燃煤工业锅炉脱硫脱硝工程设计方案.pdf

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1、绍兴市柯兴印染有限公司 20t/h 燃煤工业锅炉脱硫脱硝工程 设计方案 浙江工业大学建筑设计研究院环境工程设计所 设计许可证：国环设乙字980035 2015 年 11月 设 计 证 书 ： 国环设乙字第 980035号 工 程 编 号 ：浙工大 ENG201533 委 托 单 位 ：绍兴市柯兴印染有限公司 设 计 单 位 ：浙江工业大学建筑设计研究院 环境工程设计所 单位负责人： 工 艺 设 计 ：学号2111505135 姓名 姚帅 工程 ： 审核 ： 审定： 责 任 表 目录 第一章 项目概况 1 第二章 工程设计 1 2.1 设计原则 1 2.2 设计范围 2 2.3 设计参数 2 2

2、.4 设计标准 2 2.5 设计指标 3 第三章 设计依据 4 3.1 生产情况 4 3.2 相关技术标准 4 3.3 废气成分 4 3.4 废气性质 4 3.5 废气排放量 5 3.5.1 燃煤量计算 5 3.5.2烟气量的计算 . 5 3.5.3 SO2的排放量 6 3.5.4 锅炉及烟气的设计参数 7 3.6 废气处理系统排放标准 7 第四章 工艺路线 8 4.1 工艺流程 8 4.1.1总工艺流程 . 8 4.1.2脱硫工艺 . 8 4.1.3脱硝工艺 . 9 4.2 废气处理工艺说明 12 4.2.1脱硫处理工艺说明 . 12 4.2.2吸收塔设计计算 . 13 4.2.3脱硝处理工

3、艺说明 . 16 第五章 主要设备及构建物 18 5.1 主要设备 20 5.2 主要构建物 21 第六章 施工要求 22 6.1 施工要求 22 6.2 施工进度 22 第七章 环境保护、劳动卫生、工业安全、消防及排水部分 23 7.1 环境保护 . 23 7.2 劳动卫生及工业安全 . 23 7.2.1 工业安全防护措施 23 7.2.2劳动保护措施 . 23 7.3 消防及排水部分 . 24 第八章 技术经济分析及主要技术经济指标 24 8.1 各原料消耗量 24 1、石灰石用量 24 2、原煤消耗量 24 3、用电量见下表 8-1 . 24 8.2 烟气净化系统年运行费用分析 25 8

4、.2.1运行费用估算 . 25 8.2.2经济效益评估 . 25 8.3 主要技术经济指标 26 8.4 投资估算 26 8.5 生产管理和人员编制 27 第九章 结论 27 第一章项目概况 绍兴某印染企业有自备20t/h 燃煤工业锅炉一台，目前除配备布袋除尘器以 外，尚无安装脱硫脱硝装置。今年中华人民共和国大气污染防治法和锅炉 大气污染物排放标准（GB 13271-2014）颁布以后，各地环保局先后制订了当地 大气污染防治 2015 年度实施方案，重点整治燃煤工业锅炉， 要求工业锅炉限 期完成脱硫脱硝改造。 但到目前为止， 中小型工业锅炉烟气污染治理还没有一种 成熟的适用方法， 烟气二氧化硫

5、与氮氧化物几乎在直排，主要原因是现有的火电 厂脱硫脱硝方法和工艺不适合工业锅炉。 规定重点地区脱硫脱硝后烟气出口浓度为：SO2200mg/Nm 3，氮氧化物 200mg/Nm 3。根据新的环保要求编制 20t/h 燃煤工业锅炉脱硫脱硝装置设计方 案 ，脱硫方法推荐石灰石 -石膏法，脱硝方法可以是氨法或其它可行的方法。 第二章工程设计 2.1 设计原则 （1）符合国家环境保护法律、法规和标准要求。 （2）采用成熟可靠、技术先进的工艺，在保证处理效率的前提下，尽可能减 少投资，降低成本。 （3）脱硫脱硝工程的设计结合现场条件，力求使工艺流程和设备布置紧凑、 合理，且不影响已建项目的正常使用。 （4

6、）脱硫后净烟气不加热，烟气尾气温度60 -70 oC。 （5）脱硫吸收剂制浆方式采用外购石灰粉制成浆液。 （6）脱硝产生的废水不能直接排放，通过污水处理站处理达标后排放。 （7）采取必要的措施确保脱硫脱硝系统不影响锅炉的正常运行。 （8）在设备及管道运行中溢流、冲洗和清扫过程中产生的废水应收集在废水 坑（箱）内，然后送至污水处理站处理，废水不得直接排放。 2.2 设计范围 （1） 脱 硫 脱 硝 剂 制 备 系 统 包括从脱硫脱硝剂运输到厂后储存、制备、输送到脱硫脱硝系统等全套主 辅设备。 （2） 脱硫脱硝系 统 除尘器出口烟道到烟囱之间脱硫脱硝主辅设备。 （3） 脱硫副产品处理系统 处理脱硫

