SHS35-39除尘脱硫课程设计

一、设计目的与意义1.设计目的本设计的目的在于进一步巩固和加深对课程理论知识的理解，学会运用课堂上所学到的内容进行净化系统设计，掌握工程设计的基本方法和思想，提高自身查找资料的能力和绘图能力，综合运用本课程及其有关课程的理论知识解决工程中的实际问题。2.设计意义我国是以煤为主要能源的国家。随着国民经济的发展，能源的消耗量逐步上升，大气污染物的排放量相应增加。而就我国的经济和技术发展就我国的经济和技术发展水平及能源的结构来看，以煤炭为主要能源的状况在今后相当长时间内不会有根本性的改变。火电装机比重过大造成对煤炭的需求越来越大，同时电力用煤需求不断增加直接导致电力行业对煤炭供应和铁路运输的依赖度越来越高，对节能减排造成巨大压力。我国的大气污染仍将以煤烟型污染为主。控制燃煤烟气污染是我国改善大气质量、减少酸雨和SO2危害的关键问题。因此，脱硫除尘工艺也变的越来越重要了。二、设计的基本内容和要求1.设计内容绘制除尘脱硫主体设备图以及其设计参数2.设计要求（指标）锅炉型号：SHS35-39,即双锅筒橫置式室燃炉（煤粉炉）设计耗煤量：4.2t/h；排烟温度：160℃；空气过剩系数：α=1.25；烟气密度（标态）：1.38kg/m3；室外空气平均温度；5℃；锅炉出口前烟气阻力：850Pa；排烟中飞灰占煤中不可燃成分的比例：29%；当地大气压力：102.81KPa煤的工业值分析：C=63.2%H=3%S=0.8%O=6%N=1%w=12%A=14%三、烟气排放量的计算煤成分质量摩尔数需氧量C63252.6752.67H30157.5O601.875-1.875S80.250.25N100.360A140/0W1206.670所以完全燃烧理论需氧量为：52.67+7.5+0.25-1.875=58.5451则所需理论空气量为：Va=58.545×(1+3.78)×22.4/1000=6.27m3/kg实际所需空气量：Va=6.27×1.25=7.84m3/kg理论烟气量=52.67+（15+6.67）+0.25+（0.36+3.78×58.545)×22.4/1000=6.636m3/kg实际烟气量=6.636+（1.25-1）×6.27=8.204m3/kg160C烟气量V=8.204×（273+160）/273=13.01m3/kg标况下SO2浓度=0.25×64/8.204=1.95mg/m3烟气含尘浓度=140×0.29/8.204=4.949g/m3=4949mg/m3锅炉标况下烟气流量=8.204×4200=34456.8m3/h锅炉工况下烟气流量=34456.8×(273+160)/273=54651.262m3/h四、除尘器的设计1.除尘器的性能指标除尘器性能指标包括技术性能指标和经济性能指标，其中，前者包括含尘气体处理量、除尘效率、阻力损失，后者包括总费用（含投资费用和运转费用）、占地面积、使用寿命。2.除尘器的选择在选择除尘器过程中，应全面考虑一下因素：（1）除尘器的除尘效率；（2）选用的除尘器是否满足排放标准规定的排放浓度；（3）注意粉尘的物理特性（例如黏性、比电阻、润湿性等）对除尘器性能有较大的影响另外，不同粒径粉尘的除尘器除尘效率有很大的不同；（4）气体的含尘浓度较高时，在静电除尘器或袋式除尘器前应设置低阻力的出净化设备去除粗大粉尘，以使设备更好地发挥作用；（5）气体温度和其他性质也是选择除尘设备时必须考虑的因素；（6）所捕集粉尘的处理问题；（7）设备位置，可利用的空间、环境条件等因素；（8）设备的一次性投资（设备、安装和施工等）以及操作和维修费用等经济因素。