1緒論

噴霧干燥法脫硫技術(shù)是20世紀(jì)80年代迅速發(fā)展起來的一種半干法脫硫工藝。噴霧干燥法是目

前市場(chǎng)份額僅次于濕鈣法的煙氣脫硫技術(shù)，其設(shè)備和操作簡(jiǎn)單，可使用碳鋼作為結(jié)構(gòu)材料,不存在

有微量金屬元素污染的廢水.目前，噴霧干燥法主要用于低硫煤煙氣脫硫，用于高硫煤的系統(tǒng)只

進(jìn)行了示范研究，尚未工業(yè)化.

1.2工藝流程及設(shè)備

噴霧干燥法的工藝過程主要包括吸收劑制備、吸收和干燥、固體廢物捕集以及固體廢物處置四

個(gè)主要過程。

13煙氣脫硫與干燥原理

當(dāng)S色煙氣進(jìn)入噴霧干燥塔后，立即與霧化漿液混合，氣殂中町迅速溶解于滴狀液體中，并與吸

收劑發(fā)生化學(xué)反應(yīng)。S4吸收的總反應(yīng)為：

下述幾個(gè)步驟表明了大致反應(yīng)機(jī)理：氣相叫溶解

堿性介質(zhì)中的解離反應(yīng)：

石灰固體顆粒的溶解：

亞硫酸鹽化及氧化反應(yīng)：

酸堿中和反應(yīng)：

以上反應(yīng)使氣相中sq不斷溶解從而達(dá)到脫硫目的，在此過程中堿性物質(zhì)被不斷消耗，需由固體吸

收劑繼續(xù)溶解補(bǔ)充。

在石灰干燥吸收中，煙氣中。。2被吸收，并與漿液反應(yīng)生成碳酸鈣，從而減少了鈣離子可用性：

這個(gè)反應(yīng)的重要性并未得到充分研究。小試研究表明，與做反應(yīng)損失的吸收劑有可能由固體循

環(huán)得到回收。

lo4特點(diǎn)

干燥速度快。料液經(jīng)離心噴霧后，表面積大大增加，在高溫氣流中，瞬間噴霧干燥制粒機(jī)

就可蒸發(fā)95%-98%的水份，完成干燥時(shí)間僅需數(shù)秒鐘。采用并流型噴霧干燥形式能使液滴與

熱風(fēng)同方向流動(dòng),雖然熱風(fēng)的溫度較高，但由于熱風(fēng)進(jìn)入干燥室內(nèi)立即與噴霧液滴接觸，室內(nèi)溫度

急降，而物料的濕球溫度基本不變，因此也適宜于熱敏性物料干燥

1.5凈化效率的影響：影響sg去除率的工藝參數(shù)包括吸收塔煙氣出口溫度接近絕熱飽和溫度

的程度、吸收劑鈣硫比，以及叫入口濃度.

2煤燃燒計(jì)算

2.1標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下煙氣體積、二氧化硫及粉塵濃度

以1kg煤完全燃燒計(jì)算，則：

重量(g)摩爾數(shù)需氧?數(shù)(mol)生成物(mol)

(mol)

C76063O3363.339:63.33

H404010H2O:20

S300.93750o9375SO2:0.9375

0201.25-0o625

N100o71N2:0.355

W402e22

A100

由上表可得燃煤1kg的理論需氧量為：

n(O2)=63.33+10-0.625+0.9375=73.643/加//左嫉(2.1)

假設(shè)干空氣中氮和氧的摩爾比為3。78,則1kg煤的完全燃燒所需要的理論空氣量：

匕=73.643(3.78+1)=352.01m。//起煤=7.885〃戶/心煤(2。2)

實(shí)際空氣量

V=Vaa=352.01x1.1=378.211mol/k^.（2。3）

則煙氣的組成:

CO2:63.33molH2O:20+2.22=22.22mol

SO2：0o94molN2:73.643x3.78+0.355=278.73mol

理論煙氣量：

224

啜=(63.33+22.22+0.94+278.73)x=8.18//女魂（2.4）

實(shí)際煙氣量：

以=嶗+-1)=8.18+7.885(1.1-1)=8.9685帆3/總煤（2.5）

2.2排煙溫度下煙氣體積、二氧化硫及粉塵濃度

因排煙溫度為160℃,即乙=433K。

實(shí)際煙氣體積：

由半=管得："匕看=8.18x簧=14.22〃//村煤(2。6)

煙氣中SO2的質(zhì)量：

M（SOj=0.9375x64=60^=60000mg（2。7）

煙氣中SO2的濃度：

C(SQ)=-=磊=4泗。⑸.

