煙氣脫硫塔的設(shè)計【說明書+CAD】

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煙氣脫硫塔的設(shè)計 XX大學(xué) 畢業(yè)設(shè)計開題報告 題 目 名 稱 煙氣脫硫塔的設(shè)計 院 （系） 機(jī)械工程學(xué)院 專 業(yè) 班 級 學(xué) 生 姓 名 指 導(dǎo) 教 師 輔 導(dǎo) 教 師 開題報告日期 1題目來源 課題來源：社會實際 2研究目的和意義 硫污染問題最早是發(fā)達(dá)國家面臨的突出問題。工業(yè)革命以后，以煤炭火力發(fā)電廠為主，給空氣環(huán)境帶來嚴(yán)重的污染。如上世紀(jì)50年代英國的倫敦?zé)熿F事件，北歐和美國酸雨對于森林和湖泊的破壞，紛紛引起了發(fā)達(dá)國家對于能源結(jié)構(gòu)的改進(jìn)的環(huán)境污染的治理。我國能源消費結(jié)構(gòu)以煤為主，是世界第一大煤炭生產(chǎn)和消費國。2005年，我國煤炭消費量為21.4億噸，占一次能源消費總量的68.7%，大量燃燒煤炭造成了嚴(yán)重的環(huán)境問題。據(jù)統(tǒng)計，全國二氧化硫排放總量的90%是由燃煤造成的，二氧化硫污染已成為主要的大氣污染源，有三分之一的國土面積受到酸雨污染，生態(tài)環(huán)境、大氣質(zhì)量問題突出，已嚴(yán)重影響我國經(jīng)濟(jì)社會發(fā)展和人民生命健康。 隨著城市化、現(xiàn)代化以及工業(yè)的發(fā)展，國民經(jīng)濟(jì)的持續(xù)快速發(fā)展 ,我國生產(chǎn)生活用電需求量、對能源的需求量也在迅速增長。能源的大量消耗，將會導(dǎo)致大量SO2及硫的污染物的生成 ,對我們以及我們賴以生存的環(huán)境產(chǎn)生了深刻的影響和損害。目前，隨著人們環(huán)保意識的增強(qiáng)和國家排污總量收費政策，火電廠大氣污染物排放標(biāo)準(zhǔn)等環(huán)保政策的強(qiáng)制執(zhí)行，燃煤電廠SO2排放的治理已勢在必行。能源生產(chǎn)部門既要實施高能高效的生產(chǎn)，同時也要滿足該領(lǐng)域的環(huán)保指標(biāo)，承擔(dān)起經(jīng)濟(jì)發(fā)展中對環(huán)境不可推脫的責(zé)任。煙氣脫硫，是一種應(yīng)對能源燃燒生產(chǎn)中帶來的污染的技術(shù)。成功的煙氣脫硫技術(shù)，為人們在生活與發(fā)展中堅持人與自然的和諧提供了技術(shù)上的支持；同時也推進(jìn)在工業(yè)、生產(chǎn)等領(lǐng)域的可持續(xù)發(fā)展。 因此本課題主要研究目的為根據(jù)設(shè)計所給參數(shù)對煙氣脫硫除塵系統(tǒng)進(jìn)行系統(tǒng)的設(shè)計，使該電廠排放煙氣中的SO2及煙塵達(dá)到國家排放標(biāo)準(zhǔn)，有效地控制當(dāng)?shù)乜諝馕廴疚?，改善空氣質(zhì)量，提高居民生活質(zhì)量，該課題是具有實際意義和具有一定必要性的。 3參考文獻(xiàn)及名稱 [1] 李喜，李俊. 煙氣脫硫技術(shù)研究進(jìn)展[M]. 北京：化學(xué)工業(yè)出版社，2006.8：5～6 [2] 王斌斌,仇性啟.煙氣脫硫技術(shù)研究現(xiàn)狀與進(jìn)展[J].通用機(jī)械，2006，(01)：75～79 [3] 官一明, 李仁剛. 濕式石灰石煙氣脫硫工藝現(xiàn)狀和發(fā)展[J]. 