某火电厂35t/h烟煤锅炉房烟气除尘脱硫系统设计

1. 引言

1.1 研究背景

1.1.1 火电厂大气污染现状

• 火电厂作为重要的电力生产方式，其排放的烟气中含有大量有害物质，如颗粒物、二氧化硫和氮氧化物等。
• 直接排放这些有害物质将引发严重的大气污染问题，如酸雨、雾霾等。
• 我国火电厂排放的烟气对大气环境造成巨大压力，尤其是煤炭燃烧产生的污染物。

1.1.2 大气污染治理的重要性

• 大气污染治理是国家发展的重要议题，与人们的生产和生活密切相关。
• 改善大气环境质量，满足国家环境保护规划的要求，是实现可持续发展目标的重要途径。

1.2 研究目的

1.2 研究目的

• 针对火电厂烟气污染问题，设计一套高效的烟气除尘脱硫系统，降低烟气中的颗粒物和二氧化硫排放浓度。
• 确保燃烧过程中的空气质量和安全性，符合《火力发电厂大气污染物排放标准GB13223-2011》。
• 完善设计方案，为我国燃煤电厂的烟气处理提供可靠参考。

1.3 研究意义

1.3 研究意义

• 科学立法，深入研究，加强改善大气环境质量，为民众的生产生活创造更加良好的大气环境条件。
• 大气污染与人们的日常生产、生活以及经济增长息息相关，对工业废气的处理极为重要。
• 改造现有排放不达标的燃煤电厂、提升新建电厂烟气除尘脱硫工艺是改善环境空气质量的有效途径。

2. 烟气除尘脱硫系统基本原理

2.1 烟气除尘技术

2.1.1 静电除尘

• 静电除尘器通过电场力使带电颗粒物在集尘极板上迁移并沉积，实现对颗粒物的分离和除尘。
• 静电除尘器具有除尘效率高、运行稳定、能耗低等优点，但也有对气体湿度和化学成分敏感、维护成本高等缺点。

2.1.2 袋式除尘器

• 烟气中的颗粒物在通过设备时会因惯性作用而被分离出来，直接沉积在滤袋外部。
• 袋式除尘器采用高效过滤材料，保证过滤效果，但需要定期清理灰尘，增加了人力和费用支出。

2.1.3 电袋复合除尘器

• 电袋复合除尘器首先利用电除尘，有效去除较小的颗粒物，然后烟气进入袋式过滤区域，去除大颗粒物和残留的细颗粒物。
• 电袋复合除尘器具有高效除尘效果，适用领域广泛，稳定可靠，环保节能，灵活性强等优点。

2.1.4 低低温电除尘技术

• 低低温电除尘技术通过降低电除尘器的进口烟气温度，提升除尘效能。
• 该技术运用低温换热器将烟气温度降低至大约90摄氏度以下，提高了除尘器的工作效率，同时去除烟气中的大部分二氧化硫。

2.1.5 湿式电除尘技术

• 湿式电除尘技术结合了湿法除尘和电除尘的原理，通过预处理、湿化、电场捕集、排放净化等步骤，提高除尘效率。
• 湿式电除尘器对烟气进行湿化处理，使烟气中的颗粒物表面附着水分，增加颗粒物的导电性，提高捕集效果。

2.2 烟气脱硫技术

2.2.1 石灰石－石膏脱硫技术

• 石灰石-石膏脱硫技术通过让烟气与悬浮的石灰石液体或石灰浆相接触，使二氧化硫和石灰石反应生成硫酸钙，最终形成石膏。
• 该技术具有操作稳定、工艺成熟、投入成本较低、清洁环保以及高效率等优点，脱硫效率最高可达95%。

2.2.2 喷雾干燥脱硫法

• 喷雾干燥脱硫法采用半干法处理方式进行脱硫，通过在烟气中喷射石灰石颗粒的干燥同时进行二氧化硫反应，最终生成石膏颗粒。
• 相比湿法脱硫，其水分含量较低，处理后的石膏易于处理和回收。

