DZL2-13型锅炉高硫无烟煤烟气袋式除尘湿式脱硫系统设计.doc

1、大气污染控制工程课程设计书专业：环境监测与治理技术班级：环治081班系别：资源与环境工程系邢台职业技术学院大气污染控制课程设计任务书一、课程设计的题目DZL2-13型锅炉高硫无烟煤烟气袋式除尘湿式脱硫系统设计二、课程设计的目的大气污染控制工程课程设计是配合大气污染控制工程专业课程而单独设 立的设计性实践课程。教学目的和任务是使学生在学习专业技术基础和主要专业 课程的基础上，学习和掌握环境工程领域内主要设备设计的基本知识和方法，培养学生综合运用所学的环境工程领域的基础理论、基本技能和专业知识分析问题 和解决工程设计问题的能力，培养学生调查研究，查阅技术文献、资料、手册， 进行工程设计计算、图纸绘

2、制及编写技术文件的基本能力。三、设计原始资料DZL2-13型锅炉高硫无烟煤烟气袋式除尘湿式脱硫系统设计锅炉型号：DZL2-13即：蒸发量2t/h ,出口蒸汽压力13 Mpa设计耗煤量：350Kg/h设计煤成分：CY=65% HY=4% OY=2% NY=1% SY=3% AY=15% W=10% V=8% 属于高硫无烟煤烟气密度p =1.36 Kg/m 3（标准状态下）当地大气压：98KPa排烟温度：160c空气过剩系数a =1.3飞灰率=16%烟气在锅炉出口前阻力550Pa污染物排放按照锅炉大气污染物排放标准中二类区新建排污项目执行。连接锅炉、净化设备及烟囱等净化系统的管道假设长度50ml

3、90o弯头10个。注：锅炉大气污染排放标准（GB1327P2001）中二类区执行标准烟气浓度排放标准（标准状况下）：200mg/mi二氧化硫排放标准（标准状况下）：900mg/nm若烟囱高度达不到GB1327P2001表4锅炉房烟囱最低允许高度（4t锅炉 烟囱高度最低35ml 6t锅炉烟囱高度最低40n）的要求，其排放标准值按50%丸行，即：烟尘浓度排放标准(标准状态下)：100 mg/m3二氧化硫排放标准(标准状态下)：450 mg/m3四、课程教学要求本课程设计的选题紧紧围绕大气污染控制工程烟气除尘为主题。学生必须根据教学要求、设计工作量以及实际条件，进行恰当选题。能按照设计任务书，顺 利

4、完成设计任务，培养运用本学科的基础理论和专业知识解决本专业实际问题的 能力，提高设计计算、工程制图和使用资料的能力。四、设计内容与要求1 .根据燃煤的原始数据计算锅炉燃烧产生的烟气量，烟尘和二氧化硫浓度。2 .净化系统设计方案的分析，包括净化设备的工作原理及特点；运行 参数的选择与设计；净化效率的影响因素等。3 .除尘设备结构设计计算4 .脱硫设备结构设计计算5 .烟囱设计计算6 .管道系统设计，阻力计算，风机电机的选择7 .设计任务完成后，学生要根据设计的全过程完成专业课程设计说明书， 按照一定格式写出设计计算书。课程设计说明书主要内容有：(1)设计题目；(2)主要指标和要求；(3)方案工作

5、原理；(4)设计计算依据、计算结果；(5)设备选择依据和工艺流程介绍；(6)结果汇总。8.根据计算结果绘制设计图，系统图要标出设备、管件编号、并附明细表； 除尘系统、脱硫设备平面、剖面布置图若干张，以解释清楚为宜，至少 3张(3 号)图，并包括系统流程图一张(2号图)。此外，还要求文字应简明、通顺、内容正确完整，书写工整、装订成册在目前，大气污染已经变成了一个全球性的问题，主要有温室效应、臭氧层 破坏和酸雨。随着国民经济的发展，能源的消耗量逐步上升，大气污染物的排放 量相应增加。而就我国的经济和技术发展就我国的经济和技术发展水平及能源的 结构来看，以煤炭为主要能源的状况在今后相当长时间内不会有

6、根本性的改变。 我国的大气污染仍将以煤烟型污染为主。因此，控制燃煤烟气污染是我国改善大气质量、减少酸雨和SO龙害的关键问题。人类不仅能适应自然环境，而且还能开发利用自然资源，改造自然环境，使 环境更加适合于人类生存。在人为活动影响下形成的环境，称为次生环境。工农业生产排放大量有毒有害污染物，严重污染大气、水、土壤等自然环境，破坏生 态平衡，使人类生活环境的质量急剧恶化， 人类生产和生活活动排入环境各种污 染物，特别是生产过程排放的污染物种类极多，而且随着科学技术和工业的发展， 环境中污染物的种类和数量还在与日俱增。 这些污染物随同空气、饮水和食物进 入人体后，对人体健康产生各种有害影响。大气污

