燃煤电厂烟气除尘脱硫工程设计 毕业论文

150MW 燃煤电厂烟气除尘脱硫工程设计 广东工业大 学 I 设计总说明设计总说明 本设计针对燃煤废气的性质，采用布袋除尘，有荷电干式吸收剂喷射法去 除二氧化硫。布袋除尘具有除尘效率高、造价低、处理烟气量大、低耗能、运 行稳定等特点，荷电干式吸收剂喷射法具有造价低、占地面积小、脱硫效率高、 运行费用低等特点，特别适合中小型锅炉的烟气脱硫。是目前比较新的一种脱 硫技术。根据要去除的污染物，采取先用布袋除尘器预除尘，再用荷电干式吸 收剂喷射法脱除二氧化硫，最后再用布袋除尘器处理未气。 关键词：关键词：二氧化硫 燃煤废气 布袋除尘器 荷电干式吸收剂喷射 法 150MW 燃煤电厂烟气除尘脱硫工程设计 广东工业大 学 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 150MW 燃煤电厂烟气除尘脱硫工程设计 广东工业大 学 III 目目 录录 1.1. 绪论绪论1 2.2. 工艺流程论证2 2.1废气的除尘方法2 2.2废气脱硫的方法9 3.3. 工艺流程的选择21 4.4. 过程设计计算24 5.5. 设备设施计算 - 26 - 5.1 一号布袋除尘器的计算- 26 - 5.2 荷电干式吸收剂喷射脱硫法的设 计28 5.3 二号布袋除尘器的设计计算 30 5.4 压力损失的计算 31 5.5 风机的选 择31 6.6. 过程投资概算 32 7.7. 结语 34 参考文献35 致辞致辞36 150MW 燃煤电厂烟气除尘脱硫工程设计 广东工业大 学 IV 1 1 绪论绪论 大气是人类赖以生存的最基本的环境要素之一，任何生物从它诞生之日起， 就需要通过呼吸维持生命，停止呼吸就意味着生命的终结。随着人类生产和生 活活动的发展，当它对大气产生的影响超过其自净能力时就会对大气造成污染。 自我国改革开放以来，虽然在加强大气环境管理、防治大气污染方面制定和 实施了有关政策和措施，一些城市的大气污染已在一定程度上得到了控制。但 是从总体上看，随着我国城市化的发展，特别是城市人口的急剧增加和工业的 迅速发展，城市污染已相当严惩许多大中城市的人们长期生活在一个空气浑浊、 烟尘弥漫的环境之中。据报道：1996 年全国城市空气中总悬浮颗粒物浓度普遍 超标，部分城市二氧化碳污染相当严惩酸雨降水污染普遍加重，氮氧化物污染 已成为少数大城市空气中的首要污染物。全国城市总悬浮物、二氧化硫和氮氧 化物平均浓度分别为 309g /m3、79g /m3 和 47g /m3。 我国是一个以煤炭为主要能源的国家，煤炭在我国的能源构成中占有重要 的地位，这就决定了我国的大气污染主要以煤烟型污染为主。据统计，1996 年 我国原煤产量达到 13.97 亿吨，在这些原煤中除极少一部分用于出口以外，绝 大部分都用在国内的工业生产和民用生活上。并且根据我国的能源政策，在今 后相当长的时期内煤炭在我国能源构成中的重要地位不会改变，我国的耗煤量 还会持续增长。因此，我国在较长时期内的煤烟型污染也还会有一定的增加， 这就给大气污染的防治带来极大的困难。 另外，我国煤炭的使用格局和使用方式与国外发达国家有着很大的差距。 在发达国家煤炭主要用于发电，如美国火力发电厂消耗了 80%左右的煤炭，并 配备有效率较高的除尘、脱硫设备，使燃煤引起的污染行到有效的控制。而在 我国除约 35%的煤炭用于火电厂发电以外，其余 65%的煤炭主要用于企业、事 业单位及民用的锅炉、窑炉、公共福利炉灶和千家万户的炊事灶。这些炉灶量 大面广，燃料利用率较低，又是低烟囱排放，对城市大气环境的影响最为严重， 是当前亟待治理的污染源15。 150MW 燃煤电厂烟气除尘脱硫工程设计 广东工业大 学 - 2 - 2 2 工艺流程论证工艺流程论证 2.12.1 废气的除尘方法废气的除尘方法 2.1.1 除尘器的分类 从含尘气流中将粉尘分离出来并加以捕集的装置称除尘装置或除尘器。