干法烟气脱硫循环流化床锅炉袋式除尘技术设计毕业设计(编辑修改稿)

干法烟气脱硫循环流化床锅炉袋式除尘技术设计毕业设计(编辑修改稿)内容摘要：

时，颗粒完全悬浮在向上的气流中，并在床层上形成一明显的上界面，即床层的密相段，这是床内气固两相进行传质与传热的主要区域，在密相段中的固体看起来像沸腾着的液体，并且在很多方面具有液体的性质。 （ 3）气力输送状态：当空床气速升高到一定值后，流化床上界面消失，床层空隙率剧增，颗粒分散悬浮在气流中，被气流带走，其相应气速 称为最大气速tU，或称为颗粒的终端速度。 由上可知，要维持 床层 处于良好的流化床状态和脱硫效果，气流速度应处于mfU与tU之间，并且保持足够反应时间和较小的压力损失 （ 1） SO2被水吸收的化学反应机理 SO2溶于水，发生下列反应 河南城建学院设计 1 概述 4 SO2（ g） +H2O======H++HSO3 （ 2） CaO 吸收剂的水合反应 流化床内此反应在 吸收剂 SO2与喷入的雾化水之间 进行，反应式为 CaO（ s） + H2O (l)======Ca(OH)2+CaO 水合反应是一个剧烈的放热反应。 当 CaO 对水产生剧烈亲和反应，把水吸进固体空隙中，激发大量的热，在粒子内部产生强大的膨胀力，使颗粒迅速分裂破碎，变为小颗粒。 （ 3） CaO 与 SO O2的反应 CaO（ s） + SO2 (g)+ 189。 O2===== CaSO4(s) 由热力学观点来看，反应速度受反应条件（如温度，浓度）的严格限制，在760℃以上时，此反应变得显著，温度不断升高，反映速 度亦随着增加，当温度增加到 1000℃以上后，反映速度增加的非常缓慢。 （ 4） Ca(OH)2与 SO2的反应 Ca(OH)2 (s)+ SO2 (g)===== CaSO3(s)+ H2O (g) 此反应在 590℃条件下，可以直接完全进行。 对于以除去 SO2 来说，温度应保持在 480～ 650℃范围内，若反应温度低于 480℃时，反映几乎就无法进行。 但是，当气相中存在一定量水分时，即使反应温度小于 120℃时，反应也是可以进行的。 KlingSper 首先系统 研究了温度对脱硫效率的影响，并认为 （ a）温度是此反应最为重要的 影响因素。 （ b）反应在 420℃以下进行时，脱硫效率受温度影响不大，虽然 Ca(OH)2与SO2的反应随温度升高，反映速率有所提高，但温度不超过 420℃时，效果不显著。 （ c） CaO、 SO2的水合反应是个极快的放热反应，只要湿度足够，大多数 CaO将迅速反应生成 Ca(OH)2。 （ d） SO2在水中溶解度受温度限制，但在有碱离子存在时，其溶解度大大增加。 在 CFB 系统中，水直接吸收 SO2的量远远低于 Ca(OH)2在湿润状态下吸收 SO2的量。 （ e） SO2与 CaO 反应在高于 800℃温度下反应剧烈，在较低温度且没有水分 湿润条件下，反应不明显。 （ f）即使在较低温度下（低于 120℃）。 只要存在足够水分， Ca(OH)2与 SO2的反应充分。 （ 5）循环流化床脱硫综合反应机理 综上所述，在 CFB 系统中脱硫的主要化学反应可表示为 CaO（ s） + H2O (l)====== Ca(OH)2 (s) 河南城建学院设计 1 概述 5 Ca(OH)2 (s)+ SO2 (g)+ H2O (l)===== CaSO3(s)+ 2 H2O (g) CaSO3+ 189。 O2===== CaSO4 (s) 由反应式可以看出，直接影响脱硫效率的因素是氧化钙 和水分的含量。 钙硫比较高时，反应时氧化钙过量，二氧化硫就能得到较高的去除率。 