除尘器类型优点缺点机械除尘器机构简单投资少，维修容易体积大，效率低电除尘器压力损失小，处理烟气量大，能耗低一次性投资高，安装精度要求高，对粉尘比电阻有一定要求袋式除尘器效率高，性能稳定可靠，操作简单滤袋检修与更换的工作量大湿式除尘器结构简单造价低，占地面积小，操作维修方便管道易腐蚀，污水污泥处理困难，不利于副产品回收根据工况下烟气量、烟气温度及要求达到的除尘效率来确定除尘器为袋式除尘器2据处理烟气性质及不同型式的袋式除尘器的优缺点，最终决定选用脉冲袋式除尘器滤料名称耐温性能/K吸水率耐酸性耐碱性棉织物348~3588很差稍好尼龙348~3584.0~4.5稍好好玻璃纤维5234.0好差聚四氟乙烯493~5230很好很好比较各种滤料的性能，最终决定选择聚四氟乙烯作为此袋式除尘器的滤料比较各种清灰方式，最终选用逆气流脉冲喷吹机械振动3.设计依据和原则本设计遵循如下原则进行工艺路线的选择及工艺参数的确定：（1）基础数据可靠，总体布局合理。（2）避免二次污染，降低能耗，近期远期结合、满足安全要求。（3）采用成熟、合理、先进的处理工艺，处理能力符合处理要求；(4）投资少、能耗和运行成本低，操作管理简单，具有适当的安全系数，各工艺参数的选择略有富余，并确保处理后的尾气可以达标排放；（5）在设计中采用耐腐蚀设备及材料，以延长设施的使用寿命；（6）废气处理系统的设计考虑事故的排放、设备备用等保护措施；（7）工程设计及设备安装的验收及资料应满足国家相关专业验收技术规范和标准。4.袋式除尘器的设计除尘效率=1-50/4949×100%=98.99%总过滤面积=Q/60v=54651.262/60×1.5=607.236m2综合考虑除尘效率，处理风量以及总过滤面积，查阅相关资料，最终选择气箱脉冲袋式除尘器96-9除尘种类除尘效率净化程度特点简易袋式30中净化机械振动袋式90中净化要求滤料薄而光滑，质地柔软，再过滤面上生成足够的振动力脉冲喷吹袋式99细净化清灰方式作用强度很大，而且其强度和频率都可以调节，清灰效果好气环式袋式99细净化适用高湿度、高浓度的含尘气体，造价较低，气环箱上下移动时紧贴滤袋，使滤袋磨损加快，故障率较高粉尘种类纤维种类清灰方式过滤气速飞灰(煤）玻璃，聚四氟乙烯逆气流脉冲喷吹机械振动0.58~1.8飞灰（油）玻璃逆气流1.98~2.35水泥玻璃丙烯酸系聚酯机械振动0.46~0.43型号处理风量3m/h滤袋风速m/s滤袋面积2m滤袋数/条除尘效率%气箱脉冲袋式除尘器96-9601001.683286499耗气量3m/min设备阻力/Pa含尘浓度g/3m保温层面积2m重量t2.71500120016019.6除尘室尺寸的设计：滤袋的长为2m,直径为0.15m滤袋数为832分两室按16×27长方形排列取相邻滤袋距离为60mm则室长150×27+60×24=5490mm=5.49m取6m则宽150×16+60×15=3300mm=3.3m取4m五、脱硫设备的选择1.脱硫工艺的选择湿法脱硫是采用液体吸收剂洗涤SO2烟气以除去SO2的技术本设计为高浓度SO2烟气的湿法脱硫近年来尽管半干法和干法脱硫技术及其应用有了较大的发展空间,但是湿法脱硫仍是目前世界上应用最广的脱硫技术,其优点是技术成熟,脱硫效率高,操作简便,吸收剂价廉易得适用煤种范围广,所用设备较简单等优点。常用方法有石灰/石灰石吸收法、钠碱吸收法、氨吸收法其工艺比较见下表：项目优点缺点石灰/石灰石吸收法脱硫效率高，吸收剂资源广泛，价格低廉，副产品石膏可用建筑材料系统复杂，占地面积大，造价高，容易结垢造成堵塞，运行费用高，只使用大型电站锅炉氢氧化钠吸收法价格便宜，脱硫效率高，副产品的溶解度特性更适用加热解吸过程，可循环利用，吸收速度快高温下NaHSO3转换成Na2SO3,丧失吸收二氧化硫的能力氨吸收法脱硫效率高，运行费用低吸收剂在洗涤过程中挥发产生氨雾，污染环境，投资大综合本工艺流程图及上述几种常用脱硫的优缺点比较,经过比较全面考虑,最终我们组选用石灰/石灰石浆液吸收法进行脱硫,将石灰石粉加水制成浆液作为吸收剂泵入吸收塔与烟气充分接触混合，烟气中的二氧化硫与浆液中的碳酸钙以及从塔下部鼓入的空气进行氧化反应生成硫酸钙，硫酸钙达到一定饱和度后，结晶形成二水石膏。