根据 主要除尘机理，目前常用的除尘器可分为：机械除尘器电除尘器过滤式 除尘器湿式洗涤器等9。 机械除尘器机械除尘器 它是利用质量力（重力、惯性力、离心力）的作用使粉尘与气 流分离沉降的装置，包括重力沉降室、惯性除尘器和旋风除尘器等。 电除尘器电除尘器 它是利用高压电场使尘粒荷电，在电场力的作用下使粉尘与气流 分离的装置。 过滤式除尘器过滤式除尘器 它是使含尘气体通过织物或多孔填料曾进行过滤分离的装置， 包括袋式过滤器、颗粒层过滤层等。 湿式洗涤器湿式洗涤器 它是利用液滴或液膜洗涤含尘气流，使粉尘与气流分离沉降的 装置，它可用于除尘，也可用于气体吸收。当专用于气体除尘时，也称湿式除 尘器。 上述四类六种除尘器示于表 2-1 ，表中分离区指除尘器内粉尘最后从含尘气体 中分离出来的空间，简图中的虚线指示出分离界面。 表表 2-1 四大类六种除尘齐的除尘过程四大类六种除尘齐的除尘过程 项目机械力除尘器电除尘器过滤式除 尘器 洗涤除尘 器 捕集阶段 作用（力） 重力惯性力离心力电力惯性碰撞 拦 截 扩 散 电力沉降 惯性碰撞 拦 截 扩 散 捕 集 分 离 过 程 分离区与 作用力 流动呆 滞区重 力 边壁上 超极限 负荷 外筒内 壁超极 限负荷 沉降极附 着力 滤料层附 着力 液体表面 表面张力 150MW 燃煤电厂烟气除尘脱硫工程设计 广东工业大 学 - 3 - 按除尘效率的高低，可把除尘器分为高效除尘器（电除尘器、过滤式除尘 器和高能文丘里洗涤器） 、中效除尘器（旋风除尘器和其他湿式除尘器）和低效 除尘器（重力沉降室、惯性除尘器）三类。 此外，还按除尘器是否用水分为干式除尘器与湿式除尘器两类。近年来， 各国十分重视研究新的高效微粒控制装置。现代除尘装置的发展趋势是将多种 捕集机制巧妙、综合应用于同一除尘过程，使其效率大为提高。例如，童志权 等开发的 XP 系列湿式除尘装置就综合利用了离心力、惯性力及液滴、液膜、 气泡捕集的多种机理，使工业装置的除尘效率均能达到 99%以上，达到了电除 尘器的效果。 2.1.2 除尘器的性能指标 表示除尘器性能的指标有下列六项： 1、处理含尘气体的量，是代表除尘器处理含尘气体能力大小的指标，一般 用通过除尘器体的体积流量（m3/h 或 m3/s）表示； 2、除尘效率； 3、压力损失； 4、设备投资及运行管理费用； 5、占地面积或占用空间体积； 6、设备可靠性及使用寿命。 前三项属于技术指标，后三项属于经济指标。 2.1.3 除尘器的压力损失 除尘器的压力损失p（又称阻力）是气体流经除尘器时所消耗的总机 械能。流体的总机械能包括势能与动能，而势能又由位能和压能两项组成。 在除尘器内，由于高度变化不大，气体的重度较小，位能一般可忽略不计。 因此，总机械能 e 可用压能 p 和动能 2/2 之和表示，即 e=p+2/2 在除尘技术中，习惯以静压代表压能，以动压代表动能，两者之和称 150MW 燃煤电厂烟气除尘脱硫工程设计 广东工业大 学 - 4 - 为全压，代表总机械能。因此，除尘器的压力损失一般用除尘器进，出口 断面上齐鲁平均全压之差 p（Pa）表示。 除尘装置的阻力主要和流速、流动状态、流体性质、流道大小及形状 等因素有关。不同类型除尘器的阻力计算式是不同的，后面将分别介绍。 由于通风机所耗功率与除尘器的阻力成正比，所以总希望其值小些。 各种除尘器简介 （一）重力沉降室 结构如图 2-2 所示，含尘气流进入后，粉尘借本身重力作用向底部自 然沉降。要使具有沉降速度为 vs的尘粒在沉降室内全部沉降下来，必须使 气流通过沉降室的时间 L/v 大于或等于尘粒从顶部沉降到底部灰斗所需的 时间 H/v，即 s v H v L 式中 L除尘室长度，m； H沉降室高度，m； v沉降室内气流的水平运动速度，m/s。 