150MW燃煤電廠煙氣除塵脫硫工程設(shè)計(jì)【含CAD圖紙+文檔】

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I 摘要 本設(shè)計(jì)針對(duì)燃煤廢氣的性質(zhì) 采用布袋除塵 有荷電干式吸收劑噴射法去 除二氧化硫 布袋除塵具有除塵效率高 造價(jià)低 處理煙氣量大 低耗能 運(yùn) 行穩(wěn)定等特點(diǎn) 荷電干式吸收劑噴射法具有造價(jià)低 占地面積小 脫硫效率高 運(yùn)行費(fèi)用低等特點(diǎn) 特別適合中小型鍋爐的煙氣脫硫 是目前比較新的一種脫 硫技術(shù) 根據(jù)要去除的污染物 采取先用布袋除塵器預(yù)除塵 再用荷電干式吸 收劑噴射法脫除二氧化硫 最后再用布袋除塵器處理未氣 關(guān)鍵詞 二氧化硫 燃煤廢氣 布袋除塵器 荷電干式吸收劑噴射 法 II Abstract This design in view of the fuel coal waste gas nature uses the clothsack dust removal has the electrically charged doing like absorbentspray method to remove the sulphur dioxide The cloth sack dustremoval has the dust removal efficiency high the construction costlow the processing smoke magnanimous lowly consumes energy movessteadily grades the characteristic the electrically charged doing like absorbent spray method has the construction cost lowly the areasmall the desulphurization efficiency high the operating cost is lowand so on the characteristic specially suits the middle and smallscale boiler the haze desulphurization Is the present quite new kindof desulphurization technology According to pollutant which mustremove adopts first uses the cloth sack dust remover pre dustremoval then uses the electrically charged doing like absorbentspray method to remove the sulphur dioxide finally uses cloth sackdust remover processing not to be mad again Key words Sulphur dioxide Fuel waste gas The calico sack divideds by the dust III 目 錄 1 緒論 1 2 工藝流 程論證 2 2 1 廢氣的除塵方法 2 2 2 廢氣 脫硫的方法 9 3 工 藝流 程的選擇 21 4 過程設(shè)計(jì)計(jì)算 24 5 設(shè)備設(shè)施 計(jì)算 26 5 1 一號(hào)布袋除塵器的計(jì)算 26 5 2 荷電干式 吸收劑噴射脫硫法的設(shè) 計(jì) 28 5 3 二號(hào)布袋除塵器的設(shè)計(jì)計(jì)算 30 5 4 壓力損失的計(jì)算 31 5 5 風(fēng)機(jī) 的選 擇 31 6 過程 投資概算 32 7 結(jié)語 34 參考文 獻(xiàn) 35 致辭 36 IV 1 緒論 大氣是人類賴以生存的最基本的環(huán)境要素之一 任何生物從它誕生之日起 就需要通過呼吸維持生命 停止呼吸就意味著生命的終結(jié) 隨著人類生產(chǎn)和生 活活動(dòng)的發(fā)展 當(dāng)它對(duì)大氣產(chǎn)生的影響超過其自凈能力時(shí)就會(huì)對(duì)大氣造成污染 自我國(guó)改革開放以來 雖然在加強(qiáng)大氣環(huán)境管理 防治大氣污染方面制定和 實(shí)施了有關(guān)政策和措施 一些城市的大氣污染已在一定程度上得到了控制 但 是從總體上看 隨著我國(guó)城市化的發(fā)展 特別是城市人口的急劇增加和工業(yè)的 迅速發(fā)展 城市污染已相當(dāng)嚴(yán)懲許多大中城市的人們長(zhǎng)期生活在一個(gè)空氣渾濁 煙塵彌漫的環(huán)境之中 據(jù)報(bào)道 1996 年全國(guó)城市空氣中總懸浮顆粒物濃度普遍 超標(biāo) 部分城市二氧化碳污染相當(dāng)嚴(yán)懲酸雨降水污染普遍加重 氮氧化物污染 已成為少數(shù)大城市空氣中的首要污染物 全國(guó)城市總懸浮物 二氧化硫和氮氧 化物平均濃度分別為 309 g m3 79 g m3 和 47 g m3 我國(guó)是一個(gè)以煤炭為主要能源的國(guó)家 煤炭在我國(guó)的能源構(gòu)成中占有重要 的地位 這就決定了我國(guó)的大氣污染主要以煤煙型污染為主 據(jù)統(tǒng)計(jì) 1996 年 我國(guó)原煤產(chǎn)量達(dá)到 13 97 億噸 在這些原煤中除極少一部分用于出口以外 絕 大部分都用在國(guó)內(nèi)的工業(yè)生產(chǎn)和民用生活上 并且根據(jù)我國(guó)的能源政策 在今 后相當(dāng)長(zhǎng)的時(shí)期內(nèi)煤炭在我國(guó)能源構(gòu)成中的重要地位不會(huì)改變 我國(guó)的耗煤量 還會(huì)持續(xù)增長(zhǎng) 因此 我國(guó)在較長(zhǎng)時(shí)期內(nèi)的煤煙型污染也還會(huì)有一定的增加 這就給大氣污染的防治帶來極大的困難 另外 我國(guó)煤炭的使用格局和使用方式與國(guó)外發(fā)達(dá)國(guó)家有著很大的差距 在發(fā)達(dá)國(guó)家煤炭主要用于發(fā)電 如美國(guó)火力發(fā)電廠消耗了 80 左右的煤炭 并 配備有效率較高的除塵 脫硫設(shè)備 使燃煤引起的污染行到有效的控制 而在 我國(guó)除約 35 的煤炭用于火電廠發(fā)電以外 其余 65 的煤炭主要用于企業(yè) 事 業(yè)單位及民用的鍋爐 窯爐 公共福利爐灶和千家萬戶的炊事灶 這些爐灶量 大面廣 燃料利用率較低 又是低煙囪排放 對(duì)城市大氣環(huán)境的影響最為嚴(yán)重 是當(dāng)前亟待治理的污染源 15 2 2 工藝流程論證 2 1廢氣的除塵方法 2 1 1除塵器的分類 從含塵氣流中將粉塵分離出來并加以捕集的裝置稱除塵裝置或除塵器 根據(jù) 主要除塵機(jī)理 目前常用的除塵器可分為 機(jī)械除塵器 電除塵器 過濾式 除塵器 濕式洗滌器等 9 機(jī)械除塵器 它是利用質(zhì)量力 重力 慣性力 離心力 的作用使粉塵與氣 流分離沉降的裝置 包括重力沉降室 慣性除塵器和旋風(fēng)除塵器等 電除塵器 它是利用高壓電場(chǎng)使塵粒荷電 在電場(chǎng)力的作用下使粉塵與氣流 