2.2.3 干法烟气脱硫

• 干法烟气脱硫直接将石灰石或其他干粉吸附剂喷入烟道中与烟气中的SO2反应，形成硫酸盐并降低SO2浓度。
• 与湿法相比，干法脱硫设备简单，能耗较低，但对SO2的去除效率相对较低。

2.2.4 氨水洗涤法

• 氨水洗涤法利用多道工序处理烟气中的二氧化硫，通过氨水溶液吸收SO2并转化为易溶解在水中的亚硫酸盐，随后经压缩风机将其氧化为硫酸铵。
• 该技术脱硫效率高，无废水、无废渣，但需要增加GGH后，明显增加了烟气系统的维护难度。

2.3 脱硫技术的对比

2.3 脱硫技术的对比

• 湿法脱硫技术具有最高的脱硫效率，但投资初期庞大，无法在短期内收回成本，且设备繁多，工艺流程复杂。
• 干法脱硫技术系统简单，运行和维护费用低，但脱硫效率较低。
• 半干法脱硫技术具备高反应速度、脱硫效率显著、无废渣排放、零废水排放、副产品回收处理便利、工艺简单可靠以及后期维护容易等特点，但烟气特性的改变，除尘设备也需要变更，带来了额外的成本。

2.4 工艺流程图

2.4 工艺流程图

• 锅炉产生的烟气首先进入电除尘器，去除掉烟气大部分粉尘后通过风机送入吸收塔，吸收塔内喷淋石灰石溶液，与烟气中的二氧化硫反应生成石膏。
• 经过吸收塔处理后的烟气，其二氧化硫含量显著降低，然后通过湿式电除尘器进一步去除烟气中的颗粒物。
• 最后，净化后的烟气通过烟囱排放到大气中。

