1、 图 书 分类号： 密 级： 毕业设计（论文） 某燃煤电厂烟气袋式除尘与脱硫工艺设计 DESIGN OF FLUE GAS BAG TYPE DUST REMOVAL AND DESULPHURIZATION PROCESS FOR COAL POWER PLANT 学生姓名 冷孙艳 学院名称 环境工程学院 学号 20111702204 班级 11 环工 2 专业名称 环境工程 指导教师 张学杨 2015 年 5 月 30 日 徐州工程学院毕业设计 II 徐州工程学院学位论文原创性声明 本人郑 重声明： 所呈交的学位论文，是本人在导师的指导下，独立进行研究工作所取得的成果。除文中已经注明引用或
2、参考的内容外，本论文不含任何其他个人或集体已经发表或撰写过的作品或成果。对本文的研究做出重要贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式标注。 本人完全意识到本声明的法律结果由本人承担。 论文作者签名： 日期： 年 月 日 徐州工程学院学位论文版权协议书 本人完全了解徐州工程学院关于收集、保存、使用学位论文的规定，即：本校学生在学习期间所完成的学位论文的知识产权归徐州工程学院所拥有。徐州工程学 院有权保留并向国家有关部门或机构送交学位论文的纸本复印件和电子文档拷贝，允许论文被查阅和借阅。徐州工程学院可以公布学位论文的全部或部分内容，可以将本学位论文的全部或部分内容提交至各类数据库进行发布和检索，可以
3、采用影印、缩印或扫描等复制手段保存和汇编本学位论文。 论文作者签名： 导师签名： 日期： 年 月 日 日期： 年 月 日 徐州工程学院毕业设计 III 摘 要 随着工业的发展，环境污染日益严重，人们赖以生存环境遭到严重破坏。破坏环境的首恶之一 就是大量 2SO 无限制排放造成的酸雨。 2SO 的来源主要是工业、电力及人们的日常生活。资料显示，中国大量的采暖锅炉未安装脱硫系。该设计采用系统相对简单的石灰石石膏湿法烟气脱硫对某燃煤电厂烟气脱硫系统进行设计。 除尘器则是选择的袋式除尘某燃煤电厂烟气脱硫系统进行设计。 本设计首先通过计算烟气流量确定了烟气除尘方式及设备；然后对各种脱硫方式及现状进行简单
4、的介绍； 而后通过计算 2SO 浓度等选择石灰石石膏湿法脱硫系统；而后重点介绍简易石灰石 /石膏湿法脱硫系统，确定了脱硫烟气量、再热烟气量等重要参数；而后对简易石灰石 /石膏湿法脱硫系统进行简单的计算及选型。 最后对烟囱高度、风机风量、功率进行计算。 关键词 袋式除尘；烟气脱硫系统设计；湿法烟气脱硫； 烟囱高度设计 徐州工程学院毕业设计 IV ABSTRACT With the development of industry, Environment has been seriously damaged. One of the chief culprit to the environmenta
5、l damage is acid rain that caused by unrestricted emissions of SO2. The source of SO2 is mainly industry , power and peoples daily life. Data shows that China large heating boiler is not installed desulphurization system. The design uses a coal-fired power plant flue gas desulfurization system to so
6、lve the problems. This design first determined the way of removing the flue gasand equipment ; then it briefly introduces various desulfurization method and current situation; then introduces the simple limestone / gypsum wet flue gas desulfurization system, the important parameters of flue gas desu
7、lfurization, flue gas reheat quantity were determined; finally it calculates and selects the Jian Yishi limestone / gypsum wet FGD system . Key words： bag filter; design of flue gas desulphurization system ; wet flue gas desulfurization; height of chimney 徐州工程学院毕业设计 V 目录 1 前言 . 1 1.1 背景 . 1 1.2 煤炭中硫
