中小型燃煤锅炉厂的除尘脱硫工艺设计.docx

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1、某中小懿螂的除尘麒递姗学校：吉首大学一院系：生物资源及环境科学学院专业：环境工程班级：2006级环境工程姓名：毛拓学号：20064075001指导老师：史凯完成时间：2008年12月31日第一章绪论41.1 工程概况41.2 国内外主流除脱硫工艺简介41 .2.1PS型燃煤锅炉烟气脱硫除尘技术42 .2.2GGT-I型燃煤锅炉烟气脱硫器51.2.3湿式冲旋脱硫除尘技术51.2.4 湿式旋风除尘脱硫技术61.2.5 麻石脱硫除尘技术61.2.6湿式石灰石/石灰一石膏法71. 2.7几种脱硫技术的综合比较71.3国内外主流除尘工艺技术现状8第二章设计说明102. 1设计简介102.2 废气中所含污

2、染物种类、浓度及温度102.3 设计规模102.4设计范围102.5设计指标10第三章工艺设计113.1 总体设计准则113.2 废气处理方法选择123.2.1除尘方法选择123.2.2脱硫工艺选择133.3系统工艺流程143.3.1概述143.3.2工艺流程图143.3.3原理说明15第四章治理工程内容154.1除尘工艺154.11工艺描述154.1.2主要工艺设备功能简述154.1 .3相关设计参数计算194.2 脱硫工艺214.2.1烟气系统214.2.2SO2吸收系统244.2.3石灰石浆液制备系统294.2.4石膏脱水系统314.2.5工艺水系统334.2.6脱硫装置、烟道及浆液管道

3、的防腐344.3自动控制系统35第五章劳动定员35第六章投资估算35第七章效益估算377.1 工艺系统物料消耗指标：377.2 环境效益387.3经济效益387.3.1投入费用387.3.2收益金额387.3.3综合效益39第八章后记39参考文献及相关法规标准40附图40第一章绪论1.1 工程概况中国环境污染的规模居世界首位，大城市的环境污染状况在目前是世界上最严重的，全球大气污染最严重的20个城市中有10个在中国。我国是燃煤大国，煤炭约占一次能源消费总量的76%,年约消耗煤炭10亿多吨，并且煤炭中的80%用于直接燃烧。由此带来的SO2年排放量连续多年超过2000万吨。我国由燃煤引起的煤烟型污

4、染日益严重，是世界上SO2严重污染的国家之一。某些城市的空气污染程度己达到世界上发达国家上世纪50、60年代污染最严重的程度。由此不难断定，我国大气污染的特点是以煤烟型污染为主，主要污染物为粉尘、二氧化硫等，而这些污染物的来源主要是锅炉烟气。因此，对燃煤工业锅炉和电站锅炉进行除尘脱硫成为国内外科研和管理部门关注的一个热点，但一般是注重某一类型锅炉的除尘脱硫研究。本课题拟从中小型燃煤工业锅炉的除尘脱硫技术着手，主要根据国家大气污染物排放标准和锅炉房大气污染物排放标准，研究开发适合中国国情的湿法除尘脱硫技术。期望能对我国燃煤锅炉烟气除尘脱硫技术及装置的研究开发有一定参考意义。1.2 国内外主流除脱

5、硫工艺简介燃烧后脱硫技术即对锅炉烟气进行脱硫，这是我国及世界上目前脱硫的主要方法。电厂锅炉烟气的脱硫技术由于投资高，工艺复杂，不适合中小型锅炉烟气的治理。近年来，我国科技人员针对中小型锅炉烟气的脱硫技术进行了研究，比较有影响的主要有以下几种：1.2.1 PS型燃煤锅炉烟气脱硫除尘技术这种技术具有脱硫和除尘两种功能。脱硫除尘装置有两部分组成:上部为喷雾脱硫塔，下部为湿式除尘器。在脱硫塔内，烟气中的二氧化硫,被喷嘴喷出的分散的石灰浆液滴吸收，生成CaS(和CaSO“烟气温度由150190C下降到80左右。烟气在脱硫塔内完成第一次脱硫除尘后，直接进入下部的湿式除尘器。除尘器内特殊的喷气管及喷气头使烟