水含量有利于氢氧化钙生成，能促进二氧化硫吸收。 由试验结果可知， CFB 反应器中喷入的水使氧化钙表面 CFB 形成氢氧化钙，烟气因为水的蒸发而冷却，氧化钙与水反应很快，床内固体主要是氢氧化钙和脱硫后的产物，气固反应开始发生在吸收剂粒子外表，随着反应进行，反应面向内部移动。 由于磨损使吸收石灰粒子的未反应表面不断暴露出来，有利于反应的顺利进行。 但是由于粒子磨损（特别是在湿润条件下），小粒子不断被烟气带出床外，床重不断发生变化。 维持床重 的恒定，是 CFB 反应器正常进行的基础。 在喷水条件下，粒子的磨损机理对 CFB 反应器正常运行具有重要意义，而喷水量对粒子磨损破碎剂脱硫效率有重 要影响。 河南城建学院设计 2 设计资料 6 2 设计资料 单位生产情况 设计项目为 160t/h+175t/h 三废锅炉，燃料为某工业区洗中煤，掺烧化肥厂造气炉排出的废渣和废气。 其中 60t/h 三废余热锅炉：燃用洗中煤及炉渣：1216t/h，造气炉吹风气气流量 5000080000m3/h， H2S 含量 8001000mg/m3；其中75t/h 三废余热锅炉：燃用洗中煤及炉 渣： 1520t/h，造气炉吹风气气流量5000080000m3/h， H2S 含量 8001000mg/m3。 排烟温度为 135℃，治理工程在厂区内 60 m 50 m 范围内，烟管出锅炉房的相对标高为 m。 煤质资料参数 表 1 煤质参数 序号 项目 符号 单位 1 工作基碳份 Car% 24 2 工作基氢份 Har% 3 工作基氧份 Oar% 4 工作基氮份 Nar% 5 工作基硫份 Sar% 6 工作基水份 Mar% 7 工作基灰份 Aar% 8 可燃挥发份 Vdaf% 9 工作基低位发热量 Q， ar MJ/kg 灰成分分析 表 2 灰分分析 序号 名称 符号 单位 设计煤种 校核煤种 1 二氧化硅 SiO2 % 2 三氧化二铝 Al2O3 % 河南城建学院设计 2 设计资料 7 3 三氧化二铁 Fe2O3 % 5 4 氧化钙 CaO % 5 氧化镁 MgO % 6 氧化钾 K2O % 7 氧化钠 Na2O % 8 三氧化硫 SO3 % 9 五氧化二磷 P2O5 % 10 二氧化钛 TiO2 % 气象和地理条件 表 3 气象和地理参数 排放浓度 新建锅炉（按国家排放标准） 2SO 排放标准浓度限值为 100 3/mg m ，烟尘排放浓度限值为 30 3/mg m 序号 气象和地理条件 参数 1 多年平均大气温度 ℃ 2 多年极端最高气温 ℃ 3 多年极端最低气温 ℃ 4 多年平均相对湿度 67% 5 多年平均风速 6 累 年瞬时最大风速 20m/s 7 最大冻土深度 22cm 8 最大积雪深度 22cm 9 地基承载力 230kPa 10 抗震设防烈度 6 度 11 设计基本地震加速度值 河南城建学院设计 2 设计资料 8 工艺流程的选择 除尘设备 ，总的脱硫除尘工艺流程如下页图所示 袋式除尘器 石石灰灰仓仓 循环流化床吸收塔 预除尘之后的烟气 反反 应应 器器 下下 料料 仓仓 脱硫灰仓 引风机 烟烟囱囱 图 1 脱硫除尘工艺流程 河南城建学院设计 3 袋式除尘器的选型与设计 9 3 袋式除尘器的选型与设计 除尘器的选择 除尘器的比较见表 4 表 4 常用除尘器性能比较 根据工况下烟气量、烟气温度及要求达到的除尘效率来确定除尘器（袋式除尘器）通过对以上因素的分析参考专业书籍，我决定使用袋式除尘器，并且根据烟气流量等要求选用 回转反吹扁布袋除尘器。 过滤机理 袋式除尘器通过由棉、毛、人造纤维等所加工 成的滤料来进行过滤，主要依靠滤料表面形成的粉尘初层和集尘层进行过滤作用。 