平顶山坑口电厂烟气治理

平顶山工学院本科毕业论文(设计)第1页绪论在当今世界，城市的建设已在高速发展，环保已提上日程，但随着城市规模的不断扩大和人口的增加，工业化的发展，大气环境污染已成为一个重要的问题。大气污染和大气环境恶化已成为发展的制约因素。保护大气资源、防治大气污染、改善大气环境是保护环境和实施可持续发展的重要内容。对此，各级政府给予了高度重视，加大了对大气污染处理工程的投资力度，引进了许多国外先进的系统设计技术和设备，国内科技人员也研究了许多大气污染处理工程的新工艺、新技术，为我国大气污染处理事业迅速发展起到了推动作用。我国是世界上少数以煤为主要能源的国家，煤在一次能源中占75%，其中84%以上是通过燃烧方式利用的。煤燃烧产生的废气，成为大气污染最主要的根源，造成了严重的环境污染。正是如此，我国加大了研究大气污染治理技术力度，使危害程度减到最小。本设计是与大气污染治理紧密及气体净化处理相关的。是对平顶山煤业（集团）公司坑口电厂现有一台型号为：E-230-9.8-540KT的锅炉烟气进行治理。平煤集团坑口电厂位于平顶山市区西部10Km处，北异香山寺，南邻白龟山水库，设计规模为：2×50Mw，分两期建设，厂区占地面积200余亩。近年来，依靠科技进步，1#机组改烧煤泥成功，成为国内首家230t/h，煤粉炉上达到全烧低热值燃料电厂。该锅炉采用选煤厂废弃的煤泥、中煤作燃料。自2004年4月1号国家环保总局又颁发了新的《火电厂大气污染物排放标准》，本次设计的烟尘和二氧化硫排放浓度按最新标准进行设计。平顶山工学院本科毕业论文(设计)第2页设计原始资料锅炉型号：E-230-9.8-540KT运行燃烧煤量：46.82t/h额定蒸发量：230t/h锅炉热效率：91%过剩空气系数：1.2烟气阻力：103.3kgf/m2烟气流量（工况下）：394887m3/h烟气密度（标况下）：1.35kg/m3最大耗煤量：48.35t/h排渣方式：固态烟气温度：144℃除尘器入口浓度（标况下）：75.2g/Nm3多年平均大气温度：15.6℃多年极端最高温度：42.3℃多年极端最低温度：-15.3℃多年平均相对湿度：67%多年平均风速：2.4m/s累年瞬时最大风速：20m/s最大冻土深度：22cm最大积雪深度：22cm地基承载力：230kPa抗震设防裂度：6度设计基本地震加速度：0.05当地大气压力为：97.86kPa按《火电厂大气污染物排放标准》（GB1327223-2004）平顶山工学院本科毕业论文(设计)第3页烟尘浓度排放标准（标况下）：50mg/L二氧化硫排放浓度：400mg/L煤的工业分析值CYHYOYNYSYAYWYWfVY65.9152.0950.8420.7860.32721.5358.52.197.22粉尘粒径分布粉尘粒径分布22～55～1010～2020～3030～4040粉尘粒径/μm211.721.827.514.58.014.5平顶山工学院本科毕业论文(设计)第4页1概述1.1粉尘污染及特征烟尘是指弥散在空气中的气态和固态物质，其力度在分子级（直径为0.0002-500μm），包括汽溶胶、烟、尘、雾和炭黑等。汽溶胶是悬浮于空气中的固体微粒，其直径一般小于1μm；尘是大于10μm的固体微粒迅速沉降而成的；烟是小于1μm的固体颗粒；雾是液体颗粒，其直径可达100μm；此外，还有极细的可集成串形的炭黑。肉眼能分辨出来的微粒直径约为100μm。10μm以下的浮游状颗粒（即飘尘）对人体的危害最大，飘尘经过呼吸沉积于肺泡的沉积率与飘尘颗粒大小密切相关。燃煤所生成的二氧化硫再加上微粒（年几何平均值超过80㎎/m3时）的作用，对呼吸系统的危害特别大。1952年的伦敦烟雾事件中，微粒浓度达到400μg/m3,造成4000人死亡。1962年，在同样的气象条件下，二氧化硫的浓度虽然比1952年稍高，但飘尘浓度却降低了一倍，死亡750人，近年来我国城市空气受微粒污染非常严重，例如北京市上空的飘尘含量比东京、伦敦20世纪60年代还高，大气能见度明显下降。