火电厂烟气净化系统设计
系 别 ： 环境工程
专 业 ： 环境工程
班 级 ： 环本1315 姓 名 ： 刘超
学 号 ： 1382091502 指导老师 ： 郝艳红
设计日期 2016 年 12 月 26 日至 2016 年 12 月 31 日
目 录
前言
................................................................. 1
课程设计任务书 .......................................................... 3 第一章 原始设计资料计算............................................. 8 1.锅炉排烟量的计算 ................................................ 1 2.烟尘，NOx和SO2浓度及去除效率 .................................. 1 3.烟气净化系统的总体设置方案 ..................................... 2 第二章 脱硝系统
1. 脱销工艺说明 ..................................................... 3 2.SNCR ............................................................... 3 3.SCR ................................................................ 5 第三章 除尘系统 ....................................................... 6 1.除尘工艺 ......................................................... 6 2.烟气量计算 ...................................................... 11 3.电除尘器计算 .................................................... 14 4.布袋除尘部分 .................................................... 16 第四章 脱硫系统 ..................................................... 19 1.脱硫系统工艺流程说明 ............................................ 19 2.脱硫剂耗量 ...................................................... 19 3.相应工艺水耗量及氧化空气量 ...................................... 20 4.吸收塔本体尺寸计算 .............................................. 20 5.浆液池计算 ...................................................... 20 6.喷淋系统设计 .................................................... 20
7.吸收区高度 ...................................................... 20 8.除雾区高度 ...................................................... 20 9.石膏脱水系统 .................................................... 20 10.风机选型 ....................................................... 20 11.泵的选型 ....................................................... 20 第五章 烟囱的计算 .................................................... 2
第六章 阻力计算 .................................................... 26 第七章 小结 ......................................................... 27 主要参考文献 ................................................ 27
前言
按照国际标准化组织(1SO)作出的定义，“空气污染：通常系指由于人类活
动和自然过程引起某些物质介入大气中，呈现出足够的浓度，达到了足够的时间，并因此而危害了人体的舒适、健康和福利或危害了环境。”
大气污染物的种类非常多，根据其存在状态，可将其概括为两大类：气镕胶状态污染物和气体状态污染物。
气体状态污染物种类极多，主要有五个方面：以二氧化硫为主的含硫化合物、以氧化氮和二氧化氮为主的台氮化合物、碳的氧化物、碳氢化合物及卤素化合物等。
关于大气污染物的危害，在这里主要介绍粉尘和二氧化硫的危害。 粉尘的危害：粉尘的危害，不仅取决于它的暴露浓度，还在很大程度上取决于它的组成成分、，理化性质、粒径和生物活性等。粉尘的成分和理化性质是对人体危害的主要因素。有毒的金属粉尘和非金属粉尘（铬、锰、镐、铅、汞、砷等）进入人体后，会引起中毒以至死亡。无毒性粉尘对人体亦有危害。例如含有游离二氧化硅的粉尘吸，入人体后，在肺内沉积，能引起纤维性病变，使肺组织际渐硬化，严重损害呼吸功能，发生“矽肺”病。
