450mw燃煤电厂烟气除尘脱硫工程设计毕业论文

450mw燃煤电厂烟气除尘脱硫工程设计毕业论文内容摘要：

，使其效率大为提高。 例如，童志权等开发的 XP系列湿式除尘装置就综合利用了离心力、惯性力及液滴、液膜 、气泡捕集的多种机理，使工业装置的除尘效率均能达到 99%以上，达到了电除尘器的效果。 除尘器的性能指标 表示除尘器性能的指标有下列六项： 处理含尘气体的量，是代表除尘器处理含尘气体能力大小的指标，一般用通过除尘器体的体积流量（ m3/h或 m3/s）表示； 除尘效率； 压力损失； 设备投资及运行管理费用； 占地面积或占用空间体积； 设备可靠性及使用寿命。 前三项属于技术指标，后三项属于经济指标。 除尘器的压力损失 除尘器的压力损失△ p（又称阻力）是气体流经除尘器时所消耗的总机械能。 流体的总机械能包括势能与动能，而势能又由位能和压能两项组成。 在除尘器内，由于高度变化不大，气体的重度较小，位能一般可忽略不计。 因此，总机械能 e 可用压能 p 和动能ρυ 2/2 之和表示，即 e=p+ρυ 2/2 在除尘技术中，习惯以静压代表压能，以动压代表动能，两者之和称为全压，代表总机械能。 因此，除尘器的压力损失一般用除尘器进，出口断面上齐鲁平均全压之差 △ p（ Pa）表示。 除尘装置的阻力主要和流速、流动状态、流体性质、流道大小及形状等因素有关。 不同类型除尘器的阻力计算式是不同的，后面将分别介绍。 由于通 风机所耗功率与除尘器的阻力成正比，所以总希望其值小些。 广东工业大学环境工程专业毕业论文 450MW燃煤电厂烟气除尘脱硫工程设计 8 各种除尘器的介绍 ㈠ 重力沉降室 结构如图 22 所示，含尘气流进入后，粉尘借本身重力作用向底部自然沉降。 要使具有沉降速度为 vs 的尘粒在沉降室内全部沉降下来，必须使气流通过沉降室的时间 L/v 大于或等于尘粒从顶部沉降到底部灰斗所需的时间 H/v，即 svHvL 式中 L—— 除尘室长度， m； H—— 沉降室高度， m； v—— 沉降室内气流的水平运动速度， m/s。 含尘气流尘粒图2 2 重 力沉降室 当沉降室的实际高度 H 大于粉尘的沉降高度 h（ =vsτ）时，可用 h/H 表示沉降室的分级效率 HLHH  ννh ssd  重力沉降室结构简单，投资少，性能稳定可靠，维修管理容易，压力损失小（ 50～150Pa），但设备庞大，效率低。 适用于净化密度大 ]颗粒粗、磨损强的粉尘。 设计好时能捕集 40～ 50μ m 以上尘粒，不宜于捕集 20μ m以下尘粒。 常用作多级净化系统的第一级粗净化。 广东工业大学环境工程专业毕业论文 450MW燃煤电厂烟气除尘脱硫工程设计 9 ㈡ 惯性除尘器 惯性除尘器是使含尘气流冲击在挡板上，或让气流方向急剧转变，使尘粒受惯性力作用而从气流中分离出来的一种除尘装置。 起除尘机制示于图 23。 冲击到挡板 B1 上的尘粒当中，惯性力大的粗尘 d1首先被分离下来，而被气流带走的尘粒（如d2， d2＜ d1）由于挡板 B2 使气流方向转变，借离心力作用又被分离下来，烟气中带走的尘粒 d3d2。 假设气流的旋转半径为 R2，切线速度为 v0，则根据下式，尘粒 d2所具有的离心分离速度为 2202218 )(2 Rvdv PR   可见，这类除尘器实际上同时利用了惯性力、离心力和重力的作用。 含尘烟气进口挡板烟气出口挡板图23 惯性除尘器的工作原理 惯性除尘器宜用于净化密度和粒径较大的金属或矿物粉尘，不宜用来净化粘性和纤维性粉尘。 由于气流方向转变次数有限，净化效率不高，也常用作多级除尘中的第一级，用以捕集 10～ 20μ m以上的粗尘粒。 压力损失依形式而定，一般为 300～700Pa。 ㈢ 旋风除尘器 旋风除尘器是利用含尘气流旋转运动产生的离心力从气体中分离尘粒的装 置，又称离心式除尘器，它结构简单，体积小，不需特殊的附属设备（洗涤器要求供水及污水处理装置，过滤式和电力除尘器要振打清灰装置，电力除尘器还要高压整流电源等），因而造价低，除尘效率高，适应粉尘负荷变化性能好，可用于高温干尘烟广东工业大学环境工程专业毕业论文 450MW燃煤电厂烟气除尘脱硫工程设计 10 气的净化，无运动部件，运行管理简便，广泛应用于个工业部门，已有近 100 年的历史和 100 种以上的形式。 但是，旋风除尘器难以捕集 5μ m以下的粉尘粒子，其阻力也比重力沉降室和惯性除尘器高。 ㈣ 湿式除尘器 湿式除尘器是用水或其他液体与含尘气体互相接触使粉尘粒子被捕集的装置，也能用于气体 吸收及气体的降温、加湿、除雾（脱水）等操作中，这是其他类型的除尘器所起不到的作用。 湿式除尘器简单、造价低、效率高，适宜净化非纤维性和不与水发生化学反应的各种粉尘，尤其适宜净化高温、易燃和易爆的含尘气体。 但存在设备及管道的腐蚀、污水和污泥的处理、因烟温降低而导致的烟气抬升减少及冬季排气产生冷凝水雾等问题。 湿式除尘器有时又称为湿式气体洗涤器。 图 24 为湿式除尘器的工作机理。 废水吸收剂清洁烟气液流气流图24 湿 式除尘器除尘机理 ㈤ 电力除尘器 电力除尘器是利用静电力实现粒子（固体或液体粒 子）与气流分离沉降的一种除尘装置。 电除尘器的除尘过程可分为以下四个阶段： （ 1）、电晕放电 在电晕极（又称放电极，若为负电晕则接电源负极）与集尘极（又称收尘极，接地为正极）之间施加直流高电压，使放电极发生电晕放电，气体电离，生成大量自由电子和正离子。 正离子被电晕极吸收而失去电荷，与自由电子一起被气流中的负电性气体分子俘获后形成的气体负离子，在电场力的作用下向集广东工业大学环境工程专业毕业论文 450MW燃煤电厂烟气除尘脱硫工程设计 11 尘极（正极）移动便形成了空间电荷。 （ 2）、粒子荷电 通过电场空间的气溶胶粒子与自由电子、负离子碰撞附着，边实现了粒子荷电。 （ 3）、粒子 沉降 在电场力的作用下，荷电粒子被驱往集尘极，在集尘极表面放出电荷而沉集其上。 在电晕区内，由电晕放电产生的气体正离子向电晕极运动的路程极短，只能与极少数的尘粒相遇，使其荷正电，它们也将沉集在截面很小的电晕极上。 （ 4）、粒子清除 用适当方式（振打或水膜等）清除电极上沉集的粒子。 为保证电除尘器在高效率下运行，必需使以上四个过程十分有效地进行。 图 25 为电除尘器的除尘过程的示意图。 图2 5 电 除尘 过程 示意 图1 电 晕极 ； 2 电 子； 3 离 子； 4 粒 子 5 集尘 极； 6 供 电装 置； 7 电 晕区 ㈥ 过滤式除尘器 过 滤式除尘器有内部过滤和表面过滤两种方式。 所谓内部过滤是把松散的滤料（如玻璃纤、金属绒、硅砂和煤粒等）以一定体积填充在框架或容器内作为过滤层，对含尘气体进行净化，尘粒是在过滤材料内部进行捕集的。 颗粒层过滤器和作为空调用的纤维填充床过滤器属内部过滤式。 表面过滤是采用织物等薄层滤料，将最初粘附在织物表面的粉尘初层作为过滤层，进行威力的捕集。 由于织物一般作成袋形，固又称袋式过滤器。 袋式除尘器的除尘过程 ： 织物滤料本身的网孔一般为 10～ 505μ m，表面起绒滤料的网孔也有 5～ 105μ广东工业大学环境工程专业毕业论文 450MW燃煤电厂烟气除尘脱硫工程设计 12 m，因而新鲜滤料开 始使用时滤尘效率很低。 但由于粒径大于滤料网孔的少量尘粒被筛滤阻留，并在网孔之间产生“架桥”现象；同时由于碰撞、拦截、扩散、经典吸收和重力沉降等作用，一批粉尘很快被纤维捕集。 随着捕尘量不断增加，一部分粉尘嵌入滤料内部，一部分覆盖在滤料表面上形成粉尘初层（见图 26）。 由于粉尘初层及随后在其上继续沉积的粉尘层的捕集作用，过滤效率剧增，阻力也相应增大。 