烟气超净排放设计说明书

第一章绪论 (3)

1.1 概况 (3)

1.1.1设计概况 (3)

1.1.2设计要求 (5)

1.1.3处理指标 (5)

第二章工艺流程及初步计算 (6)

2.1初步计算 (6)

2.1.1烟气量计算 (6)

2.1.2污染物浓度及去除率计算 (8)

2.2工艺流程的选取论证 (8)

2.2.1超净排放技术路线 (8)

2.2.2除尘装置的选择 (8)

2.2.3脱硫工艺装置的选择 (10)

2.2.4工艺选择综述 (12)

2.2.5工艺流程 (12)

第三章工艺设计计算 (13)

3.1 SCR脱硝技术的设计 (13)

3.1.1设计参数 (13)

3.1.2 设计计算 (13)

3.2电除尘器计算 (16)

3.2.1设计参数 (16)

3.2.2设计计算 (16)

3.3海水脱硫系统设计 (20)

3.3.1设计参数 (20)

3.3.2设计计算 (20)

第四章系统阻力的计算 (23)

4.1系统阻力损失 (23)

4.1.1沿程阻力损失： (23)

4.1.2局部阻力损失 (24)

4.2各单体设备的阻力损失 (24)

4.3系统总阻力损失 (24)

4.4风机和风量的计算 (24)

4.4.1风机风量计算 (25)

4.4.2风机风压的计算 (25)

4.4.3风机选型 (25)

第一章绪论

1.1 概况

1.1.1设计概况

天津北疆电厂2×1300T/H锅炉燃用煤质分析资料(以1kg燃煤量计算）

表1-1

1.1.2设计要求

1.设计原则

脱销采用SCR技术，除尘器采用电除尘器，每台炉对应配备一套海水湿法脱硫装置，脱硫后的烟气经烟塔排放。脱硫装置设计脱硫率≥96%。每套烟气脱硫装置的出力在锅炉BMCR工况的基础上设计，最小可调能力与单台炉不投油最低稳燃负荷(即35%MCR工况，燃用设计煤种的烟气流量)相适应；烟气脱硫装置能在锅炉BMCR工况下进烟温度加10℃裕量条件下安全连续运行。