二氧化硫的危害：二氧化硫为一种无色的中等强度刺激性气体。在低浓皮下，二氧化硫主要影响是造成呼吸道管腔缩小，最初呼吸加快，每次呼吸曼减少。浓度较高时，喉头感觉异常，并出现咳嗽、喷嚏、咯痰、声哑、胸痛、呼吸困难、呼吸道红肿等症状，造成支气管炎、哮喘病，严重的可以引起肺气肿，甚至致人于死亡。
随着经济和社会的发展，燃煤锅炉排放的二氧化硫严重地污染了我们赖以生存的环境。由于中国燃料结构以煤为主的特点，致使中国目前大气污染仍以煤烟型污染为主，其中尘和酸雨危害最大，且污染程度还在加剧。因此，控制燃煤烟尘的SO2对改善大气污染状况至关重要。
《大气污染控制工程》课程设计任务书
一、 题目
火电厂烟气净化系统设计 二、 目的
通过课程设计进一步消化和巩固《大气污染控制工程》课程所学内容，并使所学的知识系统化，培养运用所学理论知识进行火电厂烟气净化系统设计的初步能力。通过课程设计，初步了解工程设计的内容、方法及步骤，培养学生确定大气污染控制系统的设计方案、进行简单的设计计算、绘制系统流程图、使用技术资料、编写设计说明书的能力。 三、 设计内容和要求
该课程设计的内容以火电厂烟气净化的系统设计为核心，依据火电厂烟气污染物特点，进行总体烟气净化方案设计；以物料守恒、能量守恒为依据，对烟气净化系统核心设备的物料参数、总体尺寸及阻力损失进行具体计算；绘制系统流程图，并编写设计说明书。 1、根据原始设计资料计算
（1） 锅炉排烟量、烟尘、NOx和SO2的浓度。
（2） 以满足超低排放为要求，计算除尘、脱硝和脱硫的效率。 烟气净化系统的总体设置方案
（1） 脱硝：SNCR（炉内） +SCR（炉后）
（2） 除尘：电袋除尘或袋式除尘器（一级） + 湿式静电除尘器（二级） （3） 脱硫：石灰石——石膏湿法脱硫
2、对各个净化装置进行设计计算及相关说明。 （1） 脱硝
SNCR：确定SNCR系统的安装位置
还原剂的选择
还原剂耗量及相应稀释物料耗量的计算
SCR： SCR安装位置及反应器数量
催化剂类型的选择及填装情况还原剂的选择 还原剂耗量及相应稀释物料耗量的计算 吹灰器的选择及数量的确定
（2） 除尘
对整个除尘系统的工艺流程进行描述
烟气量的计算（考虑SCR\\SNCR以及漏风率对烟气量的影响） 电除尘：除尘器的安装位置的说明
总集尘面积的计算、入口和出口截面积的计算 电场数和通道数的选择 清灰方式及灰斗相关描述
袋式除尘器：除尘器的安装位置的说明
总集尘面积的计算、入口和出口截面积的计算 布袋尺寸的选择及布袋条数的计算 清灰方式及灰斗相关描述
（3） 脱硫
对整个脱硫系统的工艺流程进行说明
烟气量的校核（烟气温度降低后烟气体积流量的变化） 脱硫剂耗量及相应工艺水耗量（t/h，t/d，t/a） 氧化空气量及风机选型
脱硫产物生成量的计算（t/h，t/d，t/a）及石膏脱水系统的描述 脱硫塔主要构件（喷淋装置、除雾器、搅拌器）的数量、型式的选择 循环浆液泵数量及选型
3、烟囱的设计计算
计算烟囱高度及出入口截面积，分别按照地面最大浓度、地面绝对最大浓度方法和P值法进行烟囱高度的设计计算。 4、阻力计算
对各净化系统的阻力进行计算。
5、编写设计说明书：设计说明书按设计步骤编写，包括方案的确定、设计计算、设备选择和说明等内容。课程设计说明书应有封面、目录、前言、正文、小结及参考文献等部分，文字应简明、顺畅、内容正确完整，书写工整、装订成一册。
6、绘制一张烟气净化系统流程图（2号图）：以锅炉为起点，烟囱为终点。其中锅炉及尾部烟道的受热面不要求详细标出，示意即可。流程图中应标出设备名称，设备尺寸不要求完全按照尺寸比例画出，合理即可。
设计资料5
1、锅炉设备简介
600MW（HG-2000/25.4—YM12型）锅炉为一次中间再热、超临界压力变压运行带内置式再循环泵启动系统的本生直流锅炉，单炉膛、平衡通风、固态排渣、全钢架、全悬吊结构、∏型布置，紧身封闭。30只低N0x轴向旋流燃烧器采用前后墙布置、对冲燃烧，6台HP1003/Dyn中速磨煤机配正压直吹制粉系统。最大连续蒸发量(BMCR)2000t/h，额定蒸发量(BRL)
1863.6t/h。锅炉排烟温度132℃，设计煤种的投煤量为 276.81吨/小时。
2、气象资料 项 目 30年一遇10min平均最大风速 多年平均风速 多年平均气温 多年平均相对湿度 多年平均气压
3、煤质及灰质成分分析
煤质特性表
名称 收到基碳 收到基氢 收到基氧 收到基氮 收到基硫（全硫） 收到基灰分 收到基水分(全水分) 收到基总成分 空气干燥基水分 干燥无灰基挥发分 符号 Car Har Oar Nar St,ar Aar Mt,ar Mad Vdaf 单位 % % % % % % % % % % 设计煤种 50.49 3.02 4.03 0.68 1.5 30.96 6.00 100.00 10.00 24.17 单位 m/s m/s ℃ % hPa 统计值 25.7 2.3 9.5 53 902.6 备 注 10米高度 收到基低位发热量 哈氏可磨指数 Qnet.ar HGI kJ/kg kcal/kg 20130 19289 75.00 飞灰成分分析（重量百分比）
项 目 二氧化硅 三氧化二铝 三氧化二铁 氧化钙 氧化镁 氧化钠 氧化钾 三氧化硫 二氧化钛 五氧化二磷 4、石灰石成分分析 石灰石成份分析表
编号 1 2 3 4 5 6 7 8 项目 CaO MgO Fe2O3 Al2O3 SiO2 SO3 烧失量 石灰石粉活性 单位 ％（wt） ％（wt） ％（wt） ％（wt） ％（wt） ％（wt） ％（wt） 数据 50.4 1.5 0.33 0.22 2.22 0.045 41.32 符 号 单 位 SiO2 Al2O3 Fe2O3 CaO MgO Na2O K2O SO3 TiO2 P2O5 % % % % % % % % % % 设计煤种 53.92 36.21 4.04 1.66 0.39 0.02 0.57 1.62 0.11 0.54