7、染是随着产业革命的兴起，现代工业的发展，城市人口的密集， 煤炭和石油燃料的迅猛增长而产生的。 近百 年来，西欧，美国，日本等工业发达国家大气污染事件日趋增多，本世纪 50-60 年代成为公害的泛滥时期，世界上由大气污染引起的公害事件接连发生，例如： 英国伦敦烟雾事件，日本四日市哮喘事件， 美国洛杉矶烟雾事件，印度博帕尔毒 气泄漏事件等等，不仅严重地危害居民健康，甚至造成数百人，数千人的死亡。 我国随着经济的快速发展，因燃煤排放的二氧化硫、颗粒物等有毒有害的污染物 质急剧增多。空气污染以煤烟型为主，主要污染物是二氧化硫和烟尘。据统计， 1990年全国煤炭消耗量10.52亿吨，到1995年煤炭消耗

8、量增至12.8亿吨，二 氧化硫排放量达2232万吨。超过欧洲和美国，居世界首位。由于我国部分地区 燃用高硫煤，燃煤设备未能采取脱硫措施， 致使二氧化硫排放量不断增加，造成 严重的环境污染。如不严格控制，到 2010年我国煤炭消耗量增长到15亿吨时， 二氧化硫排放量将达2730万吨。因而已经到了我们不得不面对的时候，我们这里我们将用科学的态度去面对去防治。目录刖 百1 .工艺流程的选择及说明 12 .除尘器的设计及计算 22.1 燃煤锅炉烟气量、烟尘和二氧化硫浓度的计算 22.1.1 标准状况下理论空气量 22.1.2 标准状态下理论烟气量 22.1.3 标准状态下实际烟气量 22.1.4 烟气

9、含尘浓度 32.1.5 标准状态下烟气中二氧化硫的浓度的计算 32.2 除尘器的选择 32.2.1 除尘效率 32.2.3 工况下烟气流量 32.2.4 除尘器的选择及计算 42.2.5 管道布置及各管段的管径 52.2.6 烟囱的设计 62.2.7 系统阻力的计算 82.2.8 风机和电机的选择和计算 113 .填料塔的设计及计算 123.2 吸收SO的吸收塔的选择 123.3 脱硫方法的选择 143.2.1 工艺比较 143.2.2 工艺流程介绍 153.3 填料的选择 163.4 填料塔的计算 163.4.1 物料衡算 163.4.2 塔径的计算 173.4.3 填料塔高度的计算 193

10、.4.4 压力降的计算 223.5 填料塔的附件选择 224 .课程设计总结 24参考文献 26附表： 271.工艺流程的选择及说明蜷锅沪冷由5 Wb-9 wn 1 011-12 UK第31页脱硫除尘工艺设计说明:双碱法烟气脱硫工艺主要包括吸收剂制备和补充系统，烟气系统，SO2吸收系统，脱硫产物处理系统四部分组成。1 .吸收剂制备和补充系统脱硫装置启动时用氢氧化钠作为吸收剂，氢氧化钠干粉料加入碱液罐中， 加水配制成氢氧化钠碱液，在碱液罐中可以定期进行氢氧化钠的补充，以保证 整个脱硫系统的正常运行及烟气的达标排放。为避免再生生成的亚硫酸钙、硫 酸钙也被打入脱硫塔内容易造成管道及塔内发生结垢、堵塞

11、现象，可以加装瀑 气装置进行强制氧化或特将水池做大，再生后的脱硫剂溶液经三级沉淀池充分 沉淀保证大的颗粒物不被打回塔体。另外，还可在循环泵前加装过滤器，过滤 掉大颗粒物质和液体杂质。2 .烟气系统锅炉烟气经烟道进入除尘器进行除尘后进入脱硫塔，洗涤脱硫后的低温烟气经两级除雾器除去雾滴后进入主烟道，经过烟气再热后由烟囱排入大气。当 脱硫系统出现故障或检修停运时，系统关闭进出口挡板门，烟气经锅炉原烟道 旁路进入烟囱排放。3 .SO2吸收系统锅炉烟气从烟道切向进入主塔底部，在塔内螺旋上升中与沿塔下流的脱硫 液接触，进行脱硫除尘，经脱水板除雾后，由引风机抽出排空。脱硫液从螺旋 板塔上部进入，在旋流板上被