7、灰渣副产品的主辅设备。 2.3 设计参数 表 2-1 锅炉设计参数表 序号项目参数序号项目参数 1 锅炉型号SZL20-1.25-AII 8 额定工作压力1.25MPa 2 额定蒸发量20t/h 9 额定蒸汽温度(oC) 194 3 除尘器出口烟气量 （m3/h） 60000 10 设计热效率 (%) 83 4 烟气温度 ( ) 140 11 锅炉稳定安全运行工 况（ %） 70100 5 过剩空气系数1.65 12 烟囱高度（ m）40 6 除尘前粉尘排放浓度 (mg/Nm3) 21000 13 SO2 排放浓度 (mg/Nm 3) 2000 7 除尘后粉尘排放浓度 (mg/Nm3) 50

8、14 NOx 排放浓度 (mg/Nm 3) 600 2.4 设计标准 设计标准以锅炉大气污染物排放标准 （GB 13271-2014）为依据，执行重 点地区特别排放限值。见下表： 2.5 设计指标 该型锅炉按类烟煤进行设计,燃料应符合 GB/T18342-2009链条炉排锅炉 用煤技术条件的规定。燃料的挥发份应25%,燃料颗粒度要求最好燃用分选过 或含碎屑较少的煤，燃料颗粒度一般在6-25mm，小于 6 毫米的不宜超过 30%， 最大的粒度不应大于30 毫米。 表 2-2 GB/T18342-2009 链条炉排锅炉用煤技术条件 序号项目名称符号单位设计煤种校核煤种 1 工业分析 收到基全水份M

9、t % 14.40 16.30 干燥无灰基挥发份Vdaf% 24.71 17.21 收到基灰份Aar% 23.08 24.63 收到基低位发热值Qnet.arMJ/kg 20992 20139 2 元素分析 收到基碳份Car% 50.54 49.32 收到基氢份Har% 4.08 3.20 收到基氧份Oar% 6.18 4.86 收到基氮份Nar% 1.00 0.91 收到基硫份Sar% 0.72 0.78 3 可磨性指数KVT11.37 1.37 4 煤灰熔融性 变形温度DT o C 1350 1210 软化温度ST o C1390 1270 流动温度FT o C 1500 1420 第三章

10、设计依据 3.1 生产情况 此染料厂的工业锅炉参数是20 t/h 锅炉耗煤量 3.33 t/h，天工作时间 24 h， 年工作日为 300 d。 3.2 相关技术标准 本工程烟气脱硫系统所有设备、工具、配件的设计、制造、采购、施工、试 验和材料原则上满足中国国家标准（GB 系列）和电力行业标准（DL 系列）及 其它行业最新标准的要求。 （1） 锅炉大气污染物排放标准 （GB 13271-2014） （2） 火力发电厂设计技术规程DL5000-2000 （3） 火电厂烟气排放连续监测技术规范HJ/T 75-2001 （4） 工业炉窑大气污染物排放标准GB9078-1996 （5） 污水综合排放标

11、准 GB 8978-1996 （6） 工业企业厂界噪声标准GB12348-2008 （7） 电气装置安装工程施工及验收规范GBJ232-82； （8） 电力建设施工及验收技术规范 （9） 工业锅炉及炉窑湿法烟气脱硫工程技术规范HJ4622009 （10）HJ/T75 火电厂烟气排放连续监测技术规范。 （11）DL/T5196 火力发电厂烟气脱硫设计技术规程，规范。 3.3 废气成分 工业锅炉废气污染物主要包括锅炉烟气中的烟尘、二氧化硫、含氮氧化物、 一氧化碳以及烟气黑度。 这些污染物主要来自锅炉燃烧煤炭、燃油和燃气过程中 的排放。对大气污染影响最为突出的就是烟尘、二氧化硫以及NOx。 3.4

12、废气性质 工业锅炉中燃烧后产生的氮氧化物（NOx）是一种毒性很大的黄烟，燃烧产 生的氮氧化物包括多种化合物，如一氧化二氮（N2O） 、一氧化氮（ NO） 、二氧 化氮（ NO2） 、三氧化二氮（ N2O3） 、四氧化二氮（ N2O4）和五氧化二氮（ N2O5） 等。氮氧化物很不稳定，遇光、湿或热变成二氧化氮以及一氧化氮，一氧化氮又 变成二氧化氮，若不经过治理通过烟囱排放到大气中，就会形成触目的棕（红） 黄色烟雾，俗称“黄龙”，所以在众多废气治理中NOx 难度最大，是污染大气的 元凶。如果得不到有效控制不仅对操作人员的身体健康与厂区环境危害极大，而 且随风飘逸扩散，对周边居民生活与生态环境造成公

