毕业设计 烟道气除尘 喷淋塔

第一篇：毕业设计 烟道气除尘 喷淋塔

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目录

一.NHD 脱硫法的技术机理..........................................................................................................2

1.1 NHD 的理化特性..............................................................................................................2 1.2 NHD脱硫以及再生的机理...............................................................................................3 二.NHD脱硫装置设计...................................................................................................................3

2.1 NHD脱硫工艺流程...........................................................................................................3 2.2 脱硫塔设计........................................................................................................................4

2.2.1 筒体设计.................................................................................................................5 2.2.2 喷淋塔封头的设计.................................................................................................6 2.2.3法兰盘的选择..........................................................................................................7

三.液流参数确定及泵的选取..........................................................................................................8

3.1进液管.................................................................................................................................8 3.2 排液管................................................................................................................................8 3.3 进液泵与排液泵的选择....................................................................................................9 3.4 法兰所用螺栓的选择及校核............................................................................................9 3.5 喷淋塔支座......................................................................................................................10 3.5.1 支座的选择...........................................................................................................10 四.结论..........................................................................................................................................10 五.结束语......................................................................................................................................11

热电厂烟道气中的SO2和CO2脱除回收设计

摘 要:随着全球变暖、臭氧减少和酸雨三个污染议题日益受到重视，人们环保研究开发意识的增强，环保研究也日益兴旺。而我国煤炭资源丰富，所以产生了很多的火电厂。火力发电是依靠煤炭的燃烧来产生热能从而转变成动能推动发电机，再将动能转化成电能。但是由于在现有条件下，煤炭不能充分燃烧，许多电厂一方面为了节约资金，另一方面由于技术的不成熟，没有完全燃烧的烟道气经过简单的过滤或者没有进行任何处理就排入大气，因而造成了很大的污染。造成酸雨，光化学烟雾等危害，如果长期吸入这种空气会造成肺气肿，呼吸道感染等疾病。因此，降低粉尘的含量，减少粉尘对大气的污染，治理酸雨，控制二氧化硫、二氧化碳的排放成为环保的首要问题。控制二氧化硫和二氧化碳的排放、治理酸雨以及控制温室效应是火电厂环保工作的中心任务之一。火电厂烟道气中二氧化硫和二氧化碳的处理和利用, 可带给我们巨大的益处。主要论述了NHD(聚二醇二甲醚)的特性、及利用它对火电厂烟道气中二氧化硫进行脱除和回收的方法。

关键词: 热电厂；NHD；除硫除碳；回收

引 言:根据国家环保局1999年中国环境状态公报,全国城市二氧化硫年日均浓度的平均值为105Lg/mm，南方和北方城市年日浓度分119Lg/mm，193Lg/mm，均超过国家大气质量二级标准。因此, 控制二氧化硫和酸雨污染一直是我国环保工作的中心任务之一。全球矿物燃料燃烧每年约产生200亿吨CO2, 仅利用了不到1亿吨。市场对CO2的需求量很大,如可用于生产干冰、食品CO2气、焊接保护气、烟丝膨胀剂、强化石油开采(EOR)等方面。在化学工业中, CO2 已大量用于生产甲醇、尿素、纯碱等产品。因此, 从环保和碳源利用的角度考虑, 开发经济、实用的CO2 回收新技术十分必要。

333一.NHD 脱硫法的技术机理

NHD 全名是聚二醇二甲醚,其国内代号叫NHD,它是由美国联合化学公司开发的新型物理吸收剂,在国外与其类似的商品为SELEXOL,主要用于合成气,天然气等脱硫脱碳工艺,我国在1991 年引进和改进之后用于化肥工业生产和甲醇生产工业中的脱碳、脱硫,至今已经是比较成熟的技术,但是,这种技术一直没有用来回收烟道气中的二氧化硫。1.1 NHD 的理化特性

NHD回收二氧化硫的工艺过程正是它理化特性的应用,因此,认识它的理化特性对于理解和应用NHD技术是很有必要的,它的理化特性如下。(1)低蒸气压不易挥发,所以挟带的损失小；

(2)化学和热力学性质稳定,不易受冷热和化学环境的影响,在加热减压以后就能放出所吸收的气体；(3)无毒；(4)无腐蚀性；

(5)不起泡,即溶液的工作稳定性好；

(6)溶解热低,即不易凝固,能在较宽的温度范围内应用；(7)选择性好,即对SO2和H2S都能大量的吸收,然后,它能在不同的闪点、温度和压力下分别释放出不同的气体；