8、的分布及其去除 . 2 1.2.1 煤炭中硫的分布 . 2 1.2.2 煤炭中硫的去除方法 . 2 1.3 烟气脱硫工艺简介 . 2 1.3.1 湿法烟气脱硫 . 2 1.3.2 其它烟气脱硫 . 3 1.4 研究目的及意义 . 3 2 烟气除尘设计 . 5 2.1 概述 . 5 2.2 烟气除尘技术 . 5 3.除尘器的设计及计算 . 8 3.1 烟气的含尘浓度和 SO2 浓度计算 . 8 3.2 除尘器选型 . 9 3.3 除尘器的选择 . 10 4 石灰石 /石灰法湿法烟气脱硫技术 . 13 4.1 石灰石 /石灰法湿法烟气脱硫技术工艺流程 . 13 4.2 石灰石 /石灰法湿法烟气脱硫
9、技术原理 . 14 5 脱硫设备的设计与计算 . 16 5.1 概述 . 16 5.2 吸收塔本体及其内部喷淋系统的选型计 算 . 16 5.2.1 喷淋塔的结构尺寸设计 . 16 5.2.2 吸收塔内流量计算 . 16 5.2.3 吸收塔径计算 . 17 5.2.4 吸收高度计算 . 17 5.2.5 喷淋系统和喷嘴 . 19 5.2.6 除雾器 . 22 5.3 风机与泵型号的选择与计算 . 23 5.3.1 脱硫增压风机的 型号的选择 . 23 5.3.2 浆液循环泵的型号的选择原则 . 23 5.3.3 氧化风机的风量、功率计算和选型 . 23 5.4 其它设备的选型 . 24 5.4
10、.1 烟道挡板门的设置 . 24 5.4.2 搅拌器的设置及功能 . 24 5.4.3 浆液管道和阀门的设置 . 25 5.4.4 主要管道的管径计算 . 25 5.5 小结 . 25 6 烟囱设计计算 . 26 6.1 烟气释放热计算 . 26 6.2 烟囱直径的计算 . 27 6.3 烟气抬升高度计算 . 27 徐州工程学院毕业设计 VI 6.4 烟囱的几何高度计算 . 28 6.5 烟囱阻力计算 . 28 6.6 烟囱高度校核 . 29 7 管道系统设计计算 . 30 7.1 管径的计算 . 30 7.2 摩擦阻力损失计算 . 30 7.3 系统总阻力计算 . 31 8 通风机、 电动机
11、计算 . 32 8.1 风机风量计算 . 32 8.2 风机风压计算 . 32 8.3 风机功率计算 . 32 9.工程概算、技术经济分 析 . 34 结论 . 36 致谢 . 37 参考文献 . 38 附录 . 40 徐州工程学院毕业设计 1 1 前言 1.1 背景 中国发电量属世 界第二，主要是利用火力。过去，因为各种原因，电厂锅炉烟气的袋式除尘技术未能推广应用在电力行业。发达国家电厂除尘和脱硫中的袋式除尘设备占据很大的份额，特别是澳大利亚，已接近 80%。我国环保要求的日益严格，现用电除尘器的排尘浓度难于达到电厂烟尘排放的新标准 ( 3/mg50 m ）和总量控制的要求。然而袋式除尘器因
12、为对烟尘适应性强、对粉尘比电阻的影响小、除尘效率高。而成为电厂燃煤锅炉袋式除尘的适宜之选，也成为环保市场关键。 中国目前为什么缺乏具有自主 知识产权的大型电厂袋式除尘器，关键是因为未掌握技术关键。包括袋式除尘器长期运行的可靠性和安全性，滤袋寿命技术以及降低运行阻力与能耗等等。直通均流式袋式除尘器这种除尘器是针对中国燃煤电厂锅炉烟气开发的，该除尘器系统阻力较低、净化效率较高、运行可靠、维修简便，关键是可用于处理高浓度烟尘，很适合用于大型燃煤电厂锅炉的烟气除尘。 我国城市目前大气污染状况十分严重。根据世界卫生等组织的监测 结果显示 ,全球污染最严重的 10 个城市中国占有 8 个，全球大气污染最严
13、重的 20 个城市中国占有 10 个。二氧化硫平均浓度没有达到国家空气质 量二级标准城市约占有百分之二十二，二氧化硫平均浓度超过国家空气质量三级标准的城市约占有百分之八 ,但大气中 2SO 的年日平均浓度超过三级标准（ 3100mg/m ）则达到百分之六十二。我国南方地区酸雨污染较为严重，酸雨控制区内百分之九十的城市出现酸雨，酸雨总面积占国土面积的百分之三十，而每年因酸雨和二氧化硫污染造成的损失达 1100 多亿。主要因为以煤为主的能源消费结构及，致 使中国面临如此严重的大气污染，尤其是二氧化硫污染，导致了巨大经济损失，影响了国民经济的发展和人民群众的正常生活。 21 世纪初期，人们环境保护得
14、意识增强 , 改善大气环境、削减 SO2 排放量和控制 SO2污染也逐渐称为了社会共识，中国已把煤炭的脱硫列为洁净煤技术的研究项目，在目前及未来相当长时间内，煤炭脱硫是我国环境保护的重要研究课题之一，故解决它具有重大的现实意义。 徐州工程学院毕业设计 2 1.2 煤炭中硫的分布及其去除 1.2.1 煤炭中硫的分布 煤炭脱硫与其中硫分布的状态有着密切的关系。按照分布状态，煤炭中的硫分 为有机硫 、 无机硫。其中有机硫包括硫醇、噻酚硫和硫醚等，约占全硫含量的 60 70%。无机硫包括黄铁矿硫、单质硫和硫酸盐硫等，占全硫含量的 30 40 ，而 黄铁矿硫是煤炭中硫的主要组成部分 1。 1.2.2 煤