2.设计工作任务及工作量的要求〔包括课程设计计算说明书(论文)、图纸、实物样品等〕：

（1）燃煤锅炉排烟量及二氧化硫浓度的计算。

（2）净化系统设计方案的分析确定。

（3）除尘器的比较和选择：确定除尘器类型、型号及规格，并确定其主要运行参数。

（4）管网布置及计算：确定各装置的位置及管道布置。计算各管段的管径、长度、烟囱高度和出口内径以及系统总阻力。

（5）风机及电机的选择设计：根据净化系统所处理烟气量、烟气温度、系统总阻力等计算选择风机种类、型号及电机的种类、型号和功率。

1.1.3处理指标

按标准状态下烟尘浓度排放标准：10mg/m3； SO2排放标准：35mg/m3，NO x排放标准：50mg/m3当地大气压为标准状态。

第二章工艺流程及初步计算

2.1初步计算

2.1.1烟气量计算

排烟量的计算：以1kg煤为基准计算；表1-1

1.理论需氧量=50.275+9.1+0.13-3.61=55.90mol/kg 煤

2.理论空气量=（空气成分为N2+O2）N2/O2=79％/21％=

3.78 Va=（1+3.78）Vo2=

4.78×5

5.90=267.20mol/kg 3.理论烟气量=70.765+55.90×3.78=282.07mol/kg 4.理论烟气体积=282.07×22.4=

6.32mN 3/kg 煤 5.理论产生烟气量=400×2×6.62×1000=5.30×6103m /kg

6.实际产生烟气量=70.765+55.90×（3.78+1）×1.2=391.41mol/L

7.实际共产生烟气量=391.41×22.4×2×400×310×310-=7.01×6103m /

8.烟气中SO 2浓度：(假设煤燃烧时S 全部转化成SO 2）

94976

.86413.0v

m fg

2

2

=?=

=

SO

SO C mg/mN 3

7.烟

气含尘浓度：1245476

.8100010001091.0=??=C TSP mg/mN

3

8.烟气中NO X

的浓度：)n (63.1g 6

102

C

V C NO B NO

X ?+=-β

=1.63?1?（2.8×310-+610-?10.6?93.8） =6184mg/kg B ——煤质量

β——燃料型氮向燃料型NO 转化率

n ——含氮量

V

g

——烟气体积

9.标准状态下烟气排放标准：

烟尘=10mg/m 3 SO 2=35 mg/m 3 NO X =50mg/m 3

2.1.2污染物浓度及去除率计算

表2-1

2.2工艺流程的选取论证

2.2.1超净排放技术路线

方案一：锅炉——SCR——ESP——海水FGD——烟塔

方案二：锅炉——SCR——布袋除尘——wFGD——烟塔

2.2.2除尘装置的选择

2.2.2.1、除尘技术

利用两相流动的气固或液固分离原理捕集气体中固态或液态颗粒物。有机械除尘装置（重力降尘室，惯性除尘器，旋风除尘器。），湿式除尘器，袋式除尘器，电除尘器等。近些年火力发电厂应用较为成熟的除尘设备型式有静电除尘器、布袋除尘器、电袋复合除尘器，近年来又出现了低（低）温静电除尘器、旋转电极静电除尘器、以及清新-旋风耦合等新工艺、新技术。除尘设备的选择根据除尘器的性能选择，除尘器的性能可分为工作性能和经济性能，工作用性能包括流量Q，压力损失P和除尘效率；经济性能包括设备的耐用年限及

维修难易程度。

2.2.2.2、除尘器的比较和选择

（1）静电除尘：含尘气体在通过高压电场进行电离的过程中，使尘粒荷电，并在电场力的作用下使尘粒沉积在集尘极上，将尘粒从含尘气体中分离出来的一种除尘设备

（2) 布袋除尘：含尘气流从下部孔板进入圆筒形滤袋内，在通过滤料的孔隙时，粉尘被捕集于滤料上，透过滤料的清洁气体由排出口排出

（3）工艺特点比较：

2.2.3脱硫工艺装置的选择

2.2.

3.1、烟气脱硫（FGD ）

世界上唯一大规模商业化应用的脱硫方法，是控制酸雨于二氧化硫污染最为有效和主要的技术手段。FGD 分为干法和湿法技术，干法FGD 技术的脱硫吸收和产物处理均在干状态下进行。该法具有无污染废酸排出，设备腐蚀程度较轻，净化后烟温高、利于烟囱排气排散等，但存在脱硫效率低，反应速度慢，设备庞大等问题。湿法FGD 脱硫技术是含有吸收剂的溶液或浆液，在湿状态下脱硫和处理脱硫产物。该法具有脱硫反应速度快、设备简单、脱硫效率高等优点，但普遍存在腐蚀严重、运行维护费用高及易造成二次污染等问题。

2.2.

3.2、脱硫工艺的比较与选择

（1）海水脱硫工艺：除尘后的烟气冷却后进入脱硫吸收塔在喷淋而下的海水洗涤过程中，烟气中的SO2被海水吸收，净烟气经除雾器排放

主要化学方程死如下：

;22

124222+-+=++H SO O O H SO

-3HCO ++H =2CO (气＋溶于海水）+O H 2

(2)湿法脱硫工艺：除尘后的烟气在吸收塔内与浆液混合，其中

2SO 与浆液中的3CaCO 反应生成3CaSO ,3CaSO 被鼓入氧化空气中的2

O 氧化最终生成石膏晶体O H CaSO 242.

主要化学方程死如下：

吸收过程：O H SO 22+→32SO H ←→+-+H HSO 3;

++H CaCO 23→+2Ca +2CO +O H 2

氧化过程：3HSO +22

1

O →;24+-+H SO

O H SO Ca 22422++-

+→O H CaSO 242.

