畢業論文-dzl2-13型鍋爐高硫無煙煤煙氣袋式除塵濕式脫硫系統設計(編輯修改稿)

　

【文章內容簡介】 淋 塔 空塔氣速～ 液氣比 13～30L/m3 壓力損失500～ 2022Pa 結構簡單，造價低，操作容易； 可同時除塵、降溫、吸收，壓力損失小 氣液接觸時間短，混合不易均勻，吸收效率低； 液體經噴嘴噴入，動力消耗大，噴嘴易堵塞； 產生霧滴，需設除霧器 通過 比較各種設備的性能參數，填料塔具有負荷高、壓降低、不易堵、彈性好等優點，具有很高的脫硫效率，所以選用填料塔吸收二氧化硫。 工藝比較 濕法脫硫是采用液體吸收劑洗滌 SO2煙氣以除去 SO2的技術 本設計為高濃度 SO2煙氣的濕法脫硫 近年來盡管半干法和干法脫硫技術及其應用有了較大的發展空間 ,但是濕法脫硫仍是目前世界上應用最廣的脫硫技術 ,其優點是技術成熟 ,脫硫效率高 ,操作簡便 ,吸收劑價廉易得適用煤種范圍廣 ,所用設備較簡單等優點。常用方法有石灰 /石灰石吸收法、鈉堿吸收法、氨吸收法 其工藝 比較見下表： 項目 優點 缺點 石灰 /石灰石吸收法 脫硫效率高，吸收劑資源廣泛，價格低廉，副產品石膏可用建筑材料 系統復雜，占地面積大，造價高，容易結垢造成堵塞，運行費用高，只使用大型電站鍋爐 氫氧化鈉吸收法 價格便宜，脫硫效率高，副產品的溶解度特性更適用加熱解吸過程，可高溫下 NaHSO3轉換成Na2SO3,喪失吸收二氧化硫的能力 第 15 頁 循環利用，吸收速度快 氨吸收法 脫硫效率高，運行費用低 吸收劑在洗滌過程中揮發產生氨霧，污染環境，投資大 綜合本工藝流程圖及上述幾種常用脫硫的優缺點比較 ,經過比較全面考 慮 ,最終我們組選用鈉堿吸收法進行脫硫 ,即采用 NaOH 來吸收煙氣中的 SO2,再用石灰石中和再生 ,再生后的溶液繼續循環利用。該法吸收劑采用鈉堿，故吸收率較高，可達 95%，而且吸收系統內不生成沉淀物，無結垢和阻塞問題。 其 反應機理： 2NaOH + SO2 → Na2SO3 + H2O Na2SO3 + SO2 + H2O → 2NaHSO3 Na2SO3同樣可以吸收 SO2，達到循環吸收的效果。 工藝流程介紹 含 SO2煙氣經除塵、降溫后送 入吸收塔，塔內噴淋含 NaOH溶液進入洗滌凈化，凈化后的煙氣排入大氣。從塔底排出的吸收液被送至再生槽加 CaCO3驚醒中和再生 .將再生后的吸收液經固液分離后 ,清夜返回吸收系統 。所得固體物質加入 H2O重新漿化后 ,鼓入空氣進行氧化可得石膏 . 一、脫硫反應： Na2SO3 + SO2 → NaSO3 + CO2↑ （ 1） 2NaOH + SO2 → Na2SO3 + H2O （ 2） Na2SO3 + SO2 + H2O → 2NaHSO3 （ 3） 其中： 式（ 1）為啟動 階段 Na2CO3溶液吸收 SO2 的反應； 式（ 2）為再生液 pH值較高時（高于 9 時），溶液吸收 SO2的主反應； 式（ 3）為溶液 pH值較低（ 5~9）時的主反應。 二、氧化過程 (副反應 ) Na2SO3 + 1/2O2 → Na2SO4 （ 4） 第 16 頁 NaHSO3 + 1/2O2 → NaHSO4 （ 5） 三、再生過程 Ca(OH)2 + Na2SO3 → 2 NaOH + CaSO3 （ 6） Ca(OH)2 + 2NaHSO3 → Na2SO3 + CaSO3?1/2H2O + 3/2H2O （ 7） 四、氧化過程 CaSO3 + 1/2O2 → CaSO4 （ 8） 式（ 6）為第一步反應再生反應，式（ 7）為再生至 pH＞ 9以后繼續發生的主反應。脫下的硫以亞硫酸鈣、硫酸鈣的形式析出，然后將其用泵打入石膏脫水處理系統，再生的 NaOH 可以循環使用。 填料是填料塔的核心，它提供了塔內氣液兩相的接觸面而且促使氣液兩相分散，液膜不斷更新，填料與塔的結構決定了塔的性能。