12、气流吹散，进行气叶两相的接触，完成脱硫除尘 后从塔底流出，通过明渠流到综合循环池。4 .脱硫产物处理系统脱硫系统的最终脱硫产物仍然是石膏浆，从曝气池底部排浆管排出，由排浆泵送入水力旋流器。由于固体产物中掺杂有各种灰分及 NaSO4严重影响了 石膏品质，所以一般以抛弃为主。在水力旋流器内，石膏浆被浓缩(固体含量约 40%)之后用泵打到渣处理场，溢流液回流入再生池内。5 .除尘器的设计及计算5.1 燃煤锅炉烟气量、烟尘和二氧化硫浓度的计算5.1.1 标准状况下理论空气量Qa=4.67 X (1.867C+5.56H+0.7S-0.7O)式中：G H S O-分别为煤中各元素所含的质量分数QaT =

13、4.76 X (1.867+0.65+5.56 X 0.04+0.7 X 0.03-0.7 X 0.02)=1.44X4.76=6.868(m 3/ kg)5.1.2 标准状态下理论烟气量Qs=1.867 X (C+0.375S)+11.2H+1.24W+0.016 Qa1+0.79 Qa 1 +0.8N式中： Q a-标准状态下理论空气量m3/kg ;W煤中水分的的质量分数；NN元素在煤中的质量分数。Qs=1.867 义(0.65+0.375 义 0.03)+11.2 义 0.04+1.24 义 0.1+0.806 义 6.868+0.8 X0.01=7.35(m 3/ kg)5.1.3 标

14、准状态下实际烟气量Qs = Qs +1.016 义(a -1 ) x Qa式中：a空气过剩系数；Q标准状态下理论空气量m3/kg ；Q s标准状态下理论烟气量m3/kg。Qs=7.35+1.016 X (1.3-1) X 6.868=9.44(m3/ kg)注意：标准状态下烟气流量 Q应以m/h计，因此，Q= Qsx设计耗煤量Q= QsX 设计耗煤量=9.44 X 350=3304r3/h5.1.4 烟气含尘浓度C=dsh X A (m3/ kg) Qs式dsh -排烟中飞灰占煤中不可燃成分的质量分数A -煤中不可燃成分的含量Q s一标准状态下实际烟气量，m/kg(g/ m3)_0 35_C=

15、 035 x 0.15=2.6049.445.1.5 标准状态下烟气中二氧化硫的浓度的计算2S AQC so2=X 10 ( mg/ m，式S -煤中硫的质量分数;Qs -标准状态下燃煤产生的实际烟气量m3/ kg2S 6 2 0 03 0 98 10633C s02=2SX 106=2 0.03 0.98 10 =6.36 X 103( mg/m 3)Qs9.445.2 除尘器的选择5.2.1 除尘效率4=1- Cs=1- 00-=96.16% C 26045.2.3 工况下烟气流量7 QPT/ 3,0 3304 101.325 (273 160)3小Q= (m /h)= = =5418.2

16、1(m /h)TP273 98则烟气的流量为 =5418.21 = 1.505(m3 / s)360036005.2.4 除尘器的选择及计算根据工况下烟气量、烟气温度及要求达到的除尘效率来确定除尘器（袋式除尘器）袋式除尘器是使含尘气体通过滤袋滤去其中离子的分离捕集装置，是过滤 式袋式除尘器中一种，具结构形式多种多样，按不同特点可分为圆筒形和扁形;上进气和下进气，内滤式和外滤式，密闭式和敞开式；简易，机械振动，逆气流反吹，气环反吹，脉冲喷吹与联合消灰等不同种类 ，其性能比较如下表:除尘种类除尘效率%净化程度特点简易袋式30中净化机械振动90中净化要求滤料溥而光滑，质地柔软，再过滤面上生成足够的振

17、动力0脉冲喷吹99细净化洁灰方式作用强度很大,而且其强度 和频率都可以调节，清灰效果好气环式袋式99细净化适用高湿度、高浓度的含尘气体，造 价较低，气环箱上下移动时紧贴滤袋，使 滤袋磨损加快，故障率较局通过我组比较最终决定选用袋式除尘器，根据处理烟气性质及不同型式的袋式除尘器的优缺点，最终决定选用 MC6-1型系列逆喷脉冲袋式除尘器。脉冲袋式除尘器是一种周期性的向滤袋内或滤袋外喷吹压缩空气来达 到清除滤袋上积尘的袋式除尘器，它具有处理风量大，除尘效率高的优点，而 且消灰机构设有运动部件，滤袋不受机械力作用，损伤较小，滤袋使用周期长 的特点。用除尘器手册中选取 MCK列逆喷脉冲袋式除尘结构特点：