分離的裝置 過濾式除塵器 它是使含塵氣體通過織物或多孔填料曾進(jìn)行過濾分離的裝置 包括袋式過濾器 顆粒層過濾層等 濕式洗滌器 它是利用液滴或液膜洗滌含塵氣流 使粉塵與氣流分離沉降的 裝置 它可用于除塵 也可用于氣體吸收 當(dāng)專用于氣體除塵時(shí) 也稱濕式除 塵器 上述四類六種除塵器示于表 2 1 表中分離區(qū)指除塵器內(nèi)粉塵最后從含塵氣體 中分離出來的空間 簡(jiǎn)圖中的虛線指示出分離界面 表 2 1 四大類六種除塵齊的除塵過程 項(xiàng)目 機(jī)械力除塵器 電除塵器 過濾式除 塵器 洗滌除塵 器 捕集階段 作用 力 重力 慣性力 離心力 電力 慣性碰撞 攔 截 擴(kuò) 散 電力沉降 慣性碰撞 攔 截 擴(kuò) 散 捕 集 分 離 過 程 分離區(qū)與 作用力 流動(dòng)呆滯區(qū)重 力 邊壁上 超極限 負(fù)荷 外筒內(nèi) 壁超極 限負(fù)荷 沉降極附 著力 濾料層附 著力 液體表面 表面張力 3 按除塵效率的高低 可把除塵器分為高效除塵器 電除塵器 過濾式除塵 器和高能文丘里洗滌器 中效除塵器 旋風(fēng)除塵器和其他濕式除塵器 和低效 除塵器 重力沉降室 慣性除塵器 三類 此外 還按除塵器是否用水分為干式除塵器與濕式除塵器兩類 近年來 各國(guó)十分重視研究新的高效微?？刂蒲b置 現(xiàn)代除塵裝置的發(fā)展趨勢(shì)是將多種 捕集機(jī)制巧妙 綜合應(yīng)用于同一除塵過程 使其效率大為提高 例如 童志權(quán) 等開發(fā)的 XP 系列濕式除塵裝置就綜合利用了離心力 慣性力及液滴 液膜 氣泡捕集的多種機(jī)理 使工業(yè)裝置的除塵效率均能達(dá)到 99 以上 達(dá)到了電除 塵器的效果 2 1 2除塵器的性能指標(biāo) 表示除塵器性能的指標(biāo)有下列六項(xiàng) 1 處理含塵氣體的量 是代表除塵器處理含塵氣體能力大小的指標(biāo) 一般 用通過除塵器體的體積流量 m 3 h 或 m3 s 表示 2 除塵效率 3 壓力損失 4 設(shè)備投資及運(yùn)行管理費(fèi)用 5 占地面積或占用空間體積 6 設(shè)備可靠性及使用壽命 前三項(xiàng)屬于技術(shù)指標(biāo) 后三項(xiàng)屬于經(jīng)濟(jì)指標(biāo) 2 1 3除塵器的壓力損失 除塵器的壓力損失 p 又稱阻力 是氣體流經(jīng)除塵器時(shí)所消耗的總機(jī) 械能 流體的總機(jī)械能包括勢(shì)能與動(dòng)能 而勢(shì)能又由位能和壓能兩項(xiàng)組成 在除塵器內(nèi) 由于高度變化不大 氣體的重度較小 位能一般可忽略不計(jì) 因此 總機(jī)械能 e 可用壓能 p 和動(dòng)能 2 2 之和表示 即 e p 2 2 在除塵技術(shù)中 習(xí)慣以靜壓代表壓能 以動(dòng)壓代表動(dòng)能 兩者之和稱 4 為全壓 代表總機(jī)械能 因此 除塵器的壓力損失一般用除塵器進(jìn) 出口 斷面上齊魯平均全壓之差 p Pa 表示 除塵裝置的阻力主要和流速 流動(dòng)狀態(tài) 流體性質(zhì) 流道大小及形狀 等因素有關(guān) 不同類型除塵器的阻力計(jì)算式是不同的 后面將分別介紹 由于通風(fēng)機(jī)所耗功率與除塵器的阻力成正比 所以總希望其值小些 各種除塵器簡(jiǎn)介 一 重力沉降室 結(jié)構(gòu)如圖 2 2 所示 含塵氣流進(jìn)入后 粉塵借本身重力作用向底部自 然沉降 要使具有沉降速度為 vs 的塵粒在沉降室內(nèi)全部沉降下來 必須使 氣流通過沉降室的時(shí)間 L v 大于或等于塵粒從頂部沉降到底部灰斗所需的 時(shí)間 H v 即 svHL 式中 L 除塵室長(zhǎng)度 m H 沉降室高度 m v 沉降室內(nèi)氣流的水平運(yùn)動(dòng)速度 m s 含 塵 氣 流 塵 粒 圖 2 重 力 沉 降 室 當(dāng)沉降室的實(shí)際高度 H 大于粉塵的沉降高度 h v s 時(shí) 可用 h H 5 表示沉降室的分級(jí)效率 HL hssd 重力沉降室結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單 投資少 性能穩(wěn)定可靠 維修管理容易 壓力 損失小 50 150Pa 但設(shè)備龐大 效率低 適用于凈化密度大 顆粒粗 磨損強(qiáng)的粉塵 設(shè)計(jì)好時(shí)能捕集 40 50 m 以上塵粒 不宜于捕集 20 m 以下塵粒 常用作多級(jí)凈化系統(tǒng)的第一級(jí)粗凈化 二 慣性除塵器 慣性除塵器是使含塵氣流沖擊在擋板上 或讓氣流方向急劇轉(zhuǎn)變 使 塵粒受慣性力作用而從氣流中分離出來的一種除塵裝置 起除塵機(jī)制示于 圖 2 3 沖擊到擋板 B1 上的塵粒當(dāng)中 慣性力大的粗塵 d1 首先被分離下來 而被氣流帶走的塵粒 如 d2 d2 d1 由于擋板 B2 使氣流方向轉(zhuǎn)變 借離 心力作用又被分離下來 煙氣中帶走的塵粒 d3 d2 假設(shè)氣流的旋轉(zhuǎn)半徑為 R2 切線速度為 v0 則根據(jù)下式 塵粒 d2 所具有的離心分離速度為 2018 2 RvdPR 可見 這類除塵器實(shí)際上同時(shí)利用了慣性力 離心力和重力的作用 含 塵 煙 氣 進(jìn) 口 擋 板 煙 氣 出 口擋 板圖 2 3 慣 性 除 塵 器 的 工 作 原 理 6 慣性除塵器宜用于凈化密度和粒徑較大的金屬或礦物粉塵 不宜用來凈 化粘性和纖維性粉塵 由于氣流方向轉(zhuǎn)變次數(shù)有限 凈化效率不高 也常 用作多級(jí)除塵中的第一級(jí) 用以捕集 10 20 m 以上的粗塵粒 壓力損失 依形式而定 一般為 300 700Pa 旋風(fēng)除塵器 旋風(fēng)除塵器是利用含塵氣流旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)產(chǎn)生的離心力從氣體中分離塵粒 的裝置 又稱離心式除塵器 它結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單 體積小 不需特殊的附屬設(shè)備 洗滌器要求供水及污水處理裝置 過濾式和電力除塵器要振打清灰裝置 電力除塵器還要高壓整流電源等 因而造價(jià)低 除塵效率高 適應(yīng)粉塵負(fù) 荷變化性能好 可用于高溫干塵煙氣的凈化 無運(yùn)動(dòng)部件 運(yùn)行管理簡(jiǎn)便 廣泛應(yīng)用于個(gè)工業(yè)部門 已有近 100 年的歷史和 100 種以上的形式 但是 旋風(fēng)除塵器難以捕集 5 m 以下的粉塵粒子 其阻力也比重力沉降室和慣性 除塵器高 三 濕式除塵器 濕式除塵器是用水或其他液體與含塵氣體互相接觸使粉塵粒子被捕集 的裝置 也能用于氣體吸收及氣體的降溫 加濕 除霧 脫水 等操作中 這是其他類型的除塵器所起不到的作用 濕式除塵器簡(jiǎn)單 造價(jià)低 效率高 適宜凈化非纖維性和不與水發(fā)生 化學(xué)反應(yīng)的各種粉塵 尤其適宜凈化高溫 易燃和易爆的含塵氣體 但存 在設(shè)備及管道的腐蝕 污水和污泥的處理 因煙溫降低而導(dǎo)致的煙氣抬升 減少及冬季排氣產(chǎn)生冷凝水霧等問題 濕式除塵器有時(shí)又稱為濕式氣體洗 滌器 圖 2 4 為濕式除塵器的工作機(jī)理 