烟气超净排放设计说明书

.第一章 绪论 .31.1 概况 .31.1.1 设计概况 31.1.2 设计要求 31.1.3 处理指标 3第二章 工艺流程及初步计算 32.1 初步计算 32.1.1 烟气量计算 32.1.2 污染物浓度及去除率计算 .32.2 工艺流程的选取论证 32.2.1 超净排放技术路线 .32.2.2 除尘装置的选择 32.2.3 脱硫工艺装置的选择 .32.2.4 工艺选择综述 32.2.5 工艺流程 3第三章 工艺设计计算 .33.1 SCR 脱硝技术的设计 33.1.1 设计参数 33.1.2 设计计算 .33.2 电除尘器计算 33.2.1 设计参数 33.2.2 设计计算 33.3 海水脱硫系统设计 33.3.1 设计参数 33.3.2 设计计算 3第四章 系统阻力的计算 .34.1 系统阻力损失 34.1.1 沿程阻力损失： 34.1.2 局部阻力损失 34.2 各单体设备的阻力损失 .34.3 系统总阻力损失 34.4 风机和风量的计算 3.4.4.1 风机风量计算 34.4.2 风机风压的计算 34.4.3 风机选型 3.第一章 绪论1.1 概况1.1.1 设计概况 天津北疆电厂 21300T/H 锅炉燃用煤质分析资料(以 1kg 燃煤量计算）表 1-1名称及符号 单位 锅炉设计煤种脱硫设计煤种脱硫校核煤种收到基碳 Car % 60.33 60.33 56.04收到基氢 Har % 3.62 3.62 3.06收到基氧 Oar % 9.94 9.94 7.18收到基氮 Nar 2 % 0.70 0.70 0.75收到基硫 Sar % 0.41 0.50 0.60收到基灰分Aar% 10.91 10.91 24.73收到基水分Mar% 14.00 14.00 7.64氟 10-6 2.1 18.00 /砷 10-6 2.16 /煤质分析汞 10-6 0.13 /.名称及符号 单位 锅炉设计煤种脱硫设计煤种脱硫校核煤种氯 10-6 31.2 /收到基低位发热量Qnet,ar3 kJ/kg22.760 22.760 20.930二氧化硅 SiO2 % 36.71 36.71 53.19三氧化二铝Al2O3%13.99 13.99 22.12三氧化二铁Fe2O3%11.36 11.36 6.33氧化钙 CaO % 22.92 22.92 6.44氧化镁 MgO % 1.28 1.28 2.19氧化钾 K2O % 0.73 0.73 2.01氧化钠 Na2O % 1.23 1.23 0.69三氧化硫 SO3 % 9.30 9.30 1.95灰分分析二氧化钛 TiO2 % 1.33.1.1.2 设计要求1.设计原则脱销采用 SCR 技术，除尘器采用电除尘器，每台炉对应配备一套海水湿法脱硫装置，脱硫后的烟气经烟塔排放。脱硫装置设计脱硫率96%。每套烟气脱硫装置的出力在锅炉 BMCR 工况的基础上设计，最小可调能力与单台炉不投油最低稳燃负荷(即 35%MCR 工况，燃用设计煤种的烟气流量)相适应；烟气脱硫装置能在锅炉 BMCR 工况下进烟温度加 10裕量条件下安全连续运行。2.设计工作任务及工作量的要求包括课程设计计算说明书(论文)、图纸、实物样品等：（1）燃煤锅炉排烟量及二氧化硫浓度的计算。（2）净化系统设计方案的分析确定。（3）除尘器的比较和选择：确定除尘器类型、型号及规格，并确定其主要运行参数。（4）管网布置及计算：确定各装置的位置及管道布置。计算各管段的管径、长度、烟囱高度和出口内径以及系统总阻力。（5）风机及电机的选择设计：根据净化系统所处理烟气量、烟气温度、系统总阻力等计算选择风机种类、型号及电机的种类、型号和功率。1.1.3 处理指标按标准状态下烟尘浓度排放标准：10mg/m 3； SO2排放标准：.35mg/m3，NO x排放标准：50mg/m 3当地大气压为标准状态。