**科技学
毕 业 设 计( 文)
设计(文)题目:山西柳林电力限公司尘脱硫脱硝设备升级改造
姓 名 ***
学院(系) 环境安全
专 业 环境工程
年 级_______________
指导教师_______________
年 月
目 录
1 绪 3
11 研究背景 3
12 研究容 4
13 研究综述 4
2 尘脱硫脱硝工艺流程现状问题 5
11 案例公司概况 5
12 设计原 5
13 设计原始资料 6
3 尘脱硫脱硝工艺改造方案 9
31脱硝工艺选择 9
32尘工艺选择 11
33脱硫工艺选择 12
4 脱硫脱硝尘工艺改造设计 14
41 标准参数 14
42 尘设备设计计算 14
43 脱硝设备设计计算 17
44 脱硫设备设计计算 25
5 结 30
参考文献 31
致谢 32
1 绪
11 研究背景
中国发电量属世界第二利火力发电种原电厂锅炉烟气袋式尘技术未推广应电力行业发达国家电厂尘脱硫中袋式尘设备占份额特澳利亚已接80国环保求日益严格现电尘器排尘浓度难达电厂烟尘排放新标准(5mgm3)总量控制求然袋式尘器烟尘适应性强粉尘电阻影响尘效率高成电厂燃煤锅炉袋式尘适宜选成环保市场关键
中国目前什缺乏具知识产权型电厂袋式尘器关键未掌握技术关键包括袋式尘器长期运行性安全性滤袋寿命技术降低运行阻力耗等等直通均流式袋式尘器种尘器针中国燃煤电厂锅炉烟气开发该尘器系统阻力较低净化效率较高运行维修简便关键处理高浓度烟尘适合型燃煤电厂锅炉烟气尘
国城市目前气污染状况十分严重根世界卫生等组织监测结果显示全球污染严重10城市中国占8全球气污染严重20城市中国占10二氧化硫均浓度没达国家空气质量二级标准城市约占百分二十二二氧化硫均浓度超国家空气质量三级标准城市约占百分八气中年日均浓度超三级标准()达百分六十二国南方区酸雨污染较严重酸雨控制区百分九十城市出现酸雨酸雨总面积占国土面积百分三十年酸雨二氧化硫污染造成损失达1100亿煤源消费结构致中国面严重气污染尤二氧化硫污染导致巨济损失影响国民济发展民群众正常生活
21世纪初期环境保护意识增强 改善气环境削减SO2排放量控制SO2污染逐渐称社会识中国已煤炭脱硫列洁净煤技术研究项目目前未相长时间煤炭脱硫国环境保护重研究课题解决具重现实意义
12 研究容
现柳林电力公司尘脱硫脱硝设备进行升级改造达该行业超低排放标准设计套脱硫脱硝尘装置锅炉烟气排放够达低排放标准:氮氧化物50mgNm³二氧化硫35mgNm³烟尘5mgNm³
相关技术参数:烟气排放浓度流量湿度烟温
13 研究综述
烟气尘脱硫脱硝工艺理研究方面项目研究员项目流程理理成控制理烟气尘技术理三方面入手通项目流程理理成控制烟气尘技术理研究济性适应性等方面开展项目流程理烟气尘技术研究工艺优化方案提供方面支持
项目流程理理研究方面樊瑾兰(2011)认项目需完善组织计划流程需丰富组织计划流程涵盖容范围够促项目部供应链条涉环节够充分融合够提升项目业务单元工作效率效率幅度提高时需项目信息传递充分透明化业务单元客户满意度提升时减少余投资成消耗王义良(2011)研究认企业项目必须项目业务流程造理价值链理充分融合加利项目身业务领域行业竞争关键点项目竞争优势现状开展充分分析提出面市场样化项目需求推行业务增值服务战略项目总体业务流程开展断优化提升项目盈利力竞争实力张瑞贤(2012)指出劳动分工理支持项目业务流程已非常严重影响项目信息化推进进程研究项目业务流程理理项目业务流程改善理台业务流程开展断分析改进强调项目理信息化建设传统制造企业项目提升身竞争实力必须走改革路