7 廢 水 吸 收 劑清 潔 煙 氣液 流氣 流 圖 2 4 濕 式 除 塵 器 除 塵 機(jī) 理 四 電力除塵器 電力除塵器是利用靜電力實(shí)現(xiàn)粒子 固體或液體粒子 與氣流分離沉降 的一種除塵裝置 電除塵器的除塵過程可分為以下四個(gè)階段 1 電暈放電 在電暈極 又稱放電極 若為負(fù)電暈則接電源負(fù)極 與集 塵極 又稱收塵極 接地為正極 之間施加直流高電壓 使放電極發(fā)生電暈 放電 氣體電離 生成大量自由電子和正離子 正離子被電暈極吸收而失去 電荷 與自由電子一起被氣流中的負(fù)電性氣體分子俘獲后形成的氣體負(fù)離子 在電場(chǎng)力的作用下向集塵極 正極 移動(dòng)便形成了空間電荷 2 粒子荷電 通過電場(chǎng)空間的氣溶膠粒子與自由電子 負(fù)離子碰撞附著 邊實(shí)現(xiàn)了粒子荷電 3 粒子沉降 在電場(chǎng)力的作用下 荷電粒子被驅(qū)往集塵極 在集塵極表 面放出電荷而沉集其上 在電暈區(qū)內(nèi) 由電暈放電產(chǎn)生的氣體正離子向電暈 極運(yùn)動(dòng)的路程極短 只能與極少數(shù)的塵粒相遇 使其荷正電 它們也將沉集 在截面很小的電暈極上 4 粒子清除 用適當(dāng)方式 振打或水膜等 清除電極上沉集的粒子 為保證電除塵器在高效率下運(yùn)行 必需使以上四個(gè)過程十分有效地進(jìn)行 8 圖 2 5 為電除塵器的除塵過程的示意圖 圖 2 5電 除 塵 過 程 示 意 圖1電 暈 極 電 子 3 離 子 4 粒 子集 塵 極 6供 電 裝 置 7電 暈 區(qū) 五 過濾式除塵器 過濾式除塵器有內(nèi)部過濾和表面過濾兩種方式 所謂內(nèi)部過濾是把松 散的濾料 如玻璃纖 金屬絨 硅砂和煤粒等 以一定體積填充在框架或 容器內(nèi)作為過濾層 對(duì)含塵氣體進(jìn)行凈化 塵粒是在過濾材料內(nèi)部進(jìn)行捕 集的 顆粒層過濾器和作為空調(diào)用的纖維填充床過濾器屬內(nèi)部過濾式 表 面過濾是采用織物等薄層濾料 將最初粘附在織物表面的粉塵初層作為過 濾層 進(jìn)行威力的捕集 由于織物一般作成袋形 固又稱袋式過濾器 袋式除塵器的除塵過程 織物濾料本身的網(wǎng)孔一般為 10 505 m 表面起絨濾料的網(wǎng)孔也有 5 105 m 因而新鮮濾料開始使用時(shí)濾塵效率很低 但由于粒徑大于濾料 網(wǎng)孔的少量塵粒被篩濾阻留 并在網(wǎng)孔之間產(chǎn)生 架橋 現(xiàn)象 同時(shí)由于 碰撞 攔截 擴(kuò)散 經(jīng)典吸收和重力沉降等作用 一批粉塵很快被纖維捕 集 隨著捕塵量不斷增加 一部分粉塵嵌入濾料內(nèi)部 一部分覆蓋在濾料 表面上形成粉塵初層 見圖 2 6 由于粉塵初層及隨后在其上繼續(xù)沉積的 粉塵層的捕集作用 過濾效率劇增 阻力也相應(yīng)增大 袋式除塵器之所以 9 效率高 主要是靠粉塵層的過濾作用 濾布只起形成粉塵層和支撐它的骨 架作用 隨著集塵層不斷加厚 阻力愈來愈大 這時(shí)不僅處理風(fēng)量將按所 用風(fēng)機(jī)和系統(tǒng)的壓力 風(fēng)量特性下降 能耗急增 而且由于粉塵堆積使空隙 率變小 齊魯通過的速度增加 增加到一定程度后 會(huì)使粉塵層的薄弱部 分發(fā)生 穿孔 以致造成所謂的 漏氣 現(xiàn)象 使除塵效率降低 阻力太 大時(shí) 濾布也容易損壞 因此 當(dāng)阻力增大到一定值時(shí) 必須清除濾料上 的集塵 但由于部分塵粒進(jìn)入織物內(nèi)部和纖維對(duì)粉塵的粘附及靜電吸引等 原因 濾料上仍有部分剩余粉塵 所以清灰后的剩余阻力 一般為 700 1000Pa 比新鮮濾料的阻力大 效率也比新鮮濾料的高 為保證清灰 后的效率不致過低 清灰時(shí)不應(yīng)破壞粉塵初層 清灰以后 有開始下一周 期的過濾 含 塵 氣 體 清 靜 氣 體圖 2 6 濾 料 的 濾 塵 過 程1緯 線 經(jīng) 線 3可 脫 落 的 粉 塵 2 2 廢氣脫硫的方法 二氧化硫是主要的大氣污染物 曾經(jīng)在一些國(guó)家造成過多起重大的大 氣污染事件 因而國(guó)內(nèi)外對(duì) SO2 控制技術(shù)進(jìn)行了大量的研究 目前研究的 煙氣脫硫方法已有 100 多種 其中用于工業(yè)的有十幾種 煙氣中因 SO2 含 10 量不同 可分為兩種 一般 SO2 含量在 2 以上的為高濃度煙氣 主要來 自金屬冶煉及化工過程 而 SO2 含量在 2 以下的為低濃度煙氣 主要來 自燃料燃燒過程 高濃度 SO2 煙氣直接用來制取硫酸 因而 這里僅討論 燃燒煙氣中低濃度 SO2 的凈化方法 這類煙氣的特點(diǎn)是 SO2 濃度低 大多 數(shù)為 0 1 0 5 排放量大 煙氣脫硫方法通常有兩種分類方法 一是根據(jù)在脫硫過程中生成物的 處置分為拋棄法和回收法 二是根據(jù)脫硫劑的形態(tài)分為干法和濕法 目前拋棄法在技術(shù)上比較成熟 經(jīng)濟(jì)上也容易被接受 干法是利用固 體吸收劑或催化劑脫除煙氣中的 SO2 濕法則是采用水或堿性吸收液或含 觸媒離子的溶液吸收煙氣中的 SO2 干法脫硫凈化后煙氣溫度降低很少 由煙囪排入大氣時(shí)有利于擴(kuò)散 生成物容易處理 但反應(yīng)速度較慢 而濕 法脫硫效率高 反應(yīng)速度也快 但生成物是液體或泥漿 處理較復(fù)雜 而 且煙氣在吸收過程中溫度降低較多 不利于高煙囪擴(kuò)散與稀釋 噴霧干燥 法是將吸收劑漿液噴入煙流中進(jìn)行吸收 高溫?zé)煔馐刮找褐兴终舭l(fā) 生成物呈干粉狀 易于收集 二氧化硫脫除的主要方法列于表 2 7 SO2 脫除劑 脫硫方法 中間階段 最終產(chǎn)品 直接噴射法 無 石膏 濕式石灰石 石灰法 氧化 石膏 石灰石 石灰法 石灰 亞硫酸鈣法 無 亞硫酸鈣 噴霧干燥法 無 石膏等 氨 酸法 酸化 濃 SO2 硫氨 氨 法 氨 亞硫酸銨法 無 亞硫酸銨 氨 硫銨法 氧化 硫銨 亞硫酸循環(huán)法 熱再生 濃 SO2 吸收法 鈉 堿 法 亞硫酸鈉法 無 亞硫酸鈉 鈉鹽 酸分解法 酸化 濃 SO2 冰晶石 鈉鹽 石膏法 石灰復(fù)反應(yīng) 石膏 堿式硫酸鋁 石膏法 石灰復(fù)反應(yīng) 石膏 鋁 法 堿式硫酸鋁 二氧化硫 熱再生 濃 SO2 氧化鎂法 熱再生 濃 SO2 金屬氧化法 氧化鋅法 熱再生 濃 SO 2 氧化錳法 電解 金屬錳 洗滌再生法 水洗 濕硫酸 11 活性炭吸收法 吸附法 加熱再生法 熱再生 濃 SO2 分子篩吸收法 分子篩 濃 SO2 干式氧化法 硫酸 催化氧 化法 液相氧化法 千代田法 石膏 催化氧 斯科特法 硫磺 化法 氣相 電 子 束 荏原法 硫酸銨 輻射法 表 2 7 二氧化硫的主要脫除方法 表中的方法多數(shù)已有工業(yè)應(yīng)用裝置 少數(shù)尚處于實(shí)驗(yàn)研究階段 仍望 實(shí)施工業(yè)應(yīng)用 但最常用的方法是石灰石 石灰法 氨法 鈉法和鎂法等 例如 在日本至今已投運(yùn)的脫硫裝置 石灰石石灰法占 87 1 鎂法 鈉法 占 9 5 其他方法占 3 4 按脫除的二氧化硫量計(jì) 由此 可見一斑 中國(guó)的硫資源短缺 從硫資源利用 環(huán)境保護(hù)及可持續(xù)發(fā)展的需要出 發(fā) 中國(guó)的煙氣脫硫應(yīng)優(yōu)先選用回收法 二氧化硫的性質(zhì) 二氧化硫 SO 2 的分子量為 