燃煤电厂袋式除尘与脱硫系统设计.doc

徐州工程学院毕业设计(论文)图书分类号：密 级：毕业设计（论文） 某燃煤电厂烟气袋式除尘与脱硫工艺设计 DESIGN OF FLUE GAS BAG TYPE DUST REMOVAL AND DESULPHURIZATION PROCESS FOR COAL POWER PLANT学生姓名冷孙艳学院名称环境工程学院学号20111702204班级11环工2专业名称环境工程指导教师张学杨2015年5月30日徐州工程学院毕业设计徐州工程学院学位论文原创性声明本人郑重声明： 所呈交的学位论文，是本人在导师的指导下，独立进行研究工作所取得的成果。除文中已经注明引用或参考的内容外，本论文不含任何其他个人或集体已经发表或撰写过的作品或成果。对本文的研究做出重要贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式标注。本人完全意识到本声明的法律结果由本人承担。论文作者签名： 日期：年 月日徐州工程学院学位论文版权协议书本人完全了解徐州工程学院关于收集、保存、使用学位论文的规定，即：本校学生在学习期间所完成的学位论文的知识产权归徐州工程学院所拥有。徐州工程学院有权保留并向国家有关部门或机构送交学位论文的纸本复印件和电子文档拷贝，允许论文被查阅和借阅。徐州工程学院可以公布学位论文的全部或部分内容，可以将本学位论文的全部或部分内容提交至各类数据库进行发布和检索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存和汇编本学位论文。论文作者签名： 导师签名： 日期：年 月 日 日期：年 月日摘 要随着工业的发展，环境污染日益严重，人们赖以生存环境遭到严重破坏。破坏环境的首恶之一就是大量无限制排放造成的酸雨。的来源主要是工业、电力及人们的日常生活。资料显示，中国大量的采暖锅炉未安装脱硫系。该设计采用系统相对简单的石灰石石膏湿法烟气脱硫对某燃煤电厂烟气脱硫系统进行设计。 除尘器则是选择的袋式除尘某燃煤电厂烟气脱硫系统进行设计。本设计首先通过计算烟气流量确定了烟气除尘方式及设备；然后对各种脱硫方式及现状进行简单的介绍；而后通过计算浓度等选择石灰石石膏湿法脱硫系统；而后重点介绍简易石灰石/石膏湿法脱硫系统，确定了脱硫烟气量、再热烟气量等重要参数；而后对简易石灰石/石膏湿法脱硫系统进行简单的计算及选型。 最后对烟囱高度、风机风量、功率进行计算。关键词 袋式除尘；烟气脱硫系统设计；湿法烟气脱硫； 烟囱高度设计ABSTRACTWith the development of industry, Environment has been seriously damaged. One of the chief culprit to the environmental damage is acid rain that caused by unrestricted emissions of SO2. The source of SO2 is mainly industry , power and peoples daily life. Data shows that China large heating boiler is not installed desulphurization system. The design uses a coal-fired power plant flue gas desulfurization system to solve the problems. This design first determined the way of removing the flue gasand equipment ; then it briefly introduces various desulfurization method and current situation; then introduces the simple limestone / gypsum wet flue gas desulfurization system, the important parameters of flue gas desulfurization, flue gas reheat quantity were determined; finally it calculates and selects the Jian Yishi limestone / gypsum wet FGD system .Key words：bag filter; design of flue gas desulphurization system ; wet flue gas desulfurization; height of chimney 目录1前言11.1背景11.2 煤炭中硫的分布及其去除21.2.1 煤炭中硫的分布21.2.2 煤炭中硫的去除方法21.3 烟气脱硫工艺简介21.3.1 湿法烟气脱硫21.3.2 其它烟气脱硫31.4 研究目的及意义32 烟气除尘设计52.1 概述52.2 烟气除尘技术53.