(8)对水的溶解度高,可调节它的含水量,有利于吸收剂的温度和稳定性；(9)能同时吸收和脱除有机硫和无机硫；(10)气味很小；(11)分子量大；(12)密度接近水,1035kg/m3；(13)冰点,-20°C；(14)蒸汽压,0.95Pa；(15)粘度:5.8cp,不大;(16)比热:0.5J/kg*K,较大；(17)闪点:151°C；(18)燃点:157°C；

(19)吸收容量大,每立方NHD 溶液能吸收150~200m3二氧化硫。1.2 NHD脱硫以及再生的机理

二氧化硫在NHD溶剂中的溶解度符合亨利定律,即随压力的增加气体在溶剂中的溶解度呈线性增加,在NHD脱硫的过程中具有典型的物理特征。

二.NHD脱硫装置设计

2.1 NHD脱硫工艺流程

NHD脱硫工艺流程见图1。火电厂烟道气经除尘后,再经过压缩机压缩到散热器散热后,被送入脱硫塔进行脱硫,其中二氧化硫被充分收,之后进入脱碳装置。抽液机将液池中NHD 液抽入脱硫塔经喷洒,充分吸收二氧化硫后,经排液泵将其压入NHD 富液处理装置。受压使其氧化硫气体脱出。净化后的NHD溶液可以重新回收,循环使用,二氧化硫气体通过排气管排出收集处理。

NHD脱硫脱碳流程图2.1：

图2.1 NHD脱硫脱碳流程图

1.3.11.14.15分离器；2.13.气-气换热器；4.脱碳塔；5.高压闪蒸槽；

6.低压闪蒸槽；7.富液泵；8.气提塔；9.贫液泵；10.氨冷却泵；12.罗茨鼓风机

经压缩后的烟道气在分离器1脱水后，进入2降温热交换，在分离器3再脱水后（含11% CO2的烟气），进入脱碳塔4，NHD溶液从塔顶喷淋下来，充分吸收CO2变成富CO2的NHD溶液，进入高压闪蒸槽5，并在较高的压力下闪蒸出杂质气体，如N2，O2和少量CO2区热交换器2后放空，在脱碳塔中的烟道气除去CO2，CO2被净化后，从塔顶流出，经热交换器2后放空。高压闪蒸槽5后的富液进入低压闪蒸槽6，闪蒸出高浓度的CO2（>99.5%），经热交换器2后被收集备用。从低压闪蒸槽6流出的贫液（含少量CO2和SO2），经富液泵7打入气提塔8上部向下喷淋。另一方面，由罗兹鼓风机12从下部打入的空气，经气-气热交换器13和水分离器14后，进入气提塔8的下部对从上面喷淋下来的NHD溶液进行气提，即让NHD中残留的少量CO2和SO2进一步放出以提高NHD的贫度。提高了高贫度的NHD由贫液泵9加压送至氨冷却器10冷却后，再进入脱碳塔顶部循环使用。从气提塔顶部流出的空气经分离器15后放空。回收CO2流程也可采用气提塔。经低压闪蒸得到的高纯度CO2，力争达到食品级标准，也可将它加压液化储存或装瓶出售，也可做成干冰出售。若需脱除SO2，则需增设热再生手段，回收的SO2可用于生产硫酸或其他用途。2.2 脱硫塔设计

脱硫塔是火电厂烟道气SO2回收系统的重要设备,它的作用是用NHD 溶液

回收烟道气中的SO2,并尽可能地吸收,减少排放气中的SO2气体量。其结构图如下2.2：

图2.2 脱硫塔设计图

1.气体出口；2.除沫装置；3.喷淋器；4.填料；5.液体再分布装置；6.栅板；7.进气口；

8.裙座；9.液体出口

要求: 每分钟进入脱硫塔10 m3,含0 007 m3SO2气体,脱硫塔内为2个大气压,NHD溶液充分吸收后,体积膨胀为原体积的5倍。

脱硫塔材料: 16Mn。

因容器承受的压强不太大,而且16Mn综合力学性能、焊接性及低温韧性、冷冲压及切削性比较好,低温冲击韧性也优越,价格低廉,应用比较广泛。

钢板厚度: 16mm 拉应力: Db=510-660N/mm 压应力: Ds=345N/mm 2.2.1 筒体设计

主腔的尺寸: 主腔的直径D=1000mm 主腔的高度h=2000mm 则主腔体的容积为

V=π*(D/2)2*h=3.14*(1000/2)（1）

2*2000 mm3= 1.57m3。

(1)筒体厚度的计算

由S=Pi*Di/（2[R]7-Pi)+C,(2)其中: Pi=0.2MPa,Di=1m,7为筒体系数取1,[R]=1.692N/ mm2。则

S=0.2*1000/(2*170-0.2)C*0.6+C,(C=C1+C2)。（2）

对于碳钢和低合金钢制的容器,若内径Di=(D/2)23800时,最小壁厚Smin=2Di/1000而且不得小于3,则本设计中取S=5mm。当考虑到容器设计完成后要进行10个大气压的密封测试,以验证其他的应力是否满足设计要求,所以,此处验证其他的应力是否满足设计要求时,以10个大气压作为标准。则: P=10*1.01*105Pa,（3）