第一章 原始设计资料计算
1.锅炉排烟量的计算
C H O N S M A 质量（g） 504.9 30.2 40.3 6.8 15 60 309.6 摩尔量（mol） 42.075 30.2 2.52 0.486 0.469 3.33 理论需氧量（mol） 42.075 7.55 -1.26 - 0.469 理论烟气量（mol） 42.075 15.1 0 0.243 0.469
理论需氧量：42.075+7.55+0.469-1.26=48.834mol 理论空气量：48.834×4.78=233.43mol 理论空气体积：233.43×22.4×10-³=5.23m³
空气过剩系数：根据资料查得α取值范围为1.02－1.05，本设计取α=1.03 实际干空气量：233.43×1.03=240.4329mol 实际干空气体积：240.4329×22.4×10-³=5.39m³
查《大气污染控制工程》附录一得t=9.5℃时饱和水汽压力Pv=1182.5 Pa，相对湿度φ=53％。 空气含湿量：d0=0.804Pw／Pd=0.804φPv／﹙P-φPv）
=0.804×0.53×1182.5／（90260-0.53×1182.5）=0.0056Kg／m³ 空气中水汽体积分数：φw=0.0056/(0.804+0.0056)=0.0069=0.69％ 空气中水量：233.43/(1-0.0069)=1.62mol
理论烟气量：42.075+15.1+0.243+0.469+3.33+1.62+48.834×3.78=247.4295mol 理论烟气体积：247.4295×22.4×10-³=5.543m³
实际湿烟气体积：Vfg=Vfgº-Va（α-1）=5.543+5.39/(1-0.0069)×(1.03-1)=5.71m³/kg煤 每小时烟气量：Q=Qs×设计煤耗量=5.71×276.81×10³=1580585.1m³/h 理论干烟气量：42.075+0.243+0.469+48.834×3.78=227.38mol/kg煤 理论干烟气体积：227.38×22.4×10-³=5.099m³/kg煤 实际干烟气体积：V=5.09+5.39×（1.03-1）=5.25m³/kg煤 当空气过剩系数为1.03时，根据α=1+α得实测氧量α
（O2p）=0.608％
（O2p）/(0.264α(N2P)-α（O2p）)
超低排放标准：氮氧化物50mg/mN³,二氧化硫35mg/mN³，烟尘5mg/mN³ 大气污染物基准氧含量排放浓度折算方法：C=C`×（21-O2)/(21-O2`)
2.NOx和 SO2浓度及去除效率
1）烟尘：根据经验可认为灰飞中灰飞占80％，底渣占20％。 标准状态下烟尘浓度：C`尘=309.6×0.8/5.25=47.177g/m³=47177mg/m³
根据大气污染物基准氧含量排放浓度折算方法，得C折尘=C`尘×（21-6）/（21-0.608）=34703mg/m³ 除尘效率：η
尘=（34703-5）/34703=99.986％
2）SO2：标准状态下SO2浓度：C`SO2=0.469×64/5.25=5717.3mg/m³， 折算后 C折SO2=C`SO2×(21-6)/(21-0.608)=4205.55mg/m³ 脱硫效率：η
SO2=（4205.55-35）/4205.55=99.17％
3）NOx:经查本设计中NOx产污系数：低氮燃烧：6.18kg/t=6.18×10³mg/kg 低氮燃烧+SNCR：4.32kg/t=4.32×10³mg/kg 低氮燃烧：C实NOx=6.18×10³/5.25=1177.1mg/m³,
C折NOx=1177.1×（21-6）/(21-0.608)=865.85mg/m³ 脱硝效率：η
NOx==（865.85-50）/865.85=94.23％
3.烟气净化系统的总体设置方案
1）脱硝部分：经上述计算知脱硝效率需达到94.23％，经考虑选择炉内低氮燃烧+ SNCR和炉后SCR技术相结合的方式来去除NOx。
理论上SNCR脱硝效率可达75％，但实际应用中，考虑到NH3损耗和NH3泄露问题，SNCR设计效率为30%-50%。
SCR技术脱硝效率高，理论上可接近100%的脱硝率，商业燃煤，燃气和燃油锅炉烟气SCR脱硝系统，设计脱硝率可大于90%,由于维持这种高效率费用高，实际SCR系统的操作效率在70%-90%之间。 2）除尘部分:根据上述计算除尘率为99.985%，单一的静电除尘和布袋除尘均有其优缺点。电袋复合除尘器是基于静电除尘和布袋除尘两种成熟的除尘理论而提出的一种新型的除尘技术。它结合了电除尘器和布袋除尘器的优点，除尘效率高，可达99.99%，既能满足新的环保标准，又能增加运行可靠性，降低电厂除尘成本，故本设计采用电袋复合除尘器。
3）脱硫部分：根据上述计算脱硫效率为99.17%，目前国内国外烟气脱硫工艺主要有干法，半干法和湿法三种。近年来尽管半干法何干法脱硫技术及其应用有了较大的发展空间，但是湿法脱硫仍是世界上目前应用最广的脱硫技术，其优点是技术成熟，脱硫效率高，操作简便，吸收剂廉价易得适用煤种范围广，所用设备简单等优点。结合本设计处理烟气的指标，本设计选用湿式脱硫工艺来进行脱硫处理。
（2-2）
第二章 脱硝工艺
1.脱硝系统工艺说明
SNCR（选择性非催化还原）脱硝技术是没有催化剂存在的条件下，利用还原剂将烟气中的NOx还原为无害的氮气和水的一种脱硝方法。该方法首先将含NHx的还原剂喷入炉膛温度为800-1000℃的区域。在高温下，还原剂迅速热分解成氨气并与烟气中的NOx进行还原反应生成氮气和水。该方法以炉膛为反应器，可通过对锅炉进行改造实现，投资相对较低，施工期较短。SNCR脱氮是利用喷入系统的还原剂氨或尿素将烟气中的氮氧化物还原为无害的氮气和水。尿素相对氨而言，储存更安全且能更好的在烟气中分散，对于大型锅炉，尿素应用更广。