除尘器的设计及计算83.1 烟气的含尘浓度和SO2浓度计算83.2 除尘器选型93.3除尘器的选择104石灰石/石灰法湿法烟气脱硫技术134.1石灰石/石灰法湿法烟气脱硫技术工艺流程134.2石灰石/石灰法湿法烟气脱硫技术原理145脱硫设备的设计与计算165.1 概述165.2 吸收塔本体及其内部喷淋系统的选型计算165.2.1喷淋塔的结构尺寸设计165.2.2吸收塔内流量计算165.2.3吸收塔径计算175.2.4吸收高度计算175.2.5 喷淋系统和喷嘴195.2.6 除雾器225.3 风机与泵型号的选择与计算235.3.1 脱硫增压风机的型号的选择235.3.2 浆液循环泵的型号的选择原则235.3.3 氧化风机的风量、功率计算和选型235.4 其它设备的选型245.4.1 烟道挡板门的设置245.4.2搅拌器的设置及功能245.4.3浆液管道和阀门的设置255.4.4主要管道的管径计算255.5 小结256烟囱设计计算266.1烟气释放热计算266.2烟囱直径的计算276.3烟气抬升高度计算276.4烟囱的几何高度计算286.5烟囱阻力计算286.6烟囱高度校核297管道系统设计计算307.1管径的计算307.2摩擦阻力损失计算307.3系统总阻力计算318通风机、电动机计算328.1风机风量计算328.2风机风压计算328.3风机功率计算329.工程概算、技术经济分析34结论36致谢37参考文献38附录40VI1前言1.1背景 中国发电量属世界第二，主要是利用火力。过去，因为各种原因，电厂锅炉烟气的袋式除尘技术未能推广应用在电力行业。发达国家电厂除尘和脱硫中的袋式除尘设备占据很大的份额，特别是澳大利亚，已接近80%。我国环保要求的日益严格，现用电除尘器的排尘浓度难于达到电厂烟尘排放的新标准(）和总量控制的要求。然而袋式除尘器因为对烟尘适应性强、对粉尘比电阻的影响小、除尘效率高。而成为电厂燃煤锅炉袋式除尘的适宜之选，也成为环保市场关键。中国目前为什么缺乏具有自主知识产权的大型电厂袋式除尘器，关键是因为未掌握技术关键。包括袋式除尘器长期运行的可靠性和安全性，滤袋寿命技术以及降低运行阻力与能耗等等。直通均流式袋式除尘器这种除尘器是针对中国燃煤电厂锅炉烟气开发的，该除尘器系统阻力较低、净化效率较高、运行可靠、维修简便，关键是可用于处理高浓度烟尘，很适合用于大型燃煤电厂锅炉的烟气除尘。我国城市目前大气污染状况十分严重。根据世界卫生等组织的监测结果显示,全球污染最严重的10个城市中国占有8个，全球大气污染最严重的20个城市中国占有10个。二氧化硫平均浓度没有达到国家空气质量二级标准城市约占有百分之二十二，二氧化硫平均浓度超过国家空气质量三级标准的城市约占有百分之八,但大气中的年日平均浓度超过三级标准（）则达到百分之六十二。我国南方地区酸雨污染较为严重，酸雨控制区内百分之九十的城市出现酸雨，酸雨总面积占国土面积的百分之三十，而每年因酸雨和二氧化硫污染造成的损失达1100多亿。主要因为以煤为主的能源消费结构及，致使中国面临如此严重的大气污染，尤其是二氧化硫污染，导致了巨大经济损失，影响了国民经济的发展和人民群众的正常生活。 21世纪初期，人们环境保护得意识增强, 改善大气环境、削减SO2排放量和控制SO2污染也逐渐称为了社会共识，中国已把煤炭的脱硫列为洁净煤技术的研究项目，在目前及未来相当长时间内，煤炭脱硫是我国环境保护的重要研究课题之一，故解决它具有重大的现实意义。 1.2 煤炭中硫的分布及其去除 1.2.1 煤炭中硫的分布 煤炭脱硫与其中硫分布的状态有着密切的关系。按照分布状态，煤炭中的硫分为有机硫、无机硫。其中有机硫包括硫醇、噻酚硫和硫醚等，约占全硫含量的6070%。无机硫包括黄铁矿硫、单质硫和硫酸盐硫等，占全硫含量的3040，而黄铁矿硫是煤炭中硫的主要组成部分 张东民,解庆林等.煤炭脱硫的研究现状J.广西轻工业,2007,(5):84-85P.。1.2.2 煤炭中硫的去除方法 依照脱硫工序煤炭脱硫可分为脱硫、脱硫、脱硫。目前采用较为普遍的是脱硫 贾绍义，柴诚敬主编.