環境工程綜合實驗
課程設計
專業: 環境工程
姓名:學號:四川省某火電廠30t/h燃煤鍋爐煙氣的脫硫系統設計
（1）《大氣汙染物綜合排放標準》 （gb16297-1996）
（2）《工業鍋爐及爐窯濕法煙氣脫硫工程技術規範》（hj462－2009）
（3）《大氣汙染防治手冊》
（4）《鍋爐大氣汙染物排放標準》（gb13271-2001）
（5）《環境空氣質素標準》（gb3095-1996）
（6）《四川省大氣汙染物排放標準》
（1）根據技術標準與排放標準，確定設計引數及設計範圍。
鍋爐型號：30 t/h 鍋爐一台
煙氣排放量：19000m3/h
燃料種類：無煙煤
燃煤量：2.237152t/h
爐內溫度：700℃
鍋爐排煙溫度：155℃
煙氣含氧量：60.2605mol/kg（燃煤）
目前so2排放濃度：1353mg/
含硫率：1.1%
鍋爐熱效率：75%
空氣過剩係數：1.2
(2)擬用雙鹼法，據《工業鍋爐及爐窯濕法煙氣脫硫工程技術規範》（hj 462－2009），故有:
液氣比（g/l）為2
鈣硫比（ca/s）為1.1
淨化效率η不小於95%
可用率為95%
設計原則：
（1）設計中為將來更加嚴格的排放標準及規模擴大留有餘地。
（2）因地制宜，節省場地。
（3）嚴禁轉移汙染物，全面防治二次汙染。
設計目標：
（1）根據《四川省大氣汙染物排放標準》標準，該火電廠標準狀態下so2排放濃度應小於300 mg/m3
（2）為保證電廠周圍居民區空氣質素，同時執行《環境空氣質素標準》（gb3095—1996）的二級標準，即小於居民區大氣中so2 最高允許的日平均濃度0.15mg/m3
（3）總量控制指標達標
含硫率為1.1%，選擇煤種為無煙煤
以1kg無煙煤為基礎，則：
(1) 理論需氧量為
(54.131+6.327-0.4395+0.242)mol/kg = 60.2605mol/kg （燃煤）
假定幹空氣中氮和氧的摩爾比為3.78，則1kg燃煤完全燃燒所需要的理論空氣量為：
60.2605×(1+3.78) mol/kg =288.0452 mol/kg （燃煤）
即標況下
288.0452×m3n /kg = 6.452 /kg （燃煤）
(2) 理論煙氣量（按照標準狀況換算體積，下同）
理論上煙氣的組成為 co2 54.131mol/kg ；
h2o 12.654+4.17=16.824 mol/kg;
n2 60.2605×3.78+0.226=228.01mol/kg ;
so2 0.242mol/kg ;
灰分 222mol/kg
故理論幹煙氣量為：
（54.131+228.01+0.242）mol/kg=282.383mol/kg（燃煤）
282.383× /kg = 6.325 m3n /kg （燃煤）
理論溼煙氣量為：
（282.383+16.824）mol/kg=299.207mol/kg（燃煤）
299.207×m3n /kg = 6.702 /kg （燃煤）
（3）實際煙氣量
空氣過剩係數為1.2，可求：
實際幹煙氣量vfg =理論幹煙氣量+理論空氣量×（空氣過剩係數-1）
6.325+ 6.452× 0.2 = 7.6154 /kg （燃煤）
實際溼煙氣量vfg =理論溼煙氣量+理論空氣量×（空氣過剩係數-1）
6.702+ 6.452× 0.2 = 7.9924 /kg （燃煤）
(4) 鍋爐燃煤量：
式中：d：鍋爐每小時的產汽量（kg／h）；
q低：煤的低位發熱量（kcal/kg）
η ：鍋爐的熱效率（%）；
i2：鍋爐在某工作壓力下的飽和蒸汽熱焓（kcal/kg）；1.25mpa 時為1400.