SCR（选择催化还原）是指在氧气和非均相催化剂存在条件下，用还原剂氨气将烟气中的NO还原为无害的氮气和水的工艺。与SNCR相同，这种工艺之所以称作选择性，是因为还原剂氨气优先与烟气中的氮氧化物反应，而不是被烟气中的氧气氧化，烟气中氧气的存在能促进反应，是反应系统中不可缺少的部分。该技术既能单独使用，也能与其他氮氧化物控制技术联合使用。本设计采用的还原剂是液氨，在大气压是气体，因此必须在加压条件下进行运输或贮存。 2.SNCR
1）确定SNCR系统的安装位置：该技术是将含NHx的还原剂喷入炉膛温度为800-1000℃的区域，在高温下，还原剂迅速热分解成氨气并与烟气中的氮氧化物进行还原反应生成氮气和水，该方法以炉膛为反应器，炉膛壁上安装有还原及喷嘴，还原剂通过喷嘴喷入烟气中，并与烟气混合，反应后的烟气流出锅炉，整个系统有还原剂贮槽，还原剂喷入装置和控制仪表所构成。
2）还原剂的选择：氨气是以气态形式喷入炉膛，尿素是以液态喷入，当氨与氮氧化物反应不完全时，未反应的氨气将从SNCR系统逸出，因此，还原剂喷入系统必须将还原剂喷入到锅炉内有效的部位，以保证氨与氮氧化物的混合均匀，尿素相对氨而言，贮存更安全，且能更好的在烟气中分散。本系统采用还原剂为尿素。
3）还原剂耗量及相应稀释物料耗量的计算
根据所给数据可假设氮氧化物中NO和NO2的体积分数分别为95%和5%。 由V1/V=n1/n=m1/M1/m/M 得质量分数为m1/m=V1×M/(V×M1) mNO/m=0.95×30/(30×0.95+46×0.05)=0.925 mNO2/M=0.05×46/(30×0.95+46×0.05)=0.075 CNO=1177.1×0.925=1088.82mg/m³ C折NO=865.85×0.925=800.91mg/m³ CNO2=1177.1×0.075=88.28mg/m³ C折NO2=865.85×0.075=64.94mg/m³
低氮燃烧+SNCR：CNOx=4.32×10³/5.25=822.86mg/m³
C折NOx=822.86×(21-6)/(21-0.608)=605.28mg/m³ SNCR脱硝效率：η
SNCR=（86585-605.28）/865.85=30.1％
SNCR以尿素作为还原剂将NOx还原为N2，因需较高的反应温度（930-1090℃），还原剂通常注入炉
膛内，主要的化学反应为：
CO(NH2)2+2NO+0.5O2→2N2+CO2+2H2O 60/C1=2×30/(1088.82×0.301) 得C1=327.73mg/m³
4CO(NH2)2+6NO2→7N2+4CO2+8H2O 240/C2=23.11mg/m³ C尿素=C1+C2=327.73+23.11=350.84mg/m³ 尿素投加量为：350.84×1580585.1=554.5kg/h
商业化的SNCR系统的还原剂应用率一般只有20%-60%，取40%， 则实际尿素投加量为：554.5/0.4=1386.25kg/h
尿素储藏容积应满足全厂所有机组1-3天脱硝所需的尿素量，取三天：1386.25×24×3=99810kg
尿素溶解罐总容积以满足全厂所有机组在工况下一天的尿素溶液耗量，配制的尿素溶液浓度宜为40%-55%（取质量分数为50%）。
1386.25×24/50%=66540kg V=m/Þ尿素=66540/1.335=49842.7m³ 取49900m³ 尿素溶液储罐的总储存容量宜为全场所有机组工况下5-7天的日平均消耗量，取7天， 则66540×7=465780kg
假设把50%尿素溶液稀释为10%，则需加水体积为：
50%=m质/m溶=1386.25/m溶 得m溶=1386.25/50%=2772.5kg
10%=m质/(m溶+m水）=1386.25/（ m溶+m水） 得m溶+m水=1386.25/10%=1386.5kg m水=1386.25-2772.5=11090kg V水=11090×22.4/18 =13800.89m³ 校正烟气体积Q1=13800.89+1580580.1=1594385m³/h 3.SCR
(1)SCR安装位置及反应器
依据SCR脱硝反应器相对的安装位置，SCR系统有高粉尘布置，低粉尘布置和尾部布置三种方式。 高粉尘布置：SCR反应器布置在锅炉省煤器和空气预热器之间，此时烟气温度在300-400℃范围内，是大多数金属氧化物催化剂的最佳反应温度，烟气不需要加热即可获得较高的NOx净化效果，但催化剂处于高尘烟气中，条件恶劣，寿命会受下列因素影响： ①飞灰中K、Na、Ca、Si、As会使催化剂污染或中毒； ②飞灰磨损反应器并使催化剂堵塞； ③若烟气温度过高会使催化剂烧结；
低粉尘布置：SCR反应器布置在省煤器后的高温电除尘器和空气预热器之间，该布置方式可防止烟气中的飞灰对催化剂的污染和对反应器的磨损与堵塞，其缺点是大部分电除尘器在300~400oC的高温下无法正常运行。 尾部布置方式：SCR反应器布置在除尘器和烟气脱硫系统之后，催化剂不受飞灰和SO2等的污染，但由于烟气温度较低，仅为50~60oC一般需要气一气换热器（GGH）或采用加设燃油或燃天然气的燃烧器将烟灰提高到催化剂的活性温度，势必增加能源消耗和运行费用。
对上述进行综合考虑，本设计SCR反应器选择高尘布置。 （2）催化剂的选择及填装情况
可用于SCR系统的催化剂主要有贵金属催化剂、碱金属氧化物催化剂和分子筛催化剂三种类型
典型的贵金属催化剂是Pt或Pd作为活性组分，其操作温度在175~290oC之间，属于低温催化剂，这种催化剂还原NOx的活性很好，但选择性不高，NH3容易直接被空气中的氧氧化。