含尘气流 尘粒 图2-2 重力沉降室 当沉降室的实际高度 H 大于粉尘的沉降高度 h（=vs）时，可用 h/H 150MW 燃煤电厂烟气除尘脱硫工程设计 广东工业大 学 - 5 - 表示沉降室的分级效率 H L HH h ss d 重力沉降室结构简单，投资少，性能稳定可靠，维修管理容易，压力 损失小（50150Pa） ，但设备庞大，效率低。适用于净化密度大颗粒粗、 磨损强的粉尘。设计好时能捕集 4050m 以上尘粒，不宜于捕集 20m 以下尘粒。常用作多级净化系统的第一级粗净化。 （二）惯性除尘器 惯性除尘器是使含尘气流冲击在挡板上，或让气流方向急剧转变，使 尘粒受惯性力作用而从气流中分离出来的一种除尘装置。起除尘机制示于 图 2-3。冲击到挡板 B1 上的尘粒当中，惯性力大的粗尘 d1 首先被分离下来， 而被气流带走的尘粒（如 d2，d2d1）由于挡板 B2 使气流方向转变，借离 心力作用又被分离下来，烟气中带走的尘粒 d3得 d4=1200mm,/d=0.08,A=1.1304m2 实际流速 u=24.5m/s.动压 为 170Pa Pa d lP84.84117008 . 0 9 . 61 2 2 弯头等的局部损失根据经验估算为 450Pa，布袋除尘器的最大允许压力为 800Pa。所以系统的总压力损失为： 841.84+450+800+800=2892Pa 5.55.5 风机的选择风机的选择 系统的总压力损失为 2892Pa，每条处理管线风量为 27.7m3。根据给水 排水设计手册 ，决定选用 Y4-73 型锅炉离心引风机，性能参数如下表14： 型号流量 （m3/h） 全压 （Pa） 所需功率 （千瓦） 主轴转数 （转/分） 旋转方向 16D90000-1340002098-2255 110960 顺 150MW 燃煤电厂烟气除尘脱硫工程设计 广东工业大 学 - 33 - 此风机为陕西鼓风机厂的产品，售价 3 万（包括原配电动机） 电动机型号：电动机型号： 型号功率（千瓦）额定电压（伏特）额定电流（A） Y315M2-6 132380250 6 6 过程投资概算过程投资概算 基建总投资第一部分工程投资和第二部分工程投资。 第一部分投资包括主要工程项目投资、辅助工程项目投资、服务性工程钩 子、生活福利工程投资、厂区公用工程投资、厂外工程投资 第二部分工程费包括征地赔偿费、建设单位管理费、安装费、调试费、设 计费、科学试验费、临时工程设施费。 序号名称单位数量单价金额备注 一、直接费用 （一）设备费用 1 布袋除尘器台 7 8 万元56 万元 2 干法脱硫装置套 3 50 万元150 万元美国进口 3 脱硫控制系统套 1 50 万元50 万元 4 电气设备套 1 5 万元5 万元 5 石灰仓个 1 5 万元5 万元 6 斗式提升机台 1 10 万元10 万元 7 计量料斗个 3 3 万元9 万元 8 给料机台 3 1.5 万元4.5 万元 9 脱硫烟道10 万元10 万元 10 二氧化硫在线仪台 1 10 万元10 万元 11 烟气管道1 万元 12 风机台 3 3 万元9 万元 13 设备费小计316.5 万元 （二）建构筑物费用 1 石灰仓及风机室处 1 20 万元20 万元 2 在线仪表室处 1 25 万元25 万元 3 烟道支架个 18 3.5 万元21 万元 150MW 燃煤电厂烟气除尘脱硫工程设计 广东工业大 学 - 34 - 建构筑物费用小计66 万元 直接费用合计382.5 万元 二、间接费用 1 设计费 24 万元 2 安装费 30 万元 间接费用合计54 万元 项目总投资项目总投资 436.5436.5 万元万元 运行费用（包括水、电、气、药剂、人工等费用） 