填料必須具備較大的比表面，有較高的空隙率、良好的潤濕性、耐腐蝕、一定的機械強度、密度小、價格低廉等。 填 料的種類很多，大致可分為實體填料與網體填料兩大類。實體填料包括環形填料 (如拉西環、鮑爾環和階梯環 )，鞍型填料 (如弧鞍、矩鞍 )，以及由陶瓷、金屬、塑料等材質制成的填料。網體填料主要是由金屬絲網制成的填料，如鞍形網、波紋網等。鮑爾環由于環壁開孔，大大提高了環內空間及環內表面的利用率，氣流阻力小，液體分布均勻。與其它填料相比，鮑爾環的氣體通量可增加 50%以上，傳質效率提高 30%左右。鮑爾環是一種應用較廣的填料。 結合幾種填料的優缺點最終決定本次設計選擇塑性鮑爾環作為填料。 物料衡算 衡算式： V（ Y1Y2） =L（ X1X2） y1= ?? = y2=y1(195%)= 179。 (195%)= 對于純溶劑吸收過程，進塔液相組成為 X2=0 惰性氣體流量 V= ? 179。（ ） =第 17 頁 Y1=y1/(1y1)=()= Y2=y2/(1y2)=()= 查得 總壓 P a,溫度 293K條件下 SO2在水中 亨利系數 E=179。 103KPa 相平衡常數 3 ???? PEm 溶解度系數 H=178。 KPa 最小液氣比： min)(VL=211 2XmYYY?? =?? = 取操作液氣比 )(m in ??? VLVL= L=179。 =由 V（ Y1Y2） =L（ X1X2） 知 X1=X2+ LV (Y1Y2)=0+ )( ?? = 塔徑的計算 在常壓零攝氏度下 SO2的密度為 填料的相關參數： 品名（鮑爾環 ） 徑179。高179。厚 mm179。 mm179。 mm 比表面積 （ m2/m3） 空隙率 % 干填料因子 L/m 種類 1 16179。 16179。 1 188 275 種類 2 25179。 25179。 175 239 種類 3 38179。 38179。 115 220 種類 4 50179。 50179。 93 127 種類 5 76179。 76179。 73 94 計算如下： L′ =L179。 ML=179。 40=第 18 頁 V39。= 27 3 29 336 0091 39。 ???TQT =3547m3/h G′ =ρ G179。 V39。=179。 3547=其中 ρ G― 氣體密度 kg/s ρ L―液體密度 kg/s L′―液體的質量流量 kg/s G′―混合氣體的質量流量 kg/s 查圖 Eckert的橫坐標 ))( ()()39。39。( ??LGGL ?? = 在關聯圖上查到與亂堆填料的泛點線查得縱坐標 Y=2LLGfgu????? = 選用 50mm179。 50mm179。 填料因子 248。=94L/m φ =L??水 =1000/1050= 200C時溶液黏度取 200C水的黏度 181。L=178。 s 泛點氣速 uf= ) ()( ??? ???LG L g?? ? ? ?= D 空塔氣速為泛點氣速的 50%~80% 取 u =80% uf=179。 =D= 354744 ?? ??uQ?= 根據國內壓力容器公稱直徑進行校正得 D= a、氣速核算 在新的塔徑下核算空塔氣速 22 3 54 74439。 ???? DVu S?=39。 ?fuu= 第 19 頁 符合空塔氣速為泛點氣速的 50%~80%的要求。 b、噴淋密度 最小噴淋密度 Umin=(Lw)minat 填料比表面積 at=73m1 最小濕潤率 (Lw)min= (m178。 h)直徑 75mm的環形材料 。 (m178。 h) 直徑 75mm的環形材料 這里取 (Lw)=(m178。 h) 故 Umin=179。 73=(m178。 h) 在新的塔徑下核算噴淋密度 U=LL?39。 179。 179。 D2= 179。 179。 =(m178。 