项目成控制理研究方面成控制成决定项目成败核心环节理者生产运营整体程需资金消耗开展全面规划项目情况开展具体调整够成定目标方开展发展程雍辉(2006)指出工程项目成理公司预期全部目标方案项目详细标准开展组织推进成动态控制理程阶段成开展符合实际组织控研究推进绩效考核等工作达强化成理断提升成理制度断完备成核算水断提高工程成断实现预期目标蒋华(2009)提出公司盈利目济实体实施低成领先战略企业走出困境市场全球化体化市场济中公司面产品价格持续走跌原燃料涨价利局面脱颖出周璟茜等(2011)提出国公司营成理理念相落成理工具相老化国家企业更加严重中国企业引进西方理理念时推行义应该结合国社会发展实际情况根公司性确定成理实施战略战术确立系统性成控制理理念强化项目实施程中成控制建立起项目成理关保障措施
烟气尘技术理研究方面赵蕾(2014)认燃煤烟气中二氧化硫 氮氧化物排放空气污染原目前烟气脱硫脱硝研究已成热点时介绍烟气脱硫脱硝技术进展运现状相关研究工作烟气脱硫等技术发展潜力詹玮(2015)燃煤火电厂脱硫脱硝技术发展分析中电厂脱硫脱硝步化技术分类原理等开展系统研究中粮肇东公司脱硫脱硝工艺优化方案研究具参考价值
2 尘脱硫脱硝工艺流程现状问题
11 案例公司概况
山西柳林电力限责公司山西省民政府吕梁革命老区兴建源性扶贫项目该项目次规划分期建设公司位黄河支流三川河游处河东煤田离柳矿区腹部东孝柳铁路相连西307国道相接煤水资源丰富交通运输便利期工程2×100MW机组山西省政府引进亚行贷款配套资兴建火电企业总投资116 509万元民币中亚行贷款6 307万美元两台机组分1995年12月1996年7月投产发电期2×100MW机组投产发电级政府部门格盟国际源限公司正确领导力支持柳电公司现代企业制度求求真务实开拓创新强化部生产营理项指标创全省类型机组高水部分指标创全国类型机组先进水
12 设计原
根电厂目前实际运行时脱硫装置入口SO2浓度情况考虑煤质定变化锅炉烟气排放够达低排放标准:氮氧化物50mgNm³二氧化硫35mgNm³烟尘5mgNm³改造工程方案应力求缩短机组停机时间量机组停机时间控制修期
13 设计原始资料
131 气象条件
(1)基气象素
根柳林县气象站1975~2003年29年实测资料统计基气象素累年特征值:
均气压: 9175 hPa
均气温: 107 ℃
均高气温: 174 ℃
均低气温: 55 ℃
极端高气温: 394 ℃ (19870731)
极端低气温: 210 ℃ (19841224)
热月均气温: 250 ℃
冷月均气温: 60 ℃
均水汽压: 86 hPa
水汽压: 323 hPa
均相湿度: 55
相湿度: 0 (19860305)
年降水量: 4632 mm
日降水量: 906 mm (19770805)
年均蒸发量: 20239 mm
年蒸发量: 25580 mm
均风速: 18 ms
积雪深度: 13 cm (19790202)
冻土深度: 100 cm (19840207)
均雷暴日数: 10 d
雷暴日数: 28 d
均风日数: 5 d
风日数: 22 d
均雾日数: 1 d
雾日数: 3 d
均降水日数: 29 d
降水日数: 111 d
均积雪日数: 11 d
积雪日数: 43 d
长连续降水天数: 10 d
全年导风: NE
夏季导风: E
冬季导风: NE
三十年遇10m高10min均风速230ms相应风压033kNm2
五十年遇10m高10min均风速253ms相应风压040kNm2应低气温105℃
三十年遇低气温216℃相应风速85ms
(2)频率510气象条件
根柳林县气象站5年(1999~2003年)夏季678月三月逐日均湿球温度资料累积频率统计法计算出:频率P5湿球温度227℃相应干球温度289℃均风速25ms均气压9074hpa相湿度58频率P10湿球温度216℃相应干球温度269℃均风速23ms均气压9111hpa相湿度61
132 前生产设备参数
电站锅炉燃气轮机类型:R1|燃煤锅炉2套机组计20万千瓦源消耗:般烟煤3182567吨氨水201602253吨石灰石137666吨电站锅炉燃烧方式:RM05|煤粉炉蒸吨时410柳林电厂期工程燃煤离柳矿区乡镇煤矿供应