電力環(huán)境保護(hù)，1999(2): 25～28 [4]羅鐘高.600MW機(jī)組煙氣脫硫工程方案選擇與設(shè)計優(yōu)化[D]﹒華北電力大學(xué)研究生論文，2010,1（03）：7～13 [5] 王瓊.火電廠石灰石/石灰-石膏濕法煙氣脫硫系統(tǒng)的設(shè)計及優(yōu)化[J].中國電力，2005，38(11):62～65 [6]周玉新，劉建章.煙氣脫硫技術(shù)現(xiàn)狀與發(fā)展趨勢[J].化學(xué)工程師，2007，(10)：37 ～39 [7]周至祥，段建中，薛建明. 火電廠濕法煙氣脫硫技術(shù)手冊[M]. 北京：中國電力出版社，2006,(02):38～79 [8]王偉能.簡易濕法石灰/石灰石煙氣脫硫工藝設(shè)計及實踐[J].能源環(huán)境保護(hù)，2004,(01): 1～4 [9] 王娟，張慧明. 中國電力工業(yè)煙氣脫硫的現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢[J]. 環(huán)境污染治理技術(shù)與設(shè)備，2006：5～6 [10]郝吉明，馬廣大﹒大氣污染控制工程(第三版）[M]﹒北京：高等教育出版社，2002,8: 179～234 [11] 金晶. 火電廠煙氣脫硫工藝的選擇[M]. 北京：電力環(huán)境保護(hù)，2007.17(01):28～30 [12] 郭毅，李蔭堂，李軍. 煙氣脫硫噴淋塔本體設(shè)計與分析[J]. 熱力發(fā)電，2004，1:29～31 [13]疊定強(qiáng). 脫硫除霧器設(shè)計[J]. 北京:電力環(huán)境保護(hù), 2001,4(17):16～18 [14]唐敬麟， 張祿虎. 除塵裝置系統(tǒng)及設(shè)備設(shè)計選用手冊[M]. 化學(xué)工業(yè)出版社，2003，8:241～255 [15]竇連玉, 李樂豐. 煙氣脫硫增壓風(fēng)機(jī)的選型[J]. 山東電力技術(shù)，2005，5(145):66～70 [16]李繼蓮.煙氣脫硫?qū)嵱眉夹g(shù)[M].北京：中國電力出版社,2008，51～80 [17] 羅輝. 環(huán)保設(shè)備設(shè)計與應(yīng)用[M]. 北京：高等教育出版社，1997，1：80～127 [18] 張殿印，王純. 除塵工程設(shè)計手冊[M]. 北京：化學(xué)工業(yè)出版社，2002，6:247～298 [19] 黃學(xué)敏.大氣污染控制工程實踐教程.北京：化學(xué)工藝出版社，2003,9:198～200 [20] Charlotte Brogren, Han T, Karlsson. The impact of the electrical potential gradient on limestone dissolution under wet FGD conditions .Chemical Engineering Science, 1997,(52):3101-3106 4國內(nèi)外現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢 4.1 國外脫硫技術(shù)的發(fā)展現(xiàn)狀 SO2 控制技術(shù)根據(jù)其煤炭燃燒中處理位置的不同分為燃燒前脫硫、燃燒中脫硫和燃燒后脫硫3種。燃燒前脫硫是指在燃燒前對燃料進(jìn)行處理,如洗煤、氣化、液化、型煤固硫和利用脫硫劑等,洗煤只可用作脫硫的輔助手段,煤的氣化和液化從經(jīng)濟(jì)角度看,目前還不能與石油、天然氣競爭;燃燒中脫硫是指爐內(nèi)脫硫,如循環(huán)流化床燃燒脫硫、爐內(nèi)噴鈣脫硫等;燃燒后脫硫即指煙氣(FGD ,Flue Gas Desulphurization),是目前唯一大規(guī)模商業(yè)應(yīng)用的脫硫方式。