商业SCR催化剂即碱金属氧化物催化剂，其活性组分为V2O5，载体为锐钛矿型的TiO2、WO3和MoO3做助催化剂，负载在锐钛矿上的V2O5具有很好的SCR催化反应活性和稳定性，WO3和MoO3能抑制TiO2、由锐钛矿型向金红石型的转变，也能竞争TiO2表面上碱性位的吸附而抑制SO2的吸附。 分子筛催化剂也能应用于SCR反应，由于其操作温度高，主要用于燃气锅炉。
综上考虑选用碱金属氧化物催化剂，并且用于燃煤锅炉的SCR设备必须承受烟道气流中颗粒物的摩擦作用，因此使用平行流道的催化剂，平行流道意味着烟气直接通过开口的通道，并平行接触催化剂表面，气体中的颗粒物被气流带走，NOx靠紊流迁移和扩散，到达催化剂表面，常用催化剂形状是蜂窝状，它不仅强度好，而且容易清理。
反应器采用固定床平行通道形式，反应器为自立钢结构形式，催化剂底部安装气密装置，防止未处理过的烟气泄露，本电厂采用的烟气脱硝催化剂形式为平板式，烟气平行流过催化剂，催化剂床层由3+1层催化剂所组成，反应器内装填有480m3的催化剂。 （3）还原剂的选择
液氨和氨水均能作为SCR反应的还原剂，液氨几乎是100%的纯氨，它在大气压是气体，因此必 须在加压条件下进行运输和贮存，SCR系统中用作还原剂的氨，常用29.4%氨水进行运输和贮存。与液氨相比，用氨水进行运输和贮存不存在安全问题，但要求较大的容器进行贮存，当使用29.4%的氨水作为还原剂时，为提供足够大的氨蒸汽压，SCR系统还需要蒸发器，因此考虑经济效益选用液氨为还原剂。
（4）还原剂耗量及相应稀释物料耗量的计算
从SNCR出来的NOx折算浓度为605.28mg/m³
SCR脱硝效率：ηSCR=(605.28-50)/605.28=91.7% SCR主要以液氨作还原剂，通常催化剂安装在单独的反应器内，反应器位于省煤器之后或空气预热器之前。此处烟气温度约为290-400℃，是还原反应的最佳温度。
P’NO=822.86×0.925=761.15mg/m³ P’NO2=822.86×0.075=61.71mg/m³
4NH3+4NO+O2→4N2+6H2O 17/C3=30/(761.15×91.7%) 得C3=395.52mg/m³ 8NH3+6NO2→7N2+12H2O 4×17/C4=3×46/(61.17×91.7%) 得C4=27.64mg/m³ 查规范的氨气的逃逸浓度不大于3μL/L,
工况下氨气的逃逸浓度为：3×（21-0.608）/（21-6）=4.1μL/L=4.1×10﹣6 m³/m³
液氨投入量：（423.16×4.1×10﹣6 +423.16）×Q1=423.161735×1594385.99=674.68kg/h (5)吹灰器的选择及数量的确定 (6)本设计选择声波吹灰器
对催化剂活性的影响：声波吹灰器是非接触式的清灰方式，阻止灰粉在催化剂表面形成堆积，而蒸汽吹灰装置是待灰形成一定厚度后，再进行吹扫清除。声波吹灰器能保持催化剂的连续清洗最大限度，最好的利用催化剂对脱硝反应的活性。
对催化剂寿命的影响：声波吹灰器对催化剂没有任何副作用，而蒸汽吹灰方式由于湿度的影响，长期运行对催化剂的失效影响很大，有对催化剂发生腐蚀和堵塞的危险，声波吹灰器对催化剂没有磨损，可延长催化剂使用寿命，降低SCR维护成本。
吹灰覆盖范围：声波吹灰器由于是依靠非接触式的声波，发现灰尘从结构表面脱落而被烟尘带走，声波在结构表面来回反射又不衍射，从而不存在死角，清灰非常彻底，适用于高尘布置方式，气灰量比较大的设备
吹灰器是一层催化剂对应一套吹灰装置，共需四套吹灰装置。
第三章 除尘系统
1. 除尘工艺
本设计除尘效率要求为99.985%，电除尘器和袋式除尘器的效率均可达99%以上。
电除尘器是利用粉尘颗粒在电场中荷电并在电场力作用下收尘机运动的原理实现烟气的净化。其除尘效率高，且运行阻力低，但其受粉尘性能和烟气条件影响较大，且设备投资会较大。
袋式除尘器是气流经布袋内的滤料，粉尘被捕集于滤料上，经过机械振动后落入灰斗中。其除尘效率高，不受粉尘性能影响，但设备阻力偏大，滤袋寿命短。
电袋复合式除尘器是有机结合了静电除尘和布袋除尘的特点，通过前级电场的预收尘、荷电作用和后级滤袋区过滤除尘的一种高效除尘器，它充分发挥电除尘器和布袋除尘器各自的除尘优势，以及两者相结合产生新的性能优点，弥补了电除尘器和布袋除尘器的除尘缺点。该复合型除尘器具有效率高，稳定，滤袋阻力低，寿命长，占地面积小等优点，是未来控制细微颗粒粉尘、PM2.5以及重金属汞等多污染物协同处理的主要技术手段。
综合，最终选择电袋除尘器，既充分利用了电·袋除尘器的自身优势，既降低了投资成本，也减少了占地面积，更加低了排放浓度，使除尘效率可达99.99%。
电袋除尘器分为串联式和混合式。分体串联式除尘器需要额外的场地，电除尘器排出的荷电粉尘在进入袋式除尘器前可能会失去电荷。一体式串联电袋除尘器只需在有除尘器与袋式除尘器之间设置气流调节装置，无需占用额外的场地，结构较简单，混合式除尘器均在一个单元内，结构更紧凑，粉尘吸附更好，但结构太过复杂，检查维修较复杂，综合选用一体式串联电袋除尘器。 2.烟气量计算
Q1=1594385.99m³/h=442.88m³/s
工况下流量Q’=Q1T’/T=442.88×(132+273)/273=657m³/s=2.37×10 6 m³/h 3.电除尘器计算
1）电除尘器有效驱进速度：0.1-0.14m/s（查除尘器设计手册），取0.1m/s 2）沉淀极极板面积计算：
极板比表面积：S=-㏑（1-n）/w=-㏑（1-0.9）/0.1=23.03m² 沉淀极板总面积：SA=Qs=657×23.03/4=3782.68m²
对SA进行修正，系数k取1-1.5为宜，取修正系数为1.3，则SA’=4917.48m² 3)除尘器的电场风速及有效断面计算：
查《除尘工程设计手册》表4-104电场风速取值范围为0.7-1.4m/s，取为1m/s。 有效断面：F=Q/2V=657/2=328.5m²
对于板式电除尘器断面高宽比为1-1.3，取1.2