h) Umin 設計合理 c、核算徑比 ?dD = 10 可避免壁流現象，核算符合要求 填料塔高度的計算 用清水吸收屬于中等溶解度的吸收，氣膜阻力和液膜阻力都應 考慮，本設計屬于低濃度氣體的吸收，塔內氣體和液體的摩爾流量變化較小，其提及吸收系數可視為常數，采用計算公式 Z=HOG178。 NOG HOG（ m）的計算 液相物性數據 在低濃度吸收過程中，溶液的物性數據可以近似取純水的物性數據，由手冊查得， 20176。 C時水的有關數據如下： 密度ρ L=1050 kg/m3 黏度 181。L=178。 s= Kg/(m178。 h) 表面張力 243。= SO2在水中的擴散系數 DL=179。 105cm2/s=179。 106m2/h 混合氣體的黏度可近似取為空氣的黏度 查手冊得 20176。 C 空氣的黏度 181。V=179。 105 Pa178。 s=(m178。 h) 查手冊得 SO2在空氣中的擴散系數 DV= cm2/s=氣相總傳質單元高度采用修正的恩田美聯式計算： 第 20 頁 })()()()( xp {1 LtLLLtLLtLLCtw aUgaUaUaa ?????? ???? 查表地，243。 C=40 dyn/cm=518400Kg/h2 （ 1 dyn/cm=12960Kg/h2） 液體質量流量 UL=179。 40/179。 = Kg/(m2178。 h) })739408961050 () () ()940896518400( x p {1 ?????????? ?twaa氣膜吸收系數由下式計算： 氣體質量流量 UV= ??= Kg/(m2178。 h) )()()( RTDaDaU VtVVVvtVG ??? ? ??? )/() () () (231k p ahmk m o l ??????????? 液膜吸收系數由下式計算： 312132 )()()(LLLLLLwLL gDa U ??? ??? ??????? ? hm /)1050 () () 9 1 8 8 1( 31821632????????????? kGα =kGawφ =179。 179。 73179。 = Kmol/m2178。 h178。 KPa kLα = kLawφ =179。 179。 73179。 = fUU =75%50% 由 39。Gk α =[1+(fUU )] kGα 39。Lk α =[1+(fUU )] kGα 第 21 頁 得 39。Gk α =[1+()] 179。 =178。 h178。 KPa 39。Lk α =[1+()]179。 = h1 H— 溶解度系數 H=sLEm? = Kmol/m3KPa )/(1111113 K P ahmk m o laHaaKLGG???????????? mPa VaKVHGYOG 2 ????????????? 其中， Uv、 UL— 氣體、液體的質量通量， kg／（ m2178。 h）； 181。V 181。L－氣體、液體的黏度， kg／（ m178。 h） 【 1Pa178。 s=3600 kg／ m178。 h】； ρ v、ρ L－氣體、液體的密度， kg／ m３； DV、 DL－溶質在氣體、液體中的擴散系數， m2/s； R－通用氣體常數， （ m3178。 kpa） /（ kmol178。 K）； T－系統溫度，Ｋ； at－填料的總比表面積， m2／ m3； aw－填料的潤濕比表面積， m2／ m3； g－重力加速度， 179。 108 m/h； 243。L－液體的表面張力， kg／ h2（１ dyn／ cm=12960kg/h2） 243。c－填料材質的臨界表面張力， kg／ h2（１ dyn／ cm=12960kg/h2） φ－填料形狀系數。 氣相總傳質單元數 NOG的計算 采用對數平均推動力法 G′ =V(Y1Y2)=179。 ()= 由 G′ =V(Y1Y2)=L（ X1X2） Y1= Y2 =