15、炭中硫的去除方法 依照脱硫工序煤炭脱硫可分为 燃烧前 脱硫、 燃烧中 脱硫、 燃烧后 脱硫。目前采用较为普遍的是 燃烧后 脱硫 2。 1、燃烧前脱硫 该方法是在燃烧前就将煤炭中的硫分去除 , 这样可以避免燃烧中硫的形态发生变化 , 该方法不仅能降低烟气中的 SO2含量 , 也能减轻尾部烟道的腐蚀程度 , 降低运行维护等等花销。燃烧前脱硫的方法主要分为物理脱硫法、化学脱硫法、生物脱硫法 3。 2、燃烧中脱硫 该方法是在低温沸腾床层燃烧的过程中，把固硫剂加进入炉内。使煤中的硫转化成硫酸盐，随着炉渣排出。 CaCO3 、 CaO 或 MgO 等粉末可做固硫剂。 3、燃烧后脱硫 又称烟气脱硫，是指对燃
16、烧后产生的烟气脱硫处理。燃烧后脱硫的工艺有多种，最为典型的工艺有喷雾干燥法、石灰石 /石膏法、和氨法等。烟气脱硫法虽工艺复杂，运行费用高，但是处置技术成熟，脱硫率可高达到 90。该法已投入工业运行，已成为脱硫方式中目前世界唯一大规模商业化应用的方法 。 1.3 烟气脱硫工艺简介 世界上目前已实现工业化应用的燃煤烟气脱硫技术有：湿法烟气脱硫、喷雾干燥脱硫、炉 内喷射吸收剂 /增温活化脱硫法、海水脱硫、电子束脱硫、脉冲等离子体脱硫和烟气循环流化床脱硫等技术 4。 1.3.1 湿法烟气脱硫 湿法烟气脱硫指在湿状态下的液体或浆状吸收剂中脱硫和处理脱硫产物。此法脱硫反应速度很快、效率很高。但是湿法烟气脱
17、硫法存在的结垢及烟气温降也是急需解决。 该法脱硫系统置于除尘器之后但在烟囱之前。该特征是：脱硫反应温度低于露点，故徐州工程学院毕业设计 3 净烟气加热后才可排出；脱硫反应是气液反应，其反应速度很快，吸收剂利用率高，例如将石灰作为脱硫剂，钙硫比为 1时，脱硫率即可达 90；缺点是存在废水处理问题，而 且初投资大，运行费用也比较高。 湿法烟气脱硫技术比较成熟的技术主要包括 :镁法、钙法、氨法、双碱法和海水脱硫法等等 5。 1.3.2 其它烟气脱硫 这些方法占了世界脱硫整个市场份额的 90，其他的份额则是被烟气脱硫技术占据，虽然这些技术市场份额占据的很小，但是也有着它存在的意义所在之处。 1、喷雾干
18、燥法 该工艺脱硫剂预先浆化用泵送至雾化器，边蒸发边与烟气中 SO2 反应，产生的干态反应产物随着烟气进入除雾器；该干态产物与除雾器中分离出来的飞灰，部分被送回制浆系统再循环。该工艺常用于含硫量小于 2的低硫 煤锅炉和循环流化床锅炉。喷雾干燥法的脱硫效率正常不高于 70，且高速旋转的喷头容易损坏，可靠性比较差，所以很少采用。 2、炉内喷钙尾部增湿活化法 该法除向炉内喷石灰石粉外，还需在电除尘器之前增加一活化反应器。水从活化反应器的上部喷入，并随着烟气进入到活化反应器，尚未反应的氧化钙遇到水反应生成了氢氧化钙，然后在活化反应器中去除烟气中剩余的二氧化硫 6。 3、电子束烟气脱硫 该技术基本特征是：
19、可同时去除硫、硝，且去除率分别达到 90和 80；不产生二次污染，且能综合利用资源；其处理过程是干法，不会产生废 水、废渣；且副产品硝铵和硫铵可用作化肥；电子书烟气脱硫工艺流程简单、操作方便、运行可靠、无堵塞、泄漏及腐蚀等的问题，而且对负荷变动的适应能力很强；净烟气可以直接排放不需二次加热；占地小；运行费用和投资都比常规方法要低；且不需用昂贵的脱硝催化剂脱硝 7。 4、海水烟气脱硫 海水法主要利用海水中的天然碱度中和二氧化硫。海水中的碱度主要由海水所含的钙、镁及碳酸盐等等物质组成，使得其海水 pH 值为 7.5 8.5，故可以与烟气中的二氧化硫中和 8。 海水烟气脱硫法投资低、运行费用少、管理
20、简单，仅仅适合用于含硫量 不高的燃煤 1.4 研究目的及意义 本设计为某燃煤锅炉烟气除尘脱硫系统的设计，根据设计的基本要求和原则，首先对所需要湿法脱硫的某燃煤锅炉脱硫系统进行物料平衡和热平衡计算，其中包括烟气侧与浆液侧物热平衡的计算。然后则是依据物热计算所得的各设备入口的流量与温度，对设备进徐州工程学院毕业设计 4 行型号选择和计算，选型设备主要包括烟气挡板门、脱硫增压风机、吸收塔、喷嘴和浆液循环泵等等。最后则是对各设备型号进行确定，计算连接这些设备所需要管路的管径，再进行整体规划，最后完成全部脱硫系统管路的布置。整个设计要有成熟的技术、准确的计算、准确恰 当的设备选型、流畅的工艺流程布置、低廉的投资和运行 维护费用。 本次设计的完成可以学习到锅炉烟气脱硫的基本技术、基本原则、工艺设计和程序，了解设计的步骤和计算方法，且能够根据实际情况拟定多种脱硫方案，并且比较选择最优方案，最终解决工程设计出现的实际问题。