64 063 在常溫時(shí) 二氧化硫是無色氣 體 具有強(qiáng)烈的刺激臭味 2 2 1物理性質(zhì) 主要物理性質(zhì) 標(biāo)準(zhǔn)狀況下的氣體密度 g L 2 926 液體 SO2 的蒸氣壓 10 KPa 104 8 標(biāo)準(zhǔn)狀況下的摩爾體積 L mol 21 891 0 160 6 冷凝溫度 10 02 10 237 8 結(jié)晶溫度 75 48 20 341 5 液體 SO2 蒸發(fā)熱 10 時(shí) J g 389 9 30 477 2 0 時(shí) 381 1 氣體 SO2 平均比熱容 0 J g K 0 641 10 時(shí) 372 0 100 0 661 12 20 時(shí) 362 8 介電常數(shù) 13 8 30 時(shí) 353 3 導(dǎo)電率 1 4 10 8 氣體 SO2 在水中的溶解度及其飽和水溶液的濃度見表 2 8 在 20 的溫度下 1 體積 的水可溶解 40 體積的二氧化硫并放出 34 4kJ mol 的熱量 又表 2 8 可知 隨著溫度 的升高 二氧化硫在水中的溶解度降低 表 2 8 二氧化硫在水中的溶解度 及其飽和水溶液的濃度2SOV2SOG 溫度 2SOV l L 2SOG 溫度 2SV l L 2 0 5 10 15 20 79 79 67 49 56 65 47 28 39 37 22 83 19 31 16 21 13 54 11 28 25 30 35 40 32 79 27 16 22 49 18 77 9 40 7 80 6 47 5 41 二氧化硫的體積為標(biāo)準(zhǔn)狀況的體積 質(zhì)量百分率 2 2 2化學(xué)性質(zhì) 與脫除有關(guān)的化學(xué)性質(zhì)如下 二氧化硫是一種酸性氧化物 它極易溶于水 其水溶液呈酸性 以往稱 為亞硫酸水溶液 實(shí)際上 SO 2 在水溶液中成為七水物 僅存在微072HSO 量的 但是亞硫酸氫鹽含有 離子 亞硫酸鹽含有 離子 所32SOH 3HSO 3 謂的亞硫酸水溶液能被空氣逐漸氧化成硫酸 其濃度越低氧化越快 而且經(jīng) 加熱就會(huì)自行氧化 SS 24232 二氧化硫與氧在完全干燥的狀況下幾乎不反應(yīng) 當(dāng)在有初生態(tài)氧的燃 燒環(huán)境中 或者對(duì) SO2 與 O2 或與 O3 的混合物進(jìn)行無聲放電 則發(fā)生氧 化反應(yīng) 321S 3 13 各種脫硫方法的簡(jiǎn)介 一 石灰石 石灰法 石灰 石灰石法是用石灰或石灰石吸收母液吸收煙氣中的二氧化硫 反應(yīng) 生成亞硫酸鈣 硫酸鈣 凈化后的煙氣可達(dá)標(biāo)排放 該法的優(yōu)點(diǎn) a 自 然界存在大量石灰石 吸收劑原料易得 價(jià)廉 運(yùn)行費(fèi)用低 b 副產(chǎn)物石 膏可用于制造石膏板或水泥添加劑等 即使拋棄也容易處理 c 技術(shù)成熟 運(yùn)行可靠 因次 石灰 石灰石法是目前世界上火電廠煙氣脫硫應(yīng)用最廣泛 的方法 石灰 石灰石的第一套工業(yè)應(yīng)用裝置建于英國(guó)巴特西 Battersea 電廠 于 1931 年投入生產(chǎn) 目前 主要有三種石灰 石灰石法煙氣凈化工藝 分別 以石灰 石灰石及加鎂石灰作主要吸收劑 根據(jù)厭棄脫硫副產(chǎn)品的形成過 程 這三種主要工藝又可分為常態(tài)氧化 強(qiáng)化氧化 硫酸鈣法 和抑制氧 化 亞硫酸鈣法 三種方法 化學(xué)原理 石灰 石灰石法煙氣脫硫的主要化學(xué)反應(yīng)如下 SO2 溶解 HSOHSO322 液 液氣 23 石灰溶解 22 CaCa OHOH 2 石灰石溶解 33液固 aa 22CC液 吸收溶解的 SO2 323液aSOSa 14 OHCaSOHCaS2423 1 液 氧化 24231 42 液aSSa 2 42 固液 OHCOHC 共沉淀 21 21 1 4134232 固SaxSOCa xx 工藝流程 石灰 石灰石漿液吸收法脫硫工藝流程簡(jiǎn)單 如圖 2 9 所示 石 灰石漿液在制備槽中配制 送入循環(huán)槽 由循環(huán)泵送到吸收塔頂部噴淋 吸收 SO2 后 得到含亞硫酸鈣和硫酸鈣的混合漿液由塔底流回循環(huán)槽 將 PH 值調(diào)整到 4 左右經(jīng)泵送入氧化塔 向氧化塔內(nèi)鼓入空氣 進(jìn)行氧化 得到石膏 所得的石膏漿料經(jīng)過增稠 離心過濾和清洗獲得石膏產(chǎn)品 濾 液除去雜質(zhì)后送至石灰石漿液制備槽 煙 氣 排氣吸收塔 石 灰 石或 石 灰循 環(huán) 槽 調(diào) 整 空 氣氧化塔 離心機(jī) 石 膏增 稠 器 清 夜圖 2 9 石 灰 石 灰 石 法 工 藝 流 程 常用的吸收設(shè)備有噴霧塔 湍球塔 篩板塔 文丘里洗滌器等 結(jié)垢和堵塞是影響吸收塔操作的最大問題 為防止固體沉積 結(jié)晶析 出以保證吸收效率 在操作中應(yīng)注意以下幾點(diǎn) 將漿液 PH 值控制在 6 左 右 保持適當(dāng)?shù)臍?液 固比例 以免水分蒸發(fā)使固體沉積或結(jié)晶析出 在吸收液中加入二水硫酸鈣晶體 以提供足夠的沉積面積 使溶解鹽優(yōu)先 15 沉淀于其上 來控制因溶液過飽和而沉淀物析出而結(jié)垢 在選用吸收器時(shí) 應(yīng)選用持液量大 氣液間相對(duì)速度高 氣液接觸面積大 塔內(nèi)構(gòu)件少 壓 力降小的設(shè)備 二 噴霧干燥法 噴霧干燥法是 20 世紀(jì) 80 年代 由美國(guó) JOY 公司和丹麥 Niro Atomizer 共同開發(fā)的 故又稱 Joy Niro 法 這種方法是以 Ca OH 2 和 Na2CO3 溶 液為吸收劑 經(jīng)噴霧裝置噴入反應(yīng)器內(nèi) 同煙氣接觸而吸收 SO2 SO 2 在與堿性霧滴進(jìn)行反應(yīng)的同時(shí)也干燥了液滴 水分蒸發(fā) 到達(dá)反映器出口 形成的生成物為干固體粉末連同未曾發(fā)生反應(yīng)的吸收劑干化的顆粒及飛灰 經(jīng)除塵器進(jìn)行氣固分離 排出尾氣 因此該流程脫硫工程在吸收器內(nèi)反應(yīng) 之后 將在除塵器內(nèi)繼續(xù)分離 如圖 2 10 所示 噴霧干燥法脫硫效率可達(dá) 70 90 該系統(tǒng)的關(guān)鍵是噴霧裝置 通 常用的有兩種 噴嘴和離心轉(zhuǎn)盤噴霧器 操作方式可以逆流 也可以并流 噴霧干燥法的主要優(yōu)點(diǎn)是工藝簡(jiǎn)單 設(shè)備少 運(yùn)行可靠 生產(chǎn)過程中 不會(huì)發(fā)生結(jié)垢和堵塞現(xiàn)象 生成物易處理 只要將排煙溫度控制在適宜的 范圍內(nèi) 不諱產(chǎn)生嚴(yán)重的腐蝕問題 能量消耗低 投資省 運(yùn)行費(fèi)用小 耗水量低 對(duì)煙氣量和 SO2 濃度適應(yīng)較強(qiáng) 凈化后的尾氣溫度較高 不 必再加熱 可以直接排放 影響 SO2 去除的因素主要是 SO2 吸收率和吸 收劑利用率隨煙氣出口溫度接近飽和溫度的程度而提高 一般噴霧干燥法 的操作溫度在絕熱飽和溫度之上 11 28K 還需防止出口煙氣接近濕飽和 避免在袋式除塵器中出現(xiàn)凝結(jié)問題 目前噴霧干燥吸收法主要用于低硫煤脫硫操作中 16 石 灰 水 蒸 汽石 灰 消 化 槽 貯 槽 混 合 槽 