（2。8）

已知飛灰率為28%,則粉塵濃度:

100x0.28x100（）28000

=1968.4hngItn（2。9）

V14.22

已知火電廠鍋爐設(shè)計(jì)耗煤量為14t/h,即14000kg/h,則每小時(shí)產(chǎn)煙量：

3

Q=14000Vv=14000x14.22=199080ni/h=55.3〃//s(2.10)

3除塵器的選擇

3.1除塵效率

〃="*=>'=94.92%

3.2除塵器的選擇

工況下煙氣流量：

4

0QT'19.908X10X(273-1-160)

Q=—==315756.9231〃//〃=87.71似s

273

所以采用脈沖袋式清灰除塵器。

3。3除塵器的設(shè)計(jì)

3。3。1過濾面積

A=ei=3J5xioi=1754/z?

6()v60x3

3。3.2濾袋的尺寸

單個(gè)濾袋直徑：7)=200?300〃"〃，取D=250〃”〃

單個(gè)濾袋長(zhǎng)度:L=2~l2m,取L=8.2/n

[Q2

濾布長(zhǎng)徑比一般為5?40,二標(biāo)=32.8

3.3。3每條濾袋面積

a=HDL=3.14X0.25x8.2=6.44〃J

3。3.4濾袋條數(shù)

n=—=上'=272.4工272條

a6.44

3e3.5濾袋布置

按矩形布置：濾袋分組；

ao16

每組條；

bo17

c.組與組之間的距離:250mm

(B)組內(nèi)相鄰濾袋的間距:70mm

(C)濾袋與外殼的間距：210mm

4吸收塔設(shè)計(jì)

一般空塔流速為l-5m/s，此處以3m/s設(shè)計(jì)，因

Q=A匕得吸收塔直徑為：D-J4。=4.85〃z,則v-=—4*55.3_3mls

V3.l4vTID24.14x4.852

計(jì)算脫硫塔高

式中,V--煙氣流速。此處取3m/s

t一吸收反應(yīng)時(shí)間，一般石灰系統(tǒng)的煙氣脫硫時(shí)間為3—5s,此處取5s

進(jìn)行設(shè)計(jì)，則可得其有效高度為:h=3x5=15m其余設(shè)備按需要選相應(yīng)型號(hào)

5煙囪設(shè)計(jì)計(jì)算

具有一定速度的熱煙氣從煙囪出口排除后由于具有一定的初始動(dòng)量，且溫度高于周圍氣溫而

產(chǎn)生一定浮力，所以可以上升至很高的高度.這相對(duì)增加了煙囪的幾何高度,因此煙囪的有效高度

為：

H=H,+kH

式中：H一煙囪的有效高度,m;

Hs—煙囪的幾何IWJ度，m;

AH—煙囪抬升圖度/m。

5。1煙囪的幾何高度的計(jì)算

查相關(guān)資料可得燃燒鍋爐房煙囪最低允許高度設(shè)為也為60m

5.1。1煙氣釋放熱計(jì)算

Qu="35與xQ.

式中：QH—煙氣熱釋放率，kw;

心一大氣壓力，取鄰近氣象站年平均值；

Q一實(shí)際排煙量,加力

7；-煙囪出口處的煙氣溫度,433K;

（一環(huán)境大氣溫度，K;

取環(huán)境大氣溫度7；=293K,大氣壓力凡二978。4kPa

__273+80101.324/iciucr3/

=8o7.71tx-----------x-----------x(1+0八.八06＜)\=101.507ms

2731207

AT=7]-7；=433-293=140r

140

Q=0.35x978.4x101.507x—=11238.82"，

H433

5.1。2煙氣抬升高度計(jì)算

AH=/￡心小

由2100攵卬＜21000人匕7；—7；N35K，可得

式中?々),〃1,■系數(shù),々取0o6,八?取。。4,取0o292I貝!].

\H=0.292x11238.8206x6O04x4-1=39.305/??

則煙囪有效高度

H=//,+?=60+39.3=99.羯

5.1。3煙囪直徑的計(jì)算

設(shè)煙氣在煙囪內(nèi)的流速為口=20〃〃，則煙囪平均截面積為：

101.507

A==5.()8〃/

20

則煙囪的平均直徑d為：

取煙囪直徑為DN1200mm,校核流速v得:

Qv=101.507x4

"。飛皿貨=20mls

4

5。2煙囪阻力損失計(jì)算

煙囪亦采用鋼管，其阻力可按下式計(jì)算：

夕?=當(dāng)?

(4-5)

式中：2——摩擦阻力系數(shù),無量綱；

v----管內(nèi)煙氣平均流速，/n/s；

P----煙氣密度，必/〃/；

/——管道長(zhǎng)度,m;

八一管道直徑,m;

已知鋼管的摩擦系數(shù)為0.02,所以煙囪的阻力損失為：

AD八八0200x202x0.748

=0-02x------254x2---="網(wǎng)乙

6管道設(shè)計(jì)

1、管道采用薄皮鋼管，管內(nèi)煙氣流速為以=18m/s,則管道直徑D為：

。二產(chǎn)

式中。一鍋爐出口的煙氣流量m，/h；

v——煙氣流速m/s,煤粉、焦炭粉粒等管道煙氣最低流速為18m/s

D=4x55.3“978m

3.14x18

管壁厚度方取1.2mm杳《環(huán)境工程設(shè)計(jì)手冊(cè)》得

取管徑為2000mm,管壁厚度為1.2mm的鋼板制風(fēng)管,

7.系統(tǒng)阻力的計(jì)算

7。1摩擦壓力損失

取L=200/72,對(duì)于圓管

9

2

工作狀態(tài)下的煙氣密度：

273273

p=p?------=1.34x-----=0.84kg/

1273+160273+160

八八?2000.84x182

△〃/=0.02x-----x---------=275.19p?

