30t_h燃煤锅炉烟气脫硫设计方案

30t_h燃煤锅炉烟气脫硫设计方案内容摘要：

10≤ D＜20 20≤ D≤ 40 烟囱最低 允许高度 m 20 25 30 35 40 45 35t/h 属于 2040 这个区间，烟囱最低允许高度为 45m，本设计中取 60m，查表 24 知此时二氧化硫最高允许排放速率为 45 kg/h。 由此计算二氧化硫总量标准： =最高允许排放速率锅炉运行时间 =45 7000 kg/年 =315t/年 （ 2）烟尘排放总量 根据广东省《大气污染物排放限值》（ DB44/272020），本项目位于环境规划的二类区，执行二级标准；属于第二时段的建设项目（ 后），详见表 26。 表 26 广东省颗粒物最高允许排放速率 污染物 最高允许排放浓度（ mg/m3） 最高允许排放速率（ kg/h） 排气筒高度（ m） 二级 颗粒物 120 （其他） 15 20 30 19 40 32 50 49 60 70 由上已知烟囱高度取 60m，由此计算烟尘总量标准： =最高允许排放速率锅炉运行时间 =70 7000 kg/年 =490t/年 30t/h 燃煤锅炉烟气脫硫设计方案 10356022 李承霖 6 最终设计目标 选取浓度指标和总量控制指标中较严的一个作为最终的设计目标。 总量标准 =排放浓度烟气量锅炉运行时间，可算出： 315t/年时的 SO2 排放浓度 =315 1000 1000/(19000 7000) = g/m3 =2368 mg/m3 300 mg/m3 490t/年时的烟尘排放浓度 =490 1000 1000/(19000 7000) = g/m3 =3684 mg/m3 80 mg/m3 因而最终的设计目标按照排放浓度指标进行设计，即： 1）标准状态下烟尘浓度排放浓度：≤ 80mg/m3； 2）标准状态下 SO2 排放浓度：≤ 300mg/m3； 3）排放烟气黑度小于林格曼黑度 1级 污染物浓度的计算 含硫率为 %，结合地形便捷条件，故选择湖南金竹山无烟煤最佳， 其煤质分析如表 31。 表 31 煤质分析结果 煤种 产地 应用基水分w(War)/% 干燥基灰分 w（ Ad） /% 干燥无灰基元素分析 应用基低位发热量Qdw/(kJkg1) 干燥无灰基挥发分w（ Vdaf） /% 空气干燥基水分 w（ Wad） /% 碳 w（ Cdaf） /% 氢 w（ Hdaf） /% 氧 w（ Odaf） /% 氮 w（ Ndaf） /% 硫 w（ Sdaf） /% 无烟煤 湖南金竹山 24.0 22190 干燥基灰分占煤的质量分数：（ %） 24%=% 30t/h 燃煤锅炉烟气脫硫设计方案 10356022 李承霖 7 干燥无灰基元素占煤的总质量分数：（ %）（ 124%） =% 以 1kg 燃煤为基础，则： 成分 质量 /g 物质的量 /mol 理论需氧量 /mol C H （分子） O N （分子） S H2O 75 灰分 222 （ 1）理论需氧量为 （ ++） mol/kg=（燃煤） 假定干空气中氮和氧的摩尔比为 ，则 1kg 燃煤完全燃烧所需要的理论空气量为： （ 1+） mol/kg=（燃煤） 即 标况下 kgmkgmNN /（燃煤） （ 2）理论烟气量（按照标准状况换算体积，下同） 理论上 烟气 的组 成为 ； +=； +=、 、 222g/kg 灰分。 