工業(yè)化國家普遍認(rèn)為:煙氣脫硫是今后最經(jīng)濟(jì)而現(xiàn)實可行方法。 世界上最早進(jìn)行煙氣脫硫試驗的是英國,始于倫敦?zé)熿F事件(1952年12月)之后,到60年代中期,SO2污染成為英國、美國和當(dāng)時的西德環(huán)境污染的主角,美國、德國隨即開展大規(guī)模的研究工作。據(jù)有關(guān)資料,美國在60年代研制的各種煙氣脫硫方法約20余種,建設(shè)工程項目近百個,耗資達(dá)數(shù)十億美元。德國由于是歐洲最大的燃煤國,排出的SO2最多,周邊國家頗有怨言,因此也投入了大量人力物力。日本是世界上最早大規(guī)模應(yīng)用FGD裝置的國家。其在60年代末就開始大規(guī)模應(yīng)用FGD裝置，使其SO2污染在70年代中后期基本得到控制。從美、德、日三國大規(guī)模應(yīng)用FGD裝置來看,成效顯著,雖然近年來三國電站裝機(jī)總量不斷增加,但SO2 排放總量卻逐年減少。 迄今為止,世界各國研究開發(fā)的FGD技術(shù)估計超過了200種,目前技術(shù)上成熟、經(jīng)濟(jì)上可行的FGD技術(shù)約有十幾種,FGD技術(shù)按脫硫劑和脫硫產(chǎn)物的干濕形態(tài)分為濕法(脫硫劑和副產(chǎn)物均為濕態(tài))、半干法(脫硫劑為濕態(tài),副產(chǎn)物為干態(tài))和干法(脫硫劑和副產(chǎn)物均為干態(tài))。 最近幾年,科技突飛猛進(jìn),國外研制出了一些新的脫硫技術(shù),但大多還處于試驗階段,有待于進(jìn)一步的工業(yè)應(yīng)用驗證，目前國外尚在研究開發(fā)的煙氣治理技術(shù)見表1。 表 1 國外脫硫技術(shù)研究現(xiàn)狀 脫硫方法 分類 研究機(jī)構(gòu) 脫硫 目前狀況 NOXSO 技術(shù) 干法 美國能源部匹茲堡能源中心(PETC)及NOXSO 公司 浸漬了碳酸鈉的α2Al2O3 圓球 工業(yè)示范 SNOX 技術(shù) 干法 丹麥Haldor-TopsΦ A/S公司 氨氣 工業(yè)中試 DESONOX/REDOX工藝 干法 德國Degussa A.G 與Stadtwerk M ünster等公司 氨氣 工業(yè)中試 E-SOX 工藝 半干法 美國Acurex 公司 石灰乳漿 工業(yè)化應(yīng)用未推廣 尿素法 濕法 俄羅斯門捷列夫化學(xué)工藝學(xué)院 尿素 工業(yè)化應(yīng)用未推廣 LBL phoSNOX 工藝 濕法 美國Laurence Berkeley 實驗室與Bechel 公司 亞硫酸鈉 工業(yè)中試 海水脫硫 濕法 美國比奇特爾集團(tuán)公司 海水加石灰 工業(yè)中試 4.2 國內(nèi)脫硫技術(shù)的發(fā)展現(xiàn)狀 我國煙氣脫硫起步較早,始于50年代。但是,發(fā)展相當(dāng)緩慢,而且僅限于有色冶金廢氣和硫酸尾氣的凈化。早在50年代,有色冶金部門就將二氧化硫濃度高于0.5%煙氣凈化制酸;硫酸廠對尾氣中二氧化硫凈化回收;氮肥廠凈化二氧化硫尾氣回收生產(chǎn)硫酸胺,并已建成了一批工業(yè)化規(guī)模裝置投入運行。 燃煤發(fā)電廠煙氣脫硫試驗始于70年代初,先后有上海楊浦電廠,上海閘北電廠,四川白馬電廠及豆壩電廠,湖南三00廠及松木坪電廠,進(jìn)行了六種不同方法的煙氣脫硫試驗研究。目前,除白馬電廠的噴霧干燥法,豆壩電廠的磷胺肥法以及松木坪電廠的含碘活性炭吸附法煙氣脫硫的中間試驗通過技術(shù)鑒定外,其它三種煙氣脫硫中間試驗,由于技術(shù)、管理及經(jīng)濟(jì)等原因,基本上處于停滯狀況。