18、主要由上箱体，中箱体，下箱体，排灰系统与喷嘴系统等几个 主要部分组成。上箱体内设有多孔板，滤袋，滤袋框架；下箱体包括进气口、 灰斗、检查门；排灰系统由减速装置和排灰装置组成；控制仪、控制阀、脉冲 阀、喷嘴管与气包等组成喷吹系统。工作原理：含尘气体由下箱体的进风口进入除尘器内经过滤袋过滤。粉 尘被阻留在袋外，净化气体进入袋内经过文氏管，由排风口排出机外，阻留在 滤袋上的粉尘通过用电控（D）、机控（J）或气控（Q）中的一种方式，控制开 启脉冲阀定时分排，对滤袋进行清灰，其主要性能与主要结构尺寸见下表：型号过滤回积m滤袋数量/ 条处理风量m/h脉冲阀个数/个外形尺寸/长X高X宽MC36-127363

19、250648061425X1678X3600设备质量/kg滤袋尺寸/mm设备阻力/Pa除尘效率入口含尘浓度 g/m3过滤风速/m/min1116.80 120X20001200150099%21424主要结构尺寸:型号AABBiHMC36-116781150134011003660影响因素：过滤风速、滤料风速、滤料种类、清灰方式、入口含尘浓度、处理气体性质、净化物料种类等。5.2.5 管道布置及各管段的管径1 .各装置及管道布置原则根据锅炉运行情况和锅炉房现场的实际情况确定各装置的位置，一旦确定 了各装置的位置，管道的布置也就基本可以确定了，对各装置及管道的布置应 力求简单，紧凑，管路短，占地

20、面积小，并使安装，操作和检修方便。2 .管径的确定式中：v烟气流速 m/s （对于锅炉烟尘v=1015m/s）取 v=13 m/s 则=0.384m,4 1.505d = ,3.14 13圆整并选取风值:钢制板风管外径D/mm外径允许偏差/mm壁厚/mm400 10.06内径 di=400-2 X 0.6=398.8m4Q 4 1.505烟气流速 V =2 =2 = 12.05m/s二d3.14 0.3988由此可知，除尘器中的管径设计合理2.2.6烟囱的设计1.烟囱高度的计算根据锅炉的蒸发量(t/h ),然后根据锅炉大气污染物排放标准中的规定表 确定烟囱高度锅炉烟囱高度锅炉总额烝及里(t/h

21、 )1122661010 2020 35烟囱的最 低高度(m)202530354045由于给定锅炉型号DZL2-13蒸发量为2t/h ,故选定烟囱高度为30m烟囱抬升高度:Q=CM(Ts-Ta)=1.38 X 0.918 X (160-20)=177.36KWQ烟囱的热排放率G一标况下的烟气平均比定压热容，取Cp=1.38kg/m3KVo一标准状态下的烟气排放量m3/sTs烟气出口温度Ta当地最近5年平均气温值K=273+20=293K由于 177.36KW2100K WU15VsD 0.01Qh.：h = 2 uM烟率出口速度m/sD1烟囱出口内径mQ烟囱的热排放率u烟囱出口的环境平均风速

22、m/s,取2.5m/s0.918 4Vs二 Q ;A 3.14 0.62= 3.25m/s15 3.25 0.6 0.01 177.36h =2 2.5=3.76m烟囱总高度 H为：H=Hs+Ah=33.76m2.烟囱直径的计算烟囱出口内径按如下公式:4 1.2Q1 31Vo4 1.2 1.510.39m3.14 5通风方式运行情况全负荷最小负荷机械通风102045自然通风682. 53圆整取d=0.4mQ 一通过烟囱的总烟量 m3/hW-按下表选取的烟囱出口烟气流速 m/s,选W=4m/烟囱出口烟气流速烟囱底部直径:d1=d+2ih=0.40+2 乂 0.02 乂 30=1.50md 烟囱出

23、口直径mH 烟囱高度mi 烟囱锥度，取I=0.02烟囱的抽力：11Sy =0.0342 H B .-273+ty 273 +tpH 烟囱高度mtk外界空气温度Ctp烟囱内烟气平均温度CB当地大气压PaSy =0.0342 30 98 103工273+20 273+160 J二111Pa烟囱的阻力损失计算采用砖砌烟囱，阻力可按下式计算；：Pm = J 二 d 2人-摩擦阻力系数，0.04l-管道长度，md -管道直径,0.9m3P-烟气密度Kg/m管内烟气平均流速:Pm =0.0430 0.83 122=91.91Pa则最大地面浓度：max2 0.6 2541332 = 0.11mg / m 二