求得B=16.545m，取17m，则H=328.5/16.545=19.855m,取20m。 4）通道宽度及电场长度计算：
①通道宽度的选择：因采用宽间距后，沉淀极和电晕机的数量减少，因而节约钢材，减轻质量。沉淀极和电晕极的安装和维护都方便，极距增加，平均场强提高，极电流密度并不增加，对收集高比电阻粉尘有利。通常以400-600mm较合理，取600mm。
②通道数，电场强度及电场数计算：
通道数：Z=B/(2b-e)=17/(0.6-0.02)=29.3,取30个通道。E为沉淀极板的阻流宽度。 5） 电除尘器清灰方式及灰斗的相关描述
清灰方式：①本方案采用侧部脑臂锤机械振打方式清灰。
②灰斗：采用锥形灰斗，灰斗采用钢结构，为了保持会抖的倾角大于灰斗的安装角，电厂有48个灰斗，并在灰斗内有3道隔板，用来防止气流短路和二次飞灰的产生。
③除尘器共用48个灰斗，每个灰斗下部设有检修用的插阀瓣和星型卸灰阀，星型卸灰阀下部设有两条纵向螺旋，一条横向螺旋和一个贮灰仓，灰仓仓壁上设有仓壁振动器和高聊检测器，
灰仓下部设星形阀和加湿器。操作时，除尘器灰斗下星形阀，灰仓星形阀，加湿器按顺序卸灰。
④电场长度：板卧式电除尘器电场长度按下式计算： L=SA’/znH=4917.48/（30×2×20）=4.10m 取电场长度为4.5m，电场数n=2，分两室。 4.布袋除尘部分
选用两台脉冲喷吹清灰式布袋除尘器，每台除尘器分为10室。
1)不考虑布袋除尘器的漏风率，故每台除尘器处理气体风量Q=2.37×10 6 /2=1.185×10 6 m³/h 2)过滤风速的选择：可取1.2-2.0m/min，设计取2m/min。 3)过滤面积的确定：
过滤总面积：根据通过除尘器的气量和选定的过滤风速按下式计算过滤总面积： S=S1+S2=Q/60Vf+S2=（1+10%）×1.185×10 6 /(60×2)=10862.5m² 单条滤袋面积：单挑圆形滤袋的面积通常用下式计算： Sd=DL∏=0.2×3.14×5=3.14m²
D为滤袋直径，一般取120-300mm²，本设计取200mm²。 L为滤袋长度，一般取4-6m ，本次设计取5m。 滤袋数目n=S/Sd=10862.5/3.14=3459.4≈3460条。 每台布袋除尘器分10室，每室346条滤袋。 4)布袋除尘器除尘效率的计算：
静电除尘为90%。标况下静电除尘器处理后烟尘浓度：47.177×10³mg/m³×（1-90%）=4717.7mg/m³ 折算到排放标准的浓度为：4717.7×（21-6）/(21-0.608)=3470.26mg/m³ 布袋除尘器η=（3470.26-5）/3470.26=99.86% 5）除尘器出入口截面积计算：
为了不让粒径大的颗粒基于管道内，使得管道堵塞，再进除尘器之前的管道中采用大风速，一般进气口风速15-25m/s，取v1=25m/s，除尘器后的排气管道内由于不存在粉尘沉淀问题，气流流速取8-12m/s，取v2=12m/s。截面形状为方形。 入口截面积：A1=Q1/2V1=657/2×25=13.14m² 出口截面积：A2=Q1/2v2=657/2×12=27.38m²。
第四章 脱硫系统
1. 脱硫系统工艺流程说明
脱硫系统工艺采用石灰石/石膏湿法脱硫工艺，系统主要由：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。其基本工艺流程为：锅炉烟气经除尘后，通过增压风机，GGH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设置的喷嘴喷射到吸收塔中，以便脱除SO2，HCl和HF，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，并通过石膏浆液排出，进入石膏脱水系统。加浆液池底部进行搅拌，防止浆液中的固体成分沉积结垢。经过净化处理的烟气流经吸收塔顶部的两级除雾器除雾，在此处将清洁烟气中所携带的浆液雾滴去除。最后，洁净的烟气通过烟道进入烟囱，排向大气。
吸收塔采用喷淋塔，吸收塔内部空间自上而下可分为除雾区，雾化喷淋吸收区，氧化区三部分。 除雾系统：吸收塔顶部为除雾区，一般设二级除雾器，采用的是高分子材料聚丙烯制造的折流板除雾器，除雾器的作用是滞流洁净烟气中夹带的液滴。
喷淋系统：除雾区之下为雾化喷淋吸收区，设6个喷淋层，每个喷淋层装有多个雾化喷嘴，各层喷嘴在上下空间上错开布置，保证覆盖率达到200%以上，喷淋主管和支管采用玻璃钢材料，采用压力雾化喷嘴，材料为碳化硅材料的螺旋型喷嘴，综合了空气锥形和实心锥形喷嘴的优点，且在较低浆液压力下，螺旋形喷嘴也可以提供令人满意的雾化效果
氧化系统：喷淋塔下部的浆液池为氧化去，在浆液池中，脱硫的直接产物亚硫酸钙被强制氧化成硫酸钙，以CaSO4·2H2O的形式结晶出来，氧化反应所需要的空气由专门的氧化风机系统自塔外鼓入氧化池中，为保证氧化反应充分进行，保持石灰石粉的悬浮状态和防止固体沉降，在浆液池的塔壁上周向均布4台旁入式搅拌器，搅拌器速度为25~35r/min，储存在氧化池中的浆液由循环泵在输送至喷淋管，形成浆液的循环，并不断有新鲜的浆液从制浆系统补充进来，氧化池中的稠浆由排出泵排出，送至石膏脱水系统制取石膏。 2.脱水剂耗量
脱硫效率：ηso2 =（Cso2-C排）/Cso2=（4205.55-35）/4205.55=99.17% 二氧化硫：Cso2=（0.469×64）/5.71=5.257g/m³烟气 二氧化硫摩尔量：nso2=Cso2×Q×ηso2 ÷Mso2
=5.257×1580585.1×99.17%÷64=128752.7mol/h
根据《火电厂烟气湿法脱硫技术手册》知我国石灰石纯度要求在90%以上，可选取该电厂脱硫系统所采用石灰石粉纯度为90%，钙硫比范围在1.02-1.08内，选取RCa/S为1.03.