目前我國現(xiàn)有的煙氣脫硫技術(shù)有八種:含碘活性炭法、亞硫酸鈉循環(huán)法、胺酸法、噴霧干燥法。但是,這些方法多為中小型或中間試驗規(guī)模的煙氣脫硫裝置, 對燃煤發(fā)電廠大煙氣量工業(yè)化的煙氣脫硫裝置研究的還很不夠。目前,我國燃煤發(fā)電廠煙氣脫硫剛剛起步,1991年我國自行研制的12MW機(jī)組的旋轉(zhuǎn)噴霧干燥法煙氣脫硫裝置,在白馬電廠正式投入運行。1992年重慶珞璜電廠2×360MW機(jī)組的濕法—石膏法煙氣脫硫裝置已全部投入運行。除此之外,其它電廠還沒有實際投入運行的煙氣脫硫工程。為了促進(jìn)國內(nèi)FGD技術(shù)的開發(fā)研究,七五、八五期間,國家有目的、有計劃地引進(jìn)了一批國外的先進(jìn)技術(shù)和裝置,見表2。所引進(jìn)的示范工程涉及各種成熟工藝。濕法流程全部是日本的技術(shù),半干法及干法流程則以歐美技術(shù)為主。引進(jìn)的示范工程雖然設(shè)備先進(jìn)、運行穩(wěn)定、自控程度高,但其投資及運行費用極為昂貴。以我國目前的國力根本無法推廣應(yīng)用。 表 2 中國引進(jìn)FGD裝置情況 引進(jìn)單位 工藝流程 鍋爐煙氣量/（Nm3·h-1） 脫硫劑 效率（%） 運行時間 技術(shù)提供方 勝利油田 氨- 硫銨法 2100000 NH 3H2SO4 90 1979 日本東洋公司 南京鋼鐵廠 堿式硫酸鋁法 51800 Al2(SO4)3 Al(OH)3 95 1981 日本同和公司 重慶珞璜電廠 濕石灰石—石膏法 1087000 石灰石漿 95 1992 日本三菱公司 山東黃島電廠 簡易噴霧干燥法 300000 生石灰、煤灰 70 1995 日本三菱公司 南京下關(guān)電廠 爐內(nèi)噴鈣增濕活化法 795000 石灰石 75 1997 芬蘭IVO公司 太原發(fā)電廠 小型高速平流式 600000 石灰石 80 1996 日本日立公司 廣西南寧化工廠 簡易石灰石石膏法 50000 Ca(OH) 2 70 1996 日本川崎公司 成都熱電廠 電子束法 300000 NH 3 80 1997 日本荏原制作所 山東維坊化工廠 簡易石灰石膏法 100000 消石灰漿 70 1995 日本三菱公司 近十幾年來,我國對中小型燃煤工業(yè)鍋爐煙氣脫硫?qū)ｉT進(jìn)行了攻關(guān)研究,其中包括爐內(nèi)直接噴射石灰/ 石灰石和沸騰床石灰石干法煙氣脫硫、鈣堿法、胺堿法、納堿法及鎂堿法等濕法煙氣脫硫。目前,我國燃煤工業(yè)鍋爐煙氣脫硫技術(shù)大約有四十多種,其中有十幾種運行較為穩(wěn)定,脫硫效率能達(dá)到國家允許標(biāo)準(zhǔn)。目前國內(nèi)FGD技術(shù)研究現(xiàn)狀見表3。 表 3 中國脫硫技術(shù)研究發(fā)展現(xiàn)狀 脫硫方法 分類 研究單位 規(guī)模鍋爐煙氣量/（Nm3·h-1） 脫硫劑 脫硫率(%) 目前狀況 濕式石灰石-石膏法 濕式 上海閘北電廠 2500 石灰石 80～90 完成中試 亞鈉循環(huán)法 濕式 湖北三00廠 10000 純堿 90 完成中試 催化氧化吸收法 濕式 上海南廠市電廠 500 H2SO4，F(xiàn)e3+ 90 完成小試 磷銨肥法 濕式 西安熱工研究所 5000 磷灰石漿液 95 完成中試，未推廣 電石渣濕式脫硫法 濕式 浙江大學(xué) 20000 電石渣 75 工業(yè)化應(yīng)用，未推廣 堿式硫酸鋁法 濕式 重慶天原化工廠電站 100000 堿式硫酸鋁 95 工業(yè)化應(yīng)用 磷礦石脫硫法 濕式 湖南大學(xué) 5000 