化工原理课程设计（化工传递与单元操作课程设计）.天津:天津大学出版社，2002.8。1、燃烧前脱硫 该方法是在燃烧前就将煤炭中的硫分去除, 这样可以避免燃烧中硫的形态发生变化, 该方法不仅能降低烟气中的SO2含量, 也能减轻尾部烟道的腐蚀程度, 降低运行维护等等花销。燃烧前脱硫的方法主要分为物理脱硫法、化学脱硫法、生物脱硫法 张秀云,郑继成.国内外烟气脱硫技术综述J.电站系统工程,2010,(4):1-2P.。 2、燃烧中脱硫 该方法是在低温沸腾床层燃烧的过程中，把固硫剂加进入炉内。使煤中的硫转化成硫酸盐，随着炉渣排出。 CaCO、CaO或MgO等粉末可做固硫剂。3、燃烧后脱硫 又称烟气脱硫，是指对燃烧后产生的烟气脱硫处理。燃烧后脱硫的工艺有多种，最为典型的工艺有喷雾干燥法、石灰石/石膏法、和氨法等。烟气脱硫法虽工艺复杂，运行费用高，但是处置技术成熟，脱硫率可高达到90。该法已投入工业运行，已成为脱硫方式中目前世界唯一大规模商业化应用的方法。1.3 烟气脱硫工艺简介 世界上目前已实现工业化应用的燃煤烟气脱硫技术有：湿法烟气脱硫、喷雾干燥脱硫、炉内喷射吸收剂/增温活化脱硫法、海水脱硫、电子束脱硫、脉冲等离子体脱硫和烟气循环流化床脱硫等技术 王圣.大气污染物排放标准对中国国电集团火电厂的影响与对策D.南京:南京信息工程大学,2005.。1.3.1 湿法烟气脱硫湿法烟气脱硫指在湿状态下的液体或浆状吸收剂中脱硫和处理脱硫产物。此法脱硫反应速度很快、效率很高。但是湿法烟气脱硫法存在的结垢及烟气温降也是急需解决。 该法脱硫系统置于除尘器之后但在烟囱之前。该特征是：脱硫反应温度低于露点，故净烟气加热后才可排出；脱硫反应是气液反应，其反应速度很快，吸收剂利用率高，例如将石灰作为脱硫剂，钙硫比为1时，脱硫率即可达90；缺点是存在废水处理问题，而且初投资大，运行费用也比较高。 湿法烟气脱硫技术比较成熟的技术主要包括:镁法、钙法、氨法、双碱法和海水脱硫法等等 宋华,王雪芹,赵贤俊,张文超,吕宝航,柳艳修.湿法烟气脱硫技术研究现状及进展J. 化学工业与工程,2009,(5):455-459P.。 1.3.2 其它烟气脱硫这些方法占了世界脱硫整个市场份额的90，其他的份额则是被烟气脱硫技术占据，虽然这些技术市场份额占据的很小，但是也有着它存在的意义所在之处。 1、喷雾干燥法 该工艺脱硫剂预先浆化用泵送至雾化器，边蒸发边与烟气中SO2 反应，产生的干态反应产物随着烟气进入除雾器；该干态产物与除雾器中分离出来的飞灰，部分被送回制浆系统再循环。该工艺常用于含硫量小于2的低硫煤锅炉和循环流化床锅炉。喷雾干燥法的脱硫效率正常不高于70，且高速旋转的喷头容易损坏，可靠性比较差，所以很少采用。 2、炉内喷钙尾部增湿活化法 该法除向炉内喷石灰石粉外，还需在电除尘器之前增加一活化反应器。水从活化反应器的上部喷入，并随着烟气进入到活化反应器，尚未反应的氧化钙遇到水反应生成了氢氧化钙，然后在活化反应器中去除烟气中剩余的二氧化硫 刘雪松.层燃炉炉内高温燃烧喷钙脱硫的试验研究D.杭州:浙江大学,2002.。 3、电子束烟气脱硫该技术基本特征是：可同时去除硫、硝，且去除率分别达到90和80；不产生二次污染，且能综合利用资源；其处理过程是干法，不会产生废水、废渣；且副产品硝铵和硫铵可用作化肥；电子书烟气脱硫工艺流程简单、操作方便、运行可靠、无堵塞、泄漏及腐蚀等的问题，而且对负荷变动的适应能力很强；净烟气可以直接排放不需二次加热；占地小；运行费用和投资都比常规方法要低；且不需用昂贵的脱硝催化剂脱硝 高辉.石化电厂2287MW锅炉石灰石湿法烟气脱硫工程技术可行性研究D.天津:天津大学,2006.。 4、海水烟气脱硫海水法主要利用海水中的天然碱度中和二氧化硫。海水中的碱度主要由海水所含的钙、镁及碳酸盐等等物质组成，使得其海水pH值为7.58.5，故可以与烟气中的二氧化硫中和 谢葭.100MW级电子束烟气脱硫技术工业试验研究D.重庆:重庆大学,2005.。 海水烟气脱硫法投资低、运行费用少、管理简单，仅仅适合用于含硫量不高的燃煤1.4 研究目的及意义 本设计为某燃煤锅炉烟气除尘脱硫系统的设计，根据设计的基本要求和原则，首先对所需要湿法脱硫的某燃煤锅炉脱硫系统进行物料平衡和热平衡计算，其中包括烟气侧与浆液侧物热平衡的计算。然后则是依据物热计算所得的各设备入口的流量与温度，对设备进行型号选择和计算，选型设备主要包括烟气挡板门、脱硫增压风机、吸收塔、喷嘴和浆液循环泵等等。最后则是对各设备型号进行确定，计算连接这些设备所需要管路的管径，再进行整体规划，最后完成全部脱硫系统管路的布置。