6、气在除尘器底部及贮水(灰)池进行剧烈运动，以实现高效除尘和脱硫的目的。其工艺流程见图IT所示。主要反应式为式(IT)和式(1-2):Ca(OH)2+S02CaS03+HS0(1-1)2Ca(OH)2+2S02+02-2CaS01+2HS0(2-2)主要技术指标是:脱硫率大于SO96(钙硫比1.516),除尘效率9096。缺点是一次性投资较高，运行费用较高。烟气图1-1PS型燃煤锅炉烟气脱硫工艺流程图1.2.2 GGTI型燃煤锅炉烟气脱硫器该技术的基本原理是:利用喷射雾状的高效脱硫除尘药剂水溶液，在对锅炉排放的烟气、粉尘进行增湿的同时，使二氧化硫得到吸收、反应、凝结于粉尘。再通过离心式旋风除尘器

7、，使吸收了S02的尘粒和液滴降入集尘箱，达到脱硫和提高除尘效率的目的。工艺流程见图1-2所示。在一定吸收液的碱度条件下，设备脱硫效率达60%,除尘效率达95%左右。图1-2GGT-I型燃煤锅炉烟气脱硫工艺流程1.2.3 湿式冲旋脱硫除尘技术基本原理是利用冲激、旋风二级除尘机制，在除尘器内部设置了冲激室和旋风室。烟气由锅炉进入冲旋室后，自上而下冲激水面，进行初次除尘，润湿烟尘，增大细微尘粒的重量。然后烟气自下而上，在除尘器上部经由导板组成的通道进入旋风室。在旋风室内自上而下沿室壁作螺旋运动，利用离心力进行二次除尘，然后由轴线向上经出口排出。在除尘过程中，烟气中的二氧化硫溶解于水，生成亚硫酸微滴，

8、并及尘粒一起从烟气中分离出来。主要技术指标:S02去除率80%,烟尘去除率95%,阻力I1OOPao1.2.4 湿式旋风除尘脱硫技术该技术利用锅炉自身运行过程中产生的烟尘、炉渣和废水来治理烟气。基本原理是拦截碰撞、离心分离、酸碱中和反应等共同作用。在装置内，喷成雾状的吸收液及旋转进入的烟气作用，进行脱硫和除尘。然后进入文氏管装置，进一步脱硫和除尘。除尘脱硫后的烟气经脱水装置除去烟气中的液态水，净化烟气经引风机和烟囱排入大气。除尘脱硫污水进入锅炉出渣装置，一方面及炉渣中的碱性物质发生中和反应，另一方面炉渣吸附除尘脱硫污水中的尘粒，减轻沉淀水池的沉淀粉尘的负荷。主要技术指标：在吸收液不外加碱的条件

9、下，脱硫效率50%,除尘效率95%,装置阻力1200Pa.1.2.5 麻石脱硫除尘技术传统的麻石水膜除尘器和麻石文丘里除尘器应用于烟气除尘已有多年的历史。近年来，利用麻石的耐腐蚀耐磨损性能制作新式烟气脱硫装置有了一定进展晰。其主要原理是：利用麻石制作筒体，在内部设置塔板来强化气液接触，提高传质效果，进而提高脱硫效率。目前主要有：旋流板式除尘脱硫装置，漏板塔式除尘脱硫装置，双筒凝聚式湿式旋风除尘脱硫装置，喷淋冲击式除尘脱硫装置等等。较为典型的是采用旋流板技术进行除尘和脱硫。旋流板技术是使气体通过旋流板后螺旋上升，吸收液由上部喷入，及烟气逆流接触。液滴及尘粒同时被旋流产生的离心力甩向塔壁，水及粘附

10、其上的尘粒沿塔壁流到下一级塔板。烟气中未被粘附的尘粒继续被用同样的方法粘附，最后经排污口排走。气体中的二氧化硫也同时被吸收液吸收。通常的旋流板式结构为多级配置。旋流板用于除尘和脱硫时,用内向板；用于除雾作用时，采用外向板。此类技术用于改造旧式麻石除尘器较易实施。但其缺点是耗水量和耗电量比其他种类除尘脱硫装置大；并且，旋流板要有较好耐腐蚀性能和一定的耐磨损性能，如果选材不当，将可能由于材料腐蚀问题而影响装置的使用寿命。同时，烟气脱水、旋流板的积灰结垢等问题亦是需重点注意的难点问题。1.2.6 湿式石灰石/石灰一石膏法石灰石/石灰-石膏湿法烟气脱硫工艺采用价廉易得的石灰石作脱硫吸收剂，石灰石经破碎