第 2 章 工艺流程及初步计算2.1 初步计算2.1.1 烟气量计算排烟量的计算：以 1kg 煤为基准计算；表 1-1化学组成质量百分比成分质量mol理论需氧量mol产生烟气量molC 60.33 50.28 58.33 58.33H 3.62 36.2 10 5O 9.94 6.21 3.25 3.125N 1.4 1 1.07 0S 0.41 0.13 1.5625 1.5625水 分14.00 7.78 0 7.78灰分10.91 - - -煤质分析.1.理论需氧量=50.275+9.1+0.13-3.61=55.90mol/kg 煤2.理论空气量=（空气成分为 N2+O2）N2/O2=79/21=3.78Va=（1+3.78）Vo2=4.7855.90=267.20mol/kg3.理论烟气量=70.765+55.903.78=282.07mol/kg4.理论烟气体积=282.0722.4=6.32mN 3/kg 煤5.理论产生烟气量=40026.621000=5.30 /kg6103m6.实际产生烟气量=70.765+55.90（3.78+1）1.2=391.41mol/L7.实际共产生烟气量=391.4122.42400 =7.01 /361038.烟气中 SO2浓度：(假设煤燃烧时 S 全部转化成 SO2）mg/mN39476.8130vmfg22 SOC7.烟气含尘浓度： mg/mN3145.0TSP8.烟气中 NOX的浓度： )n(63.1g62 CVNOBNOX=1.63 1 （2.8 + 10.6 93.8）3061=6184mg/kgB煤质量燃料型氮向燃料型 NO 转化率n含氮量烟气体积Vg9.标准状态下烟气排放标准：.烟尘=10mg/m 3 SO2=35 mg/m3 NOX=50mg/m32.1.2 污染物浓度及去除率计算表 2-1粉尘 SO2 NOx浓度/mg/m 3 12454 949 6184排放浓度/mg/m 3 10.00 35.00 50.00去除率 99.92% 96.31% 92.91%2.2 工艺流程的选取论证2.2.1 超净排放技术路线方案一：锅炉SCRESP海水 FGD烟塔方案二：锅炉SCR布袋除尘wFGD烟塔2.2.2 除尘装置的选择2.2.2.1、除尘技术利用两相流动的气固或液固分离原理捕集气体中固态或液态颗粒物。有机械除尘装置（重力降尘室，惯性除尘器，旋风除尘器。 ） ，湿式除尘器，袋式除尘器，电除尘器等。近些年火力发电厂应用较为成熟的除尘设备型式有静电除尘器、布袋除尘器、电袋复合除尘器，近年来又出现了低 （低） 温静电除尘器、旋转电极静电除尘器、以及清新-旋风耦合等新工艺、新技术。除尘设备的选择根据除尘器的性能选择，除尘器的性能可分为工作性能和经济性能，工作.用性能包括流量 Q，压力损失 P 和除尘效率；经济性能包括设备的耐用年限及维修难易程度。2.2.2.2、除尘器的比较和选择（1）静电除尘：含尘气体在通过高压电场进行电离的过程中，使尘粒荷电，并在电场力的作用下使尘粒沉积在集尘极上，将尘粒从含尘气体中分离出来的一种除尘设备（2) 布袋除尘：含尘气流从下部孔板进入圆筒形滤袋内，在通过滤料的孔隙时，粉尘被捕集于滤料上，透过滤料的清洁气体由排出口排出（3）工艺特点比较：除尘工艺 电除尘 布袋除尘优点 压力损失小；处理烟气量大；能耗低，大约0.20.4kwh/1000 ；3m对细分尘有很高的捕集率；可在高温或强腐蚀性气体下效率高；性能稳定可靠；操作简单缺点 设备投资大 不适应粘性强粉尘；.2.2.3 脱硫工艺装置的选择2.2.3.1、烟气脱硫（FGD）世界上唯一大规模商业化应用的脱硫方法，是控制酸雨于二氧化硫污染最为有效和主要的技术手段。FGD 分为干法和湿法技术，干法 FGD 技术的脱硫吸收和产物处理均在干状态下进行。该法具有无污染废酸排出，设备腐蚀程度较轻，净化后烟温高、利于烟囱排气排散等，但存在脱硫效率低，反应速度慢，设备庞大等问题。