则石灰石粉耗量：M=nSO2×RCa/S×MCaCO3÷P纯度×10-³
=128752.7×1.03×100÷90%×10-³=14735kg/h 3.相应工艺水耗量及氧化空气量
本次设计只作浆液制浆用水的计算，其他用水忽略。
查《火电厂烟气脱硫系统设计建造及运行》知：制浆系统需将石灰石粉与水配制成30%浓度的浆液。
则耗水量：M水=14735×0.7/0.3=34382kg/h
由化学反应式：SO2(g)+CaCO3(s)+0.5O2(g)+2H2O(l)→CaSO3·2H2O(s）+CO2(g） 知每反应1molSO2需要氧气0.5mol。
则需氧量为：128752.7×0.5=64376.35mol/h 则氧化空气量：64376.35/0.21=306554mol/h
则氧化空气体积：306554×22.4×10-³=6866.8m³/h 4.吸收塔本体尺寸计算
烟道温度132℃℃，流量为Q=657m³/s，
运行工况下，原烟气温度降为80℃进入吸收塔塔进行脱硫反应， 流量为Q’=657×(80+273)/(132+273)=572.6m³/s,
吸收塔出口温度为47℃，流量为Q’’=572.6×（47+273）/（80+273）=519m³/s 原烟气中含水率（考虑脱硝除尘对空气含水量增量为20%） （3.33+1.62×1.2）/572.6=0.92%。
脱硫塔内设含水率为9%，水增长的百分数为8.08%，即572.6×8.08%=46.27m³/s 所以通过脱硫塔体积流量为：572.6+46.27+6866.8/3600=620.78m³/s 脱硫塔内烟气流速取4m/s，塔截面积：A=Q/V=620.78/4=155.195m² 塔径：D=(4A/Π)½=(4×155.195/Π)½=14.06m，取14.1m 实际流速：v=Q/A=（4×620.78）/(Π×14.1²)=3.98m/s 5.浆液池设计
工况下气体体积为572.6m³/s，液气比取16L/m³
循环浆液量：QL=572.6×16=9161.6L/s=32981.76m³/h 浆池容积V=QLt=32981.76×5/60=2748.48m³
浆液池高为：h=V/A实=4×2750/(Π×14.1²)=17.61m，取17.7m 6.喷淋系统设计
喷嘴布置层数取6层，层间距取1.5m（1.2-2m），喷淋覆盖率200%， 每个喷嘴流量为36-80m³/h，取60m³/h，
喷嘴个数为：5497/60=91.61，取92个喷嘴。喷淋层高度：h’=1.5×6=9m 7.吸收区高度：
K0=3600v×273/（273+80）=3600×3.98×273/353=11080.86 容积负荷：ζ=Q/V=K0Cη/h=9
标况下吸收SO2为：c=4.97×10-³g/m³
则有：11080.86×4.97×10-³×99.17%/h=9，解得：h=6.07m，取6.1m 8.除雾区高度
本设计中，吸收塔设两级除雾器，第一级除雾器接触的烟气含液体量较多，板片上有较多的浆液要冲除，因此第一级板距稍宽些，为30~75㎜，第二级除雾器为了尽可能地去除雾滴，提高除雾效率，板距通常较窄，为20~30㎜，两级除雾器间距为1.8米，第一级除雾器与吸收塔最上层喷淋母管间的距离为2米，第二级除雾器背面至吸收塔或烟道截面开始变窄处距离为1米，折板高为2.5米除雾区高度为h2=2.5×2+1.8=6.8米。
烟气进口至浆液面距离通常为浆液池高的2/3 则h3=（18×2）/3=12米
则脱硫塔高h=12+6.8+6.1+9+17.7=51.6米，取53米。 9.石膏脱水系统
采用两级脱水装置，采用石膏旋流器进行初级脱水，以减轻二级脱水装置真空皮带过滤机的脱水压力，经过石膏旋流器后，浆液石膏浓度可有20%浓缩至40%~50%。
二级脱水装置采用水平真空皮带过滤机进行石膏的二级脱水处理，真空皮带过滤机具有脱水效率高，处理量大。洗涤效果好，投资和运行费用低的优点。 10.风机选型
氧化风机作用是向吸收塔内的浆池中鼓入氧气，将不稳定的烟硫酸盐氧化为硫酸盐，为脱硫最终形成CaSO4·2H2O产物起最重要作用，根据氧化空气量，共设置2台，一台备用，分配4个搅拌器，其型号为DF—300，口径为300㎜，转速650r/min，进口流量为120.7m3/min. 11.泵的选型
本设计选用离心泵作为循环浆液泵
第五章 烟囱的计算
烟气流量：Qv=Q”（130+273）/(47+273)=519×(130+273)/47+273)=653.62m³/s (最后烟气从烟囱排出温度为130℃）
Qh=0.35PaQv△T/Ts=0.35×902.6×653.62×2×（130-9.5）/(130+273)=123481Kw＞21000Kw 则抬升高度△H=n0QHHSμ-1