整个设计要有成熟的技术、准确的计算、准确恰当的设备选型、流畅的工艺流程布置、低廉的投资和运行 维护费用。 本次设计的完成可以学习到锅炉烟气脱硫的基本技术、基本原则、工艺设计和程序，了解设计的步骤和计算方法，且能够根据实际情况拟定多种脱硫方案，并且比较选择最优方案，最终解决工程设计出现的实际问题。 2 烟气除尘设计2.1 概述 随着中国工业多年发展，工业废气排放导致大气环境恶化，生态环境与经济可持续发展矛的盾日益突出。而且我国工业化的脚步仍在快速迈进，大气环境压力增加。日渐严重的大气环境，严重影响着人们的身体健康和生活质量特别是城市居民。所以，对大气污染物排放源的加强治理，是环境可持续发展的必然措施 Jia-TwuLee,Min-ChuChen.Comparative Limestone and Seawater Method in Desulfuri-zation System.2012 2nd International Conference on Consumer Electronics,Commu-nications and Networks,CECNet 2012-Propceedings.Piscataway,United States:IEEE-Computer Society, 445 Hoes Lane,2012: 2459-2463P.。2.2 烟气除尘技术 除尘技术主要是利用两相流动的气固或液固分离原理捕集气体中的固态、液态颗粒物。烟气除尘技术主要有：、静电除尘等。 1、湿式除尘器 该除尘器利用液滴、液膜来洗涤烟气，进而使粉尘与气流分离和沉降的装置。原理是利用水形成的液膜、液滴和尘粒发生惯性碰撞、黏附、扩散效应等等作用，从而捕集、分离烟气中的粉尘。该除尘器能去除直径为0.120微米的液态、固态粉尘，除尘效率很高 郭遵琪.工业烟气除尘行业发展探讨J.环境保护,2013,(1):54-55P.。表 2-1 湿式除尘器类型分类简介（1）喷雾塔洗涤器该洗涤器适用于捕集粒径较大的颗粒，其利用含尘气流从下而上运动，与从顶部喷嘴喷出来的液滴相遇，粉尘与液滴通过惯性碰撞而被捕集、去除。气体流速较小时，掺杂颗粒的液滴因为重力沉至塔底 ，净化后的气体排出。该洗涤器结构简单、操作方便、压力损失小，一般为 250500 Pa，且运行稳定。 （2）旋风洗涤器该除尘器适合处理烟气量大含尘浓度高的烟气。其是在干式旋风除尘器内设置相应喷嘴而构成的湿式洗涤器。该除尘是利用惯性碰撞、离心分离和截留等 。筒体内壁形成一层水膜，水膜很薄且不断下流，烟气从下部进入筒体，旋转上升，粉尘颗粒经离心力作用被甩向壁面被水膜黏附捕集，然后流出。该洗涤器可防止粉尘在器壁上反弹、产生二次扬尘，故可提高除尘效率。除尘效率达到90%95%。2、机械式除尘器 该除尘器是依靠重力、惯性力、离心力等将尘粒从气流中去除。其特点是结构简单，设备用和运行费低，除尘效率不高。按尘粒的不同可分为重力尘降室、惯性除尘器和旋风除尘器。表格 2-2机械除尘器类型分类简介（1）重力沉降室 可分为层流式沉降室、湍流式流沉降室。其结构简单、造价低廉、维护管理方便、压力损失小，可处理高温烟气；但对沉降粒径小的颗粒的效果很差，其一般只能去除50m 以上的颗粒。重力沉降室只能作为预除尘装置，除去粒径较大、较重的尘粒。（2）惯性除尘器 惯性除尘器是让烟气流冲击挡板，气流急速改变方向，借尘粒的惯性与气流分离、捕集。烟气冲击或者方向转变前的速度越高，曲率半径越小，除尘效率越高，但是其阻力也增大。 （3）旋风除尘器该除尘器利用离心作用将颗粒从旋转的烟气气流中分离、捕集。尘粒沿筒壁旋转下沉，从排尘口进入下面的卸尘装置,净化后的气体从排气管排出。一般用来捕集粒径在515 m 以上的尘粒，脱尘效率达80 % ，其捕集 5m 颗粒的效率不理想。旋风除尘器的效率影响因素有烟尘的物理性质、二次效应、比例尺寸等。3、静电除尘器 该除尘器适用于高温、细微粉尘。其是当烟气通过高压电场电离，尘粒荷电后，在电场力作用下沉积于电极上，使尘粒与含尘气体分离。它能有效地回收气体中的粉尘，净化气体。该除尘器效率高、阻力低，其比其他除尘器发展更快，且投资大 金小峰,王恩禄,王长普.各种除尘技术性能比较及袋式除尘器在我国的应用前景J.锅炉技术,2007,(1):8-12P.。4、过滤式除尘器袋式除尘器是使用最多的过滤式除尘器。它对亚微米级的粉尘也能很好的去除，且不会造成二次污染。故除尘效率极高，而且还可直接回收利用干料。目前，袋式除尘器在国内外多领域应用广泛，占除尘设备的80% 陈宏基.旋风除尘器机理性能研究及改进D.无锡:江南大学,2006.。