湿法 FGD 脱硫技术是含有吸收剂的溶液或浆液，在湿状态下脱硫和处理脱硫产物。该法具有脱硫反应速度快、设备简单、脱硫效率高等优点，但普遍存在腐蚀严重、运行维护费用高及易造成二次污染等问题。2.2.3.2、脱硫工艺的比较与选择（1）海水脱硫工艺：除尘后的烟气冷却后进入脱硫吸收塔在喷淋而下的海水洗涤过程中，烟气中的 SO2 被海水吸收，净烟气经除雾器排放主要化学方程死如下： ;22142 HSOHSO+ = (气溶于海水）+3CO2(2)湿法脱硫工艺：除尘后的烟气在吸收塔内与浆液混合，其中操作范围小.与浆液中的 反应生成 , 被鼓入氧化空气中的2SO3CaO3CaS3O氧化最终生成石膏晶体 H24.主要化学方程死如下：吸收过程： ? ? ;S23S3? + + CaO32aCO2氧化过程： + ?HS21;4H?42S24.(3)工艺参数和技术特点比较脱硫工艺 海水脱硫 石灰石-石膏湿法脱硫Ca/S 无 1.03脱硫效率 90%-95% 95%-98%年可用率 95% 98%吸收剂耗量 无 ：260t/h3CaO副产品 无 石膏：210.8t/h单位投资 587 元/kw 913 元/kw脱硫单位成本 4925.2 元/t 5718.9 元/t优点 工艺简单，系统可靠，投资运行费用低，系统无结垢、堵塞问题，不产固体、液体污染物，不需要添加脱硫吸收剂运行管理简单技术成熟，运行可靠；脱硫剂易得，副产品石膏综合利用好；对锅炉负荷及煤种含硫量变化有良好的适应性，在不同的烟气负.荷及浓度下，脱硫系统仍可保持较高的脱硫效率及系统稳定性缺点 选址受地域影响大只适用于海边，燃用中低硫煤电厂系统流程较复杂，运行管理费用高；管道及烟囱需防腐；有脱硫废水产生2.2.4 工艺选择综述由于北疆电厂属于且机组较大、燃用中低硫煤，用静电除尘及海水脱硫适宜，处理量大、无脱硫废水、脱硫成本低，所以采用方案一较适宜。2.2.5 工艺流程锅炉SCRESP海水 FGD烟塔.第 3 章 工艺设计计算3.1 SCR 脱硝技术的设计3.1.1 设计参数（1）烟气进口 NOX浓度：6184mg/m 3 排放 NOX浓度50mg/mN3（2）处理气量 q=7.01 m3/h610（3）氨逃逸率：=13.58%3.1.2 设计计算（1）SCR 反应器尺寸计算A.催化剂横截面积： 取 V=10m/sVqA360m25.971036.AB.SCR 反应器横截面积 m231.5.971ASCR设反应器的宽为 0.6m，则反应器长 .9WLSCRC.催化剂体积m36.55024.19-ln1.3km-1ln6 ）（）（ ANOqVXD.催化剂层数计算层 02.3186.5hn催化剂总层数：n=4+1=5 层（一备一用）E.SCR 反应器的高度.m2.187).2(5hn1 CSCR）（(2)SCR 塔的设计塔高计算H= 2.31hscr塔长、宽的计算为方便安装和调试在反应器两个方向共留 2m,则长宽分别为 l=13m，b=11m塔体壁厚计算塔体外部设有加固肋，余用横向加固方式，即塔体若干水平加固圈组成H= mhscr2.18=5.64m =0.21H=3.82mH302Hm91.6.04=0.14H=2.55m5H H1 H2 H3 H4 H51 0.6H 0.4H - - -2 0.45H 0.3H 0.25H - -3 0.37H 0.25H 0.21H 0.17H -4 0.31H 0.14H 0.18H 0.16H 0.14H.h1=H1=5.64m h2=H1+H2=9.46mh3=H2+H3=3.82+3.28=7.1m h4=H3+H4=3.28+2.91=6.19mh5=H=18.2m第一段壁厚： =1tgl31则 m97.3864.59.70.5.41 第 i 段壁厚： =ithglii)(1.3.2 电除尘器计算3.2.1 设计参数烟气流量 Q=3.51 m3/h 烟尘含量：61012454mg/m3预计去除率 =99.92 电除尘器进口风速：10-20m/s电场风速：0.7-1.4m/s 取 1.0m/s 驱进速度：0.04-0.2m/s 取 0.15m/s集尘极板间距设计为 400mm 电晕极间距为 200mm3.2.2 设计计算（1）集尘极板总面积= =33675.3m2WeQA)1ln(3602.9.1ln(5.