13、害。 锅炉燃烧产生的二氧化硫也是大气污染的主要污染物之一，二氧化硫（SO2） 是无色透明的气体，有刺激性臭味。溶于水、乙醇和乙醚，在业态的情况下，二 氧化硫比较稳定不活泼。气态的二氧化硫加热到2000 oC 不分解，不燃烧，与 空气也不会组成爆炸性混合物， 在火山爆发时也会喷出该气体， 二氧化硫溶于水， 会形成亚硫酸 （酸雨的主要成分），若亚硫酸进一步被氧化， 在催化剂的存在下， 便会迅速高效生成硫酸。 3.5 废气排放量 3.5.1 燃煤量计算 已知 1 t/h 标煤产生 6 t/h 蒸汽，则 20 t/h 锅炉的耗煤量为： 20/6=3.333 t/h 锅炉年耗煤量： 3.333 24 3

14、00=24000 t/h。 3.5.2烟气量的计算 1、以 1kg 煤燃烧为基础，即 燃料成 分名称 可燃成分含 量() 可燃成分的物质的 量/mol 理论需氧 量/mol C 49.32 41.1 41.1 H 3.2 16 8 O 4.86 1.519 -1.519 S 0.78 0.244 0.244 N 0.91 0.325 - 水分16.30 - - 灰分24.63 - - （1）理论需氧量 41.1+8-1.519+0.244=47.825 mol （2）理论空气量Va0 干空气中 N:O=3.78:1， 则理论空气量 Va0 = 47.825*4.78=228.604 mol/k

15、g 228.604*22.4/1000=5.120 m 3/kg （3）理论烟气量 Vfg0 已知 CO2的物质的量为 41.1 mol，SO2的物质的量为 0.244 mol，H2O 的 物质的量为 25.056 mol，N2的物质的量为 181.104 mol，则 理论烟气量 Vfg0= 41.1+0.244+25.056+181.104= 247.503 mol 247.503*22.4/1000=5.544 m 3/kg （4）实际烟气量 Vfg 根据公式 Vfg= Vfg0+ Va 0（ -1） 式中： 空气过剩系数，为1.65； Vfg 0 标准状态下理论空气量 m 3/kg； V

16、fg 0 标准状态下理论烟气量 m 3/kg； 则实际烟气量 Vfg=5.544+5.120*(1.65-1)= 8.873 m 3/kg 2、20 /h 锅炉耗煤量，即 3.333t 煤燃烧的情况下： （1）在标准状况下的烟气量VN VN=8.873*3.333*1000=29575.099 m 3/h （2）在烟气出口温度T=140 oC，压强 P=125kPa下的烟气量 VS 根据理想气体状态方程， 将该状态气体转化为锅炉烟气出口处温度及压力下 的体积，则有 即 29575.099*101325/273= VS*125000/(273+140) VS= 36267.72 m 3/h 3.

17、5.3SO2的排放量 SO2的排放量的计算根据公式 100 S ) 100 q (1) 100 (1BgK2M ar 4 so SO 2 2 式中： MSO2 脱硫前烟气中的SO2含量， t/h； K 燃煤中的含硫量燃烧后氧化成SO2的份额； Bg 锅炉 BMCR 负荷时的燃煤量， t/h； so2 除尘器的脱硫效率； q4 锅炉机械未完全燃烧的热损失，； Sar 燃料煤的收到基硫分，。 表 3-1 除尘器的脱硫效率 除尘器形式干式除尘器洗涤式水膜除尘器文丘里水膜除尘器 SO2 () 0 5 15 已知除尘器是布袋除尘器，属于干式除尘器，SO2取 0%，则 SO2的浓度 =43.758/295

18、75.10 =1.479*10 -3 kg/Nm3= 1479.556 mg/Nm3 脱硫效率 =1 -200/1479.556=86.48% 3.5.4 锅炉及烟气的设计参数 根据设计依据，锅炉及烟气的设计初始条件见下表3-2 表 3-2 锅炉及烟气的设计初始条件 项目参数 锅炉煤耗量20 t/h 燃煤含硫量15.6 g/kg 煤 标况下锅炉烟气流量29575.10 Nm 3/h 实际锅炉烟气流量36267.72 m 3/h 烟气温度140 oC 标况下 SO2排放浓度1479.556 mg/Nm 3 标况下 NOx排放浓度600 mg/Nm 3 年运行时间7200 h 3.6 废气处理系统

19、排放标准 （1）GB16297-1996 大气污染物综合排放标准 （2）GB13271-2001 锅炉大气污染物排放标准 第四章工艺路线 4.1 工艺流程 4.1.1 总工艺流程 针对 20t/h 的燃煤工业锅炉， 采用以下流程对锅炉燃煤产生的废气进行脱硫 脱硝。见图 4-1 图 4-1 脱硝脱硫总工艺流程图 4.1.2 脱硫工艺 石灰石 石膏湿法脱硫工艺是目前世界上应用比较广泛和较成熟的工艺。该 工艺以石灰石浆液作为吸收剂， 通过石灰石浆液在吸收塔内对烟气进行洗涤，发 生反应，以去除烟气中的SO2，反应产生的亚硫酸钙通过强制氧化生成含两个结 晶水的硫酸钙 (石膏)。 该工艺特点是： 圆柱形空