指标名称
计量单位
指标值
锅炉1
锅炉2
燃料均收基含硫量
1273
1273
燃料均收基灰分
3711
3711
燃料均干燥灰基挥发分
297
297
发电量
万千瓦时
41180
728848
燃料类型
—
般烟煤
燃料消耗量
吨
329800
55600
中:发电消耗量
吨
273400
45100
供热消耗量
吨
56400
10500
燃料低位发热量
千卡千克
345268
345268
133 脱硫脱硝尘设备
(1)烟气性质
根测算烟气量350000m3h烟气温度400℃NOx浓度300mgNm3SO2浓度410mgNm3颗粒物浓度30gNm3
根目标求现设备排放满足求氮氧化物50mgNm³二氧化硫35mgNm³烟尘5mgNm³具体情况见表
表 2018年1月1日4月9日 脱硫设施出口CEMS监测数均值
烟气流速
O2含量
NOX浓度
SO2浓度
颗粒物浓度
烟气流量
温度
折标
实测
折标
实测
实测
折标
ms
mgNm3
mgNm3
mgNm3
m3h
℃
均值
961
8808
6683
7636
5797
908
1199
34050261
7159
(2)治理设施
表 治理设施污染物产生排放情况
指标名称
计量单位
指标值
排放口理坐标
—
度
110度
49分
2345秒
纬度
37度
25分
771秒
排放口高度
米
180
脱硫工艺
—
S04|石灰石膏法
脱硫效率
92
脱硫设施年运行时间
时
3684
脱硫剂名称
—
石灰石
脱硫剂量
吨
137666
否采低氮燃烧技术
—
否
脱硝工艺
—
N04|选择性非催化原法(SNCR)
脱硝效率
78
78
脱硝设施年运行时间
时
6195
1174
脱硝剂名称
—
氨水(20)
脱硝剂量
吨
1316827
285426
尘工艺
—
P01|袋式尘
尘效率
9996
9996
尘设施年运行时间
时
6195
1174
工业废气排放量
万立方米
26971044
4546968
二氧化硫排放量
吨
5633
9393
氮氧化物排放量
吨
126566
21372
颗粒物排放量
吨
5864
961
3 尘脱硫脱硝工艺改造方案
31脱硝工艺选择
氮氧化物排放迅速增长环境类健康带巨压力远环境问题成制约济发展重素保护改善环境保证国济持续发展必条件积极开发研究脱硝技术满足环境保护求具非常现实环境济社会意义
311 现脱硝技术类型
(1)选择性非催化原法(SNCR)
直接锅炉烟温合适区域喷入原剂NOx直接原剂反应原剂选择氨气者尿素SNCR反应佳温度900~1100℃低900℃时反应完全反映脱硝效率低NH3逃逸率高高1100℃时氨气会氧化NO选择合适温度区段控制停留时间SNCR脱硝效率影响较般原剂注入位置炉膛烟窗提高效率高温热器(~800℃)设置第二原剂注入位置然NH3利率开始降低定程度提高脱硝效率般SNCR效率理高达60实际应受种条件限制般效率30~50左右
(2)选择性催化原法(SCR)
SCR法采催化剂选择性NOx进行催化原原剂般采氨气SCR佳反应温度350~400℃左右SCR具效率高优点缺点投资高烟气阻力催化烟气中SO2转化SO3氨气生成硫酸氢铵(NH4HSO4)副产品容易引起空预器堵灰外SCR催化剂定化学寿命机械寿命催化剂失效更换时催化剂进行回收处理
(3)低氮燃烧技术
现阶段燃烟煤锅炉燃烧器两种:第种旋流燃烧器该燃烧器采取前墙燃烧方式第二种直流燃烧器采四角切圆火炬燃烧方式两种燃烧器低NOx燃烧措施
布置燃烧器采低NOx燃烧措施:NO火焰原技术通控制燃烧进程燃烧初期产生原性媒介燃料生成NO反应化合火焰完成NO原降低火焰温度时NO排放减少解决NO排放减少未燃烬碳损失增加间矛盾[1]
四角切圆燃烧器采低NOx燃烧措施:利燃烧器喷嘴体部百叶窗喷口处钝体分离作煤粉气流分成浓淡两股分进入炉膛浓相煤粉浓度高需着火热少利着火稳燃淡相补充期需空气利煤粉燃时浓淡燃烧均偏离化学量燃烧降低NOx生成