1、年电费为 132 千瓦3 台8000 小时0.6 元/小时=190 万元 2、消石灰费用为 1.695 吨/小时8000430 元/小时=58.3 万元 3、运行人员 8 人，人年均工资 2.5 万元，年费用 82.5=20 万元 4、蒸汽、压缩空气年费用约 10 万元 合计年运行费用为 278.3 万元 项目的可行性： 广州造纸集团有限公司热电站 3 号锅炉烟气脱硫项目采用美国阿兰柯公司 “荷电干法”脱硫工艺，在技术上均有一定的先进性，脱硫效率较高，占地面 积较小，投资较低。脱硫后烟气 SO2 浓度达到了国家规定的一级排放标准，每 年可消减 SO2 2500 吨。具有较高的环境效益和经济效益。该项目具有较高的可 行性。 150MW 燃煤电厂烟气除尘脱硫工程设计 广东工业大 学 - 35 - 7 7 结语结语 燃煤锅炉排放的废气，经过本设计的净化系统治理后，取得了良好的环境 效益、经济效益和社会效益。 本设计运用了“布袋除尘荷电干法脱硫布袋除尘”的两次除尘一次脱 硫的设计概念，在我的设计生涯是一次突破。通过本次设计，我不但系统地学 习了以往所学过的知识，而且通过参观实习，理论联系实际，使我自己对所学 的知识有了更深入的了解，而且积累了初步的实践经验，锻炼了独立思考，以 工程思想去解决实际问题的能力，这些都对我是一笔宝贵的财富，必将对即将 走入社会的我有深远的影响。同时我也发现了许多自己不懂的东西，以后要加 强学习。 通过本次设计，在电厂废气处理方面学到了很多知识，同时结合实际，总 纪结了几条建议： (一)加大脱硫技术自主创新力度。国家加大资金投入，支持烟气脱硫的 自主创新。对于引进的脱硫技术，创新的重点是降低工程造价和降低系统能源 消耗。对于原始创新的，特别是已完成 5 万千瓦及以上机组试验工程的脱硫技 术，创新的重点是适用于更大装机容量的脱硫技术。对于已有工程业绩的脱硫 技术，创新的重点是副产品的有效利用和完全处置。对于关键设备，创新的重 点是提高设备可靠性和使用寿命。 (二)加强脱硫产业化管理.严格市场准入，实行脱硫公司资质管理制度， 通过市场竞争实现优胜劣汰；细化相关规定，加强对招投标活动的管理和监督； 加强脱硫工程后评估，并将后评估结果作为脱硫公司资质审核的重要内容。建 立健全烟气脱硫工艺设计、制造、安装、调试、运行、检修、后评估等技术标 准和规范，提高烟气脱硫整体技术水平。 (三)充分发挥政府、行业组织、企业在二氧化硫控制中的作用。火电厂 150MW 燃煤电厂烟气除尘脱硫工程设计 广东工业大 学 - 36 - 二氧化硫控制涉及政府、行业组织、企业等各个方面,必须充分发挥各方面的作 用。政府部门要坚持依法行政，同时确保引导性政策如电价政策到位。加强对 烟气连续监测系统的建设和管理，对烟气脱硫设施运行进行有效监督，加大对 二氧化硫超标排放企业的处罚力度。企业是实施烟气脱硫工程的主体,必须按照 法律、法规和标准的要求，确保二氧化硫稳定达标排放。进一步发挥行业协会 等中介组织的作用，建立有效的行业自律体系。 最后我希望广大读者在阅读过我的设计后能提出宝贵的意见，指出好的， 批评不好的。我希望在与各位的交流中，自己的能力可以不断的高。达到共同 进步。 参考文献参考文献 1 Licht,W. Publisher,New York,NY(US);Marcel Dekker,Inc. System Entry Date:2001 May 13. 2 Dry Removal of Gaseous Pollutants from Flue Gases with the CFB(FGD by CFB).Lurgi Report,Germany,1990 3 L.EKman.LIFAC经济有效的脱硫方法.芬兰:Fortum Engineering Ltd. 4 新井