，培养运用所学理论知识进行净化系统设计的初步能力。通过设计，了解工程设计的内容，方法及步骤，培养学生确定大气污染控制系统的设计方案、进行设计计算、绘制工程
6、图、使用技术资料、编写设计说明书的能力。 补充：摘要与英文翻译 黄石理工学院 毕业设计（论文） 4 1.设计任务书 1.1 设计课题 火电厂燃煤锅炉烟气脱硫除尘系统初步设计 。 1.2 设计原始资料 （ 1）设计参数 设计燃煤量 35t/h，空气过剩系数 1.3。额定蒸发量为 75t/h，煤的成分见表 1-1。应用基低位发热量为 20350kJ/kg。 表 1-1 煤的组成 成分 C H O N S A W V 比例 /% 52.57 3.25 7.89 1.01 0.83 26.81 7.64 24.74 （ 2）烟气性质 最大烟气量 180000m3/h，排烟温度 150， 灰飞率 80%
7、， 烟气最大含尘量15g/m3，烟气露点温度 100，烟气压力约 3000Pa。 （ 3）烟尘性质 灰尘的成分 、粒径分布见表 1-2 和表 1-3。 表 1-2 灰尘成分 单位： % SiO2 Al2O3 Fe2O3 MgO CaO K2O Na2O P2O5 TiO2 SO3 49.71 41.27 2.92 0.59 3.35 0.18 0.08 0.24 1.12 0.54 表 1-3 粉尘粒径分布 灰尘粒度 / m 5 5 10 10 20 20 30 30 47 47 60 60 74 74 分布 /% 6.4 13.9 22.9 15.3 16.4 6.4 5.3 13.4 （
8、4）气象条件 年平均大气压 101.27kPa，最低温度平均值 1.9，最高温度平均值 36.3，冬季室外风速平均值 2.4m/s，夏季室外风速平均值 1.8m/s，海拔高度 6.6m。 （ 5） 排放标准 要求满足 GB13223-2003火电厂大气污染物排放标准第 3 时段排放标准，烟尘排放浓度 15 10 5 0.05 99 99 96 9.5 3.8 袋式除尘器 0.1 310 99 99 99 6.8 4.2 湿式 自激式洗涤器 0.05100 100 400 801000 100 93 40 2.7 2.1 高压喷雾洗涤器 10 400 100 96 75 2.6 1.5 2.1.
9、2.3 除尘 器的方案的确定 在本设计中采用静电除尘器，它运行维护方便，造价和运行费用都较低，并且烟气中的水蒸汽对电除尘器运行是有利的；而且增湿可以降低粉尘比电阻，提黄石理工学院 毕业设计（论文） 8 高除尘效率，在正常情况下水蒸汽不会引起极板的腐蚀。因而，选择静电除尘器作为除尘设备 2.2 脱硫 工艺的选择与确定 2.2.1 常见脱硫工艺 当前应用的烟气脱硫方法大致有三类：干法脱硫、半干法脱硫和湿法脱硫。三种脱硫技术综合对比如下表： 干法 半干法 湿法 环境性能 一般 一般 好 工艺流程简易情况 简单 较简单 吸收剂制备要求较高，流程较复杂 工艺技术指标 脱硫率可达 90%以上，并可除一部分
10、氮 脱硫率 80%，钙硫比 1.5，利用率 50% 脱硫率 95%，钙硫比 1.1，利用率 90% 吸收剂获得 一般 较易 容易 脱硫副产品 副产品为硫氨和硝氨混合物，含氮量20%以上，可用做氮肥或复合肥料 脱硫渣为烟尘、CaSO 4 、 CaSO 3 、Ca(OH) 2 的混合物，目前尚不能利用 脱硫渣为 CaSO4及少量烟尘，可综合利用或送堆渣场堆放 技术成熟度 国内已工业示范 商业化 商业化 对锅炉、除尘器及的影响 脱硫工艺在除尘器之前，对除尘器的运行有较大的影响 脱硫工艺在除尘器之前，对除尘器的运行有较大的影响 脱硫工艺在除尘器后面，对锅炉燃烧和除尘系统基本没有影响 FGD 占电厂总投