工业粉尘的大部分来自煤的燃烧，特别是煤粉的燃烧。煤粉经过快速加热后有塑性，且膨胀时放出挥发分，形成中空的蜂窝状焦炭球粒。当焦炭勺掉70%时灰分杂质烧熔在一起；当烧掉90%时，含有灰分杂质的脆骨炭结构破裂，生成的碎片数取决于煤粒形成的大灰粒数。固体燃料中含有灰分，在燃烧过程中，一部分变成炉渣，一部分以飞灰的形式排入大气。以煤粉炉为例，大约有10%-15%的灰落入到冷灰斗和尾部烟道中，而其中85%-90%的灰分则以飞灰的形式排入大气。下表给出燃煤锅炉的粉尘特性。煤种不同，锅炉排烟中的烟尘浓度变化也比较大。当燃用高灰分劣质煤时，粉尘浓度要比燃用低灰份优质煤高得多。平顶山工学院本科毕业论文(设计)第5页几种燃煤锅炉的粉尘特性炉型标准状态下烟气含尘浓度/（㎎/Nm3）飞灰所占灰分比例/%粒径小于100μm的含量/%手烧炉（自然引风0.6～215～205手烧炉（机械引风）1.5～515～205往复炉排炉0.5～215～20链条炉2～515～207振动炉排炉3～815～20抛煤机炉5～1320～4011煤粉炉10～1370～8525沸腾炉20～6040～604除粉尘浓度外，粉尘另一种重要特性是粉尘的粒径分布，它与燃烧方式和锅炉结构形式有关。如表所示煤粉燃烧所生成粉尘的粒度为0.1-100μm，平均粒径为10-39μm。另外，锅炉排烟中的粉尘粒度和浓度与燃烧方式、磨煤机和分离器的形式以及煤种有关，其中影响最大的是煤粉细度，煤粉越细，所生成的粉尘的粒度越小。1.2二氧化硫排放及影响大气是人类赖以生存的基本环境要素，它不仅给人类创造了一个适宜的生活环境，并且阻挡过量的紫外线照射。但自工业革命以来由于燃料燃烧，工业废气，汽车尾气等的排放使大气质量每况愈下，特别是燃煤引起的二氧化硫（SO2）污染与烟尘。在我国煤为主要能源，也是产生二氧化硫（SO2）污染的主体能源，我国二氧化硫（SO2）排放量与耗煤量密切相关。平顶山工学院本科毕业论文(设计)第6页表1我国近15年的二氧化硫（SO2）排放量年份19861987198819891990199119921993排放量/Mt12.514.515.215.115.816.516.818.4年份1994199519961997199819992000排放量/Mt18.423.723.022.421.118.519.7而我国的酸雨是硫酸型的，其化学特性如下：表2我国酸性降水的化学特征组分SO4²¯NO3¯Ca2+NH4其他所占百分比/%32.34.921.216.025.6因此，对排放燃煤气体中二氧化硫（SO2）以及烟尘净化处理是势在必行的。对于锅炉烟气，由于它烟气量特别巨大，浓度特别低，烟气脱硫（FGD）技术难度大，其中主要有石灰石—石膏湿法，旋转喷雾半干法（LSD法），炉内喷钙增湿活化工艺（LIFAC法），海水烟气脱硫工艺，新型氨法烟气脱硫（NADS）法简易湿式脱硫除尘一体化技术而对于锅炉烟气的除尘方式也有多种多样，如电除尘、袋式除尘等。2方案比较2.1除尘器的选择目前电厂通常用的各种除尘器装置及其性能如下表：平顶山工学院本科毕业论文(设计)第7页电站用各种除尘器的性能除尘器形式阻力/Pa捕集最小粒径/μm除尘效率/%投资费用运行费用使用年限/a离心式除尘器5000～150010～2070～50少少5～20洗涤式除尘器3000～80000.180～95中多5～20袋式除尘器1000～20000.170～99.9中上中上1～5静电除尘器100～2000.190～99.9多中2～202.1.1离心分离除尘器利用分离除尘器的工作原理是：利用烟气作旋转运动，依靠离心分离作用将烟气中粉尘分离出来。这种离心力要比单独靠重力获得的分离大得多，因而降尘较有效。它的结构简单，运行操作方便，可以分离捕获较细的粉尘，但降尘效率不高，约85%左右，阻力一般不大于1000Pa，因此，它被广泛应用于独立的除尘装置，也可作其它除尘器的预处理装置。