24、 0.5mg / m 3.14 2.5 2.72 36.472可见地面最大浓度小于国家规定，烟囱高度设计合理2.2.7 系统阻力的计算1、摩擦阻力损失巳 =3;2dL一管道长度，mdP 烟气密度，Kg/ m3入一摩擦阻力系数，是气体雷诺数一管道直径，mv管中烟气流速，m/s和管道相对粗糙度的函数，可以查手册得到。（实际中金属管取0.02 ,砖砌或混凝土管道取0.04。）对于400圆，L=50ma、:n273 98(273 160) 101.3251.36 273 98433 101.3253=0.83Kg /m一一 一 一一 一一 2 A c 0.02 50 0.83 12.05 APl=0.

25、40 22、局部压力损失：P=150.65 PaL 2 二 0.1 0.83 12.0522d -2=6.026 Pa6 异形管件的局部阻力系数，可以在有关手册中查到或通过实验求得。V与相对应的断面平均气流速度，m/sP 烟气密度，Kg/ m3L1=0.05xtan67.5 o=0.12m除尘器进气管的阻力损失计算如图所示，进气管管道计算如下: 渐缩管的计算a 45o 时 =0.1取 a =45o v=12.05m/s_2=6.026 Pa。1 0.83 12.052设两个均为90o弯头D=400 m m 取 R=1.5D贝U =0.175_ n ,-S v 2.：P 二2 一一 一_ 2_0

26、.175 0.83 12.052 ,=21.09 Pa渐扩管的计算2A 3.14 0.39882A20.5 0.5 4=0.50查化工原理附表则 =0.25=15.06 Pac . 20.25 0.83 12.052Pl =一2(0.5 -0.4) tan67.5=0.12 mb、除尘器出气管的阻力损失的计算如图所示，出气管管道计算如下:渐扩管的计算a tan67.5=0.12 m两个90o弯头D=400 m m贝U =0.175_ n 二；v 2.：P 二2 一一 一_ 2_0.175 0.83 12.052 ,=21.09 PaC、对于T型三通.：P20.55 0.83 12.052& =

27、0.55=33.14 Pa则系统总阻力其中锅炉出口前阻力 550Pa,除尘器阻力1400Pa (一般为12001500Pa h=150.65+6.026+6.026+21.09+15.06+6.026+21.09+33.14+550+1300=2106.70 Pa2.2.8 风机和电机的选择和计算1、标准状态下风机风量的计算1.1Q (273 tp) 101.325Q 二273B1.1 0.918 3600 433 101.325273 98=5961.47m7h1.1 风量备用系数B 当地大气压KPaQ一标准状态下风机前的风量，n3/htp 一风机前烟气温度C,若管道不长，可以近似取锅炉排烟

28、温度2、风机风压的计算Hy =1.2(273 ty) B Py0 h-Sy)(273 tp) 101.325 1.293“(2106.70-111) (273 160) 101.325 1.293= 1.2(273 200) 98 1.36=2154.79 Pa1.2 风压备用系数E A h一系统总阻力，Patp一风机前烟气温度Cty一风机性能表中给出的实验用气体温度，CPy一标准状态下烟气密度1.36 Kg/ m 3 Sy烟囱产生的抽力，Pa根据Hy和Qy选定Y8-39的引风机，性能表如下型号全压/风量/功率转速/ (r/min )(Pa)(m3/h)/KwY8-39213657622500

29、260003372850NeQyHy 一：3600 1000 y1 y23、电动机功率的计算5961.47 2154.79 1.3 3600 1000 0.6 0.95 = 8.14KwQy风机风量，Hy一风机风压Y一风机在全头时的效率（一般为 0.6）y2机械传动功率（用V形带动传动时=0.95 ）P一电动机备用系数，对引风机 =1.3根据电动机的功率，风机转速，传动方式，选定 Y160L-6型电动机（功率是 11 Kw）性能参数如下:Y160L-6型电动机性能表功率（Kw）型号转速r/min效率（%）功率因数cos中11Y160L-6970870.783.填料塔的设计及计算3.1 吸收SO

30、的吸收塔的选择名 称操作参数优 点缺 点空塔气速填2.0 5.0m/s结构简单，设备小，制造容 易，占空间小；液气比小，料液气比0.5能耗低；气液接触好，传质不能无水运行1.0L/m3较易，可同时除尘、降温、塔压力损失吸收2001000Pa液气比1自10L/m3结构简单，制造容易；激湍喷淋密度6m3/(m2.h)填料可用耐酸陶瓷，较易解 决防腐蚀问题；不能无水运行球压力损失流体阻力较小，能量消耗低；500Pa/m塔空塔气速操作弹性较大，运行可靠。0.51.2m/s空塔气速1.0 3.0m/s小孔气速1622m/s结构较简单，空塔速度高，安装要求严格，塔筛处理飞里大；板要求水平；板液层厚度406