故理论干烟气量为： （ ++） mol/kg=（燃煤） kgmkgm NN / （燃煤） 理论湿烟气量为： （ +） mol/kg=（燃煤） kgmkgm NN / （燃煤） 30t/h 燃煤锅炉烟气脫硫设计方案 10356022 李承霖 8 （ 3）实际烟气量 空气过剩系数为 ，可求： 实际干烟气量 Vfg =理论干烟气量 +理论空气量（空气过剩系数 1） = kgm N / 3 （燃煤） 实际湿烟气量 Vfg =理论湿烟气量 +理论空气量（空气过剩系数 1） = kgm N / 3 （燃煤） 4)锅炉燃煤量： B = D(i2−i1)Q 低 ∗η Kg/h 式中： D：锅炉每小时的产汽量（ kg／ h）； Q 低：煤的低位发热量（ kcal/kg） η ：锅炉的热效率（ %）； i2：锅炉在某工作压力下的饱和蒸汽热焓（ kcal/kg）； 时为：锅炉给水热焓（ kcal/kg），一般给水温度取 20℃，则i1=，则 B=301000(−)2219075% = 6） SO2 产污系数及其质量流量 二氧化硫产污系数： GSO2=21000SYP )/(2 tkgGSO 式中： SY燃煤应用基含硫量， % P燃煤中硫的转化率（煤粉炉一般取 ）， % GSO2=21000SYP =2 1000（ %） = 脱硫装置入口烟气中的 SO2 质量流量可根据下面公式估算： M(SO2) = 2K Bg（ 1− q4100） Sar100 式中： M(SO2)—— 脱硫装置入口烟气中的 SO2 质量流量， t/h K—— 染料燃烧中硫的转化率（煤粉炉一般取 ） Bg—— 锅炉最大连续工况负荷时的燃煤量， t/h q4—— 锅炉机械未完全燃烧的热损失， % 30t/h 燃煤锅炉烟气脫硫设计方案 10356022 李承霖 9 Sar—— 燃料的收到基硫分， % 所以： M(SO2) = 2 (1− 25100) % = （ t/h） =7）标准状态下的总干烟气量： = mN3/h 取 18100mN3/h 标准状态下的总湿烟气量： = mN3/h 取设计烟气量为 19000mN3/h。 烟气中 SO2 的浓度计算 烟气中 SO2 的实测浓度为： 1000/19000=根据广东省《锅炉大气污染物排放标准》（ DB44/7652020）的相关规定，需将实测浓度折算，具体规定见表 32 表 32 锅炉大气污染物的过量空气折算系数（ DB44/7652020） 锅炉类型 折算项目 过量空气折算系数 α 燃煤锅炉 烟尘初始排放浓度 烟尘、二氧化硫、氮氧化物排放浓度 锅炉大气污染物过量空气系数折算排放浓度按下式计算： = ′ α′α式中： —— 折算后的烟尘、二氧化硫和氮氧化物排放浓度， g/ mN3 ′ —— 实测的烟尘、二氧化硫和氮氧化物排放浓度， g/ MN3 α′—— 实测的过量空气系数 α —— 规定的过量空气系数 已知 a =，燃煤锅炉的过量空气折算系数 a = 所以折算后烟气中 SO2的浓度 c = 30t/h 燃煤锅炉烟气脫硫设计方案 10356022 李承霖 10 烟气 SO2 排放量的计算 欲使二氧化硫达到广东省《锅炉大气污染物排放标准》（ DB44/7652020）的最高为 300 mg/m3的标准，则其净化率应达到 η =( 868300)/868=% 令 η= 80% 符合《工业锅炉及炉窑湿法烟气脱硫工程技术规范》（ HJ 462－ 2020）对于 65t/h以下工业锅炉脱硫装置的设计脱硫效率不宜小于 80%的标准。 则每小时去除 SO2的量为： 868 19000 106 80%= 出口烟气中 SO2的排放量为： 868 19000 106 () = SO2地面最大浓度计算 取烟囱出口处平均风速 u为 ；烟囱出口处烟气流速不应低于该高度处平均风速的 ，故取烟囱出口流速 v为 ；取 为。 烟气出口处烟流温度 Ts为 155℃；烟囱高度取 60m。 烟囱出口内径 D为 2m。 