11、资的比例 10 15% 8 12% 13 19% 脱硫成本（元 /吨） 1400 1600 900 1200 1000 1400 占地面积 小 中 大 根据上表对比可知，湿法烟气脱硫不断技术成熟，运行可靠性高，而 且成本也不高，并且不影响除尘系统的运行；另外根据电厂相关产业政策，本设计决定选用目前应用最广泛湿法烟气脱技术。 2.2.2 工艺比较 2.2.3 方案确定 在湿法烟气脱硫技术中，常用的方法有 石灰石 /石灰法 脱硫、 循环流化床脱黄石理工学院 毕业设计（论文） 9 硫 等 石灰石 /石灰湿法 脱硫 石灰石 /石灰湿法是当今世界最成熟、使用最为广泛的烟气脱硫技术。除尘后的锅炉烟气经增压
12、风机增压，通过气气热交换器交换热量降温后从底部进 入脱硫塔，与石灰石浆液发生反应，除去烟气中的 SO2。净化后的烟气经除雾器除去烟气中携带的液滴，通过气气热交换器升温后从烟囱排出。反应生成物 CaSO3进入脱硫塔底部的浆液池，被通过增氧风机鼓入的空气强制氧化，生成 CaSO4，继而生成石膏。为了使生成的石膏不断排出，新鲜的石灰石 /石灰浆液需连续补充，才能得到纯度较高的石膏。 烟气循环流化床脱硫技术 锅炉排出的未经除尘或经除尘后的烟气从脱硫塔底部进入，脱硫塔下部为一文丘利管，烟气在喉部得到加速，在渐扩段与加入的消 石灰粉和喷入的雾化水剧烈混合， Ca(OH)2和烟气中的 SO2、 SO3 、
13、HCl 和 HF 等发生化学反应，生成 CaSO3、CaSO4、 CaCl2、 CaF2等。同时烟气中有 CO2存在，还会消耗一部分 Ca(OH)2生成 CaCO3。净化后的烟气在脱硫塔出口烟尘质量浓度高达 1000 g/m3，进入除尘器前先经过一个百叶窗式分离器，该百叶窗式分离器的除尘效率为 50%左右。经静电除尘后的烟气温度在 70 75 ，不必再热，可直接从烟囱排出。从百叶窗分离器及 静电除尘器下部捕集的干灰，一部分送回循环脱硫塔的再循环灰入口，另一部分送至灰库。 此技术的优点为 技术成熟，是世界上最成熟的脱硫技术之一，已广泛应 用于世界各地；钙硫摩尔比较低，一般在 1.05 1.10；
14、脱硫效率高，一般可达 95%以上；脱硫剂利用率高，一般大于 90%；烟气处理量大， 特别适合大机组；煤种适应性强，低、中、高硫煤均可，对高硫煤优势突出；脱硫产物石膏可作为建筑等材料。 此技术的缺点为 投资费用高；运行费用较高；占地面积大；电耗较高，；脱硫塔内构件易发生腐蚀；塔底部的持液槽易结垢、堵塞及腐蚀；耗水量相对较大；排出废水需要处理；对石灰石 /石灰颗粒的粒径要求比较严格；净化后的烟气会对尾部烟道及烟囱产生腐蚀；脱硫成本相对较高；系统管理操作复杂。 黄石理工学院 毕业设计（论文） 10 。 2.3 吸收装置选择 2.3.1 吸收塔的选择原则 ： 脱硫吸收塔的选择原则 , 主要是看其液气接
15、触条件、设备阻力以及吸收液循 环量 2.3.2 常用的吸收塔设备类型及特点 吸收设备 的类型 装置示意图 工作过程 工艺特点 喷淋吸收塔 石灰石浆液通过雾化喷嘴形成雾滴，均匀地喷淋于塔中；进入吸收塔的烟气与自由移动的液滴紧密接触 (一般是以逆流方式布置，且不设气流限制装置 )；净化后的烟气所携带的液态雾滴由除雾器捕获。 喷淋塔优点是塔内构件少，故结垢可能性小，压力损失也小。逆流运行有利于烟气与吸收液充分接触，但阻力损失比顺流大 此技术优点 初投资较低；运行费用较低；钙硫摩尔比较小（ 1.2 1.5）；脱硫效率高，可达 90%以上；系统电耗小；占地面积较少；适于各种含硫煤种；工艺成熟，流程简单，系统设备少，不需专职人员进行操作和维护；系统可靠性高；能同时有效脱除氯化物和氟化物等有害气体； 此技术缺点 对石灰品质和颗粒粒径要求高；脱硫系统对除尘器除尘效率有一定影响；生成的 CaSO3比 CaSO4多， CaSO3需经处理才可成 为 CaSO4，副产品不能 利用 。