31、0mm能够处理含尘气体，可以同操作弹性较小，易塔时除尘、降温、吸收；形成偏流和漏液，单板阻力300600Pa大直径塔检修时力便使吸收效率卜降。喷淋密度1215 m3/(m2.h)喷空塔气速2.5 4.0m/s结构简单，造价低，操作容气液接触时间短，混合不易均匀，吸 收效率低；淋液气比13易；液体经喷嘴喷入，30L/m3可同时除尘、降温、吸收，动力消耗大，喷嘴塔压力损失5002000Pa压力损失小易堵塞；产生雾滴，需设除雾器通过比较各种设备的性能参数，填料塔具有负荷高、压降低、不易堵、弹 性好等优点，具有很高的脱硫效率，所以选用填料塔吸收二氧化硫。3.2 脱硫方法的选择3.2.1 工艺比较湿法脱

32、硫是采用液体吸收剂洗涤 SO烟气以除去SO的技术本设计为高浓度SO烟气的湿法脱硫近年来尽管半干法和干法脱硫技术及其应用有了较大的发展空间，但是湿法脱硫仍是目前世界上应用最广的脱硫技术，具优点是技术成熟，脱硫效率高，操作简便，吸收剂价廉易得适用煤种范围广，所用设备较简单等优点。常用方法 有石灰/石灰石吸收法、钠碱吸收法、氨吸收法其工艺比较见下表：项目优点缺点石灰/石灰石吸收法脱硫效率局，吸收剂 资源广泛，价格低廉，副 产品后曾可用建筑材料系统复杂，占地面积 大，造价高，容易结垢造 成堵塞，运行费用高，只 使用大型电站锅炉氢氧化钠吸收法价格便宜，脱硫效率 高，副产品的溶解度特性 更适用加热解吸过程

33、，可高温下NaHSO专换成NaSO,丧失吸收二氧化 硫的能力循环利用，吸收速度快氨吸收法脱硫效率高，运行费 用低吸收剂在洗涤过程 中挥发产生氨雾，污染环 境，投资大综合本工艺流程图及上述几种常用脱硫的优缺点比较，经过比较全面考虑最终我们组选用钠碱吸收法进行脱硫，即采用NaO侏吸收烟气中的SO,再用石 灰石中和再生，再生后的溶液继续循环利用。该法吸收剂采用钠碱，故吸收率较 高，可达95%而且吸收系统内不生成沉淀物，无结垢和阻塞问题。其反应机理：2NaOH + SO 2 一 NazSO + H 2ONa2SO + SO2 + H 2O - 2NaHSONazSO同样可以吸收SO,达到循环吸收的效果

34、。3.2.2 工艺流程介绍1 .工艺流程介绍含SO烟气经除尘、降温后送入吸收塔，塔内喷淋含NaOH液进入洗涤净化， 净化后的烟气排入大气。从塔底排出的吸收液被送至再生槽加 CaCO原醒中和再 生.将再生后的吸收液经固液分离后，清夜返回吸收系统；所得固体物质加入 HO 重新浆化后，鼓入空气进行氧化可得石膏.2 .工艺过程一、脱硫反应：Na2SO3 + SO2- NaSO3 + CO2T （ 1）2NaOH + SO2- Na2SO3 + H2O （ 2）Na2SO3 + SO2 + H2O - 2NaHSO3 （ 3）其中：式（1）为启动阶段Na2CO3s液吸收SO2的反应；式（2）为再生液pH

35、值较高时（高于9时），溶液吸收SO2的主反应；式（3）为溶液pH值较低（59）时的主反应。二、氧化过程（副反应）Na2SO3 + 1/2O2 - Na2SO4 （4）NaHSO3 + 1/2O2 - NaHSO4 ( 5)三、再生过程Ca(OH)2 + Na2SO3 - 2 NaOH + CaSO3 (6)Ca(OH)2 + 2NaHSO3- Na2SO3 + CaSO3?1/2H2O +3/2H2O ( 7) 四、氧化过程CaSO3 + 1/2O2 - CaSO4 ( 8)式(6)为第一步反应再生反应，式(7)为再生至pH9以后继续发生的主 反应。脱下的硫以亚硫酸钙、硫酸钙的形式析出，然后将