312脱硝工艺选择结果
种脱硝工艺结合相关资料SCR脱硝工艺二次污染净化效率高技术成熟适该厂烟气排量连续排气特点设计脱硝工艺选择SCR法
32尘工艺选择
着中国工业年发展工业废气排放导致气环境恶化生态环境济持续发展矛盾日益突出国工业化脚步快速迈进气环境压力增加日渐严重气环境严重影响着身体健康生活质量特城市居民气污染物排放源加强治理环境持续发展必然措施
321尘器分类
根尘机理目前较常尘器分:机械尘器电尘器滤式尘器湿式尘器等
(1)机械尘器
利重力离心力惯性作粉尘烟气分离沉降装置特点结构简单设备运行费低尘效率高尘粒分重力尘降室惯性尘器旋风尘器
(2)电尘器
该尘器适高温细微粉尘烟气通高压电场电离尘粒荷电电场力作沉积电极尘粒含尘气体分离效回收气体中粉尘净化气体该尘器效率高阻力低尘器发展更快投资
(3)滤式尘器
含尘气体通织物孔填料进行滤分离装置包括袋式滤器颗粒层滤层等中袋式尘器滤式尘器亚微米级粉尘会造成二次污染尘效率极高直接回收利干料目前袋式尘器国外领域应广泛占尘设备80
(4)湿式尘器
该尘器利液滴液膜洗涤烟气进粉尘气流分离沉降装置原理利水形成液膜液滴尘粒发生惯性碰撞黏附扩散效应等等作捕集分离烟气中粉尘该尘器直径01~20微米液态固态粉尘尘效率高
述四类六种尘器式表
表 四类六种尘器尘程
项目
机械力尘器
电尘器
滤式尘器
洗涤尘器
捕集分离程
捕集阶段作(力)
重力
惯性力
离心力
电力
惯性碰撞
拦截
扩散
惯性碰撞
拦截
扩散
分离区作力
流动呆滞区重力
边壁超极限负荷
外筒壁超极限负荷
沉降极附着力
滤料层附着力
液体表面张力
322 尘工艺选择结果
类尘器进行分析结合相关资料袋式尘器初始投资期运行费高尘性运行理方便设计尘器选择袋式尘器
33脱硫工艺选择
世界目前已实现工业化应燃煤烟气脱硫技术:湿法烟气脱硫喷雾干燥脱硫炉喷射吸收剂增温活化脱硫法海水脱硫电子束脱硫脉等离子体脱硫烟气循环流化床脱硫等技术
331湿法烟气脱硫
湿法烟气脱硫指湿状态液体浆状吸收剂中脱硫处理脱硫产物法脱硫反应速度快效率高湿法烟气脱硫法存结垢烟气温降急需解决
该法脱硫系统置尘器烟囱前该特征:脱硫反应温度低露点净烟气加热排出脱硫反应气液反应反应速度快吸收剂利率高例石灰作脱硫剂钙硫1时脱硫率达90%缺点存废水处理问题初投资运行费较高
湿法烟气脱硫技术较成熟技术包括镁法钙法氨法双碱法海水脱硫法等等
332烟气脱硫
方法占世界脱硫整市场份额90%份额烟气脱硫技术占然技术市场份额占着存意义处
(1)喷雾干燥法
该工艺脱硫剂预先浆化泵送雾化器边蒸发边烟气中SO2 反应产生干态反应产物着烟气进入雾器该干态产物雾器中分离出飞灰部分送回制浆系统循环该工艺常含硫量2%低硫煤锅炉循环流化床锅炉喷雾干燥法脱硫效率正常高70%高速旋转喷头容易损坏性较差少采
(2)炉喷钙尾部增湿活化法
该法炉喷石灰石粉外需电尘器前增加活化反应器水活化反应器部喷入着烟气进入活化反应器尚未反应氧化钙遇水反应生成氢氧化钙然活化反应器中烟气中剩余二氧化硫
(3) 电子束烟气脱硫
该技术基特征:时硫硝率分达90%80%产生二次污染综合利资源处理程干法会产生废水废渣副产品硝铵硫铵作化肥电子书烟气脱硫工艺流程简单操作方便运行堵塞泄漏腐蚀等问题负荷变动适应力强净烟气直接排放需二次加热占运行费投资常规方法低需昂贵脱硝催化剂脱硝
(4) 海水烟气脱硫
海水法利海水中天然碱度中二氧化硫海水中碱度海水含钙镁碳酸盐等等物质组成海水pH值75~85烟气中二氧化硫中海水烟气脱硫法投资低运行费少理简单仅仅适合含硫量高燃煤
333 脱硫工艺选择结果
类脱硫工艺进行分析湿法烟气脱硫断技术成熟运行性高成高影响尘系统运行外根电厂相关产业政策设计决定选目前应较广泛湿法石灰石石膏烟气脱硫技术
4 脱硫脱硝尘工艺改造设计