电力行业袋式除尘系统的应用比例已达到将近30%；如今国内，钢铁、焦化、有色行业袋式除尘系统的使用比例达95%；水泥行业袋式除尘系统使用比例已达到80%。经过对各类除尘器分析对比，结合相关资料，袋式除尘器的初投资和后期运行费用都不高，且除尘性能很好，运行管理方便。故本设计的除尘器用袋式除尘器。3.除尘器的设计及计算3.1 烟气的含尘浓度和SO2浓度计算 1、烟气量计算 对燃煤产生的烟气量进行计算（一般将空气与烟当成做理想气体)。1kg 煤完全燃烧所需要的理论空气量： 式（3.1）式中 煤的收到基中碳元素的质量分数，%； 煤的收到基中氢元素的质量分数，%； 煤的收到基中氧元素的质量分数，% 煤的收到基中硫元素的质量分数，%；1kg 煤完全燃烧所需要的实际空气量： 式（3.2） 式中 过量空气系数，最佳值约为1.21.3 1kg 煤完全燃烧产生的理论烟气量： 式（3.3）式中 煤的收到基中氮元素的质量分数，%； 煤的收到基中水的质量分数，%。1kg 煤完全燃烧产生的实际烟气量： 式（3.4） 2、烟气含尘浓度 烟气中的含尘浓度按下式计算： 式（3.5）式中 排烟中飞尘占煤不可燃成分的质量分数，取21%； 煤中不可燃成分的含量； 标准状态下实际烟气量。 3、烟气浓度烟气中的浓度按下式计算： 式（3.6）式中 煤中硫的质量分数； 标准状态下实际烟气量。3.2 除尘器选型 1、除尘效率除尘器的除尘效率： 式（3.7）式中标准状态下烟气的含尘浓度； 国家锅炉大气污染物排放标准规定标准状态下锅炉烟尘最高允 许排放浓度，二类区100mg/m32、除尘器的选择单台锅炉的耗煤量为14t/h，则标准状态下的烟气流量 式（3.8）实际的 式（3.9）式中工况下烟气温度，433K； 标准状态下温度，273K。3.3除尘器的选择根据实况下烟气量、烟气温度、要求达到的除尘效率确定袋式除尘器袋式除尘器是将含尘气体通过滤袋分离捕集其中的离子，是过滤式袋式除尘器中一种，根据经验选择袋式除尘器。表格 3-3 脉冲除尘器各型号性能表DMC-32DMC-48DMC-64DMC-80DMC-96DMC-112总过滤面积243648607284续表3-1过滤风速m/min1.04-1.671.15-1.621.21-1.741.25-1.671.27-1.621.28-1.68处理风量1500-24002500-35003500-50004500-60005500-70006500-8500滤袋数量（条）3248648096112耗气量0.0320.0480.0640.080.0960.11入口浓度200出口浓度50喷吹压力(MPa)0.5-0.7承受压力Pa5000设备阻力Pa1200脉冲阀规格1数量 468101214电机型号Y90S-2Y90L-2Y100L-2Y132S1-2Y132S1-2Y132S2-2电机功率设备重量DMC(A)1350kg16201850236028003200DMC(B)1220kg14701670215025402880故选择海宁市锦华环保设备有限公司的DMC-64脉冲袋式除尘器从脉冲袋式除尘器出现开始，就被全世界广泛应用平切改进，很好的发展了烟气除尘技术，由于先进的清灰技术，大幅度提高的气布比，其除尘效率可以达到99%以上。是一种成熟的比较完善的高效除尘设备 冯胜山,许顺红,刘庆丰等.高温工业废气过滤除尘技术研究进展J.中国铸造装备与技术,2009,(1):1-7P.。表 3-4脉冲除尘器分析表脉冲除尘器特点1、因为本除尘器采用的是分室停风脉冲喷吹清灰的技术故避免了常规的一些缺点，该除尘器清灰能力很强，除尘效率很高，排放浓度又低，漏风率小，钢耗少，能耗少，占地面积少，运行稳定可靠，经济效益好。适用于冶金、建材、机械、电力、水泥、轻工行业、化工含尘气体的净化与物料的回收。 2、一次喷吹就可达到彻底清灰的目的，该除尘器清灰周期延长，但降低了清灰能耗和压气耗量。滤袋与脉冲阀的疲劳程度也相应降低，因而提高了滤袋与阀片的寿命。 3、检修换虑袋可在不停系统风机，系统正常运行状态下分室进行。袋口用弹性涨圈，故密封性能好。滤袋龙骨采用多边形，延长了袋的寿命，也便于卸装滤袋。 4、换袋时抽出骨架后，脏袋掉入箱体下部灰斗，从人孔取出，换袋方便。 5、箱体密封性好，检查门是采用很好地密封材料，在制作过程中还用煤油检测是否漏气。 6、进口出口风道布置紧密，故气流阻力很小。脉冲除尘器工作原理设备正常工作时，烟气从进风口进入灰斗后，气体体积急速膨胀，部分较粗尘粒因落入灰斗，大部分尘粒随气流上升进入袋室，经过滤袋后，尘粒被阻留在滤袋外，净化后的气体从滤袋内部进入上箱体，再通过阀板孔、排风口排出。