20、塔， 吸收剂与烟气在塔内逆向流动，吸收和氧化在 同一个塔内进行，塔内设置喷淋层，氧化方式采用强制氧化。总的来说石灰（石 灰石）石膏法脱硫工艺为湿式脱硫工艺，工艺流程简单、技术先进又可靠，是 目前国内外烟气脱硫应用最广泛的脱硫工艺。 锅炉烟气通过增压风机、 降温后进入吸收塔。 在吸收塔内烟气向上流动且被 向下流动的循环浆液以逆流方式洗涤。循环浆液则通过喷浆层内设置的喷嘴喷射 到吸收塔中，以便脱除SO2、SO3，与此同时在“强制氧化工艺”的处理下反应 的副产物被导入的空气氧化为石膏 （CaSO4 2H2O） ， 并消耗作为吸收剂的石灰石。 循环浆液通过浆液循环泵向上输送到喷淋层中，通过喷嘴进行雾化

21、， 可使气体和 液体得以充分接触。每个泵通常与其各自的喷淋层相连接，即通常采用单元制。 在吸收塔中， 石灰石与二氧化硫反应生成石膏，这部分石膏浆液通过石膏浆 液泵排出， 进入石膏脱水系统。 脱水系统主要包括石膏水力旋流器（作为一级脱 水设备） 、浆液分配器和真空皮带脱水机。 经过净化处理的烟气流经两级除雾器除雾，在此处将清洁烟气中所携带的浆 液雾滴去除。 同时按特定程序不时地用工艺水对除雾器进行冲洗。进行除雾器冲 洗有两个目的， 一是防止除雾器堵塞， 二是冲洗水同时作为补充水，稳定吸收塔 液位。 在吸收塔出口，烟气一般被冷却到4655 oC 左右，且为水蒸气所饱和。 最后，烟气通过烟道进入下一

22、步脱硝的工艺流程。下图4-2 是脱硫工艺设备设计 流程图。 图4-2脱硫工艺设备流程图 4.1.3 脱硝工艺 此烟气脱硝工艺采用的是湿法烟气脱硝工艺，主要是以雾态的氧化性溶液及 雾态的碱性溶液对烟气进行脱硝。此工艺采用的烟气增压湍流-是对脱硫后的 锅炉烟气实施增压后且使其呈现出湍流的状态，增压湍流状态的烟气有利于与其 后各工艺过程的实施。 在氧化反应的阶可以使用湍流状态的烟气与雾态的氧化液 充分混合且进行氧化反应，这是脱硝过程中很关键的工序。 此项目所采用的工艺， 在烟气经过氧化反应区雾态氧化液，能够自然聚集成 雾滴，继而对雾滴进行收集后又回流到氧化液池中，这样氧化液池中的氧化液通 过初管道、

23、氧化液循环泵、后管道、喷嘴，使液态的氧化液呈现出雾态的状态， 从而构成氧化液从液态到雾态、 再从雾态到液态的循环， 同时氧化液的浓度、 pH 值均在氧化液池中进行， 实施方便， 从而可以保持氧化液始终处于有效状态，有 利于对烟气的反应的发生。 在碱液吸收部分，经过氧化反应的烟气在经过雾态的碱液进行充分化学反 应，这是脱硝过程的另外一个重要的工序，在气体经过碱液吸收剂的时候，反应 完成后的雾态碱液， 能够自然聚集成雾滴， 继而对雾滴进行收集后又回流到碱液 池中，这样子碱液池中的碱液通过前管道、碱液循环泵、尾管道、碱液喷嘴、使 碱液呈现出雾态的状态， 从而构成了碱液从液态到雾态、 再从雾态到液态的

24、循环， 同时碱液的浓度、 pH 均可以在碱液池中进行调节，实施很方便，从而可以保持 碱液始终处于有效的状态，有利于对烟气的化学反应。 在除雾区，经过碱液吸收后的气体在上升过程中遇到折板形状的除雾器的阻 挡，使烟气中携带的雾气凝结为液体，对经过除雾的烟气进行排放，在除雾一段 时间后定时开启水喷嘴对折板形状的除雾器进行清洗降温，清楚除雾器上的杂 质。 在此湿法脱销工艺中，所使用的氧化剂是次氯酸钙，氧化液的浓度为 0.3%5%、pH 值为 3.55.7，所述的氧化液与烟气的比例为（28） ：1；所述的 碱液中的吸收剂为氢氧化钠，所述碱液浓度为0.1%5%、pH 值为 811，所述的 碱液与烟气的比例

25、为（ 28） ：1，所述的烟气与氧化液及碱液均在不结冰的常温 常压下的反应时间为210秒。 4-3 脱硝工艺流程图 4-4 脱硝工艺设备设计图 4.2 废气处理工艺说明 4.2.1脱硫处理工艺说明 （1）石灰石石膏法烟气脱硫工艺的化学原理如下：烟气中的二氧化硫溶 解水，生成亚硫酸并离解成氢离子和HSO3-离子；烟气中的氧和氧化风机送入 的空气将溶液中 HSO3-氧化成 SO42-；吸收剂中的碳酸钙在一定条件下于溶液 中离解出 Ca 2+； 在吸收塔内，溶液中的 SO 4 2-、 Ca2+及水反应生成（CaSO 4 2H2O） 。 化学反应式分别如下： SO2H2O H2SO3H +HSO 3