(3)工艺参数和技术特点比较

2.2.4工艺选择综述

由于北疆电厂属于且机组较大、燃用中低硫煤，用静电除尘及海水脱硫适宜，处理量大、无脱硫废水、脱硫成本低，所以采用方案一较适宜。

2.2.5工艺流程

锅炉——SCR——ESP——海水FGD——烟塔

第三章 工艺设计计算

3.1 SCR 脱硝技术的设计 3.1.1设计参数

（1）烟气进口NO X 浓度：6184mg/m 3 排放NO X 浓度50mg/mN 3

（2）处理气量q=7.01×610m 3/h （3）氨逃逸率：=13.58%

3.1.2 设计计算

（1）SCR 反应器尺寸计算 A.催化剂横截面积：V

q

A ?=

360 取V=10m/s 5.9710

36001051.36=??=A m 2 B.SCR 反应器横截面积313.1125.9715.115.1m A A SCR =?==m 2 设反应器的宽为0.6m ，则反应器长m 3.912

13

.112==

=W

L A

SCR

C.催化剂体积

63.356502

4005.19142

.0-1ln 1051.3k m -1ln 6=??-=

-=

）（

）（A NO

q V X

ηm 3 D.催化剂层数计算

402.3118

163.356hA V n ≈=?==

层 催化剂总层数：n=4+1=5层（一备一用） E.SCR 反应器的高度

m 2.187.2)11.2(5h n 21=++?=++=C C h

SCR

）（

(2)SCR 塔的设计 ①塔高计算

H=2.231=+h h scr ②塔长、宽的计算

为方便安装和调试在反应器两个方向共留2m,则长宽分别为l=13m ，b=11m ③塔体壁厚计算

塔体外部设有加固肋，余用横向加固方式，即塔体若干水平加固圈组成

H=m h scr 2.18=

H H 31.01==5.64m 2H =0.21H=3.82m

m H H 28.318.03==m H H 91.216.04== 5H =0.14H=2.55m

h1=H1=5.64m h2=H1+H2=9.46m

h3=H2+H3=3.82+3.28=7.1m h4=H3+H4=3.28+2.91=6.19m h5=H=18.2m 第一段壁厚：1ξ=t

g

l ][31σρα 则mm 97.386

64

.58.98.7005.035

.141=????=ξ

第i 段壁厚：i ξ=t

h h g l

i i ][)

(611σρα+-

3.2电除尘器计算 3.2.1设计参数

烟气流量Q=3.51×610m 3/h 烟尘含量：12454mg/m 3

预计去除率η=99.92％ 电除尘器进口风速：10-20m/s 电场风速：0.7-1.4m/s 取1.0m/s 驱进速度：0.04-0.2m/s 取0.15m/s

集尘极板间距设计为400mm 电晕极间距为200mm

3.2.2设计计算

（1）集尘极板总面积

We Q A )1ln(η--==3600

2.09.991ln(51.3-006

10?-??）=33675.3m 2

比表面积：15.991054.31051.3f 4

6=??==A Q m 3/hm 2

实际集尘板面积考虑到处理烟气量温度，压力，供热系统可靠性等因素的影响，取储备系数k=1.5-2.0，则所需集尘板面积：取k=1.5

s A ’

=1.5A=148.725m 2

取集尘极板总面积200m 2

则实际比面积17550200

51.310f 6

'=?==S A Q =17.55m 3/hm 2

（2）除尘效率校核

η=1-e -fw

=1-e

2

.01041

?=99.99％

（3）电场断面面积

A c =1

360051.3106

??=V Q =975m 2(电场风速V=1.0m/s ） （4）极板高度

H=

m 22.311

975c ==V A （5）电场断面高度 B=

m 22.3122

.31975c ==H A （6）集尘极 集尘极排数n=

1+?B

B

?B 为集尘极间距 取400mm 05.7914

.022

.31n =+=

排 取80排 集尘极长度L=

m 66.622

.311-8023

.336751-n (2=??=?）（）H A 取L=7m

（7）电场设计，设计4个电场实际安装集尘板个数为320个 安装后集尘极总面积A 0=n ?l ?H=320?7?32=71680m 2 A ：停留时间：t=L/V=7/1=7s 取t=7s B ：工作电压：U=E ?B=250?400=100kV C ：工作电流：取单细流常数为i=0.005A/m 2 则I=Ai=33675.3?0.005=168.377（A ）