随着过滤的进行，除尘器阻力也增加，阻力达到定值，清灰控制器开始清灰。 先关闭提升阀板，切断过滤气流；清灰控制器再发出信号，脉冲阀把用作清灰的高压的逆向气流送至袋内，滤袋迅速鼓胀并强烈抖动，致使滤袋外侧的积灰抖落。设备分为若干个箱区，故上述过程是逐箱进行的，一个箱区在清灰时，其余箱区仍在正常工作，这样保证了设备的正常运行。能处理高浓度粉尘的关键在于强清灰所需时间极短(喷吹一次只要0.10.2s)。DMC-64技术特点1、清灰效果好2、除尘效率高，=99.5%.3、组合灵活，可根据用户需要或现场情况进行设计成单室、双室或多室。技术参数表中数据是依据DMC2472为单室，DMC84240为双室设计的。运行中，当增大处理风量时只需增加室数即可。4、处理气量大，过滤风速高，处理同样气体量时比其他型布袋除尘器造价低。5、滤袋寿命长，维修工作量小，运行安全可靠。6、喷吹时间及间隔时间可调。应用范围于食品、制药、饲料、冶金、建材、水泥、机械、化工、电力、轻工行业的含尘气体的净化与粉尘物料的回收4石灰石/石灰法湿法烟气脱硫技术4.1石灰石/石灰法湿法烟气脱硫技术工艺流程图4-1石灰石/石灰法湿法烟气脱硫技术工艺流程图锅炉尾部烟气先通过后部的烟道进入增压风机进行升压，然后烟气进入喷淋塔，在入口处进行预喷淋而达到初步降温；烟气进入喷淋塔后，在塔内上升过程中与喷淋层喷淋雾化后的浆液滴相接触；完成脱硫，烟气上升到塔顶，再经除雾器除雾后变成湿饱和净烟气，从吸收塔流出口进入净烟道；最后经过再加热，净烟气温度达到到80以上，从尾部烟道进入到烟囱再排出 金小峰,王恩禄,王长普.各种除尘技术性能比较及袋式除尘器在我国的应用前景J.锅炉技术,2007,(1):8-12P. 。脱硫工艺系统主要包括：1、石灰石浆液配置系统、2、烟气系统、3、SO2吸收系统、4、石膏排出系统、5、工艺水系统、6、压缩空气系统、7、电气系统和控制系统等。1、石灰石浆液制备与供应系统石灰石粉由提升机定量的送入石灰石粉仓；再由计量给料机、输送机送至浆液池；然后与工艺水搅拌混匀，制成石灰石浆液；最后由浆液泵输送至氧化池或吸收塔喷淋系统 陈宏基.旋风除尘器机理性能研究及改进D.无锡:江南大学,2006.。2、烟气系统烟气通过入口烟道挡板门进入脱硫系统，再经过脱硫增压风机升压，从吸收塔下部大概1/3处的入口进入吸收塔；经过喷淋系统洗涤脱硫，净烟气由除雾器除去带的雾滴，再从吸收塔出口排入系统出口烟道；然后湿饱和净烟气再加热至80以上，从净烟气出口挡板门进入到原烟道，最后由囱排出。除此以外，为锅炉机组的正常、稳定、安全运行，需设置旁路烟道并设挡板门，当遇到锅炉启动和FGD装置故障，烟气可由旁路烟道进入烟囱排出 冯胜山,许顺红,刘庆丰等.高温工业废气过滤除尘技术研究进展J.中国铸造装备与技术,2009,(1):1-7P.。3、吸收系统吸收系统是核心。石灰石浆液通过循环泵由吸收塔浆池运输送至喷淋系统，再通过喷嘴雾化以液滴形式喷射到吸收塔内的喷淋空间；液滴与烟气中发生化学反应；吸收了的浆液滴回落到塔内的循环浆池，通入的氧化空气与初级脱硫产物亚硫酸钙反应生成硫酸钙。此外，需在吸收塔的出口设置粗细两级除雾器，防止净烟气的携带水量过大，也可除净烟气携带的小液滴，使排出烟气液滴含量低于75。4、石膏浆液排出系统塔内的石膏浆液（浓度为10%20%）经由石膏浆液排出泵送至石膏旋流器，在旋流器内浓缩后，底流石膏浆液（浓度约为50%）自流至石膏提纯干燥系统或抛弃箱，然后被加工成成品石膏或由石膏浆液抛弃泵送至灰场堆放；而旋流器的溢流液则自流或用泵输送，回到吸收塔内循环利用。5、FGD装置的工艺水系统系统所需工艺水储存在工艺水箱中，且是由工艺水泵运送至各用水点、用水设备。工艺水主要消耗在制备石灰石浆液用水、吸收塔蒸发水、底流石膏溶液排出水、石膏结晶水；除雾器及所有浆液输送设备等的冲洗水；脱硫设备冷却水及密封水。4.2石灰石/石灰法湿法烟气脱硫技术原理该湿法脱硫技术的吸收剂是石灰石粉加水和成的浆液，通过泵进入吸收塔再与烟气充分接触，二氧化硫与浆液的碳酸钙、空气反应氧化成硫酸钙，硫酸钙达到饱和后结晶成二水石膏。石膏浆液浓缩、脱水使含水量小于10%，然后输送到石膏贮仓堆放，再经脱硫的净烟气经过除雾器除雾，换热器加热升温，最后通过烟囱排出。因为吸收塔内吸收剂浆液通过循环泵反复循环，吸收剂利用率很高，钙硫比较低，脱硫效率可达到95以上% 刘天齐.三废处理工程技术手册废气卷.北京：化学工业出版社，1999。采用-浆液吸收烟气中的，分为和两个阶段。先吸收生成的，然后将亚硫酸钙氧化成(即石膏)。该方法的实际是很复杂的，还不能完全清楚。