2.1.2洗涤式除尘器洗涤式除尘器是利用液滴、液膜、气泡等洗涤含尘气体，使含烟气相互凝聚，从而使尘粒得到分离的装置。其中应用最多的是文丘里洗涤除尘器，它的主要部件是文丘里管。压力从文丘里管的喉口的小孔进入，高速的含尘烟气流过喉口将水雾化成无数水滴，同时使尘粒粘附在所生成的水滴上。将这种气液混合物引入分离器，使水滴与尘粒分离，烟气得到净化。因此，在文丘里洗涤器的除尘过程中可分为雾化、凝聚和除尘三个过程。前两个过程在文丘里管内进行，后一个过程在气液分离器中完成。文丘里洗涤器的除尘效率一般在95%以上，它随液滴直径、喉管气速的增加而增加。当液滴直径比尘粒大150倍时，其除尘效率最高。这种除尘器的结构简单，除尘效率高，水滴还能吸收烟气中的二氧化硫和三氧化硫、其缺点是阻力大，需要有污水处理装置。2.1.3袋式除尘器平顶山工学院本科毕业论文(设计)第8页袋式除尘器是含尘气流通过过滤材料将粉尘分离捕获的装置，采用玻璃纤维作滤料的空气过滤器，主要可用于通风及空气调节的气体净化。袋式除尘器的除尘机理如下：含尘气体进入滤袋，在通过滤料的空隙时，粉尘被捕集于滤料上，透过滤料的清洁气体从排出口排出，沉积在滤料上的粉尘可在机械振动的作用下从滤料表面脱落，落入灰斗中。常用滤料用棉、毛、人造纤维等加工而成。滤料本身网孔较大，一般为：20～50μm表面起绒的滤料为5～10μm，因而，新鲜滤料的除尘效率降低。粉尘因截流、惯性碰撞、静电和扩散等作用，逐渐在滤袋表面形成粉尘初层。初层形成后，它成为袋式除尘器的主要过滤层，提高了除尘效率。滤布只不过起着形成粉尘初层和支撑它的骨架作用，但随着粉尘在滤袋上积聚，滤袋两侧的压力差增大，会把有些已附在滤料上的细小粉尘挤压过去，使除尘效率下降。袋式除尘器的阻力一般为1000～2000Pa。另外，若除尘器阻力过高，还会使除尘系统的处理气体量显著下降。影响生产系统的排风效果。因此，除尘器阻力大到一定数值后，要及时清灰，清灰不能过分，即不应破坏粉尘初层，否则会引起除尘效率显著降低。2.1.4电除尘器电除尘器是利用静电力实现尘粒与烟气流分离的一种除尘装置。电除尘器是在放电极与平板状集尘极之间加以较高的直流电压，使电晕极发生电晕放电。当含尘烟气低速流过放电极与集尘极之间时，首先烟气中的气体分子发生电离，由于含尘烟气中大部分气体（氮气、氢气、二氧化碳）与电无亲和力，故会带负电荷成为负离子，它向在正极移动中遇到随烟气流动的大部分粉尘会使粉尘取得负电荷而转向阳极板上，使粉尘所带的电荷得到中和。集尘极板上粉尘层到一定厚度时，可用机械振打的方法使之落入灰斗。电除尘器的除尘效率与电场强度、集尘板面积、烟气流量、粉尘趋进速度，尤其是粉尘的导电性有关，电除尘器具有很高的除尘效率（最高可达99.99%），可捕集0.1μm以上的尘粒。它阻力小，运行费用低，处理烟气量的能力大，运行方便，可完全实现自动化。缺点是设备庞大，投资费用高。2.1.5方案比较袋式除尘器和静电除尘器除尘效率高，而且压损也相对较小，而且都有很强平顶山工学院本科毕业论文(设计)第9页的适用性。袋式除尘器因效率高、稳定和可靠，已被广泛应用于冶金、建材、矿山、铸造、化工、碳素、粉末加工、粮食等部门，它比电除尘器的结构简单、投资少、运行稳定，可以回收有用粉料，与文丘里洗涤器相比，动力消耗小，回收的干粉便与综合利用，不产生泥浆。对于细小而干燥的粉尘，采用袋式除尘器净化是适宜的。特别是高比电阻粉尘，采用袋式除尘器要比电除尘器的净化效率高的多。但袋式除尘器不适于含有油雾、凝结水和粉尘黏性大的含尘气体，一般也不耐高温。如果在附近有火花，会产生爆炸的危险，占地面积较大，更换滤袋和检修不大方便。在袋式除尘器和静电除尘器都比较适合的条件下，我选用袋式除尘器，因为在袋式除尘器相对电除尘器比较先进，没有复杂的附属设备及技术要求，造价也较低。而且除尘器市场上越来越多的应用和关注袋式除尘器。和电除尘器一样都有很高的除尘效率。我选用DDF形袋式反吹除尘器，该除尘器广泛应用于