220th燃煤锅炉烟气脱硫工程设计
摘 要
我国大气环境污染以煤烟型为主，其中颗粒污染物及SO2两种主要污染物对自然生态环境和人类都造成了很大的危害，由此形成的颗粒物污染和酸雨污染已成为制约我国经济和社会可持续发展的一个重要因素。因此，探索开发燃煤锅炉烟气的除尘脱硫工艺，使烟气中污染物的浓度达到国家烟气排放标准，减少污染物的排放，有效控制燃煤烟气污染对改善我国大气质量、减少酸雨和SO2危害具有十分重要的意义。
本设计首先探讨研究了当今国内外主要的烟气除尘脱硫技术，通过对比各种除尘脱硫技术的优缺点，针对220t/h燃煤蒸汽锅炉的烟气排放量、烟尘含量及硫含量，依据国家要求和技术现状选择了适合本设计220t/h燃煤蒸汽锅炉烟气的除尘脱硫方案，拟选用两级除尘系统，一级为旋风除尘，二级为电除尘，同时采用氧化镁脱硫工艺。
其次，本设计将对旋风除尘器、电除尘器、脱硫塔、烟囱尺寸、管道等主要设备进行尺寸计算和设备选型，旋风除尘器拟选用CLP/B-27.5-X型，静电除尘器拟选用CDPK—45/3型，引风机拟选用G4-73-12D型，电动机拟选用Y315M2-4型两台。最后根据设计设备参数绘制设备外形尺寸图和总体工艺流程图。
关键词：燃煤烟气，旋风除尘，静电除尘，氧化镁脱硫，管道计算
Design of Flue Gas Dusting and Desulfurization System of 220t/h Coal Fired Steam Boiler
ABSTRACT
China's air pollution is mainly fuliginous. SO2 and particulate pollutants are two major pollutants causing great harm to the natural environment and humans. Particle pollution and acid rain pollution formed have affected China's economic and social sustainability. Therefore, coal-fired boiler flue gas dust removal and desulfurization process is developed to make the concentration of pollutants in flue gas reach the national standard and then reduce pollutants emission. Controlling the coal-smoke pollution effectively is of great significance to improve air quality, i.e., to reduce acid rain and SO2 harm in our country.
Firstly, this paper introduces the main domestic and foreign flue gas desulphurization and dust removal technology. Select a boiler flue gas desulfurization and dust removal system which is suitable for 220t/h coal fired steam boiler by comparing the advantages and disadvantages of various desulphurization and dust removal technologies. The dusting and desulfurization system can make the flue gas emissions, dust content, sulfur content in the flue gas comply with national requirements and technical status. This work selects two dust collectors with the cyclone as the first one and the electrostatic precipitator as the second one integrated with magnesium oxide desulfurization process.
Secondly, this design will calculate the size and select the device type of the main devices of the system, such as cyclone, electrostatic precipitator, desulfurization tower, chimney and pipeline. This paper chooses CLP/B-27.5-X type cyclone, 45/3-CDPK type electrostatic precipitator, G4-73-12D type draft fan, and two Y315M2-4 type motors. At last, main equipments and process flow diagram are drawn based on all above.
Key words: coal fired flue gas, cyclone, electrostatic precipitator, magnesium desulfurization, pipeline calculation
1 绪论 6
1.1 脱硫技术发展现状 7
1.1.1 燃烧前脱硫 7
1.1.2 燃烧中脱硫 7
1.1.3 燃烧后脱硫[3] 8
1.2 除尘技术发展现状[9~10] 9
1.2.1 机械式除尘技术 9
图1.2 离心式除尘器 10