11、磨细成粉状及水混合搅拌制成吸收浆液。也可以将石灰石直接湿磨成石灰石浆液。当采用石灰为吸收剂时，石灰粉经消化处理后加水搅拌制成吸收浆液。在吸收塔内吸收浆液及烟气接触混合,烟气中的二氧化硫及浆液中的碳酸钙以及鼓入的空气进行化学反应，最终反应产物为石膏。同时去除烟气中部分其他污染物，如粉尘、HC1、HF等。脱硫后的烟气经除雾器除去带出的细小液滴，经热交换器加热升温后排入烟囱。脱硫石膏浆经脱水装置脱水后回收。表1-1石灰石和石灰法烟气脱硫反应机理脱硫齐IJ石灰石石灰SO2(g)+H2OH2SO3S02(g)H20H2S03主要反应so3h+hso;H2SO3T+HSO3-HCaCO3-Ca2+HCOC

12、aO+H2O-Ca(OH)2Ca2+HSO3-+2H2OCaSO320Ca(0H)2Ca2+20H-H+Ca2+HS03+20-H+HC03H2C03CaSO32H2O+I总反应H2C03C02+H20CaCO3+SO2+2H2OfH+20H2H20CaSO32H2O+ICa0S02+2H20CaS032H20系统组成:石灰石/石灰-石膏法烟气脱硫装置由吸收剂制备系统、烟气吸收及氧化系统、脱硫副产物处置系统、脱硫废水处理系统、烟气系统、自控和在线监测系统等组成。1.2.7 几种脱硫技术的综合比较几种脱硫技术的比较及应用情况见表1-2o表1-2几种中小型燃煤锅炉烟气脱硫技术的主要性能项目PS法G

13、GT-法麻石塔板法湿式冲旋脱硫法石灰石/石灰一石膏法脱硫剂CaCO3药剂CaOCaCO3/Ca(OH)2CaCO3/Ca(OH)2脱硫率/%80607070909098副产品石膏和飞灰及钙亚硫酸盐混合物钙亚硫酸盐、飞灰和水混合物石膏石膏和飞灰石膏废水无无有无或有有设备面积505080-9060-70100(基准)成本(初建投资)35-4035-4080-9060-70100(基准)运行费用75-8065-7570-8080-90100(基准)适用燃料煤煤/油煤/油煤/油煤/油含硫量/%0-1.00-1.00-2.00-2.004.0处理烟气量/(1000m3h)2002002200300220

14、0综合上述几种应用于中小型锅炉的脱硫技术，可以看出具有以下特占./、(1)投资较低、脱硫效率适中、运行费用低、操作管理简便的技术易于推广应用。(2)就脱硫产物的处理而言，多采取抛弃法而未作为副产品回收。(3)脱硫剂价廉，或利用锅炉运行中产生的飞灰和炉渣中的碱性物质脱硫。(4)推广较好的技术多为湿法脱硫兼除尘的技术。(5)我国中小型锅炉数量众多，而脱硫技术的应用远未达到应有的水平。1.3 国内外主流除尘工艺技术现状从气体中去除或捕集固态或液态颗粒的设备称为除尘器。近年来，随着经济的迅速发展，以原煤为燃料的锅炉增加很多，燃煤锅炉排放的大气污染物对周围环境造成很大危害，然而减少或降低燃煤锅炉排放污染物的主要途径是及锅炉相配套的各类消烟除尘器，而除尘器的性能和效率是决定一台锅炉对周围环境造成危害程度的关键所在。除尘器可分为两大类：干式除尘器：包括重力沉降室、惯性除尘器、电除尘器、布袋除尘器、旋风除尘器。湿式除尘器：包括又喷淋塔、冲击式除尘器、文丘里洗涤剂、泡沫除尘器和水膜除尘器等。目前,常见的是机械除尘器、旋风除尘器、多管除尘器、水膜除尘器、布袋除尘器及静电除尘器等。表1-3对近几年国内外几种烟气除尘技术的主要相关性能参数进行了对比介绍：表1-3几种烟气除尘技术的主要相关性能参数除尘装置类别