26、- H +HSO 3 -1/2O 22H +SO 4 2- CaCO32H +H 2O Ca 2+2H 2OCO2 Ca 2+SO 4 2-2H 2O CaSO4 2H2O （2）烟气系统 烟气系统包括烟道、 烟气挡板、 密封风机等关键设备。 吸收塔入口烟道及出 口至挡板的烟道，烟气温度较低，烟气含湿量较大，容易对烟道产生腐蚀，需进 行防腐处理。 烟气挡板是脱硫装置进入和退出运行的重要设备，分为FGD 主烟道烟气挡 板和旁路烟气挡板。 前者安装在 FGD 系统的进出口， 它是由双层烟气挡板组成， 当关闭主烟道时，双层烟气挡板之间连接密封空气，以保证FGD 系统内的防腐 衬胶等不受破坏。旁路挡板

27、安装在原锅炉烟道的进出口。当FGD 系统运行时， 旁路烟道关闭， 这时烟道内连接密封空气。 旁路烟气挡板设有快开机构，保证在 FGD 系统故障时迅速打开旁路烟道，以确保锅炉的正常运行。 （3）吸收系统 吸收系统的主要设备是吸收塔，它是FGD 设备的核心装置，系统在塔中完 成对 SO2、SO3等有害气体的吸收。湿法脱硫吸收塔有许多种结构，如填料塔、 湍球塔、喷射鼓泡塔、喷淋塔等等，其中喷淋塔因为具有脱硫效率高、阻力小、 适应性、可用率高等优点而得到较广泛的应用，因而目前喷淋塔是石灰石/石膏 湿法烟气脱硫工艺中的主导塔型。 喷淋层设在吸收塔的中上部， 吸收塔浆液循环泵对应各自的喷淋层。每个喷 淋层

28、都是由一系列喷嘴组成， 其作用是将循环浆液进行细化喷雾。一个喷淋层包 括母管和支管， 母管的侧向支管成对排列， 喷嘴就布置在其中。 喷嘴的这种布置 安排可使吸收塔断面上实现均匀的喷淋效果。 吸收塔循环泵将塔内的浆液循环打入喷淋层，为防止塔内沉淀物吸入泵体造 成泵的堵塞或损坏及喷嘴的堵塞，循环泵前都装有网格状不锈钢滤网（塔内）。 单台循环泵故障时， FGD 系统可正常进行，若全部循环泵均停运，FGD 系统将 保护停运，烟气走旁路。 氧化空气系统是吸收系统内的一个重要部分，氧化空气的功能是保证吸收塔 反应池内生成石膏。 氧化空气注入不充分将会引起石膏结晶的不完善，还可能导 致吸收塔内壁的结垢， 因

29、此，对该部分的优化设置对提高系统的脱硫效率和石膏 的品质显得尤为重要。 吸收系统还包括除雾器及其冲洗设备，吸收塔内最上面的喷淋层上部设有二 级除雾器，它主要用于分离由烟气携带的液滴，采用阻燃聚丙烯材料制成。 （4）石膏脱水 石膏脱水系统包括水力旋流器和真空皮带脱水机等关键设备。 水力旋流器作为石膏浆液的一级脱水设备，其利用了离心力加速沉淀分离的 原理，浆液流切进入水力旋流器的入口，使其产生环形运动。 粗大颗粒富集在水 力旋流器的周边，而细小颗粒则富集在中心。已澄清的液体从上部区域溢出(溢 流)；而增稠浆液则在底部流出( 底流) 。 真空皮脱水机将已经水力旋流器一级脱水后的石膏浆液进一步脱水至含

30、固 率达到 90%以上。 4.2.2 吸收塔设计计算 脱硫吸收系统包括循环泵、 管道阀门及热控仪表系统、 喷淋组件及喷嘴或旋 流板。吸收液循环泵符合对” 泵” 的基本要求外，并满足循环泵及驱动电机适应户 外露天布置的要求。 脱硫塔循环系统的设计要求是使喷淋层的布置达到所要求的喷淋浆液覆盖率，使 吸收溶液与烟气充分接触，从而保证在适当的液/气比（L/G）下可靠地实现所要 求的脱硫效率。 1、 吸收塔内径 （1）吸收塔进口烟气量Va (m 3/s)计算 该数值已经由之前的计算中给出，烟气进口量为： 29575.10 Nm 3/h =8.215 Nm3/s 然而，该计算数值实质上仅仅指烟气在喷淋塔进