41 标准参数
(1)项目执行标准
火电厂气污染物排放标准GB132232003
气污染物综合排放标准GB162971998
火电厂烟气脱硝工程技术规范——选择性催化原法HJ5622010
火电厂烟气脱硫工程技术规范石灰石石灰石膏法HJT1792005
火电厂尘工程技术规范HJ20392014
(2)原始参数
烟气处理量:360000m3h
烟气温度:400℃
颗粒物进口浓度30gNm3
颗粒物出口浓度5mgNm3
NOx进口浓度:300mgNm3
NOx出口浓度:≤50mgNm3
SO2进口浓度410mgNm3
SO2出口浓度35mgNm3
(3)排放参数
氮氧化物50mgNm³二氧化硫35mgNm³烟尘5mgNm³
42 尘设备设计计算
421 袋式尘原理
袋式尘采滤技术空气中固体颗粒物进行分离程袋式尘设备采滤技术进行气固分离设备目前空气滤技术纤维滤膜滤颗粒滤三种组合成袋式尘设备袋式尘机理粉尘通纤维时产生筛滤碰撞钩住扩散重力静电等效应阻留捕获
图 袋式尘设备基原理
含尘气体部进入滤袋通滤料空隙时粉尘捕获率疗伤透滤料清洁气体滤袋侧排出口排出粉尘截流惯性碰撞静电扩散等作聚集滤袋表面形成粉尘层常称粉尘初层粉尘初层成袋式尘设备滤层提高滤效率滤布起形成粉尘初层支撑骨架作沉积滤料粉尘机械振动逆气流反吹作滤料表面脱落落入灰斗中
422 尘设备工艺流程
般袋式尘系统尘源捕获控制装置广岛风量调节装置温度调节装置尘设备风机烟囱等部分组成
图 袋式尘工艺流程图
423 滤料选取
项目烟气温度较高含害气体文选取HBT复合滤料
424 布袋尘器设计计算
(1)处理气体量
35997m3h
Q——通防尘器台尘气体量m3hQS——生产程产生气体量m3htc——尘器气体温度℃Pa——环境气压kPaK——尘器漏风系数取值003
(2)滤风速选取
滤风速袋式尘处理气体力重济指标脉式尘器滤风速般122mmin项目设计风速12mmin
(3)滤面积
单条滤袋面积:
08164m2
式中D——滤袋直径m文选取130mm圆形滤袋L——履带长度m文选取长度2m圆形滤袋
单条滤袋净滤面积:
07756m2
式中Θ——滤袋面积例般90~95取95
(4)花板布置
滤袋数量
192条
考虑安装检修问题采正方形排列方式滤袋直径130mm间距选取185mm花板采4行4列排布方式
图 花板孔布置
花板总计需:
块
(5)阻力计算
袋式尘器总阻力:
式中Pc——尘器设备阻力50~500PaPf——滤料阻力20PaPd——积淀粉尘层阻力100Pa
43 脱硝设备设计计算
431 SCR基原理
选择性催化原(SCR)脱硝原理定温度催化剂作原剂选择烟气中NOx原毒污染N2H2O催化作降低分解反应活化反应温度降低150 ℃~ 450℃间电厂实际温度范围290℃ ~ 430℃催化剂反应温度较高( 980℃左右) 超出电厂温度范围原剂氨水液氨尿素工业常应液氨次尿素氨原剂反应
反应方程式:
4NO + 4NH3 + O2 → 4N2 + 6H2O (1)
NO + 2NO2 + 2NH3 → 2N2 + 3H2O (2)
6NO + 4NH3 → 5N2 + 6H2O (3)
6NO2 + 8NH3 → 2N2 + 6H2O (4)
副反应方程式:
4NH3 + 3O2 → 2N2 + 6H20 (5)
2NH3 → N2 + 3H2 (6)
4NH3 + 3O2 → 4NO + 6H2O (7)
2SO2 + O2 → 2SO3 (8)
NH3 + SO3 + H2O → NH3HSO4 (9)
2NH3 + SO3 + H2O → (NH4)SO4 (10)
中反应(1)反应烟气中95NOx均NO形式存反应程中NH3选择性NOx反应生成N2H2H2OO2氧化
432 SCR工艺流程