D ：电除尘器阳极线的个数：N=L/?L ?80×4=11200个

?L ——电晕极间距去200mm

（8）电极选择

A.阳极系统：阳极板作用是捕集荷电粉尘 形式：二鱼鳞形波纹状，棒锥形，Z 型，C 型

C 型板由两部分组成，中间是凹凸条槽较小，平直部分较大，两边做弯钩 型称其为防风沟，防风沟能防止气流的 到极板表面可减少粉尘的二次粉尘，提高除尘效率，板面电性能好，有足够刚度，

故本次实际采用C型板。

B.阴极系统：电晕放电，形成大量的电子和正负离子为尘粒荷电创造条件

形式：管型芒刺线，晕形线，锯齿线，龟骨针刺线，螺旋线，鱼钢芒刺线，由于新型管型芒刺线起晕电压低，极线强度好，对烟气变化适应性强，且极线制造容易，质量轻，成本低，不会形成电流死区，能够提高除尘效率。故本次设计选用新型管型芒刺线。

（9）静电除尘器总体尺寸的确定

A.宽度方向上的尺寸

a.内壁宽

B=σ2

Z

?B

+

B=400?4+2?400=2400mm=2.4m

B——除尘器内壁厚

?B——集尘板间距：400mm

Z——电场通道数：4

b.柱间距

L k=B+2σ+e'

L k——除尘器宽度方向上的柱间距：mm

2σ——收尘器板钢板的厚度mm

e'——柱的宽度mm

根据经验取σ=5mm e'=200mm

L k=2400+2?5+200=2610mm=2.61m

B.长度方向上的尺寸计算

a.电除尘器长度L H =2le 1+2nle 2+（n-1）C L H ——电除尘器长度mm

Le 1——电晕线极吊杆至进水箱大端面的距离mm Le 2——集尘极侧距电晕线吊杆的距离mm C ——两电极框架吊杆间距离mm

根据经验取2e 1=500mm le 2=470mm C=400 L H =2?500+2?5?470+(80-1）×400=37300mm=37.3m 取L H =37.5m b.长度方向上柱间距 L d =2

22C l l e +

+ 则mm L d 81002

400

47027000=+

?+= 将收尘极板安装在顶梁底面，每电场的荷重电两根梁和柱承担高柱的形等距

C.高度方向上的尺寸计算

从收尘器顶梁底面到阳极板上端的距离（mm ）H 1=h+h 1+h 2+h 3 h 1——从收尘器顶梁底面到阳极 板上的距离mm h 2——除尘器下端至抨击杆的中心距离mm h 3——抨击杆中心至灰斗上端的距离mm 根据经验取h 1=200mm 2h =40mm h 3=200mm H=h+h 1+h 2+h 3=32000+200+40+200=320440mm 取H=32.5m

3.3海水脱硫系统设计 3.3.1设计参数

C SO

2

=949mg/m 3

Q

=1.75?610?(1-10％)=1.66×610m 3/h

逆流喷淋塔内设计流速=2.5-5m/s 取V=5m/s

3.3.2设计计算 （1）吸收塔直径

吸收塔截面积：36

22.923600

51066.1m V Q A =??=

= 吸收塔直径：m 8.1014

.322.9244=?=∏=

A D 圆整D N =11m （2）吸收浆液量：原烟气与吸收液中吸收塔内反应时间2-5s 取5s

吸收区高度m 25h 1==vt

液气比：一般在8-25L/m 3 取20L/m 3 所需吸收浆液量为 V=461032.3201066.1?=??m 3/h （3）氧化塘：吸收液在氧化槽内停留时间取5min

则氧化槽容积为2766.6760

51032.34=??=

V m 3

设计氧化槽直径为D=12m 则氧化槽高度m 24,7.2312

14.367

.2766442

2

取m V H D

=??=

∏=

（4）喷淋层：设计中喷嘴选择螺旋喷嘴流量为36-80m 3/h