31、口处的体积流量，而在喷淋 塔内延期温度会随着停留时间的增大而降低，根据PVT 气体状态方程，要算出 瞬间数值是不可能的，因此只能算出在喷淋塔内平均温度下的烟气平均体积流 量。本设计中取吸收塔入口烟气温度为100 oC，取吸收塔出口烟气温度为50 o C，则塔内的平均操作温度为75 oC，则此条件下的烟气流量为： V= 8.215 348/273=10.074 m 3/s （2）喷淋塔直径的计算 吸收塔直径 D 可由吸收塔出口实际烟气体积流量和烟气流速确定。 烟气速度增大， 传质速率系数增大， 体积有效传质面积增大。 但烟气停留时 间缩短，要求增大塔高。烟气的流行速度影响了脱硫效率。合适的流速范

32、围为 34.5 m/s。本设计方案选取烟气流速u=3 m/s。吸收塔直径根据下列公式计算： V=A u=(D/2) 2 u 式中， V 为烟气体积流量m 3/s u 为烟气流速 m/s D 为吸收塔直径m A 为烟气过流断面面积m 3/s 此喷淋塔的内径为D=2 u Vg =2.068 m，取 2.2 m。 2、 吸收塔高度 喷淋塔塔高设计 吸收区的高度一般指烟气进口水平中心线到喷淋层中心线的距离。吸收区高 度一般为 515m，烟气接触反应时间一般为25s。为了保证较高的脱硫效率， 设计接触反应时间为2s，则吸收区高度为： h=u t=3*2=6m 吸收塔喷淋层的喷嘴一般分为切向、轴向和旋转

33、3种型式，本设计中采用轴 向式喷嘴，主要原因是这种喷嘴喷出的液滴粒度较小，而且性价比较高。 吸收区一般设置 36 个喷淋层，每个喷淋层都装有多个雾化喷嘴， 交叉布置， 覆盖率达 200%300%。本设计中脱硫效率要求在86%以上，同时考虑成本问题， 故设计中设置 3 个喷淋层。喷淋层间距一般为1.2 2 m，为了便于检修和维护， 层间距设为 1.5m。 入口烟道到第一层喷淋层的距离一般为23.5 m，本设计为： h2=6-1.5*(3-1)=3 m 表 4-1 吸收塔高度参考表 项目范围 吸收塔入口宽度与直径之比/ % 6090 入口烟道到第一层喷淋层的距离/ m 23.5 喷淋层间距 / m

34、 1.22 最顶端喷淋层到除雾器的距离/ m 1.22 除雾器高度 / m 2.03.0 除雾器到吸收塔出口的距离/ m 0.51 吸收塔出口宽度与直径之比/ % 60100 3、 除雾器设计 除雾器通常安装在吸收塔的顶部，也可安装在吸收塔后的烟道上。 其作用是 捕集脱硫后洁净烟气中的水分，尽可能地保护其后的管路及设备不受腐蚀与沾 污。一般要求脱硫后烟气中的残余水分不超过100mg/m 3。在吸收塔中，由上下 两级除雾器及冲水系统构成。 湿法烟气脱硫塔采用的除雾器类型主要有折流板除 雾器与旋流板除雾器两种。 为了适应塔内较高的烟气流速， 达到较高的除雾效率， 本设计选用折流板除雾器中的屋顶式除

35、雾器。取最后一层喷淋层到除雾器的距离 为 1.2m，除雾器到吸收塔出口的距离0.7m。除雾器的高度为 2.5m，采用 2 层除 雾，则除雾区的总高度为1.2+2.5*2+0.7=6.9m。 4、 浆液池设计 浆池容量 V1的计算表达式： V1=(L/G) VN t1 式中： L/G液气比。液气比是指吸收剂石灰石液浆循环量与烟气流量的 比值（ L/m3） 。如果增大液气比，则推动力增大，脱硫效率增大。但是石灰石浆 液停留时间减少，且循环泵液循环量增大，运行成本增大。根据经验，石灰石法 喷淋塔中的液气比一般为1525L/m 3。本工艺选取 15L/m3。 V烟气标准状态湿态容积，m 3/h；V=1

36、0.074 m3/s； t1浆液停留时间， 48min，取 t1=5min=300s。 可得喷淋塔浆液池体积： V1=(L/G) VN t1=15*10.074*300/1000=45.33 m3。 选取浆液池内径略大于吸收区内径，内径D2 =2.5 m。 根据 V 计算浆液池高度 h3=4V1/( D2 2)=4 45.33/(3.14 2.5 2)=9.235 m， 取10 m。 烟气进口底部至浆液面的距离一般0.81.2m，取 1.0m。 5、 烟气进出口设计 一般希望进气在塔内能够分布均匀， 且烟道呈正方形，故高度尺寸取得较小， 但宽度不宜过大，否则影响稳定性。取入口宽度与直径之比0.