它通过以下几种效应捕集粉尘： （ 1）筛滤效应：当粉尘的粒径比滤料空隙或滤料上的初层孔隙大时，粉尘便被捕集下来。 除尘器名称 适用的粒径范围 /μm 效率 /% 阻力 /Pa 设备费 运行费 重力沉降室 ＞ 50 ＜ 50 50130 少 少 惯性除尘器 2050 5070 300800 少 少 旋风除尘器 530 6070 8001500 少 中 冲击水浴除尘器 110 8095 6001200 少 中下 冲击 式除尘器 ＞ 5 95 10001600 中 中上 文丘里除尘器 9098 400010000 少 大 电除尘器 9098 50130 大 中上 袋式除尘器 9599 10001500 中上 大 河南城建学院设计 3 袋式除尘器的选型与设计 10 （ 2）惯性碰撞效应：含尘气体流过滤料时，尘粒在惯性力作用下与滤料碰撞而被捕集。 （ 3）扩散效应：微细粉尘由于布朗运动与滤料接触而被捕集。 袋式除尘器是过滤式除尘器中的主要型式。 它是将织物制成滤袋，当含尘气流体有穿过滤料孔隙时粉 滤料的预附层过滤技术 尘被拦截下来。 沉积在滤袋上的粉尘通过机械振动，从滤料表面脱下来，降至在灰斗中。 一 般滤料网孔径为 20～50μ m， 表面起绒的滤料网孔径为 5～ 10μ m，若用新滤袋则除尘效率较低。 滤袋使用一段时间后，少量尘粒被筛滤拦截，在网孔之间产生“搭桥”现象并在滤袋表面形成粉尘层后，除尘效率逐渐提高，阻力也相应增大。 滤袋具有多种除尘机理，除前述的重力沉降、惯性碰撞、截留分离及带电荷粉尘 的外静电作用，还有扩散作用，即微小于 lμ m 的尘粒在气体分子的撞击下脱离流线，像气体分子一样向 滤袋纤维作布朗运动，以及粉尘粒径大于 滤层孔隙被拦截下来的筛滤作用。 大于 lμ m的尘粒，主要靠惯性碰撞，小于 lμ m的尘粒，主要靠扩散作用。 在传统的袋式除尘器上使其预先附着一层粉尘层（称为预附层），通过预附层材料的吸附、吸收、催化等效应将工业废气中的气、液相污染物预先净化，然后再把烟气中的固相污染物同时去除，这种技术称为预附层过滤技术。 例如在铝电解过程所产生的烟气中，除含有粉尘外，还有一定量的氟化氢和沥青烟等。 可以采用氧化铝粉末作为预附层材料，利用氧化铝粉末对氟化氢烟气的吸附效应和粉状物对沥青烟的隔离作用，达到高效、稳定处理铝电解烟气的目的。 采用白云石粉末作预附层材料进行沥青烟气干式过滤净化，也取得良好的效果。 目前国内外都在积极研究开发此项 技术，使其得到更广泛的应用，如处理含 SO2的烟气等。 对于高粘性粉尘如氧化锌粉尘，采用预附层技术处理，可使除尘器阻力下降，效率提高。 除尘器的选型 此次设计选用反吹风袋式除尘器，其结构如下图所示： 河南城建学院设计 3 袋式除尘器的选型与设计 11 图 1 ZC 回转反吹扁带除尘器结构图 ： 它由以下四部分组成：（详见图 2） 1．上箱体：包括除尘器盖，旋转揭盖装置、清洁室、换袋入孔、观察孔、出气口。 2．中箱体：包括花板、滤袋、滤袋框架、滤袋导口、过滤室筒体、进气口、入孔门。 3．下箱体：包括定位支承架、灰斗、星形卸灰阀、支座。 4．反吹风清灰机构：包括旋臂、喷口、分圈反吹机构、循环风管、反吹风管、反吹风机、旋臂减速机构。 反吹风旋臂由置于顶盖上的减速器驱动，反吹风机落地安装，通过中心管与旋臂连接对于三、四圈布置的滤袋，旋臂设分圈反吹装置。 星形卸灰阀、减速装置和电机、反吹风机、旋臂减速机构及循环风管路等均为配套件。 根据用户要求可以代配，平台、梯子在系列化的总装图中未予示出，它们和反吹风机基础及循环风管路应视现场具体情况进行设计和安装。 河南城建学院设计。