典型SCR工艺流程:原剂液氨灌装卡车运输液体形态储存氨罐中液态氨注入SCR系统烟气前蒸发器蒸发汽化汽化氨稀释空气混合通喷氨格栅喷入SCR反应器游烟气中充分混合原剂烟气SCR反应器中催化剂作发生反应达NOx目
高温高尘布置该布置方式中SCR反应器省煤器游空气预热器尘装置游烟气温度约350℃位置SCR高温高尘布置工艺系统见图示:
图13 高温高尘布置
种布置优点进入反应器烟气温度达280420℃数催化剂温度范围足够活性缺点催化剂未尘烟气中寿命会受素影响 1飞灰含NaKCaSiAs等催化剂中毒受污染2催化剂受飞灰磨损3飞灰催化剂通道堵塞4烟气温度降低NHSO反应生成33(NH)SO反应器通道游空气预热器堵塞延长催化剂寿命l应选择合适催化剂外反应器通道足够空间防堵塞时防腐防磨措施
433 影响SCR法脱硝性关键素
(1)催化剂
催化剂SCR系统中部分成分组成结构寿命相关参数直接影响SCR系统脱硝效率运行状况相条件反应器中催化剂体积越NO脱率越高时氨逃逸量越少SCR工艺费会增加催化剂体积决定催化剂寿命催化剂寿命受利素影响中毒固体物沉积等催化剂投资成约占项目总投资50催化剂性SCR系统中关键素求催化剂具条件:
① 较低温度较宽温度范围具较高活性
② 具较高选择性
③ 具较高抗化学性
④ 较温度波动较强热稳定性
⑤ 压力损失低寿命长
(2)反应温度
反应温度仅决定反应物反应速度决定催化剂反应活性烟气温度低催化剂反应温度时氨分子SO3H2O反应生成NH3HSO4(NH4)SO4减少NOx反应生成物附着催化剂表面容易引起积灰污染进堵塞催化剂通道微孔降低催化剂活性脱硝效率烟气温度高催化剂反应温度时催化剂通道微孔发生变形导致效通道面积减少加速催化剂老化外温度高会NH3直接转化NOx般SCR系统温度设定300℃400℃间
(3)氨气输入量
NH3输入量必须保证SCR系统脱硝效率保证较低氨逃逸率气流反应器中速度分布均匀流动方调整NOx转化率氨逃逸率催化剂寿命保证采合理喷氨格栅氨烟气提供足够长混合烟道氨烟气混合均匀效措施样避免氨烟气混合均匀引起系列问题
434 SCR反应器设计计算
(1)SCR反应器横横截面尺寸计算
锅炉排气设置两台SCR反应器
单SCR反应器烟气流量:
q0180000mgNm3
催化剂横截面积:
10m2
式中qfluegas——锅炉烟气流量mhV——典型流催化剂表面速度ms通常取5ms3600——单位换算系数
SCR反应器横截面积:
考虑催化剂模块形状方面SCR反应器横截面积约催化剂横截面积15SCR反应器横截面积
11510
115m2
式中Acatalyst——催化剂横截面积m2
SCR反应器面布置采取正方形流场分布较长方形利流场保证
SCR反应器面布置
SCR反应器边长:
L
339m
(2)SCR反应器竖断面尺寸计算
NOx率:
83
理氨逃逸率:
105083
022
式中ASRNH3NOX化学摩尔典型SCR系统中值约取105
SCR催化剂体积:
14
式中qfluegas——锅炉烟气流量m3hη——设计脱硝率MNH3NOX化学摩尔Kcatalyst——催化剂活性常数取厂商验值Aspecific——催化剂表面积厂商提供
催化剂层数估算:
≈2
式中Vcatalyst——催化剂体积h’layer——典型催化剂额定高度约1mAcatalyst——催化剂横截面积
Nlayer取值整数
催化剂总层数:
3
式中
Nlayer——估算催化剂层数Nempty——安装备催化剂层数取值1
SCR反应器高度
SCR反应断面吃醋般根催化剂层数(包括初始安装预留层)整流层安装高度催化剂安装空间等素确定反应器高度计算
12m
式中Ntotal——催化剂总层数hlayer——催化剂层高度C1——支撑安装催化剂需空间高度取7英尺21mC2——整流层安装高度安装需空间高度取9英尺27mC1C2工程验数
435 催化剂选型