37、6，出口宽度与直 径之比取 0.7，则 入口宽度： L入=2.2 0.6=1.32 m 出口宽度： L 出=2.2 0.7=1.54 m 烟气流量为： V入= 8.215 373/273=11.22 m 3/s V出= 8.215 323/273=9.72 m 3/s 进出口烟气流速一般为1218 m/s，本设计均取 15m/s，已知入口烟气流量 为 265.91 m 3/s，出口烟气流量为 230.28m 3/s。由 V=uh L，得 入口高度： h入=11.22/ (151.32)=0.57 m； 出口高度： h出=9.72/ (151.54)=0.49 m。 6、 喷淋塔总高度 因此喷淋

38、塔总高度为H= 6+6.9+10+0.57+0.49+1.0=24.96m 4.2.3 脱硝处理工艺说明 1、工程实施方式步骤： 烟气增压湍流， 对脱硫后的锅炉烟气实施增压后且 使其呈现出湍流的状态。 氧化反应， 呈现出湍流状态的烟气经过雾态的氧化液 且使二者充分混合并进行氧化反应， 经过氧化反应的雾态氧化液自然聚集成雾滴 后收集在氧化液池中。 碱性吸收及吸收， 经过氧化反应的烟气在经过雾态的碱 液且使二者充分混合并且进行化学反应完成碱性吸收剂吸收，经过碱性吸收剂吸 收，经过碱性吸收的雾态碱液自然聚集成雾滴后收集在碱液池中。烟气除雾， 经过碱性吸收剂吸收的烟气， 在上升过程中遇到折板形状除雾器

39、的阻挡，使烟气 中携带的雾气凝结为液体， 对经过除雾的烟气进行排放。除雾器清洗， 定时开 启水喷嘴对折板形状的除雾器进行清洗，以此清除除雾器上的杂质。 此工艺是湿法脱硝工艺所说的氧化液的浓度、pH 值均在氧化液池中进行调 解，碱液的浓度、 pH 均在碱液池中进行调节。 2、进口烟气量计算 由设计参数可知，锅炉排放NOx浓度为 600 mg/Nm 3，最初排放的 NO x中 NO 约占 95%，但是， NO 在大气中极易与空气中的氧发生反应，生成NO2，故 烟气中 NOx通过除尘器、 脱硫塔后，普遍以 NO2的形式存在。 故 NO2的浓度为： 600*95%*46/30+600*5%=904 m

40、g/Nm 3 同时烟气进口量已经由之前的设计参数中给出，为： 29575.10 Nm 3/h =8.215 Nm3/s 然而，该计算数值实质上仅仅指烟气在喷淋塔进口处的体积流量，而在喷淋 塔内延期温度会随着停留时间的增大而降低，根据PVT 气体状态方程，要算出 瞬间数值是不可能的，因此只能算出在喷淋塔内平均温度下的烟气平均体积流 量。已知入塔温度为 50 oC，设出塔温度为 20 oC，则塔内的平均操作温度为35 oC，则此条件下的烟气流量为： V= 8.215 308/273=9.27 m 3/s。 3、塔直径的计算 吸收塔直径 D 可由吸收塔出口实际烟气体积流量和烟气流速确定。 烟气速度增

41、大， 传质速率系数增大， 体积有效传质面积增大。 但烟气停留时 间缩短，要求增大塔高。烟气的流行速度影响了脱硫效率。合适的流速范围为 34.5 m/s。本设计方案选取烟气流速u=3 m/s。吸收塔直径根据下列公式计算： V=A u=(D/2) 2 u 式中， V 为烟气体积流量m 3/s； u 为烟气流速 m/s； D 为吸收塔直径m； A 为烟气过流断面面积m 3/s。 此喷淋塔的内径为D=2 u Vg =1.98 m，取 2.1 m。 4、 塔高设计 喷淋塔吸收区高度H1 含有 NOx的烟气通过喷淋塔将此过程中塔内总的NOx吸收量平均到吸收 区高度内的塔内容积中，即为吸收塔的平均容积负荷平

42、均容积吸收率， 以表示。计算表达式如下 =3600hyu t /* 273 273 * 4.22 46 1 在喷淋塔操作温度35下，烟气流速为u=4.0m/s、脱硝效率=66.67%。 前面已经求得烟气NO2的浓度为 904 mg/Nm3，而原来烟气的流量换算成标 准状态时 (设为 Va)，已经求得 Va=30374.5Nm 3/h=8.437Nm3/s 故在标准状态下、单位时间内每立方米烟气中含有NO2质量为 2 NOm =8.437 904 mg/ m 3=7.627g V 2 NO =7.627/46*22.4=3.714 L/s=0.00371 m 3/s 则根据理想气体状态方程，在标

43、准状况下，体积分数和摩尔分数比值相等 故 y1=0.00371/7.627=0.049% 又烟气流速 u=4.0m/s，y1=0.049%. =66.67%，t=95 总结已经有的经验，容积吸收率范围在5.5-6.5 Kg/（m 3s）之间 取=6 kg/（m3s）代入（ 1）式可得 H1=3600x46/22.4x273/(273+95)x4x0.049%x66.67% 故吸收区高度 H1=7.17m 喷淋塔浆液池高度H2 喷淋塔浆液池体积 V1=(L/G) VN t1=15.0 10.75 180 10 -3=29.025 m3 VN=Vg=10.75m 3/s, T 1=2-6 min，