这个发生的如下。吸收： 烟气中含有，故吸收过程中会发生氧化副反应。氧化：主要是将吸收过程中生成的氧化为： 由于在吸收过程中生成部分，故在氧化过程中，亚硫酸氢钙也被氧化，分解出少量： 设备运行过程中常见问题及问题原因：（1）设备腐蚀：烟气中含各种微量化学成分。酸性条件下对金属的腐蚀极强。（2）结垢和堵塞：或沉积或结晶析出；或从溶液中结晶析出；湿干结垢，即因溶液水分蒸发而使固体沉积。（3）除雾器的堵塞：小液滴、颗粒物进入除雾器，引起堵塞。可定期用高速喷嘴喷清水进行冲洗。5脱硫设备的设计与计算5.1 概述本章主要进行吸收塔的选型和结构设计计算，循环浆液泵、增压风机和氧化风机的选型计算以及各工艺容器及其附属设备。5.2 吸收塔本体及其内部喷淋系统的选型计算吸收塔是湿法烟气脱硫装置中最核心且是最复杂的设备，其它设备都是围绕吸收塔来完成。吸收塔类型很多其中包括有：喷淋塔、液柱塔、填料塔、鼓泡塔等。喷淋塔是湿式脱硫的主要塔型，喷嘴布置形式有逆流、顺逆流和顺流等方式，目前较多采用逆流布置。逆流布置的喷淋塔，烟气从喷淋区下部进入，再与从喷淋层均匀喷出的吸收浆液逆流接触。塔内部空间从上而下分为除雾区、雾化吸收区、氧化区，其中的吸收主要在雾化吸收区，而脱硫产物亚硫酸钙的氧化、石灰石的溶解及石膏的结晶是在氧化区 刘雪松.层燃炉炉内高温燃烧喷钙脱硫的试验研究D.杭州:浙江大学,2002.。1、吸收塔的数量喷淋塔进行结构设计之前，首先要确定吸收塔的数量。根据设计：的数量的确定应根据、和等。本设计按一座。喷淋塔结构主要有：、等，是喷淋塔的最重要组成 孙荣庆.我国二氧化硫污染现状与控制对策J.中国能源,2003,(7):26-29P.。5.2.1喷淋塔的结构尺寸设计喷淋塔直径是由需要处理的烟气量和塔内烟气实际流速来确定的。烟气量的确定原则：烟气进入喷淋塔会迅速放热使塔内的水分蒸发，导致烟气中水蒸汽短时间内达到饱和，于此同时烟气温度也迅速降低，故在计算喷淋塔直径中，烟气量可按喷淋塔出口处的实际湿饱和烟气流量来计算 王小明.烟气脱硫技术A.二氧化硫污染治理技术汇编C.北京中国环境科学学会，2003:327-354P.。塔内烟气流速确定原则：烟气流速过低时，喷淋塔直径过大，且低流速时传热传质效果都不好，且除雾器中液滴比较容易“逃逸”；流速较高时，可降低塔径，不仅可以节省材料，还可提高气液相对运动速度，减小气液间传质阻力，来加快反应速度，这样有利于传热传质，但是气速增大，就会阻力增加、液滴“夹带”严重而使脱水除雾的难度大大加重、不利于除雾器安全运行、气液接触时间变短而致使脱硫效率降低。故烟气流速既不能太低也不能太高，根据经验，喷淋塔内烟气的流速应控制在不大于4m/s为宜，一般取为3.5m/s左右 沈琦.吴泾第二发电厂脱硫改造的工程研究D.上海:上海交通大学,2008.。5.2.2吸收塔内流量计算假设吸收塔内平均温度为，压力为，则吸收塔内烟气流量为： 式（5.1） 式中：吸收塔内烟气流量，； 标况下烟气流量，； 除尘前漏气系数，；5.2.3吸收塔径计算依据烟气脱硫脱硝技术手册，吸收塔内烟气流速取，则吸收塔截面A为： 式（5.2） 则塔径d为： 5.2.4吸收高度计算（1）浆池容量： 式（5.3）式中： 液气比，根烟气脱硫脱硝据手册液气比一般为，本设计取； Q标况下烟气量，； 浆液停留时间，s，一般为，取值为；循环浆液喷淋流量: 式（5.4）（2）浆池直径等于吸收塔，本设计中选取的浆池直径为，然后再根据计算浆池高度： 式（5.5） 式中：浆池高度，； 浆池容积，；根据经验，氧化池的高度直径比为1.21.3较为合理。而设计计算的高度直径比为 式（5.6）显然不符合要求。为使设计高度、直径更接近合理值，将氧化池直径放大一点。取直径4.5m，此时的浆液氧化池高度是5.67m。K为1.26，满足要求故(3)喷淋层层数与间距i喷淋层层数主要决定于喷嘴的布置与循环浆液量。喷淋区可设35个喷淋层，一般为3或4层，极少数设置2层。喷淋层间距i一般0.82m，空心锥离心喷嘴的喷淋层一般为1.72m。(4)喷淋塔烟道进口的高度和出口高度 该高度根据其进出口面积、宽高比得到。进出口面积根据工艺要求的进出口流速确定，依据实际项目经验，一般为1215m/s；烟道出入口均是方形，所以宽高比一般取较大值，该做法能使进气在塔内分布均匀，但宽度也不能过大，会影响壳体稳定性，依据经验，一般喷淋塔烟气入口宽度与塔径比取0.8，则。而出口宽度与直径之比稍小取0.75左右则。