根板式蜂窝式催化剂较脱硝效率达83设计中选择表面积较硝效率更高蜂窝式催化剂作SCR催化剂具体选美国康宁Cormetech公司蜂窝式催化剂金属基含氧化矾氧化钛氧化钛作骨架材料表面积502m2m3孔径71mm单元体截面150mm×150mm模块截面1910mm×950mm高1000mm催化剂层32模块
436 喷氨系统喷射设计
喷氨格栅垂直布置烟道直段直段反应器游SCR系统喷射道般类型分网状型分区型网状型中阀门控制区域设计调整较难项目采分区型分区流量分控制单独调实际运行中灵活调整分区氨喷射量匹配烟气中NO浓度分布喷射喷嘴图示:
图 喷射喷嘴示意图
根般工程验设计喷射直径75mm喷射孔直径25mm喷射18支198孔喷嘴角度烟气流呈45°均分布烟道截面图23示
图 喷嘴布置图
437氨气烟气静态混合器
选托普索公司开发专星形混合器形状四角星圆盘组成根烟道截面尺寸设计烟道截面呈45°角度安装盘气流形成涡流实现短距离佳混合效果设计尺寸图示
图 星形板混合器图
438 吹灰器设计
理燃煤中灰分10灰颗粒催化剂表明聚集避免采烟气吹灰力解决问题项目燃煤灰分例远10蜂窝式催化剂更容易积淀飞灰成导致催化剂逐渐损失活性老化素项目设置吹灰器采声波吹灰器声波吹灰器进行选型设计时必须严格考虑声波吹灰器横作距离作距离必须保证两吹灰器间作范围定重叠
项目选GE公司生产DC75型声波吹灰器频率75Hz声波传播距离:
45m
层催化剂配置1声波吹灰器吹灰器催化剂层间距离500mm面层吹灰器20°角倾斜安装余层吹灰器水布置
图 DC75型声波吹灰器
44 脱硫设备设计计算
441 脱硫设备原理
SOx浆液收集吸收塔浆池吸收塔浆池分氧化区结晶区部氧化区氧化空气通分配系统吹入PH值45浆液中生成石膏结晶区石膏晶种逐渐增生成易脱水较晶体新石灰石浆液加入区域
化学反应程描述:
石灰石溶解:CaCO3+CO2+H2O®Ca(HCO3)2
SO2反应:Ca(HCO3)2+2SO2®Ca(HSO3)2 +2CO2
氧化: Ca(HSO3)2 + CaCO3 + O2®2CaSO4+CO2+H2O
石膏生成: CaSO4 + 2H2O®CaSO4·2H2O
SO2总反应方程式:
CaCO3+ SO2 + ½ O2 + 2H2O ® CaSO4 · 2H2O + CO2
石灰石水中低溶解性吸收塔二氧化碳提高通溶解程生成碳酸氢钙碳酸氢钙二氧化硫反应生成溶亚硫酸氢钙氧化区亚硫酸氢钙空气中氧发生反应生成硫酸钙浆液中硫酸钙结晶生成二水硫酸钙石膏
442 脱硫工艺流程
脱硫系统工艺采石灰石石膏湿法脱硫工艺系统:烟气系统吸收氧化系统浆液制备系统石膏脱水系统排放系统等组成吸收塔烟气流动流动循环浆液逆流方式洗涤循环浆液通喷浆层设置喷嘴喷射吸收塔中便脱SO2HClHF时强制氧化工艺处理反应副产物导入空气氧化石膏(CaSO4·2HO)通石膏浆液泵排出进入石膏脱水系统浆液池底部进行搅拌防止浆液中固体成分沉积结垢净化处理烟气流吸收塔顶部两级雾器雾处清洁烟气中携带浆液雾滴洁净烟气通烟道进入烟囱排气
443 物料衡计算脱硫设备设计计算
硫效率:
91
该电厂脱硫系统需吸收剂采生产石灰粉纯度92中
需脱SO2摩尔数:
(41035)·36064
210938molh
式中q——锅炉烟气总流量MSO2——二氧化硫分子量gmol
石灰石消耗量:
02362th
式中Mcost——吸收剂硫酸钙耗量thnso2——需脱SO2摩尔数molRat——钙硫般102~105MCaCO3——硫酸钙分子量gmolPercent——石灰石纯度
石灰石粉设计消耗量连续运行3~7天5天计石灰石粉储量
2834t
需储存容积:
1086m3
444 SO2吸收塔设计
吸收塔烟气湿法脱硫装置核心设备SO2吸收脱硫产物氧化均吸收塔完成根气液接触形式吸收塔类型分喷淋塔填料塔鼓泡塔液柱吸收塔液幕塔文丘里塔孔板塔等种形式项目选择晓芙喷淋吸收塔吸收塔浆池吸收区雾器区组成烟气中SOx石膏生成吸收塔完成