44、取 t1=3.0min=180s 选取浆液池内径等于吸收区内径，内径D2= D=2.0m 而 V1=0.25 3.14 D2 2 H 2=0.25 3.14 1.5 2 H 2 所以 H2=9.24m 喷淋塔除雾区高度H3 吸收塔均应装备除雾器， 在正常运行状态下除雾器出口烟气中的雾滴浓度应 该不大于 75mg/m 3 。 除雾器一般设置在吸收塔顶部 （低流速烟气垂直布置） 或出口烟道 （高流速 烟气水平布置 )，通常为二级除雾器。除雾器设置冲洗水，间歇冲洗冲洗除雾器。 塔顶设置除雾器，控制尾气中氨的浓度7mg/m 3。 为了使除雾器的雾滴去除率达到99.75% 以上，根据吸收塔出口端（即除雾

45、 器入口端）雾滴颗粒直径的实际分布状况， 直径大于 17m 的雾滴颗粒必须 100 完全去除。 综上，设计除雾区的最终高度确定为1.0m，即 H3=1.0 m 喷淋塔烟气进口高度H4 根据工艺要求，进出口流速（一般为12m/s-30m/s）确定进出口面积，一般 希望进气在塔内能够分布均匀，且烟道呈正方形， 故高度尺寸取得较小， 但宽度 不宜过大，否则影响稳定性. 因此取进口烟气流速为20m/s，而烟气流量为 10.75m 3/s， 可得 H42 20 m/s =10.75 m 3/s 所以 H4=0.73m H4总=2 0.73=1.46m(包括进口烟气和净化烟气进出口烟道高度) 综上所述，喷

46、淋塔的总高为： H= H1+H2+H3+H4=7.17+9.24+1+1.46=18.87m ，取整值 20m。 第五章主要设备及构建物 5.1 主要设备 脱硫及硫酸铵回收系统主要设备见下表5-1 5-1主要设备表 序号设 备 名 称 及 规 格 设备型 号 单 位 数量材料 一、系统非标设备 1 脱硫塔 1000台1 特种玻璃钢 爬梯、平台套1 Q235B 循环喷淋层层3 FRP 高效除雾器层2 PP 除雾器冲洗水喷淋层层3 3 储氨罐台1 Q235 4 缓冲槽座1 Q235+玻璃鳞片 5 旋流器组套1 聚氨酯 二、电动设备 1 循环泵流量 50m3/h，扬程 20m 台4 高分子量聚乙烯

47、三开一备4KW 2 母液泵流量 50m3/h，扬程 20m 台 2 高分子量聚乙烯 一开一备11KW 3 浆液泵流量 15m3/h，扬程 30m 台2 高分子量聚乙烯 一开一备 5.5KW 4 返回泵流量 50m3/h，扬程 20m 台1 高分子量聚乙烯 11KW 5 滤液泵流量 15m3/h，扬程 30m 台2 高分子量聚乙烯 一开一备 5.5KW 6 搅拌器附 :电动机 N=5.5kw ， 1450r/min； 台 2 钢衬胶 减速机： 23：1 7 干燥机台1 接触物料为 316L 蒸汽加热器台1 螺旋加料器 台1 附:电动机 N=0.75 干燥主机台1 一级旋风分离器 台1 附:电动机

48、 N=0.75kw 文丘里水膜除尘器台1 引风机 台1 附:电动机 N=22kw 其它部件批1 8 离心机转速： 1-1400r/min 台2 316L 附:电动机 N=22kw 9 罗茨风机升压： 80KPa 风量： 25m 3/min 台2 附：电机功率N=55KW 一开一备 10 自动称量包装机 台1 功率 2kw 三、电气、仪表控制系统 1 电气控制套1 2 电线、电缆及附件若干 5.2 主要构建物 主要构筑物明细见下表5-2 表 5-2主要土建及构筑物表 序号设 备 名 称 及 规 格 设备型 号 单 位 数量材料 1 脱硫塔基础座1 混凝土结构 2 循环泵基础座4 3 母液泵基础座

49、2 4 浆液泵基础座2 5 返回泵基础座2 6 滤液泵基础座2 7 罗茨鼓风机基础座2 8 干燥机基础座1 9 硫酸铵循环槽座1 10 检修槽座1 11 硫铵滤液槽座1 12 脱硫泵、浆液泵及母液泵泵房座1 钢混框架结构 13 硫铵生产厂房及配电室、控控制室座1 第六章施工要求 6.1 施工要求 根据工艺要求提出的本废气处理工程，在此基础上考虑配电设计方案。 1.各泵机控制可在控制箱上集中进行。 2.导线敷设进户线采用VV22 电力地缆直埋敷设，各泵机电源线采用BV 铜 蕊线穿水煤气钢管（镀锌）暗敷。 3.照明电源采用 220V 单相电源。 4.接地采用 TN-C-S 系统，接地电阻小于4 欧姆。 6.2 施工进度 工程进度安排如下表6-1： 表 6-1 工程进度表 周 (个) 工作内容 2 4 6 8 10 12 14 16 18 施工图设