36、其用泵打入石膏脱水 处理系统，再生的NaOHT以循环使用。3 .3填料的选择填料是填料塔的核心，它提供了塔内气液两相的接触面而且促使气液两相 分散，液膜不断更新，填料与塔的结构决定了塔的性能。填料必须具备较大的 比表面，有较高的空隙率、良好的润湿性、耐腐蚀、一定的机械强度、密度小、 价格低廉等。填料的种类很多，大致可分为实体填料与网体填料两大类。实体 填料包括环形填料(如拉西环、鲍尔环和阶梯环)，鞍型填料(如弧鞍、矩鞍)，以 及由陶瓷、金属、塑料等材质制成的填料。网体填料主要是由金属丝网制成的 填料，如鞍形网、波纹网等。鲍尔环由于环壁开孔，大大提高了环内空间及环 内表面的利用率，气流阻力小，液

37、体分布均匀。与其它填料相比，鲍尔环的气 体通量可增加50%以上，传质效率提高30%左右。鲍尔环是一种应用较广的填 料。结合几种填料的优缺点最终决定本次设计选择塑性鲍尔环作为填料。4 .4填料塔的计算4.1.1 物料衡算衡算式：V ( Y1-Y2) =L (X1-X2)6 36 _y尸 x 22.4x0.001 =0.00223y2=y1(1-95%)=0.00223 X64(1-95%)=0.000111对于纯溶剂吸收过程，进塔液相组成为X 2=00 918 360022.4惰性气体流量 V=00x ( 1-0.00223 ) =147.21kmol/hYi=y i/(1-y i )=0.00

38、223/(1-0.00223)=0.00223Y2=y 2/(1-y 2)=0.000111/(1-0.000111)=0.000111查得总压101.3K P a,温度293K条件下SO在水中亨利系数 E=3.55 X 103KPaE相平衡常数m = P一 一 33.55 10101.3= 35.04溶解度系数 H=0.0156kmol/m 3 KPa最小液气比：=33.30L = 丫 Y2 =0.00223-0.000111(V)min -Y30.00223 c- X2 -0m35.04取操作液气比 L 11.4()min =1.4 33.30=46.62L=46.62 X 147.21=

39、6862.93kmol/h由 V ( Y1-Y2) =L ( X1-X2)知V147.21Xi=X2+ (Yi-Y2)=0+-(0.00223-0.000111) =0.000045L6862.933.4.2 塔径的计算在常压零摄氏度下SO的密度为2.927填料的相关参数：品名(鲍尔切、)径X高X厚mm mm mm比表面积 (m2/m3)空隙率%干填料因子L/m种类116X16X 11880.91275种类225X25X1.21750.90239种类338X38X1.41150.89220种类450X50X 1.5930.90127种类576X76X2.6730.9294计算如下：1 .塔底液

40、化气速计算L =L X ML=6862.93 X 40=274517.2kg/hV=QT 0.918 3600 2933/u=3547m /hT273G =p gX V=1.36 X 3547=4823.92kg/h其中p G一气体密度kg/sP L液体密度kg/sL液体的质量流量kg/s G 混合气体的质量流量kg/s查图Eckert的横坐标占(30.5=(274522)(3)0.5=2.05G：L4823.92 1050在关联图上查到与乱堆填料的泛点线查得纵坐标Y=Uf2：g：LL0.2=0.010选用50mrK 50mm1.5mm的塑料鲍尔环为乱堆填料填料因子？=94L/m小=?=100

41、0/1050=0.95200C时溶液黏度取200C水的黏度 ”=1.0050mPas泛点气速0.010 ；g n.5 /0.010 9.8 1050n.sUf = (Lr2) = (07) =0.92m/s0.294 0.95 1.36 1.0050G L2.计算塔径D空塔气速为泛点气速的50%80%取 u =80% Uf=0.8 X 0.92=0.736m/s 时D= 4Q、u4 M 35473.14 3600 0.736=1.31m根据国内压力容器公称直径进行校正得 D=1.35m3.a、塔径核算气速核算在新的塔径下核算空塔气速u二4Vs二D24 35473.14 1.352=0.69m/

42、suUf0.690.92=0.75符合空塔气速为泛点气速的50%80%J要求。b、喷淋密度最小喷淋密度Umin=(L w) minat填料比表面积at=73m1最小湿润率(Lw) min= 0.08m3/(m h)直径75mm勺环形材料这里取(Lw)=0.12m3/(m - h)故 540.12 x 73=8.76m3/(m - h)在新的塔径下核算喷淋密度U=-Li x 0.785 X D2= 274517.2 x 0.785 X 1.35 2=182.742/时 h) Umin ：L1050设计合理c、核算径比旦=135-= 17.7610可避免壁流现象，核算符合要求d 0.0763.4.