煙 氣水 部 分 干 料 返 回 袋 式除 塵 器噴 霧 干 燥 器 產(chǎn) 物煙 囪圖 2 10噴 霧 干 燥 法 工 藝 流 程 三 金屬氧化法 一些金屬氧化物如 MnO2 ZnO 等可以吸收煙氣中的 SO2 下面以氧化鎂 法為例簡(jiǎn)要介紹金屬氧化物法脫硫的基本反應(yīng)及工藝流程 氧化鎂法是以氧化鎂漿料吸收煙氣中的 SO2 生成 MgSO3 加熱可再生 MgO 再生獲得高濃度 SO2 用來生產(chǎn)硫酸和硫磺 氧化鎂吸收脫硫的工藝工程 包括四部分 煙氣預(yù)處理 SO 2 吸收 固體分離與干燥和 MgSO3 再生 工藝流程與設(shè)備 氧化鎂脫硫的工藝流程如圖 2 11 所示 尾 氣 去 吸 收 塔 元 素 硫制 硫 裝 置 除 塵焦 炭燃 油干 燥 塔燃 油 除 塵 去 煙 囪風(fēng) 機(jī)固 定 液分 離 器鎂 漿 箱蒸 汽再 熱 器補(bǔ) 充補(bǔ) 充 水吸 收 漿貯 存 箱煙 氣吸 收 塔 圖 2 1 氧 化 鎂 法 工 藝 流 程 在該工藝流程主要設(shè)備是文丘里吸收裝置 常用的是開米科 Chmico 洗 17 滌器 開米科洗滌器是一種組合式的文丘里吸收裝置 其特點(diǎn)是氣液接觸好 凈化效果高 處理氣體量大 單臺(tái)設(shè)備處理能力可達(dá) 250 無結(jié)垢故障 SmN 3 穩(wěn)定性好 可長(zhǎng)期連續(xù)運(yùn)行 但氧化鎂法脫硫的缺點(diǎn)是要求預(yù)處理必須除塵除氯 大約有 8 的 MgO 流失而 產(chǎn)生二次污染 四 活性炭吸附法 低濃度 SO2 除了用前面介紹的吸收法凈化之外 也可以采用吸附凈化法 常用的吸收劑是活性炭 活性炭吸附 SO2 在干燥 無氧條件下主要是物理吸 附 當(dāng)有氧和水蒸汽存在時(shí)會(huì)發(fā)生化學(xué)吸附 基本原理 煙氣通過活性炭床時(shí) SO2 O2 和 H2O 被吸附 然后它們之間在活性炭 表面上發(fā)生化學(xué)反應(yīng) OHSOHnSO24222 1 活 性 炭 如果用銅 鐵 鈷 鎳 鉻和鈰等金屬鹽浸漬活性炭 就可以發(fā)現(xiàn) 活性 炭對(duì) SO2 的吸附能力提高了 這可能是有催化氧化 SO2 的作用的緣故 一般 來說 活性炭對(duì) SO2 的吸附容量是 40 140g 1000d 活性炭 到達(dá)吸附平衡時(shí)的活性炭可以用水洗再生 得到稀硫酸 也可以用加熱再 生的方法 這樣可得到高濃度的二氧化硫 因?yàn)榧訜徇^程 碳將沉積在活性炭 上硫酸還原成二氧化硫 反應(yīng)式如下 2242 COHSCSOH 工藝流程 活性炭吸附 水洗再生脫硫法又稱魯奇式活性吸附法 因?yàn)檫@種方法是由德 國(guó)魯奇化學(xué)協(xié)會(huì)和法蘭克福的胡特惠遜公司開發(fā)的 其工藝流程如圖 2 12 所示 18 煙 氣 文丘里洗滌器 吸 附 器 活 性 炭 床 至煙囪循 環(huán) 槽 浸 沒 燃 燒 器燃 料 冷 卻 器 棄 去 水 15 圖 2 活 性 炭 吸 附 水 洗 再 生 法 工 藝 流 程 煙氣首先經(jīng)文丘里洗滌器除塵并冷卻 然后進(jìn)入一個(gè)活性炭吸附器 圖 2 12 中是兩個(gè)固定活性炭吸附器 一個(gè)吸附 另一個(gè)再生 平均吸附脫硫效率可 達(dá) 80 用水沖洗再生得到稀硫酸溶液進(jìn)入循環(huán)液槽 作為文丘里洗滌器的洗 滌液 在洗滌過程中 由于一部分水分蒸發(fā)而提高了硫酸濃度 可達(dá) 25 左右 硫酸進(jìn)一步經(jīng)過浸沒燃燒器 冷卻器和過濾器除去雜質(zhì) 最后可得到 65 70 的 硫酸 該工藝主要優(yōu)點(diǎn)是工藝簡(jiǎn)單 運(yùn)轉(zhuǎn)方便 副反應(yīng)少 無污水排放 可回收稀硫 酸 但也有缺點(diǎn) 主要是由于活性炭吸附容量有限 所以需要較大的吸附設(shè)備 一次性投資高 吸附劑需要頻繁再生 四 催化轉(zhuǎn)化法 煙氣中的 SO2 可以在催化劑的作用下被氧化成 SO3 再轉(zhuǎn)變?yōu)榱蛩峄厥?利用 也可在催化劑作用下還原為 H2S 再用特殊工藝回收硫磺 工作原理 反應(yīng)物分子從氣流中通過層流邊界向催化劑外表面擴(kuò)散 反應(yīng)物分子從催化劑表面通過微孔向催化劑內(nèi)部擴(kuò)散 反應(yīng)物分子被催化劑表面化學(xué)吸附 反應(yīng)物分子在催化劑表面上發(fā)生化學(xué)反應(yīng) 反應(yīng)產(chǎn)物脫附離開催化劑表面 反應(yīng)產(chǎn)物從催化劑內(nèi)部向外面和主流氣體擴(kuò)散 工藝流程 19 煙 氣 電除塵器 轉(zhuǎn)化器 省 煤 器鍋 爐 給 水 空 氣加 熱 器 吸收塔 冷 卻 器冷 卻 水圖 2 13煙 氣 脫 硫 的 催 化 氧 化 流 程 五 荷電干式吸收劑噴射法 該技術(shù)是美國(guó)阿蘭柯環(huán)境資源公司 Alanco Environmental Resources Co 20 世紀(jì) 90 年代開發(fā)的干發(fā)脫硫技術(shù) 投資少 占地面積小 工藝簡(jiǎn)單 但對(duì)于吸 收劑粉末中 Ca OH 2 的含量 粒度及含水率等要求較高 在 Ca S 比為 1 5 左右 時(shí) 脫硫率達(dá) 60 70 荷電干式吸收劑噴射系統(tǒng) Charged Dry Sorbent Injection CDSI 適用于中小型鍋爐的脫硫 與各種除塵設(shè)備聯(lián)合使用以達(dá)到脫 硫除塵的目的 該技術(shù)在美國(guó)亞利桑那州 Prescott 的瀝青長(zhǎng)安裝了第一套工業(yè) 應(yīng)用裝置 1995 年下半年以來 在我國(guó)山東德州熱電廠 75t h 煤粉爐和其他幾 個(gè)長(zhǎng)的中小鍋爐得以應(yīng)用 1 工藝原理 在鍋爐出口的煙道內(nèi)噴射干吸收劑 通常為消石灰粉末 脫 硫是一種傳統(tǒng)的技術(shù) 但由于以下兩個(gè)技術(shù)問題未能得到很好的解決 因此效 果不明顯 工業(yè)應(yīng)用的價(jià)值不大 一個(gè)技術(shù)難題是反應(yīng)溫度與滯留時(shí)間 在通 常的鍋爐煙氣溫度 低于 200 條件下 SO2 與 Ca OH 2 反應(yīng)生成 CaSO3 速 度較慢 充分反應(yīng)的時(shí)間在 4s 以上 而煙道內(nèi)延期的流速通常為 10 15m s 這樣就要求煙氣在進(jìn)入除塵設(shè)備之前至少要有 40 60m 長(zhǎng)的煙道 無論從占地 面積 還是煙氣溫度下降等方面考慮都是不能實(shí)現(xiàn)的 另一個(gè)技術(shù)難題是即使 有足夠長(zhǎng)的煙道 也很難保證吸收劑粉末一直懸浮在煙氣中與 SO2 發(fā)生反應(yīng) 因?yàn)榱６仍傩〉奈談╊w粒在進(jìn)入煙道后會(huì)因碰撞而重新聚集在一起形成較大 的顆粒 這樣 反應(yīng)只發(fā)生在大顆粒的表面 反應(yīng)機(jī)會(huì)大大降低 而且大顆粒 20 的吸收劑有可能由于自重而降落到煙道底部 如圖 2 14 所示 荷電干式吸收劑噴射系統(tǒng)包括吸收劑給料裝置 料倉 料斗 反饋式鼓風(fēng)機(jī)和干粉給料機(jī) 高壓電源和噴槍主體等 當(dāng)吸收劑粉末以以高速 流過噴槍主體產(chǎn)生的高壓靜電電暈充電區(qū)時(shí) 