根据霍兰德（ Holland）公式得烟气抬升高度： = D (+ − )=25 ( −293428 2) = 总高度 H=60+= 地面最大浓度 a = 2Q =23298 5 = mg/m3 脱硫结果满足广东省《锅炉大气污染物排放标准》（ DB44/7652020），亦满足《环境空气质量标准》的二级标准，即小于居民区大气中 SO2 最高允许的日平均浓度 ，脱硫效果良好。 30t/h 燃煤锅炉烟气脫硫设计方案 10356022 李承霖 11 烟尘浓度计算及除尘器的选择 由元素分析已知干燥基灰分占煤的质量分数为 %，燃煤量为, 取烟尘的排放因子为 80%，由上知标准状态下的总湿烟气量19000mN3/h， 标准状态下烟尘浓度排放浓度应≤ 80mg/m3。 则灰分质量浓度为 1000 % 80%/19000=2217mg/mN3 除尘器的除尘效率需要达到 [（ 221780） /2217] 100% =% 由于电除尘器对细粉尘有很高的去除率，而且具有能耗低、压力损失小等优点，因此选择电除尘器。 脱硫工艺 目前，脱硫工艺基本可分为三类：湿法、干法和半干法。 湿法脱硫主要包括石灰石 石膏法、海水法、氢氧化镁法和氨吸收法等；干法脱硫包括炉内喷钙尾部烟气增湿活化脱硫法、电子束法和荷电 干粉法等；半干法包括喷雾干燥法、增湿灰循环脱硫、循环流化床脱硫法等。 其工艺对比分析如下表 41 常用工艺比较 由下表 41 可以看出，相对于半干法和干法脱硫工艺，湿法脱硫工艺具有脱硫效率高、工艺成熟、可靠性高等优点，因此优先选择湿法脱硫工艺。 但是，湿法脱硫工艺中，石灰石 /石灰法占地面积大、投资大、运行费用高，不适合小型燃煤锅炉；海水法对地理位置要求要高，一般只适用于沿海地区，而且由于海水的碱度有限，通常适用于燃用低硫煤（ 1%）的电厂或锅炉的脱硫。 综合以上分析，本次设计的待选方案主要有： 钠法、双碱法、氧化镁法和氨法。 30t/h 燃煤锅炉烟气脫硫设计方案 10356022 李承霖 12 表 41 常用烟气脱硫工艺综合评价 脱硫工艺 湿 法 半干法 干法 石灰石 /石灰法 钠法 双碱法 氧化镁 氨法 海水法 喷雾干燥法 炉内喷钙 循环流化床 等离子体 脱硫效率 /﹪ 90~98 90~98 90~98 90~98 90~98 70~90 70~85 60~75 60~90 ≧90 脱硫剂 CaCO3/CaO NaOHNaCO3 NaOHNa2CO3CaO MgO NH3 海水 CaO CaO CaO NH3 脱硫剂获得 容易 容易 容易 因地区而异，广东没有大型镁矿 一般 因地区而异，沿海地区容易 较易 较易 一般 容易 可靠性 高 高 高 高 一般 高 一般 一般 高 高 结垢 易结垢 不结垢 不结垢 不结垢 不结垢 不结垢 易结垢 易结垢 易结垢 不结垢 堵塞 堵塞 不堵塞 不堵塞 不堵塞 不堵塞 不堵塞 堵塞 堵塞 堵塞 不堵塞 占地面积 大 小 中 小 大 中 中 中 中 中 运行费用 高 很高 一般 高 高 低 一般 一般 一般 一般 投资 大 小 较小 大 大 较小 较小 小 小 大 30t/h 燃煤锅炉烟气脫硫设计方案 10356022 李承霖 13 工艺选择 钠法由于脱硫剂较贵，因而运行费用高；氧化镁法的脱硫剂氧化镁不仅价格较贵，而且广东地区镁源不足，造成运行成本高昂；氨法存在氨泄漏问题，容易造成二次污染，而且脱硫剂价格高，因而在中小型锅炉中应用不多；相对于以上三种工艺，双碱法消耗的脱硫剂主要是价廉的石灰。 吸收液中的钠碱通过 再生，大部分可循环回用，减少了运行费用，具有投资少、占地面积较小、运行费用低等优点，符合中小型锅炉烟气脱硫工艺选择的 “ 技术成熟、经济合理、工程可行 ’” 三统一原则，因此本方案采用 双碱法 脱硫工艺。 SO2 吸收净化过程，处理的是低浓度 SO2 烟气，烟气量相当可。