L1.9782"

7.2局部壓力損失

90。彎頭,J=0.23

-八__0.84x182力”

△〃=0.23x---------=31.30pa

40個(gè)彎頭

△“二40Ap=40x31.30=1252幾

出口前阻力為850Pa,除塵器阻力選1400Pa,脫硫設(shè)備阻力選lOOPa

ZAp=960+1400+100+235.59+275.19+1252=4222.78p“

8O風(fēng)機(jī)的選擇

8.1風(fēng)量的計(jì)算

273+6101.325x1()3273+160101.325xlO3

QyrIQ=1.1x199080xx-------------r=3.47x103/〃?

~X73IT27310l.325xl03

8.2風(fēng)壓的計(jì)算

1.2(ZAp-S)273十小01.325x1()3i293

H、.v

273+/vB/

273+160101.325x10s1.293

=1.2x(4222.78-171.53)x---------x-----------------=3883.74%

273+250101.325xl03?1.34

結(jié)合風(fēng)機(jī)全壓及送風(fēng)量，選用F5-47-6C型離心引風(fēng)機(jī),其性能參數(shù)見表3。

表3K5-47-6C型離心引風(fēng)機(jī)性能參數(shù)

機(jī)號(hào)功率轉(zhuǎn)速流量全壓

K\vr/min/1hPa

6C18.528508020-153364-2

129452

電機(jī)的效率

3600x1000%%式中；Ne—電機(jī)功

率，kW；

Q-風(fēng)機(jī)的總風(fēng)量，m3/h;

%通風(fēng)機(jī)全壓效率,一般取

0o5~0.7;

名——機(jī)械傳動(dòng)效率，對(duì)于直聯(lián)傳動(dòng)為0.95;

產(chǎn)-電動(dòng)機(jī)備用系數(shù)，對(duì)引風(fēng)機(jī)，夕=1.3;

代入數(shù)據(jù)得:

6.14xlO4x3883.74X1.3

Ne==159.47&卬

3600x1000x0.6x0.9

9達(dá)標(biāo)分析

9。1從從排放濃度核算

在排煙溫度160℃下,SO2的排放濃度％=3.45'103%/加，轉(zhuǎn)換為煙囪出口溫度25℃:

T\P\=Rp?

P?

3

pW2x(273+160)_3.45xIQx(273+160)

則4=

25+273298

設(shè)脫硫效率為95.88%,脫硫后:

Pq=(1-96%)〃,，=(1-95.88%)x50129=206.53mg/nr,<700mgj病

依據(jù)大氣污染物排放標(biāo)準(zhǔn)中2類區(qū)新建排污項(xiàng)目執(zhí)行,煙塵最高排放標(biāo)標(biāo)準(zhǔn)700mg/m3,所以

本設(shè)計(jì)符合排放要求.

9.2從排放速率核算

(1)二氧化硫的排放速率

設(shè)流轉(zhuǎn)化為二氧化硫的效率為94。92%,則二氧化硫的排放速率為：

3

0.9492x64x14000x0o25x0.8%xio=lo7kg/h<200kg/h

其為GB16297-1996現(xiàn)有污染源大氣污染物排放限值中二級(jí)排放區(qū)中二氧化硫最高允許排

放速率所以符合要求，設(shè)計(jì)合理。

(2)煙氣的排放速率

可得出口濃度為：7O22x10,x(1—99O9%)=7.22mg/m3<150mg/m^

檢驗(yàn)煙氣排放速率二總煙氣量x煙氣出口濃度

=3.52xIO4x3.0=10.56x10,mg/h=0.10kg/h<100kg/h

(100口〃7國(guó)標(biāo)中二級(jí)排放區(qū)最高允許排放速率)，所以可得煙氣排放速率也達(dá)標(biāo)，所以設(shè)計(jì)合理。

9。3從落地濃度核算

地面最大濃度為:pmax=X0.7=0.0070叫//

3.14x4x99.3x2.72

本設(shè)計(jì)任務(wù)書中規(guī)定，污染物排放按照鍋爐大氣污染物排放標(biāo)準(zhǔn)中二類區(qū)新建排污項(xiàng)目執(zhí)

行。由鍋爐大氣污染物排放標(biāo)準(zhǔn)(摘自GB13271—2001)可查出煙塵最高允許排放濃度為

200mg/m3,二氧