使吸收劑粒子都荷上負(fù)電荷 當(dāng) 荷電吸收劑粉末通過噴槍的噴管被噴射到煙氣流中后 由于吸收劑粒子都帶有 同樣電荷 互相排斥 很快在煙氣中擴(kuò)散 形成均勻的懸浮狀態(tài) 使每個(gè)吸收 劑粒子表面的電暈荷電 還大大提高了吸收劑的活性 降低了同 SO2 反應(yīng)所需 的滯留時(shí)間 一般在 2s 左右即可完成反應(yīng) 從而有效地提高了 SO2 的去除率 煙 氣 流 向 荷 電 干 式 吸 收 劑 噴 射 法 系 統(tǒng) 圖1 反 饋 式 鼓 風(fēng) 機(jī) 2干 粉 給 料 機(jī) 3 高 壓 電 源 發(fā) 生 器4煙 氣 管 道 5安 裝 板 6噴 槍 主 體 7高 壓 包 心 電 纜 圖 2 14 荷電干式吸收劑噴射法系統(tǒng)圖 此外 據(jù)阿蘭柯公司介紹 荷電的吸收劑粒子在煙氣流中還可能把一些亞 微米級(jí)的細(xì)塵粒吸附在自己的表面 形成較大顆粒 提高了煙氣中的平均粒徑 這樣就提高了相應(yīng)除塵設(shè)備對(duì)亞微米級(jí)塵粒的去除效率 2 技術(shù)要求 CDSI 系統(tǒng)一般安裝在鍋爐煙氣出口的適當(dāng)位置上 從吸收 劑噴入位置到除塵設(shè)備之間的煙道長(zhǎng)度應(yīng)能保證 2s 的滯留時(shí)間 為了提高吸收 劑噴入位置的粉塵濃度不超過 10mg Nm3 如果超過 應(yīng)考慮預(yù)除塵裝置來降 低塵濃度 21 3 主要設(shè)備 該技術(shù)脫硫的主要設(shè)備包括粉塵預(yù)處理裝置 高濃度粉塵時(shí) 需要 吸收劑噴槍 直流高壓電源發(fā)生器 干粉給料機(jī) 反饋式鼓風(fēng)機(jī) 吸收 劑料斗 吸收劑上料裝置 吸收劑噴射量控制中心 料位指示裝置 SO2 自動(dòng) 檢測(cè)系統(tǒng) 根據(jù)用戶需要 以及計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)等 4 主要技術(shù)參數(shù) 脫硫效率 60 70 Ca S 比 1 5 左右 占地面積 小于 100m2 對(duì)一臺(tái) 75t h 鍋爐 3 工藝流程的選擇 目前 全國(guó)燃煤鍋爐在電力 供暖行業(yè)中占絕大多數(shù) 燃煤鍋爐煙氣除塵 技術(shù)經(jīng)歷了水膜除塵 布袋除塵到電除塵的過程 隨著國(guó)家環(huán)保要求的提高和 布袋除塵器的運(yùn)用實(shí)踐 現(xiàn)在又出現(xiàn)了使用布袋除塵器的趨勢(shì) 在鍋爐布袋除塵器的早期運(yùn)用中 很多項(xiàng)目接受了失敗的慘痛 其主要原因在 22 于當(dāng)時(shí)的配套件 特別是濾料這一除塵器關(guān)鍵配套件的質(zhì)量不過關(guān) 國(guó)內(nèi)外都缺 少價(jià)格合理 耐高溫 能適用于燃煤鍋爐煙氣除塵的材料 布袋除塵器失敗后 燃煤鍋爐煙氣除塵基本應(yīng)用電除塵器 但隨著國(guó)家環(huán)保要求的日益提高 電除 塵器的廣泛運(yùn)用 其弱點(diǎn)也逐漸暴露出來 首先 電除塵器的除塵效率得不到保證 電除塵器運(yùn)行初期 除塵效率基 本能達(dá)到 99 但由于電廠燃煤品種的變化以及電除塵器結(jié)構(gòu)及工作原理的局 限 隨著運(yùn)行時(shí)間的延續(xù) 電除塵器內(nèi)部組件變形 積灰引起電場(chǎng)變化 除塵 效果一路下降 排放嚴(yán)重超標(biāo) 成為電廠的一塊心病 其次 電除塵器的運(yùn)行 綜合費(fèi)用高 電除塵器運(yùn)行一個(gè)周期后 部結(jié)構(gòu)變形 損壞嚴(yán)重 為保證正常 運(yùn)行 電廠不得不經(jīng)常對(duì)電除塵器進(jìn)行維修 維修投入的人力 物力及檢修停 產(chǎn)帶來的損失對(duì)電廠來說不是一個(gè)小數(shù) 電除塵自身耗電更是被形象地比喻為 電老虎 目前 隨著布袋除塵器濾料等配套件生產(chǎn)技術(shù)的日益提高 原來布袋 除塵器在燃煤鍋爐煙氣除塵運(yùn)用中失敗的因素 都得到了解決 特別是離線檢 修技術(shù)的成功運(yùn)用 使得脈沖袋式除塵器在鍋爐除塵技術(shù)中的運(yùn)用得到有力的 支持 國(guó)家環(huán)保政策對(duì)鍋爐煙塵的排放要求有了極大的提高 新的 火電廠污染 物排放標(biāo)準(zhǔn) GB13223 2003 已經(jīng)發(fā)布 新標(biāo)準(zhǔn)中對(duì)燃煤電廠的煙塵排放濃度 提高到了 50mg m3 一部分地方環(huán)保部門提出了更嚴(yán)格的要求 北京市從 2002 年 3 月 1 日起執(zhí)行的 北京鍋爐污染物綜合排放標(biāo)準(zhǔn) DB11 119 2002 煙 塵和二氧化硫的排放允許濃度嚴(yán)于很多先進(jìn)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn) 從 2005 年 11 月 1 日 起 已運(yùn)行的火電廠鍋爐到時(shí)煙塵排放濃度僅允許 30mg Nm3 目前四電場(chǎng)電 除塵器改為五電場(chǎng) 六電場(chǎng)也很難滿足要求 2003 年 7 月 1 日實(shí)行的 排污 費(fèi)征收使用管理?xiàng)l例 將對(duì)企業(yè)征收排污費(fèi) 超標(biāo)排放部分加倍收費(fèi) 這樣 對(duì)除塵器效率不高的企業(yè) 又增加了運(yùn)行成本 根據(jù)當(dāng)前形勢(shì) 靜電除塵器改 造為布袋除塵器已經(jīng)勢(shì)在必行 由于除塵器是鍋爐除塵系統(tǒng)中的關(guān)鍵設(shè)備 它 的工況效果將直接影響到整個(gè)系統(tǒng)的成敗 因此 對(duì)除塵器的設(shè)計(jì) 制造 安 裝 調(diào)試和運(yùn)行等每一個(gè)環(huán)節(jié)都需要精心安排 我們綜合考慮和比較了大氣反 吹布袋除塵器 回轉(zhuǎn)脈沖袋式除塵器和管噴脈沖袋式除塵器的性能特點(diǎn) 為保 證在各種環(huán)境條件下除塵器能長(zhǎng)期 安全 穩(wěn)定的工作 體現(xiàn)除塵器的最佳價(jià) 格性能比 決定采用包含了離線清灰 離線檢修功能的 RF DML 型脈沖布袋除 23 塵器 該形式的除塵器已經(jīng)在眾多廠家的眾多工程項(xiàng)目中得到運(yùn)用 RF DML 型脈沖布袋除塵器具有下進(jìn)風(fēng) 離線清灰 離線檢修 外濾式除塵 清灰效果好 過濾區(qū)全封閉 維護(hù)檢修機(jī)外執(zhí)行 操作方便 排放濃度低 運(yùn) 行費(fèi)用省等特點(diǎn) 內(nèi)蒙古呼市電廠運(yùn)用了水膜除塵 電除塵 布袋除塵三種技術(shù) 三種除塵 技術(shù)的運(yùn)用效果產(chǎn)生了鮮明的對(duì)比 相對(duì)電除塵器而言 RF DML 型脈沖布袋除塵器占地面積小 沒有電除塵器必 須的高壓整流設(shè)備及控制樓 無須專設(shè)除塵器供電變壓設(shè)備 并且長(zhǎng)期運(yùn)行費(fèi) 用較低 從投資角度來說 現(xiàn)在的 RF DML 型脈沖布袋除塵器的造價(jià)與三電場(chǎng)電 除塵器相比略高 