碳酸鹽礦石 80 已通過鑒定 旋轉(zhuǎn)噴霧干燥法 半干式 西南電力設(shè)計院 70000 Ca(OH) 2 85 完成中試，未工業(yè)化應(yīng)用 爐內(nèi)噴射增濕活化法 半干式 北京輕工學(xué)院 20 石灰石 75 完成工業(yè)化實驗 煙氣循環(huán)硫化床 半干式 清華大學(xué) 20000 石灰 80 工業(yè)化示范 電子束照射法 干式 上海原子核研究所 25 氨氣 90 未放大 碘活性炭法 干式 湖北松木坪電廠 5000 含碘活性炭 90 完成中試，通過鑒定 脈沖電暈等離子體法 干式 大連理工 10 氨氣 95 未放大 5主要研究內(nèi)容、需重點研究的關(guān)鍵問題及解決思路 5.1研究內(nèi)容 1) 根據(jù)設(shè)計任務(wù)進(jìn)行資料收集 2) 脫硫工藝的選擇（吸收劑的選擇，吸收流程選擇，塔設(shè)備的選擇） 3) 塔工藝條件的計算（物料衡算，塔工藝尺寸的計算，塔附屬高度的計算） 4) 液體分布器的設(shè)計（選型，分布點密度及布液孔數(shù)的計算） 5) 其他附屬塔內(nèi)件的選擇（支撐板，壓緊裝置，排液裝置） 6) 附屬設(shè)備的計算和選型（接管，離心泵） 5.2關(guān)鍵問題 脫硫工藝的方法很多，在選擇上，根據(jù)國際上對先進(jìn)的脫硫裝置的基本要求(脫硫效率大于95%;可靠性大于99%;能量消耗應(yīng)小于電站出力的2·5% ),結(jié)合我國國情,選用脫硫工藝的基本原則：脫硫后排煙中的SO2應(yīng)符合國家排放標(biāo)準(zhǔn)和建設(shè)機(jī)組環(huán)境評價要求、脫硫設(shè)施的經(jīng)濟(jì)性要好、保證脫硫設(shè)施穩(wěn)定運行、脫硫劑供應(yīng)問題、脫硫灰的處理。以上都是選擇脫硫工藝時必須考慮的問題。還有脫硫塔的材料也需要考慮,SO2是有毒氣體，反應(yīng)生成的產(chǎn)物對塔具有一定的腐蝕性。還有各個系統(tǒng)的設(shè)計，這些都是一些關(guān)鍵問題。 6完成畢業(yè)設(shè)計所必須具備的工作條件 設(shè)計煙氣脫硫塔，應(yīng)該對脫硫工藝、塔的設(shè)計的知識有一定的認(rèn)識，參考學(xué)習(xí)以前的設(shè)計。 了解硫化物排放的標(biāo)準(zhǔn)，各類關(guān)于脫硫工藝的文獻(xiàn)、塔設(shè)計的文獻(xiàn)，查找相關(guān)的手冊。 在設(shè)計中，需要用到cad、solidworks等軟件，對塔的結(jié)構(gòu)及性能進(jìn)行分析，并畫相關(guān)零件圖和三維圖。 7設(shè)計時間安排 時 間 階段 內(nèi)容與任務(wù) 成果 備注 8-9周 設(shè)計準(zhǔn)備 進(jìn)行深入的調(diào)查和國內(nèi)外文獻(xiàn)查閱、確定設(shè)計思路和步驟 外文翻譯、開題報告 9-11周 方案設(shè)計 完成脫硫塔數(shù)據(jù)計算和分析,構(gòu)思設(shè)計方案 計算數(shù)據(jù)，工藝結(jié)構(gòu) 12-14周 深入設(shè)計 進(jìn)行相關(guān)模擬測試、數(shù)據(jù)的完善、并完成零件圖和裝配圖 電子圖、設(shè)計說明書綱要 15-16周 末期設(shè)計 完成設(shè)計所有環(huán)節(jié)，定型打包，設(shè)計說明書的編寫 設(shè)計說明書 17周 答辯準(zhǔn)備 設(shè)計過程中所有文件的檢查修改、答辯用材料的編寫 畢業(yè)設(shè)計、電腦演示、論文答辯提綱、視頻課件制作 教師意見： 指導(dǎo)教師簽字： 日期：