由《大气污染控制工程》表4-2查的系数（Qh≧21000Kw，城区及近郊区） n0=1.303，n1=1/3,n2=2/3，求得烟气抬升高度。 △H=1.303×123481 1/3×Hs 2/3×2.3-¹=28.21Hs 2/ 3
允许排放的SO2浓度为：35×（21-0.608）/(21-6)=47.58mg/m³ 校正SO2浓度：32.23mg/m³
按地面最大浓度的计算方法：该法是按照大气污染物的地面最大浓度不超过国家标准内规定的浓度限值来确定烟囱的高度。若假设ρ0为国家标准规定的浓度限值，ρ0为环境背景浓度， 取ρ0=0.06mg/m³，ρb=0.05mg/m³，σz/σy取0.5-1.本设计取1. 烟囱高度计算式Hs≥[2Qσz/σyeπu（ρ0-ρb）]½-△H
≥﹛2×32.23×653.62×2×1/[2.718×3.142×2.3×(0.06-0.05)]﹜½－28.21Hs 2/3 Hs+28.21Hs 2/3≥654.98 烟囱几何高度Hs=90m
有效源高：H=Hs+△H=90+28.1×90 2/3=356.54m
n1
n2
第六章 阻力计算
1、SCR
烟气通过SCR时每层压降为200pa左右，本次设计4层，所以△P1=200×4=800pa
2、 电除尘的压力损失
单台为200-300pa，以最不利情况考虑，取300pa，设计2台除尘△P2=2*300=600pa
袋式除尘器的压力损失与其结构形式，过滤速度，粉尘浓度等有关，压力损失包括△P3=△Pc+△Pa+△Pd
△Pc--袋式除尘器设备阻力 △Pa--清洁滤料的阻力 △Pd--粉尘初层阻力
△Pc一般取200-500pa，取300pa；△Pa一般取50-200pa，取100pa；△Pd一般取500-2500pa，取500pa，故两台除尘器阻力为 2*（300+100+500）=1800pa
3、脱硫塔
脱硫塔压降一般为1.5-2.0kp，取△P4=2000pa 综上 △P=800+600+1800+2000=5200pa
第七章 小结
为期10天的课程设计将要结束了。在这两周的学习中，我学到了很多，也找到了自己身上的不足。感受良多，获益匪浅。
这10天中，我们小组分工合作、齐心协力，一起完成了课程设计前的准备工作（阅读课程设计相关文档）、小组讨论分工、完成系统开发的各个文档、课程设计总结报告、小组汇报PPT、个人日记，个人小结的任务。在课程设计的第一天我们便对这次任务进行了规划和分工。在以后的几天中，我们组的成员一起努力，查阅资料、小组讨论、对资料进行分析，并在这段时间里完成了网站的开发设计，并最后撰写课程设计报告及个人总结。
在课程设计的过程中，我们经历了感动，经历了一起奋斗的酸甜苦辣。也一起分享了成功的喜悦。这次的课程设计对我们每个人来说都是一个挑战。这时候小组的力量就体现出来了，各司其职，各尽其能。发挥了集体的效用。
和大家想的一样我们也会产生一些小矛盾，当然这是不可避免的。在产生小矛盾的时候，我们没有逃避。重要的是我们如何去解决它。为什么会产生这些矛盾，以怎样的方式去解决它，这是我们应该去考虑的问题。我想经过这样的一个过程我们会学到很多，学会了怎样去和别人沟通，理解别人所做的事，别人也会宽容的对待我们，从而我们就在无形之中加强了我们的人际交往能力。这个经验对我们以后的人生将会发挥很大的作用。毕竟我们是生活在人类这个群体之中的。假如世界上只剩下一个人，那么他不可能长久的生活下去的。
课程设计这样集体的任务光靠团队里的一个人或几个人是不可能完成好的，合作的原则就是要利益均沾，责任公担。如果让任务交给一个人，那样既增加了他的压力，也增大了完成任务的风险，降低了工作的效率。所以在集体工作中，团结是必备因素，要团结就是要让我们在合作的过程中：真诚，自然，微笑；说礼貌用语；不斤斤计较；多讨论，少争论，会谅解对方；对他人主动打招呼；会征求同学的意见，会关心同学，会主动认错，找出共同点；会接受帮助，信守诺言，尊重别人，保持自己的特色。
参考文献
[1] 火电厂湿法烟气脱硫技术手册，中国电力出版社，周志祥，段建中 [2] 湿法烟气脱硫设计及设备选型手册，中国电力出版社，薛建明，王小明 [3] 火电厂烟气湿法脱硫系统设计建造及运行，化学工业出版社，孙克勤 [4] 给水排水设计手册 第11册，中国建筑工业出版社
[5] 火电厂烟气脱硫工程技术规范选择性非催化还原法 HJ 562-2010 [6] 火电厂烟气脱硝工程技术规范选择性非催化还原法 HJ 562-2010 [7] 火电厂烟气脱硫工程技术规范石灰石/石灰-石膏法 HJ/T 179-2005 [8] 第一次全国污染源普直工业污染源产排污系数手册（第十分册） [9] 大气污染控制工程，高等教育出版社，郝吉明，马广大，王书肖 [10] 烟气脱硫脱硝技术手册，化学工业出版社，蒋文举
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