大气课程设计..

1 设计概况

1.1 设计题目

DG-220/100型火电厂锅炉高硫无烟煤烟气喷雾干燥法袋式除尘系统设计。

1.2 设计内容及要求

(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)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，并包括系统流程图一张。

1.3 设计依据

(1)锅炉烟尘排放标准GB 13271—2001 (摘录)见表1-1

表1-1锅炉烟尘最高允许排放浓度

* 一类区禁止新建以重油、渣油为燃料的锅炉。

(2)锅炉二氧化硫排放标准GB13271-2001(摘录)见表1-2。

表1-2锅炉二氧化硫最高允许排放浓度

锅炉类别适用区域SO2排放浓度/（mg·m-3）

Ⅰ时段Ⅱ时段燃煤锅炉全部区域1200 900

燃油锅炉

轻柴油、煤油全部区域700 500 其他燃料油全部区域1200 900*燃气锅炉全部区域100 100

* 一类区禁止新建以重油、渣油为燃料的锅炉。

(3)《除尘工程设计手册》

(4)《大气污染物综合排放标准》(GB 16297—1996)[1]

1.4 设计原始资料

(1)锅炉型号：DG-220/100即，东方锅炉厂制造，蒸发量220t/h,出口蒸汽压力100MPa。

(2)燃烧方式是室燃炉（煤粉炉），所配发电机组功率50MW。

(3)烟气在锅炉出口前阻力1020Pa。

(4)设计耗煤量：23t/h。

(5)设计煤成分：见附表1-3，属于高硫无烟煤

(6)排烟温度：160℃

(7)空气过剩系数：

(8)飞灰率：29%

(9)连接锅炉、净化设备及烟囱等净化系统的管道假设长度380m，90°弯头60个。

表1-3 设计煤成分

物质C Y H Y S Y O Y N Y W Y A Y V Y

含量66% 2% 3% 4% 1% 4% 20% 8%

2 污染产物计算

以1kg燃煤燃烧为基础，则：

质量(g) 煤成分物质的量(mol) 需氧量(mol)

C 660 55 27.5

H 20 20 5

O 40 2.5 0

S 30 0.9375 0.9375

H2O 40 2.22

所以理论需氧量为：

理论空气量：

过剩空气量：

生成CO2的量为：27.5mol；

生成H2O的量为：10mol；

生成SO2的量为：0.9375mol；

1kg燃煤产生的实际烟气量：

锅炉产生的烟气流量：

二氧化硫浓度：

烟尘浓度：

3 方案设计

3.1 喷雾干燥法

喷雾干燥法是20世纪80年代迅速发展起来的一种半干法脱硫工艺。喷雾干燥法是目前市场份额仅次于湿钙法的烟气脱硫技术，其设备和操作简单，可使用碳钢作为结构材料，不存在有微量金属元素污染的废水。目前，喷雾干燥法主要用于低硫煤烟气脱硫，用于高硫煤的系统只进行了示范研究，尚未工业化。3.1.1 工艺流程及设备

喷雾干燥法的工艺过程如图，主要包括吸收剂设备、吸收和干燥、固体废物

捕集处置四个主要过程。

(1)吸收剂设备：吸收剂溶液或浆液在现场制备。虽然石灰是常见的吸收剂，也有多种其他吸收剂可供选用。吸收剂选择将取决于当地是否容易得到及价格因素。已用于喷雾干燥法脱硫的石灰达一百多种，通常活性氧化钙含量为80%～90%最好的。因为石灰石比石灰便宜，很多用户对石灰石更感兴趣，但石灰石作吸收剂仍在开发中。苏打粉和烧碱也是常用吸收剂，它们可以在多种工业过程中得到。在一些工业部门，如啤酒工业中，其废水含有氢氧化钠或苏打灰，这种废水可用烟气脱硫的反应剂。当苏打粉用作吸收剂时，产生一种由苏打灰和亚硫酸钠组成的混合物，这种混合物可以直接用于纸浆和造纸工业中。对石灰系统，循环固体废物可以提高吸收剂利用率；对钠系统，因吸收剂一次通过吸收塔，反应就几乎是完全的，所以不必要进行循环。在石灰系统中，粒状石灰必须熟化，以产生具反应性浆液。

(2)吸收和干燥：120～160℃的锅炉烟气从喷雾干燥塔顶部送入，同时通过安装于顶部的高速旋转的喷雾，将制备好的石灰乳喷射成直径小于100微米的雾滴。这些具有大表面积而分散的石灰乳雾滴同时烟气接触后，一方面与烟气中的SO2发生化学反应，另一方面烟气与石灰乳雾滴进行热交换，迅速将大部分水分蒸发，形成含水较少，含亚硫酸钙、硫酸钙、飞灰和未反应氧化钙的固体废物。为了有效去除SO2，喷雾干燥塔、烟气气流分布装置和雾化器是最主要的装置。喷雾干燥塔为烟气与雾滴提供足够的接触时间，以便得到最大的SO2去除率，并且充分干燥由吸收液雾滴形成的固体颗粒。大部分石灰系统的烟气时间为10～12s。气流分布装置和雾化器要能够使烟气和雾化的野地充分混合，以有助于烟气与液滴间质量和热量传递。要求液滴要充分小，以便有足够的表面积，以利于SO2吸收。同时，也不宜过小，防止未充分吸收之前，液滴完全干化。采用较多的雾化器有旋转离心雾化器和两相流喷嘴雾化器两种。前者利用高速旋转盘或无滑轮产生细小雾滴，液滴大小随旋转盘直径和转速而变，与浆液供应量关系不大。这是其优点之一，因为实际操作中吸收剂供料速度要随烟气流量和SO2浓度而变。旋转雾化器结构是相当复杂的，雾化轮的耐磨性要好，另外喷雾孔堵塞也是问题之一。两相流喷嘴利用高压空气把吸收液破碎成雾滴，其主要优点是：没有运动部件，为避免堵塞可以采用大流量。缺点是液滴大小随供料速率而变，因而