经吸收塔排出的石膏浆液经浓缩、脱水，使其含水量小于10%，然后用输送机送至石膏贮仓堆放，脱硫后的烟气经过除雾器除去雾滴，再经过换热器加热升温后，由烟囱排入大气。由于吸收塔内吸收剂浆液通过循环泵反复循环与烟气接触，吸收剂利用率很高，钙硫比较低，脱硫效率可大于95%。2.脱硫原理与工艺流程介绍采用石灰/石灰石浆液吸收烟气中的二氧化硫，分为吸收和氧化两个阶段。先吸收生成的亚4硫酸钙，然后将亚硫酸钙氧化成硫酸钙。吸收Ca(OH)2+SO2=CaSO3·1/2H2O+1/2H2OCaCO3+SO2+1/2H2O=CaSO3·1/2H2O+CO2CaSO4·1/2H2O+SO2+1/2H2O=Ca(HSO3)2由于烟气中含有O2,因此吸收过程中所生成的CaSO3·1/2H2O氧化成为CaSO4·2H2O2CaSO4·1/2H2O+O2+3H2O=2CaSO4·2H2O由于在吸收过程中生成了部分Ca(HSO3)2，在氧化过程中，亚硫酸氢钙也被氧化，分解出少量的SO2:Ca(HSO3)2+1/2O2+H2O=CaSO4·2H2O+SO23.喷淋塔的设计与计算再热烟气温度大于75℃，烟气流速在1～5m/s，浆液pH大于9，石灰/石灰石浆质量浓度在10%～15%之间，液气比在8～25L/m3，气液反应时间3～5s，气流速度为3.0m/s，喷嘴出口流速10m/s，喷淋效率覆盖率200%～300%，脱硫石膏含水率为40%～60%，一般喷淋层为3～6层，烟气中SO2体积分数为4000/10-6，脱硫系统阻力在2500～3000Pa.（1）喷淋塔内流量计算假设喷淋塔内平均温度为80℃，压力为120kPa，则喷淋塔内烟气流量为：273101.324(1)273vstQQKPa式中：vQ—喷淋塔内烟气流量，3mh；sQ—标况下烟气流量，3mh；K—除尘前漏气系数，0～0.1；vQ=34456.8×（273+80）/273×101.324/101.324×(1+0.05)=57383.825m3/h（2）喷淋塔径的计算依据石灰石烟气脱硫的操作条件参数，可选择喷淋塔内烟气流速v=4m/s，则喷淋塔截面A为：A=Q/v=15.94/4=3.985m2/s则塔径d为：253.2985.344ππAd取塔径D=2260mm（3）喷淋塔高度计算喷淋塔可看做由三部分组成，分成为吸收区、除雾区和浆池。(1)吸收区高度依据石灰石法烟气脱硫的操作条件参数得，选择喷淋塔喷气液反应时间t=4s，则喷淋塔的吸收区高度为：14416Hvtm(2)除雾区高度除雾器设计成两段。每层除雾器上下各设有冲洗喷嘴。最下层冲洗喷嘴距最上层(3.4～3.5)m。5则取除雾区高度为：H2=3.5m(3)浆池高度浆池容量V1按液气比浆液停留时间t1确定：11VLGQt式中：LG—液气比，取183Lm；Q—标况下烟气量，3mh；1t—浆液停留时间，s；一般t1为4min~8min，本设计中取值为6min，则浆池容积为：23022.626068.344561018mtQGLV选取浆池直径等于或略大于喷淋塔D0，本设计中选取的浆池直径D1为3.5m，然后再根据V1计算浆池高度：21104DVh式中：0h—浆池高度，m；1V—浆池容积，3m；1D—浆池直径，m。557.15253.2022.62420πh从浆池液面到烟气进口底边的高度为0.82m。本设计中取为2m。(4)喷淋塔高度喷淋塔高度为：H=h1+h2+h3=16+3.5+15.557=35.057m六、工艺流程图的绘制见附图。七、课题总结这次的课程设计，提高了我们小组理论实践能力，查阅资料的能力和绘图能力，同时也增强了小组每一个成员的团队意识与合作能力。通过这次的课程设计，我们再一次巩固了在课堂上学的大气污染控制工程课程的理论知识，学会了除尘设备以及脱硫设备的基本设计，掌握了工程工程设计的基本思路与方法。最后谢感谢老师的悉心指导，通过老师对方案的指导建议与提出的问题，我们对方案进行了的修改，使得方案更加完善。