图 吸收塔部构造图
根处理烟气流量SO2含量布置3层喷淋层浆液通喷嘴成雾状喷出循环泵吸收塔浆池中浆液输送喷淋层面喷淋层布置烟气逆流喷嘴余喷淋层均布置流逆流双喷射喷嘴SOx喷淋浆液吸收反应通吸收区净烟气位吸收塔部两级雾器排出
空气通氧化风机送入氧化区氧化空气进入吸收塔前道中加入工艺水目冷氧化空气达饱状态通种方式防止热氧化空气进入吸收塔时氧化空气出口浆液中水份蒸发造成出口浆液粘结结垢现象发生氧化空气特殊分配系统进入氧化区分配系统道组成线系统构成氧化空气通氧化道开孔喷入浆液开孔FGD停运时浆液中固体会进入氧化空气分配系统氧化空气分配布置分区间相应减少吸收塔横截面增加浆液喷入结晶区流速阻止浆液结晶区氧化区回流混合回流混合会增加氧化区PH值氧化反应变困难
结晶区位吸收塔浆池中氧化区部结晶区逐渐形成易旋流器分离石膏晶体佳结晶程求浆液中固体含量100180gl时浆池中足够停留时间新石灰石浆液区域加入保持吸收剂活性通控制系统调节加入浆液量
石膏浆液通石膏浆液泵输送石膏旋流站石膏浆液泵吸入口位氧化空气分配系统部
喷淋浆液吸收塔中氧化更新通吸收塔循环泵输送喷淋层通常情况2台者3台循环泵时运行取决未处理烟气量烟气中中SO2含量保障吸收塔安全运行少2台吸收塔循环泵时运行
吸收塔浆池配置脉悬浮系统通常情况运备两台脉悬浮泵组成脉悬浮系统喷嘴浆液喷吸收塔底部防止底部浆液沉积喷嘴数量取决吸收塔直径脉悬浮泵两吸入通常情况低位吸入口脉悬浮泵启动时浆液取高位吸入口运行段时间底部固体沉积物悬浮起然转换低位吸入口运行负荷情况脉悬浮泵均运行分析仪表(PH计密度计)事排浆道安装脉悬浮泵排出
浆液通吸收区时会带走液滴满足净烟气求防止液滴游部件中发生沉积部分液滴必须次分离吸收塔部安装两级雾器净烟气通第级雾器时部分液滴分离出通第二级雾器获更分离效果雾器表面会产生固体沉积必须设置洗水烟气蒸发会带走吸收塔部分水时石膏浆液排出会带走部分水吸收塔液位会降低吸收塔补水通雾器洗水单独工艺水补水实现
吸收塔烟道入口设置表面洗系统热烟气进入吸收塔时会入口烟道表面形成固体沉积固体沉积通表面洗系统清洗
445 烟气系统
台机组设台静叶调轴流式风机两台锅炉烟气增压汇集输送台回转式换热器(原烟气侧)然脱硫系统中SOX净化烟气通回转式换热器(净烟气侧)加热分成两路分进入烟囱排放
烟道包括必烟气通道吸收塔入口烟道洗装置排放漏斗膨胀节法兰导流板垫片螺栓材料烟道供货范围附属设备
BMCR工况烟道意位置烟气流速15ms烟道留适取样接口试验接口孔
烟道装旁路挡板门FGD进出口挡板门增压风机出口挡板门脱硫系统运行时FGD进出口挡板增压风机出口挡板门开旁路挡板关闭脱硫系统停运事维修时FGD进出口挡板增压风机出口挡板门关闭旁路挡板全开烟气通旁路烟道烟囱排放
446 石膏脱水储存系统
石膏脱水系统2×100MW机组脱硫装置公系统
447 石灰石浆液制备系统
吸收剂供应制备系统期2×100MW机组脱硫装置公系统座吸收塔设两台100容量石灰石浆液泵(中台备)石灰石浆液泵室布置
5 结
文针该发电厂实际情况采袋式尘+SCR系统脱硝+湿法脱硫相结合处理锅炉烟气包括工艺设计包括设计思路标准规范设计原理终设计流程工艺技术选型包括关键核心设备参数计算设计
成果包括:遵循国家相关规范标准根厂址实际情况优化总图工艺生产线布置文设计工艺选生产技术设备减少环境污染节资源设备投产运行够达氮氧化物50mgNm³二氧化硫35mgNm³烟尘5mgNm³满足国家排放标准
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致谢
文导师悉心指导热情关怀完成选题修改直完成花费老师许宝贵时间精力老师表示衷心感谢老师渊博学识严谨治学态度道留难磨灭印象终身受益
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