接近或低于四電場(chǎng)電除塵器的造價(jià) 隨著濾料等布袋除塵器 的主要配件的逐步國(guó)產(chǎn)化 布袋除塵器的造價(jià)將進(jìn)一步降低 隨著國(guó)家環(huán)保法規(guī)的修訂 提高以及人們環(huán)保意識(shí)的進(jìn)一步增強(qiáng) 離線清灰低 壓脈沖布袋除塵器將成為鍋爐煙氣除塵的首選設(shè)備 針對(duì)電力發(fā)展趨勢(shì)和目前環(huán)境狀況 國(guó)家環(huán)保總局頒布了新的 火電廠大氣污 染物排放標(biāo)準(zhǔn) GB13223 2003 并于 2004 年 1 月 1 日正式實(shí)施 標(biāo)準(zhǔn)要 求第 2 時(shí)段和第 3 時(shí)段的火力發(fā)電鍋爐到 2010 年 1 月 1 日煙塵最高允許排 放濃度要達(dá)到 50 mg Nm 同時(shí)按著國(guó)家環(huán)保局 國(guó)家貿(mào)委 科技部 2002 26 號(hào)文件要求 燃用含硫大于 2 煤的機(jī)組或大容量機(jī)組 大于 200 MW 的電廠 鍋爐宜采用濕式石灰石 石膏法脫硫工藝 燃用含硫小于 2 煤的中小型電廠 鍋爐 小于 200MW 宜采用半干法或干法脫硫方式 綜上所述 本設(shè)計(jì) 150MW 燃煤電廠將會(huì)采用布袋除塵 荷電干式吸收劑 噴射法進(jìn)行脫硫初步的設(shè)計(jì)流程如圖 24 空氣 煤 炭 排放 灰灰 石 灰 回收利用 電噴槍石灰倉 煙 囪 二號(hào)布袋除塵脫硫煙道一號(hào)布袋除塵 鍋 爐 風(fēng)機(jī) 石 灰 電噴槍石灰倉 二號(hào)布袋除塵脫硫煙道一號(hào)布袋除塵 風(fēng)機(jī) 石 灰 電噴槍石灰倉 二號(hào)布袋除塵脫硫煙道一號(hào)布袋除塵 風(fēng)機(jī) 圖 3 1 設(shè)計(jì)脫塵除硫系統(tǒng)圖 說明 本流程圖采用布袋除塵器和荷電干式吸收劑噴射法 將燃煤鍋爐出來的 廢氣分成三條相同的處理管道 分別采用布袋除塵 荷電干式吸收劑噴射法進(jìn)行 除塵脫硫 尾氣達(dá)標(biāo)后再排放 25 4 過程設(shè)計(jì)計(jì)算 4 1計(jì)算鍋爐煙氣量 組成和物料衡算 現(xiàn)從設(shè)計(jì)蒸發(fā)量為 220t h 的燃煤鍋爐的現(xiàn)場(chǎng)取得的燃煤組成 質(zhì)量比 如下 C 65 7 灰分 18 1 S 1 7 H 3 2 水分 9 0 O 2 3 含 N 量不計(jì) 從 大氣污染控制工程 查得鍋爐熱效率 75 空氣過剩系數(shù)為 1 2 低位發(fā) 熱量 20939kj kg 水的蒸發(fā)熱 2570 8kj kg 煙塵的排放因子為 30 9 解 鍋爐燃煤量 煙氣排放量及組成 4 1 1 鍋爐燃煤量 已知煤的低位發(fā)熱量為 20939kj kg 水的蒸發(fā)熱為 2570 8kj kg 則蒸發(fā)量為 220t h 的鍋爐所需熱量為 2570 8 220 10 56 6 107 kJ h 需煤量為 36t h 3604175209 6 Kg 表 4 1 煙氣排放量及組成 以燃燒 1kg 煤為基礎(chǔ) 各組分 C S H O 水分 灰分 重量 g 657 17 32 23 90 181 質(zhì)量 mol 54 75 0 53 16 分子 0 72 分子 5 需氧 mol 54 75 0 53 8 0 72 理論需氧量 54 75 0 53 8 0 72 62 56mol kg 煤 理論空氣量 62 56 3 76 1 297 79 297 79 2 24 10 3 6 67m kg 煤 標(biāo)況 理論空氣量下煙氣組成 單位 mol CO2 54 75 SO2 0 53 H20 16 5 N2 62 56 3 76 理論空氣量 54 75 0 53 16 5 62 56 3 76 311 51mol kg 6 98 m kg 實(shí)際煙氣量 標(biāo)況 6 98 6 67 1 2 1 8 31 m kg 36t h 煤的煙氣量 標(biāo)況 36 103 8 31 299 16 103 m h 83 1m S 26 煙氣組成 標(biāo)況 Cso2 0 53 64 103 8 31 4082mg m C 煙塵 181 8 31 103 30 6534mg m 4 1 2 除塵效率的計(jì)算 查中華人民共和國(guó)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)火電廠污染物排放標(biāo)準(zhǔn) GB13223 2003 5 得 工業(yè)大氣污染物排放極限中顆粒物最高允許排放濃度為 50mg m3 所以最低的 除塵效率為 顆粒物 100 99 2 65340 50mg m 標(biāo)志 出口粉塵 粉塵入口 99 2 6534mg m 150 4 1 3 脫硫效率的計(jì)算 查中華人民共和國(guó)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)火電廠污染物排放標(biāo)準(zhǔn) GB13223 2003 5 得工業(yè)廢氣大氣污染物排放極限中含硫化物最高允許排放濃度為 850 mg m3 則 脫硫效率為 顆粒物 100 79 2 40825 入口 SO2 濃度 出口 SO2 濃度 850mg m 標(biāo)況 4082mg m 79 2 除 塵 系 統(tǒng) 脫硫系統(tǒng) 27 5 設(shè)備設(shè)施計(jì)算 5 1 一號(hào)布袋除塵器的計(jì)算 過濾式除塵器 又稱空氣過濾器 是使含塵氣流通過過濾材料將粉塵分離 捕集的裝置 采用濾紙或玻璃纖維等填充層作濾料的空氣過濾器 主要用于通 風(fēng)及空氣調(diào)節(jié)方面的氣體凈化 采用廉價(jià)的砂 礫 焦炭等顆粒物作為濾料的 顆粒層除塵器 是 20 世紀(jì) 70 年代出現(xiàn)的一種除塵裝置 在高溫?zé)煔獬龎m方面 引入注目 采用纖維織物作濾料的袋式除塵器 在工業(yè)尾氣的除塵方面應(yīng)用較 廣 袋式除塵器的除塵效率一般可達(dá) 99 以上 雖然它是最古老的除塵犯法之 一 但由于它效率高 性能穩(wěn)定可靠 操作簡(jiǎn)單 因而獲得越來越廣泛的應(yīng)用 同時(shí) 在結(jié)構(gòu)形式 濾料 清灰方式和運(yùn)行方式等方面也都得到不斷的發(fā)展 濾袋形狀傳統(tǒng)上為圓形 后來又出現(xiàn)了扁袋 在相同過濾面積下體積小而現(xiàn)實(shí) 較大的生命力 煙氣管道的選擇 本設(shè)計(jì)由于設(shè)計(jì)運(yùn)用了兩個(gè)布袋除塵器 壓力損失比較大 所以在管道選 擇的時(shí)候最好選擇比較低的流速 這樣在管道的壓力損失方面不致太高 在選 擇風(fēng)機(jī)的時(shí)候就更容易 本設(shè)計(jì)選擇管道的流速為 25m s 由于采用三套處理管道 三套布袋除塵 器 則每套管徑 md19 4 3258 d 取 1 20m 則煙氣流速為 sv 8 01432 一 設(shè)計(jì)估算 1 除塵效率計(jì)算 28 顆粒物 100 99 2 6534 0 2 選定除塵器型號(hào)為 MC 型脈沖袋式除塵器 采用脈沖噴吹清灰方式 濾料 采用玻璃纖維 其長(zhǎng)期工作的最高溫度為 280 鍋爐尾氣溫度大概在 150 允 許壓力損失為 800Pa 3 