3. 烟煤锅炉房烟气特性分析

3.1 基本设计参数

3.1 基本设计参数

• 锅炉型号及标准煤的煤制分析。

3.2 烟煤消耗量计算

3.2.1 理论耗煤量计算

• 根据锅炉型号和煤制分析，计算出理论耗煤量。

3.2.2 实际耗煤量计算

• 实际耗煤量需考虑锅炉的运行效率和煤的质量等因素。

3.3 烟气量计算

3.3.1 标准状况下理论空气量的计算

• 根据锅炉型号和煤制分析，计算出理论空气量。

3.3.2 标准状况下烟气排放量的计算

• 烟气排放量由理论空气量和煤燃烧产生的烟气组成。

3.3.3 锅炉实际烟气排放量的计算

• 实际烟气排放量需考虑锅炉的运行效率和煤的质量等因素。

3.3.4 锅炉工况烟气排放量的计算

• 锅炉工况烟气排放量需综合考虑锅炉运行参数和煤的燃烧特性。

3.4 主要污染物计算

3.4.1 二氧化硫浓度计算

• 根据烟气排放量和二氧化硫的生成量，计算出二氧化硫浓度。

3.4.2 烟尘浓度及产生量计算

• 根据烟气排放量和烟尘的生成量，计算出烟尘浓度及产生量。

3.5 除尘器的设计选择

3.5.1 除尘效率计算

• 根据烟气排放量和除尘效率要求，计算出所需除尘器的处理能力。

3.5.2 除尘器设计风量计算

• 根据除尘效率和烟气排放量，计算出除尘器的设计风量。

3.5.3 除尘器阳极板及其冲水系统的选型

• 选择合适的除尘器阳极板及其冲水系统，以满足设计要求。

3.5.4 阴极线和绝缘装置

• 选择合适的阴极线和绝缘装置，确保除尘器的稳定运行。

3.5.5 湿式电除尘器的布置

• 确定湿式电除尘器的布置方式，以满足烟气处理需求。

3.5.6 湿式电除尘器的选型

• 根据烟气处理需求和设备性能，选择合适的湿式电除尘器。

3.6 系统脱硫的设计计算

3.6.1 烟气脱硫效率的确定

• 根据烟气排放量和脱硫效率要求，计算出所需脱硫系统的处理能力。

3.6.2 喷淋塔的塔径计算

• 根据烟气处理量和喷淋塔的设计要求，计算出喷淋塔的塔径。

3.6.3 单塔设计

• 根据烟气处理量和单塔设计要求，进行单塔设计。

3.6.4 石灰石消耗量计算

• 根据烟气处理量和石灰石的反应量，计算出石灰石消耗量。

3.6.5 喷淋塔出口烟气量计算

• 根据烟气处理量和喷淋塔的设计要求，计算出喷淋塔出口烟气量。

3.6.6 喷淋层的设计

• 根据烟气处理量和喷淋层的设计要求，进行喷淋层设计。

4. 烟囱及管道设计计算

4.1 烟囱设计

4.1.1 烟囱污染物排放计算

• 根据烟气处理量和污染物排放要求，计算出烟囱的污染物排放量。

4.1.2 烟囱高度计算

• 根据烟气处理量和烟囱的设计要求，计算出烟囱的高度。

4.1.3 烟囱出口直径计算

• 根据烟气处理量和烟囱的设计要求，计算出烟囱出口直径。

4.1.4 烟囱入口直径计算

• 根据烟气处理量和烟囱的设计要求，计算出烟囱入口直径。

4.1.5 烟囱抽力计算

• 根据烟气处理量和烟囱的设计要求，计算出烟囱的抽力。

4.1.6 烟囱出口烟气计算

• 根据烟气处理量和烟囱的设计要求，计算出烟囱出口烟气量。

4.2 管路系统设计

4.2.1 管径计算

• 根据烟气处理量和管路的设计要求，计算出管径。

4.2.2 管道及连接布置

• 根据烟气处理量和管路的设计要求，进行管道及连接布置。

5. 系统阻力计算

5.1 沿程阻力计算

5.1.1 锅炉至引风机

• 根据烟气处理量和管路的设计要求，计算出锅炉至引风机的沿程阻力。

5.1.2 引风机至吸收塔

• 根据烟气处理量和管路的设计要求，计算出引风机至吸收塔的沿程阻力。

5.1.3 吸收塔至烟囱

• 根据烟气处理量和管路的设计要求，计算出吸收塔至烟囱的沿程阻力。

5.1.4 烟囱的摩擦阻力

• 根据烟气处理量和烟囱的设计要求，计算出烟囱的摩擦阻力。

5.1.5 系统沿程总阻力

• 根据烟气处理量和管路的设计要求，计算出系统沿程总阻力。

5.2 局部阻力的计算

5.2.1 锅炉至引风机

• 根据烟气处理量和管路的设计要求，计算出锅炉至引风机的局部阻力。

5.2.2 引风机至吸收塔

• 根据烟气处理量和管路的设计要求，计算出引风机至吸收塔的局部阻力。

5.2.3 吸收塔至烟囱

• 根据烟气处理量和管路的设计要求，计算出吸收塔至烟囱的局部阻力。

5.2.4 引风机入口的阻力

• 根据烟气处理量和管路的设计要求，计算出引风机入口的阻力。

5.2.5 引风机出口的阻力

• 根据烟气处理量和管路的设计要求，计算出引风机出口的阻力。

5.2.6 系统局部的总阻力

• 根据烟气处理量和管路的设计要求，计算出系统局部的总阻力。

5.3 设备阻力计算

5.3 设备阻力计算

• 根据烟气处理量和设备的设计要求，计算出设备阻力。

6. 风机的设计计算

6.1 风机的风压计算

6.1 风机的风压计算

• 根据烟气处理量和风机的设计要求，计算出风机的风压。

6.2 风机的风量计算

6.2 风机的风量计算

• 根据烟气处理量和风机的设计要求，计算出风机的风量。

6.3 风机的选型

6.3 风机的选型

• 根据烟气处理量和风机的设计要求，选择合适的风机。

7. 结论

• 通过本设计，实现了对某火电厂35t/h烟煤锅炉房烟气的高效除尘脱硫处理，降低了烟气中的颗粒物和二氧化硫排放浓度，确保了燃烧过程中的空气质量和安全性。
• 该设计方案符合《火力发电厂大气污染物排放标准GB13223-2011》的要求，为我国燃煤电厂的烟气处理提供了可靠参考。
• 未来，随着环保要求的不断提高，烟气除尘脱硫技术将不断发展，为改善大气环境质量做出更大贡献。