（5）其它的结构高度以上几个依据需要处理的烟气量确定高度，喷淋塔的结构尺寸中，还有一些是依据经验来确定的高度的：（6）烟气进口底部至浆液面距离，鼓入氧化空气和搅拌时浆液氧化池中液位会波动，防止浆液倒灌入烟气口，取0.82m为宜，故取1.5m；（7）最上层喷淋层至第一段除雾器的高差，一般根据喷浆后雾滴大小、烟气上升流速确定，一般取左右；故取。（8）除雾区高度，除雾器分成两段，第一段为粗除雾，第二段为精除雾，两段除雾器上下具设有冲洗喷嘴。依据经验，紧凑屋脊式除雾器除雾区高度约为2.5m；而平铺波纹板式除雾器，最下层冲洗喷嘴与最上层喷淋层间离为33.5m，与最上层冲洗喷嘴间离为3.43.5m；因本设计选用屋脊式除雾器，故（9）搅拌器中心高度h依照经验是以氧化池高度的0.25倍左右。（10）净烟气出口底侧至最上层除雾器的距离，一般取0.8m左右。（11）氧化空气管接口一般在搅拌器正上方0.8m左右。（12）吸收区高度指烟气进口水平中心线到喷淋层的距离，由流速、接触反应时间确定。吸收区高度由烟气流速、接触反应时间确定。依据经验，取吸收塔内烟气流速，取反应时间t=4s，则 式（5.7） 故吸收塔总高5.2.5 喷淋系统和喷嘴喷淋系统由35个喷淋层成，喷淋层由分配母管、支管和喷嘴组成。母管和支管对称布置在喷淋塔内的水平截面上，形成网状管路系统。喷嘴是淋系统的一个重要部件。喷嘴布置在各支管上，作用是将石灰石循环浆液按照一定的规律喷射于塔内，形成均匀分布的浆液雾。浆液流量更合理 张东民,解庆林等.煤炭脱硫的研究现状J.广西轻工业,2007,(5):84-85P.。喷淋层喷嘴、分配管网组成1、喷淋层结构设计石灰循环浆液由各自的浆液泵送至不同高度喷淋层，每个喷淋层均设置一台循环泵，以保证进入每个喷淋层的浆液流量更加合理。喷淋层管网可由一根主输送母管以及两侧平行的支管组成，也可不设母管，采用多根平行支管。各喷淋层间常按一定角度交错布置，喷淋层具体层数决定因素包括设计要求的脱硫效率、喷淋塔入口的浓度。喷淋系统中，调整塔断面喷嘴布置密度和喷淋层数，可以获得不一样的喷雾重叠度。喷雾重叠度合适范围一般在200 300 。重叠度越高脱硫效率越高，系统阻力也有所增加 周新星.电厂WFGD系统工艺优化及其经济分析的研究D.北京:华北电力大学,2008.。2、喷嘴的设计喷嘴的作用是将大量石灰石浆液雾化成雾滴，从而提供充足接触面积来有效的脱除。雾化喷嘴在石灰石/石膏湿法烟气脱硫工艺中是控制系统运行和维护费用的重要因素 张秀云,郑继成.国内外烟气脱硫技术综述J.电站系统工程,2010,(4):1-2P.。喷嘴的布置方式有逆和顺两种。气液接触逆喷比顺喷更好，但阻力稍微大一些。而在两层喷嘴之间采用对喷则综合前两者的优点，可以使已经喷出的雾滴进一步的发生碰撞，使液滴和气泡发生强烈湍动更新，同时使气泡和雾滴破碎。传质面积增大，气液接触更充分 宋华,王雪芹,赵贤俊,张文超,吕宝航,柳艳修.湿法烟气脱硫技术研究现状及进展J.化学工业与工程,2009,(5):455-459P.。（1）喷嘴选择与布置原则选择合适的喷嘴和对喷至关重要。 在设计FGD喷嘴时应考虑如下问题 :a. 依据工程实情确定喷嘴类型与材料 ；b. 依据所需的雾化液滴尺寸确定喷嘴参数 ；c. 选择合理的喷嘴间距 ,一般水平间距取 , 垂直间距取值 , 确保覆盖率和均匀性 ；d. 塔截面内根据所选择的喷嘴特性以及为了确保气液有效传质所需水平距离来确定合理的喷嘴数量 刘雪松.层燃炉炉内高温燃烧喷钙脱硫的试验研究D.杭州:浙江大学,2002.。（2）喷嘴性能参数包括喷嘴压降、喷雾角、喷嘴流量等。喷嘴压降指浆液经过喷嘴通道产生的压力损失。喷嘴压降主要受结构参数、浆液粘度等影响。喷嘴压降越大,系统能耗越大。依据经验一般FGD 压降典型值在0.050.1MPa。喷雾角指浆液离开喷嘴口后形成的液膜锥的锥角,喷雾角主要受浆液入口半径、旋转室半径、喷嘴孔半径影响。通常要求喷淋角为90120 张力,钟毅,施平平.湿法烟气脱硫系统喷淋塔喷嘴特性与布置研究J.湖南电力,2007,(5):9-13P.。选择喷雾角时,必考虑塔内喷嘴的布置,确保塔内覆盖均匀度与覆盖率。喷嘴流量指单位时间内通过喷嘴的体积流量。喷嘴流量的主要受包括压降、喷嘴结构参数等影响。喷嘴流量的确定是依据系统布置与工艺计算。其与喷嘴压降的关系如下: 式（5.8）式中 Q 喷嘴流量，； 特性系数，由喷嘴具体型号确定； 喷嘴压降，。由公式知,对于给定喷嘴,喷嘴流量一确定喷嘴的压降也就确定了（3）喷淋系统覆盖率喷淋覆盖率指喷淋层覆盖的重叠度。取决于喷淋覆盖高度、喷淋角。覆盖高度指液膜离开喷嘴后上升至破碎前的垂直高度,常取为。喷淋覆盖率计算公式 式（5.9）式中 喷淋系统覆盖率，； 单层喷嘴数量； 单个喷嘴有效覆盖面积，；