根據(jù)含塵濃度 濾料種類及清灰方式等 確定過濾氣速 Vf 3m min 4 過濾面積 A 1662m2fv Q603291 5 確定濾袋尺寸 直徑 d 300mm 高 l 6000mm 每條濾袋面積 265 014mdha 濾袋條數(shù) n 294 1 300 取整 300 a A 6 布陣 做成 4 組 每組 100 個(gè)布袋 4 100 其中有三組分為三個(gè)布袋除塵器 用于 三條處理管道 一組為備用布袋除塵器 每組如下圖 檢 修 走 道檢修走道 圖 5 1 布袋安裝分布圖 二 設(shè)計(jì)后的計(jì)算 29 過濾面積 A n a 300 5 65 1695 m2 過濾氣速 vf m min 94 21650 AQ 清灰時(shí)間的確定 p pf pp pf 110Pa p 800Pa pp p pf 800 110 690Pa t min125 0534 69 278pK2 gcv p 袋式除塵器的壓力損失 pf 清潔濾料的壓力損失 pp 通過顆粒層的壓力損失 Kp 顆粒層或?yàn)V料的滲透率 c 煙塵的密度 煙氣中粉塵濃度 g 氣體粘度 過濾氣速 設(shè)計(jì)說明 由于此除塵器只是作為脫硫器的一個(gè)預(yù)處理工序 預(yù)處理要求達(dá)到的除塵效率 為 75 而布袋除塵的效率可達(dá)到 95 99 所以此除塵的預(yù)處理可以待到 預(yù)期的目的 固可以進(jìn)行下一部的設(shè)計(jì)計(jì)算 5 2 荷電干式吸收劑噴射脫硫法的設(shè)計(jì) 由于荷電干式吸收劑噴射法所需要的荷電系統(tǒng)是美國(guó)阿蘭柯環(huán)境資源公司的專 利 對(duì)與脫硫荷電系統(tǒng) 我們只能向美國(guó)阿蘭柯環(huán)境資源公司購買 所以本設(shè) 計(jì)只需要設(shè)計(jì)吸收劑儲(chǔ)倉和脫硫煙道就可以了 30 設(shè)計(jì)計(jì)算 氫氧化鈣用量計(jì)算 36t h 煤的煙氣量 標(biāo)況 36 103 8 31 299 16 103 m h 83 1m S Cso2 0 53 64 103 8 31 4082mg m 的摩爾流量 83 1 4 082 80 4 24 mol S2SO 每套除塵脫硫管道 的摩爾流量 4 24 3 1 42 mol S2SO 本設(shè)計(jì)所采用的硫鈣比為 1 5 所以需要的 的摩爾流量為 1 42 1 5 2 12mol S 7632mol H2 HCa 1 小時(shí)所需要 的質(zhì)量為 7362 74 564768g 565kg 1 天所需要的 的質(zhì)量為 565 24 13560kg2 O 的密度為 2100kg m3 所以2 HCa 1 天所需要的 的體積為 2 a 35 6210m 定吸收劑儲(chǔ)倉的形狀為上部圓柱形 下部圓錐形 設(shè)計(jì)儲(chǔ)倉大概三天補(bǔ)充一次 吸收劑 因此儲(chǔ)倉的容積要在 20m3 左右 故設(shè)計(jì)如下 初定圓柱體的底面半徑為 1 5m 高為 3 米 儲(chǔ)料高度為 2 5m 圓錐題高度為 1 米 則儲(chǔ)倉的容積為 322212 015 415 14 3mhrr 滿足設(shè)計(jì)的要求 每條處理管道設(shè)計(jì)一個(gè)吸收劑儲(chǔ)倉 儲(chǔ)倉自造 選用 10mm 厚度的低炭鋼板 詳細(xì)設(shè)計(jì)見附圖 2 脫硫煙道設(shè)計(jì) 荷電干式吸收劑噴射法要求荷電后的氫氧化鈣與煙氣有兩秒以上的接觸時(shí) 間 為了使到脫硫煙道不至于過長(zhǎng) 影響脫硫效果 所以脫硫煙道的流速不能 選高 本設(shè)計(jì)選 10m s 所以初定脫硫煙道的長(zhǎng)度為 12 米 設(shè)計(jì)三套脫硫裝置 則每條脫硫煙道的管徑為 31 md8 134 108 取管徑為 1 9m 則管道的實(shí)際流速 sSV 8 93 142 由于 從荷電系統(tǒng)噴出后帶上電荷 不能簡(jiǎn)單地用普通鋼管來做脫硫煙2 OHCa 道 本設(shè)計(jì)在鋼管的里面加多了一層塑料 塑料不導(dǎo)電 所以荷電后的 就不會(huì)失去身上所帶的電荷 詳細(xì)設(shè)計(jì)見附圖 3 2 5 3 二號(hào)布袋除塵器的設(shè)計(jì)計(jì)算 由于煙氣的流量 溫度等各方面的特性經(jīng)過脫硫煙道之后沒有發(fā)生多大的變化 主要變化的主要是粉塵含量與粉塵的性質(zhì)發(fā)生了變化 所以二號(hào)布袋除塵器的 基本設(shè)計(jì)可以用一號(hào)一號(hào)除塵器的設(shè)計(jì) 它們不同點(diǎn)在于清灰周期 清灰周期的計(jì)算 脫硫后煙氣含塵量的計(jì)算 假設(shè)煙氣的脫硫效率為 70 則反應(yīng)生成的 的質(zhì)量為 3CaSO 1 42 70 120 356 16g 119280mg 剩余的 的質(zhì)量為 2 OHCa 2 12 2 12 70 74 47 064g 47064mg 總的含塵量為 119280 47064 166344mg 則 粉塵濃度為 3 2 6051 834mg 清灰時(shí)間 32 min137 052 694 78pK 22 gcvt 5 4壓力損失的計(jì)算 表 5 2 各管道的長(zhǎng)度 管道 1 號(hào)管道 二號(hào)管道 三號(hào)管道 四號(hào)管道 管道長(zhǎng)度 16 5m 13 4m 12 0m 20 0m 所以管道的總長(zhǎng)度為 16 5 13 4 8 0 20 61 9m 管道壓力損失計(jì)算 查得 d4 1200mm d 0 08 A 1 1304m2 實(shí)際流速 u 24 5m s 動(dòng)壓 為 170Pa PadlP84 1708 9612 彎頭等的局部損失根據(jù)經(jīng)驗(yàn)估算為 450Pa 布袋除塵器的最大允許壓力為 800Pa 所以系統(tǒng)的總壓力損失為 841 84 450 800 800 2892Pa 5 5 風(fēng)機(jī)的選擇 系統(tǒng)的總壓力損失為 2892Pa 每條處理管線風(fēng)量為 27 7m3 根據(jù) 給水 排水設(shè)計(jì)手冊(cè) 決定選用 Y4 73 型鍋爐離心引風(fēng)機(jī) 性能參數(shù)如下表 14 型號(hào) 流量 m 3 h 全壓 Pa 所需功率 千瓦 主軸轉(zhuǎn)數(shù) 轉(zhuǎn) 分 旋轉(zhuǎn)方向 16D 90000 134000 2098 2255 110 960 順 33 此風(fēng)機(jī)為陜西鼓風(fēng)機(jī)廠的產(chǎn)品 售價(jià) 3 萬 包括原配電動(dòng)機(jī) 電動(dòng)機(jī)型號(hào) 型號(hào) 功率 千瓦 額定電壓 伏特 額定電流 A Y315M2 6 132 380 250 6 過程投資概算 基建總投資第一部分工程投資和第二部分工程投資 第一部分投資包括主要工程項(xiàng)目投資 輔助工程項(xiàng)目投資 服務(wù)性工程鉤 子 生活福利工程投資 廠區(qū)公用工程投資 廠外工程投資 第二部分工程費(fèi)包括征地賠償費(fèi) 建設(shè)單位管理費(fèi) 安裝費(fèi) 調(diào)試費(fèi) 設(shè) 計(jì)費(fèi) 科學(xué)試驗(yàn)費(fèi) 臨時(shí)工程設(shè)