-0）比表面积： m3/hm25.4.fA实际集尘板面积考虑到处理烟气量温度，压力，供热系统可靠性等因素的影响，取储备系数 k=1.5-2.0，则所需集尘板面积：取k=1.5=1.5A=148.725m2 取集尘极板总面积 200m2sA则实际比面积 =17.55m3/hm21750.3f6 SAQ（2）除尘效率校核=1-e-fw=1- =99.99e2.014.（3）电场断面面积Ac= =975m2(电场风速 V=1.0m/s）13605.VQ（4）极板高度H= m2.31975c（5）电场断面高度B= 2.31.975cHA（6）集尘极集尘极排数 n= B 为集尘极间距 取 400mmB排 取 80 排05.7914.23n集尘极长度 L= 取 L=7mm6.2.31-86-( ）（） HA（7）电场设计，设计 4 个电场实际安装集尘板个数为 320 个安装后集尘极总面积 A0=n l H=320 7 32=71680m2A：停留时间：t=L/V=7/1=7s 取 t=7sB：工作电压：U=E B=250 400=100kVC：工作电流：取单细流常数为 i=0.005A/m2 则 I=Ai=33675.3 0.005=168.377（A）D：电除尘器阳极线的个数：N=L/ L 804=11200 个L电晕极间距去 200mm（8）电极选择A.阳极系统：阳极板作用是捕集荷电粉尘形式：二鱼鳞形波纹状，棒锥形，Z 型，C 型.C 型板由两部分组成，中间是凹凸条槽较小，平直部分较大，两边做弯钩 型称其为防风沟，防风沟能防止气流的 到极板表面可减少粉尘的二次粉尘，提高除尘效率，板面电性能好，有足够刚度，故本次实际采用 C 型板。B.阴极系统：电晕放电，形成大量的电子和正负离子为尘粒荷电创造条件形式：管型芒刺线，晕形线，锯齿线，龟骨针刺线，螺旋线，鱼钢芒刺线，由于新型管型芒刺线起晕电压低，极线强度好，对烟气变化适应性强，且极线制造容易，质量轻，成本低，不会形成电流死区，能够提高除尘效率。故本次设计选用新型管型芒刺线。（9）静电除尘器总体尺寸的确定A.宽度方向上的尺寸a.内壁宽B= 2BZB=400 4+2 400=2400mm=2.4m B除尘器内壁厚B集尘板间距：400mmZ电场通道数：4b.柱间距Lk=B+2 +eLk除尘器宽度方向上的柱间距：mm2 收尘器板钢板的厚度 mm.柱的宽度 mm e根据经验取 =5mm =200mmeLk=2400+2 5+200=2610mm=2.61mB.长度方向上的尺寸计算a.电除尘器长度 LH=2le1+2nle2+（n-1）CLH电除尘器长度 mmLe1电晕线极吊杆至进水箱大端面的距离 mmLe2集尘极侧距电晕线吊杆的距离 mmC两电极框架吊杆间距离 mm根据经验取 2e1=500mm le2=470mm C=400LH=2 500+2 5 470+(80-1）400=37300mm=37.3m 取 LH=37.5mb.长度方向上柱间距Ld= 2Cle则 m810470将收尘极板安装在顶梁底面，每电场的荷重电两根梁和柱承担高柱的形等距C.