4kj/kg i1：鍋爐給水熱焓（kcal/kg），一般給水溫度取20℃，則i1=84.80kj/kg，
則:(5) 標準狀態下的總幹煙氣量：
標準狀態下的總溼煙氣量：
取設計煙氣量為19000 /kg
(1) so2產汙係數及其質量流量
二氧化硫產汙係數：
(kg/t)
式中：sy-燃煤應用基含硫量，%
p-燃煤中硫的轉化率（煤粉爐一般取0.9），%
kg/t
脫硫裝置入口煙氣中的so2質量流量可根據下面公式估算：
式中：m(so2)——脫硫裝置入口煙氣中的so2質量流量，t/h
k——染料燃燒中硫的轉化率（煤粉爐一般取0.9）
bg——鍋爐最大連續工況負荷時的燃煤量，t/h
q——鍋爐機械未完全燃燒的熱損失，%
sar——燃料的收到基硫分，%
所以：煙氣中so2 的實測濃度為：
根據《鍋爐大氣汙染物排放標準》（gb13271-2001）的相關規定，需將實物濃度折算，規定說明燃煤鍋爐，折算專案為煙塵，so2，nox排放濃度時，過量空氣折算係數=1.8
鍋爐大氣汙染物過量空氣係數折算排放濃度按下式計算：
式中 c——折算後的煙塵、二氧化硫和氮氧化物排放濃度，g/
——實測的煙塵、二氧化硫和氮氧化物排放濃度，g/
α′——實測的過量空氣係數
α ——規定的過量空氣係數
已知a =1.2，燃煤鍋爐的過量空氣折算係數a =1.8
所以折算後煙氣中so2的濃度：
《工業鍋爐及爐窯濕法煙氣脫硫工程技術規範》（hj 462－2009）對於65t/h以下工業鍋爐脫硫裝置的設計脫硫效率不宜小於80%的標準。
則每小時去除so2的量為：
出口煙氣中so2的排放量為：
取煙囪出口處平均風速u為5.0m/s；煙囪出口處煙氣流速不應低於該高度處平均風速的1.5倍，故取煙囪出口流速v為9.
0m/s；取為0.5;煙氣出口處煙流溫度ts為155℃；煙囪高度取60m;煙囪出口內徑d為2m。
根據霍蘭德（holland）公式得煙氣抬公升高度：
總高度h=60+11.53=71.53m
地面最大濃度
脫硫結果滿足四川省《大氣汙染物排放標準》，亦滿足《環境空氣質素標準》的二級標準，即小於居民區大氣中so2 最高允許的日平均濃度0.15mg/m3，脫硫效果良好。
鈉法由於脫硫劑較貴，因而執行費用高；氧化鎂法的脫硫劑氧化鎂不僅**較貴，而且廣東地區鎂源不足，造成執行成本高昂；氨法存在氨洩漏問題，容易造成二次汙染，而且脫硫劑**高，因而在中小型鍋爐中應用不多。
相對於以上三種工藝，雙鹼法消耗的脫硫劑主要是價廉的石灰。吸收液中的鈉鹼通過再生，大部分可迴圈回用，減少了執行費用，具有投資少、占地面積較小、執行費用低等優點，符合中小型鍋爐煙氣脫硫工藝選擇的「技術成熟、經濟合理、工程可行』」三統一原則，因此本方案採用雙鹼法脫硫工藝。
so2吸收淨化過程，處理的是低濃度so2煙氣，煙氣量相當可觀，要求瞬間內連續不斷地高效淨化煙氣，脫硫吸收器的選擇原則，主要是看其液氣接觸條件、裝置阻力以及吸收液迴圈量，因此選用氣相為連續相、湍流程度高、相介面較大的吸收塔作為脫硫塔比較合適。通常，噴淋塔、填料塔、板式塔、文丘里吸收塔等能滿足這些要求。
吸收裝置中，噴淋塔液氣比高，水消耗量大；篩板塔阻力較大，防堵效能差；填料塔防堵效能差，易結垢、黏結、堵塞，阻力也較大；湍球塔氣液接觸面積雖然較大，但易結垢堵塞，阻力較大；文丘里阻力大。相比之下，旋流板塔具有負荷高、壓降低、不易堵、彈性好等優點，適用於快速吸收過程，且除塵脫硫效率高。因此，選用旋流板塔脫硫除塵器。
（1）吸收反應
洗滌過程的主要反應式：
++→2
洗滌液內含有再生後返回的及系統補充的,在洗滌過程中生成亞硫酸鈉。
2+→+
+→+在洗滌液中還含有,系煙氣中的與亞硫酸鈉反應而生成。
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