43、3 填料塔高度的计算用清水吸收属于中等溶解度的吸收，气膜阻力和液膜阻力都应考虑，本设 计属于低浓度气体的吸收，塔内气体和液体的摩尔流量变化较小，具提及吸收 系数可视为常数，采用计算公式 Z=HOg-Ndg1 .相总传质高度Hu(m)的计算液相物性数据在低浓度吸收过程中，溶液的物性数据可以近似取纯水的物性数据，由手 册查得，20。C时水的有关数据如下：密度 p l=1050 kg/m3 黏度 产0.001Pa s=3.6 Kg/(m - h)表面张力d=72.6dyn/cm=940896Kg/h2SO2在水中的扩散系数 Dl=1.47X 10-5cn2/s=5.29 X10-6n2/h混合气体的

44、黏度可近似取为空气的黏度查手册得20 C空气的黏度 严1.81 X10-5 Pa-s=0.065Kg/(m h)查手册得SO在空气中的扩散系数 Dv=0.108 cm2/s=0.039m2/h气相总传质单元高度采用修正的恩田美联式计算：awC 0 0.75 /二1 -exp-1.45()(Ulata-，0.1 U l at、_0.05,) (一 2 )(：L gUl2:at-L)02查表地，6c=40 dyn/cm=518400Kg/h2(1 dyn/cm=12960Kg/h2)液体质量流量 UL=6862.93 X 40/0.785 X 1.35 2=191881.17 Kg/(m 2 h)

45、2aw518400.0.75,191881.17x0.1, 191881.17 73 _0.05 /=1-exp-1.45() ()(28)(at94089673 3.610502 1.27 1082191881.171050 940896 73)0.2= 0.85气膜吸收系数由下式计算:气体质量流量u= 3547 1.3620.785 1.35=3371.81 Kg/(m 2 - h)G = 0.237(-U)0.7 ( at10 237M ( 3371.81 产父(0.065)3 乂 (卫心些)73 0.0651.36 0.0398.314 2932=0.030kmol/(m h kpa)

46、液膜吸收系数由下式计算:211U 2，1_1- g 118 12 ,3.6 1.27 10812 ()31050 L =0.0095 (-UM3 () 2 50%Uf由 kG a =1+9.5(1.4kGakL a =1+2.6(/-5)2.2k goc得kGa =1+9.5(0.75-0.5)1.4 x 1.76=4.16Kmol/m2 h KPa2 21kL a =1+2.6(0.75-0.5). 乂 154.41=173.43 hHl溶解度系数H=- =0.0156 Kmol/m 3KPa+,Ga H La=1.67kmol /(m3h KPa)11+4.16 173.43 0.0156

47、H OGVKYaV147.21=2 = 0.61m ,.Ga P -1.67 101.3 0.785 1.35其中，U v、UL气体、液体的质量通量，kg/ (吊h);V (1气体、液体的黏度，kg/(mh)1Pa- s=3600 kg/m- h；pv、PL气体、液体的密度，kg/m3;D/、DL溶质在气体、液体中的扩散系数，n2/s ;R 通用气体常数，8.314 (m3 kpa) / (kmol K)；T 系统温度，K;at 填料的总比表面积，n2/n3；aw填料的润湿比表面积，mi/ m3；g 一重力加速度，1.27 X 108 m/h ；Q 液体的表面张力，kg/h2 ( 1 dyn/

48、cm=12960kg/h2)G 填料材质的临界表面张力，kg/h2 ( 1 dyn/cm=12960kg/h2)小一填料形状系数。2、气相总传质单元数NU的计算采用对数平均推动力法G =V(Y1-Y2)=147.21 X (0.00223-0.000111)=0.31由 G =V(Y1-Y2)=L (X1-X2)Y 1=0.00223 Y2 =0.000111 X 1=0.000045X2=0(Yi -Yq) -(丫2 -丫3(0.00223 -35.04 0.000045) -(0.000111 -35.04 0)二,0.00223 -35.04 0.000045In0.000111 -35

49、.04 00.0005422, 0.0006532 In0.000111= 0.00031NOG丫 丫2Ym_ 0.00223-0.000111一 0.00031=6.84Z= NogX Rg=6.84X0.61=4.17m填料层的设计高度一般为 Z =(1.21.5)Z, Z =1.5 X4.17=6.25m设计取填料层高度为Z=7m对于鲍尔环 h/D=510,Hmax=6m ,取h/D=6,则h=6X 1350=8100mn#算得填料层高度为7000mm故不需分层3.4.4压力降的计算L:0 05X=(-) ()0二(274517.24823.92 )(1.361050)0.5 =2.05丫二一