袋式除尘器之所以效率高，主要是靠粉尘层的过滤作用，滤布只起形成粉尘层和支撑它的骨架作用。 随着集尘层不断加厚，阻力愈来愈大，这时不仅处理风量将按所用风机和系统的压力 风量特性下降，能耗急增，而且由于粉尘堆积使空隙率变小，齐鲁通过的速度增加，增加到一定程度后，会使粉尘层的薄弱部分发生“穿孔”，以致造成所谓的“漏气”现象，使除尘效率降低；阻力太大时，滤布也容易损坏。 因此，当阻力增大到一定值时，必须清除滤料上的集尘。 但由于部分尘粒进入织物内部和纤维对粉尘的粘附及静电吸引等原因，滤料上仍有部分剩余粉尘，所以清灰后的剩余阻力（一般为 700～ 1000Pa）比新鲜滤料的阻力大，效率也比新鲜滤料的高。 为保证清灰后的效率不致过低，清灰时不应破坏粉尘初层。 清灰以后，有开始下一周期的过滤 含尘气体 清静气体图26 滤料的滤 尘过程1纬线； 2经线； 3可脱 落的粉尘 广东工业大学环境工程专业毕业论文 450MW燃煤电厂烟气除尘脱硫工程设计 13 3 烟气 除尘 脱硫工艺综合评价与推荐方案 在选择脱硫工艺时应考虑以下主要因素： ①设备投资；②环保要求；③系统所占场地面积；④吸收剂来源；⑤水源问题；⑥脱硫系统的电耗；⑦燃煤含硫量；⑧脱硫渣的处理与利用。 计算锅炉的蒸发量、烟气量、组成和物料衡算 现从设计蒸发量为 650t/h 的燃煤锅炉的现场取得的燃煤组成（质量比）如下：C=%；灰分 =%； S=%； H=%水分 =%； O=%（含 N 量不计）。 从《大气 污染控制工程》查得锅炉热效率 =75%，空气过剩系数为 ，低位发热量=20939kj/kg,水的蒸发热 ,烟尘的排放因子为 30%[2]。 解：锅炉燃煤量、烟气排放量及组成 锅炉燃煤量 已知煤的低位发热量为 20939kj/kg,水的蒸发热为 ，则蒸发量为 650t/h的锅炉所需热量为 650 10179。 = 108 kJ/h，需煤量为 t/ 9 8 ＝％ 表 31 烟气排放量及组成（以燃烧 1kg 煤为基 础） 各组分 C S H O 水分 灰分 重量 /g 657 17 32 23 90 181 质量 /mol 16(分子 ) （分子） 5 需氧 /mol 8 理论需氧量： ++=(煤 ) 理论空气量： （ +1） = 广东工业大学环境工程专业毕业论文 450MW燃煤电厂烟气除尘脱硫工程设计 14 = 103 =179。 /kg（煤）（标志） 理论空气量下烟气组成（单位： mol） CO2: SO2: H20:16+5 N2: 理论空气量 ++16+5+ =179。 /kg 实际烟气量（标志） +（ ） = m179。 /kg （标志） 103 = 105 m179。 /h 烟气组成（标志） ： Cso2= 64 103 /=4082mg/ m179。 C 烟尘 =（ 181/） 103 30%=6534mg/ m179。 确定烟气除尘脱硫工艺并进行物料衡算 锅炉烟气除尘脱硫工艺与脱硫方法有关，对于干法（吸附法）脱硫，粉尘须在脱硫除 SO2 之前除去，以防吸附剂中毒；湿法（液体吸收法）脱硫，可采用先除尘后脱硫、先脱硫后除尘或除尘脱硫同时进行工艺，应根据实际情况选择。 可行的途径有：①利用现有除尘设备，设计 SO2 脱除装置。 ②取消现有除尘设备，设计脱硫、除尘新系统。 本设计拟采用现有除尘设施、后加脱硫装置的工艺，其流程为： 锅炉烟气 锅炉烟气 除尘设施 脱硫设施 烟囱。 物料衡算： GB162971996 中规定二类区： TSP≤ 250mg/ m179。 ,SO2≤ 700mg/ m179。 据此得： 广东工业大学环境工程专业毕业论文 450MW燃煤电厂烟气除尘脱硫工程设计 15 250mg/ m179。 （标志） 出口粉尘 粉尘入口 η ≥ % 6534mg/ m179。 图 3－ 1 除尘量（ 6534250） 105 106 =（ kg/h）。