高度方向上的尺寸计算从收尘器顶梁底面到阳极板上端的距离（mm）H1=h+h1+h2+h3h1从收尘器顶梁底面到阳极 板上的距离 mmh2除尘器下端至抨击杆的中心距离 mm.h3抨击杆中心至灰斗上端的距离 mm根据经验取 h1=200mm =40mm h3=200mm2hH=h+h1+h2+h3=32000+200+40+200=320440mm 取 H=32.5m3.3 海水脱硫系统设计3.3.1 设计参数=949mg/m3 CSO2=1.75 (1-10)=1.66 m3/hQ610610逆流喷淋塔内设计流速=2.5-5m/s 取 V=5m/s3.3.2 设计计算（1）吸收塔直径吸收塔截面积： 362.93051.mVQA吸收塔直径： 圆整 DN=11m8.4.D（2）吸收浆液量：原烟气与吸收液中吸收塔内反应时间 2-5s 取 5s吸收区高度 m25h1vt液气比：一般在 8-25L/m3 取 20L/m3 所需吸收浆液量为V= m3/h46102.0.（3）氧化塘：吸收液在氧化槽内停留时间取 5min则氧化槽容积为 m3276.053.4V设计氧化槽直径为 D=12m .3232421HCOCOSS则氧化槽高度 m24,7.3124.362 取VHD（4）喷淋层：设计中喷嘴选择螺旋喷嘴流量为 36-80m3/h设计每个喷嘴流量为 80m3/h则吸收塔内喷嘴个数： 个 41502.n每平米安装 1 个，则每层需装 93 个，则吸收塔内喷淋层数 层59341n（5）氧化系统氧化空气量计算：( =1.429kg/m3）.0252QSOV2实际理论空气量m3/hh/89.1252.049.1.6V实际氧化空气量的利用率为 25-30，则实际空气量为 1259.89/25=4195.2m 3/h（6）除雾器：折流板式除雾器第一级板距：30-75mm 第二级板距：20-30mm 两者间距：1.5m.一级距喷淋母管间距：2m 二级背面距烟道截面为 1m（7）循环浆液泵：每台循环浆液泵对应一层喷淋层，共需 6台，5 用 1 备型号：FWPF800-933 离心泵（8）氧化风机：型号 TSC-80 罗茨风机（9）除雾器冲洗系统第一级除雾器设计上下两层冲洗水第二级除雾器只设逆风面冲洗水第一级逆风面的冲洗水量为 1.0L/sm2第一级背面和第二级逆风面的冲洗水量为 0.34L/sm2（10）吸收塔尺寸1.塔径：吸收区 DN=1.2m氧化槽 DN=12m2.吸收塔高度:吸收区高度：h 1=25m除雾器高度：h 2=4m塔底氧化槽高度：h 3=2m.第四章 系统阻力的计算4.1 系统阻力损失沿程阻力损失： )(21aPdvL局部阻力损失： )(2a4.1.1 沿程阻力损失： 参数选择： （金属管） 02.=1.37kg/m3 =1.293kg/m3烟 空 气锅炉-SCR：Q=3.51 m3/h D=3000mm L=10m61sQAVD/184.0/5422paPaP.053.10.21SCR-ESP: Q=3.51 （1-10%）=3.16 m3/h 6 610D=3000mm L=60m= =130.6m/sAQV310264./.PaP9.516325.160.21 ESP-FGD: Q=1.75 （1-15%） =1.49 m3/h D=3000mm 6 610L=30m=AQVsm/75.84360/19.2paPaP3.132.0.214.1.2 局部阻力损失参数选择：弯头 =0.23 T 型三通 =0.55 V=6.41m/s锅炉-SCR: 一个弯头（90）=0.23 =3631.82pa2VP321.45.SCR-ESP:两个弯头（90）=0.23 =5884.44pa2226.105.ESP-FGD:两个弯头（90）一个 T 型三通=20.23 +0.5522VP275.81=2614.56pa75.8124.2 各单体设备的阻力损失（1）SCR: =830paP（2）电除尘： =1200pa（3）FGD: =2000pa.4.3 系统总阻力损失=2105.4+5116.9+517.73+3631.82+5884.44+2614.56+2830+h21200+42000=33kpa4.4 风机和风量的计算4.4.1 风机风