1.2.2 静电除尘技术 10
1.2.3 过滤式除尘技术[15] 11
1.2.4 湿式除尘技术[17] 12
1.3 方案论证 12
1.3.1 设计原始资料 12
1.3.2 技术路线 13
1.3.3 方案选择 14
2 一级除尘工艺计算 14
2.1 一级除尘工艺选择 14
2.2 烟气量、烟尘和二氧化硫浓度计算 15
2.2.1 烟气量计算[20] 15
2.2.2 烟气含尘浓度 17
2.2.3 烟气中二氧化硫浓度 17
2.3 一级除尘器计算[21] 18
2.3.1 一级除尘器尺寸计算 18
2.3.2 一级除尘器效率计算 20
3.物料衡算 21
3.1物料衡算计算条件的确定 22
3.3水溶液全循环法流程物料衡算 25
3.4压缩系统的物料衡算 25
合成系统的物料衡算 27
4 脱硫工艺计算 30
4.1 脱硫工艺方案选择 30
4.2 吸收塔尺寸计算 32
4.2.1 吸收塔需要的吸收效率 32
4.2.2 吸收塔内部烟气特性计算 33
4.2.3 吸收区尺寸计算 35
4.2.4 除雾区尺寸 36
4.2.5 浆液池高度 36
4.2.6 吸收塔总高 37
4.2.7 其他计算 38
5 烟囱工艺计算 38
5.1 烟囱内烟气特性 38
5.2 烟囱内烟气流速 39
5.3 烟囱几何高度 39
5.3.1 烟囱出口处风速 39
5.3.2 烟尘有效源高度 40
5.3.3 二氧化硫有效源高度 40
5.3.4 烟气抬升高度 41
5.3.5 烟囱几何高度 41
5.4 其他计算 41
5.4.1 烟囱底部宽度 42
5.4.2 烟囱阻力损失 42
6 阻力计算及风机、电动机选型 42
6.1 管道内径计算 42
6.1.1 管道内径 42
6.1.2 管道实际内径 43
6.1.3 管道内流速校核 43
6.2 管道摩擦阻力计算 43
6.2.1 脱硫前管道摩擦阻力损失 44
6.2.2 脱硫后管道摩擦阻力损失 44
6.3 管道局部压力损失 44
6.3.1 渐缩管局部压力损失 45
6.3.2 渐扩管局部压力损失 45
6.3.3 90°弯头弯管局部压力损失 47
6.4 烟气压力总损失 47
6.5 风机选择 48
6.5.1 风机风量 48
6.5.2 风机风压 48
7 总结与展望 50
7.1 总结 50
参考文献 51
参考文献
[1] 陈硕.静电布袋复合除尘器烟气脱硫除尘一体化系统的研究[D]. 武汉：武汉理工大学，2007.
[2] 徐海.浅谈选煤技术[J]. 内蒙古科技与经济，2007,(134):77-78.
[3] 汪艳红.我国火电厂烟气脱硫工艺现状及发展综述[J]. 硫磷设计与粉体工程，2008,(2):13-24.
[4] 唐家彬，李茹，王欢，方力.湿法烟气脱硫技术现状分析[J]. 广东化工，2015,42(292):93-94.
[5] 陈韦兵.锅炉烟气除尘脱硫技术的应用[J]. 自动化与仪器仪，2012,(160):114-119.
[6] T. Hlincik, P. Buryan. Desulfurization of boiler flue gas by means of activated calcium oxide[J]. Fuel Processing Technology, 2013, (111):62-67.
[7] S.J. Smith, J. van Aardenne, Z. Klimont, R.J. Andres, A. Volke, S.D. Arias, Anthropogenic sulfur dioxide emissions: 1850–2005[J]. Atmospheric Chemistry and Physics, 2011, 11:1101–1116.
[8] P. Buryan, J. Vejvoda, J. Krátký, L. Veverka. The causation high consumption of limestone in coal fluidized bed boiler desulfurization[J]. Ceramics-Silikáty, 2010, 54:85–88.
[9] 赵然.锅炉烟气除尘技术及除尘器的选择[J]. 污染及防治，2013,(32):139-140.
[10] 何群，薛力群.燃煤电站烟气除尘技术的选择[J]. 氯碱工业，2007,(1):35-37.
[11] 张汝松，李志国，陈文文.高温旋风除尘器在锅炉烟气除尘中的应用[J]. 广东化工，2011,39(4):126-128.
[12] 啜广毅，王力腾，沈继平.燃煤电厂烟气除尘技术介绍[J]. 中国环保产业，2013,2:52-56.
[13] 陈冬林，吴康，曾稀.燃煤锅炉烟气除尘技术的现状及进展[J]. 环境工程，2012:72-73.
[14] 孙虹，华伟，祁建民，杨志超，陈强.火电厂电除尘用高频高压电源的研究[J]. 现代电子技术，2015,38(2):149-151.
[15] 陶晖，陶岚.袋式除尘技术在我国燃煤电厂的推广应用[J]. 中国环保产业，2015,1:16-21.
[16] 张得平.锅炉烟气除尘技术及除尘器的选择[J]. 大氮肥，2008,31(4):241-244.
[17] 周兴求，叶代启.环保设备设计手册：大气污染控制设备[M]. 北京：化学工业出版社，2003.
[18] 张扬帆，李定龙，王晋.我国烟气脱硫技术的发展现状与趋势[J]. 环境科学与管理，2006,31(4):124-127.
[19] 国家环境保护部. GB13271-2014，锅炉大气污染物排放标准[S].
[20] 郝吉明，马广大，王书肖.大气污染控制工程（第三版）[M]. 北京：高等教育出版社，2010.
[21] 张殿印，王纯.除尘工程设计手册[M]. 北京：化学工业出版社，2003.
[22] 孙琦明.湿式镁基与钙基脱硫工艺的比较[J]. 中国环保产业，2006,6:30-33.
http://www.bysj360.com/html/5839.html
http://www.bysj360.com/html/6302.html