Rb=P*P*(D/2)2/{P*[(D/2+t)2-(D/2)2]}=50.25N/mm2（4）故拉应力满足设计的要求

2.2.2 喷淋塔封头的设计

考虑到封头与筒体采用双面焊接的方法连接,根据有关力学知识, 为了不使应力集中破坏设备, 决定两端封头采用浅碟型封头, 如图2.3所示。

图2.3 喷淋塔封头

浅碟型封头的要求: R=Di,r=0.1Di 浅碟形封头尺寸是: Di=1000mm,R=1100mm，r=90mm

确定封头的厚度D: D=Pi/(2[R]-0.5Pi)+C=C1+C2(C1=0,C2=1)（5）

由公式M=0.25*3+Ri/r计算得到:M=1.624mm,壁厚附加量C取2mm。则: D=Pi/(2[R]-0.5Pi)+c*1.05,因为D=3mm。

故取D= 5mm。

碟型封头的[P]为

[P]=0.75MPa>Pi。

下端碟型封头与塔体通过焊接方式连接, 上端碟型封头和塔体的连接采用法兰盘连接方式。2.2.3法兰盘的选择

螺栓法兰连接结构是一种可拆卸的密封结构, 由法兰、螺栓以及垫片组成, 具有较好的强度和密封性,结构简单, 而且成本低廉, 能够多次重复拆卸使用。2.2.3.1法兰的选择

综合本设计的各部分的设计要求, 以及设备的使用要求, 决定选择甲型平焊法兰(JB4701-92)。该法兰的主要参数为

DN=1000mm, D1=1090mm,D2=1130mm,D3=1045mm,D4=40mm, d=23mm。

2.2.3.2螺栓的选择

根据国家标准的要求,该法兰配套的螺栓个数为32个,选用粗制六角头螺栓。2.2.3.3垫片的选择

根据本设计介质的压力、温度、腐蚀性以及压紧面的形状,决定选用中压橡胶石棉板做成的橡胶垫片, 垫片如图所示。

图2.4 垫片

三.液流参数确定及泵的选取

当NHD溶液通过进液管进入脱硫塔,经喷头喷洒扩散下落,与上升的烟道气相遇,并充分吸收其中的二氧化硫,吸收后溶液的体积膨胀为原来的5倍。3.1进液管

根据设计的要求本设计采用无逢钢管作为进液管道,它的直径选择25mm。NHD溶液的流量为：

Q1=0.01m3/min, D1=0.0025m, 所以

S1=P*(D/2)2=0.000491m2。（6）

流速: V1=Q1/S2=20.372m/min。（7）

3.2 排液管

富含SO2 的NHD 溶液膨胀为原体积的5倍。所以, 排液管的流量

Q2=5*Q1=0.05m3/min,（8）D2=0.032m。（9）

所以

S2=P*(D2/2)2=0.000804 m2。（10）

流速: V2=Q2/S2=62.170m/min。（11）

在排液的过程中,因排液慢或进液太快等原因,使NHD富液在脱硫塔腔内聚集, 而使液面上升。如果液面上升过高的话,会对SO2气体的扩散构成影响,甚至会因NHD液面过高,而使NHD溶液进入进气管,使烟道气无法进入脱硫塔内,影响NHD对 二氧化硫的吸收。所以,必须限制脱硫塔内液面的高度,因此,规定排液面距封头焊接处的距离不超过200mm,以使腔内气流与液流畅通。

3.3 进液泵与排液泵的选择

抽液泵、排液泵的作用主要是维持脱硫塔内的NHD 溶液的进入与排出速度, 根据进液管与排液管的流量决定泵的选取参数。抽液泵和排液泵都选用外齿轮泵。选择要求: 结构简单, 工艺性好, 体积小, 质量轻, 维护方便, 使用寿命长。

(1)抽液泵的选取

Q1=0.01m3/min ,（12）q1=Q1/1450=6.90ml/r。（13）

所以,抽液泵的排量选用6.9ml/r。

(2)排液泵的选取

Q2=0.05m3/min ,（14）q2=Q2/1450=344.83ml/r。（15）

所以,排液泵选用344.83ml/r。3.4 法兰所用螺栓的选择及校核

根据国家标准的要求,该法兰配套的螺栓个数为32个,选用粗制六角头螺栓(GB5-76)M16,其具体的参数如下。

d=16mm,S=24mm,k=10mm,e=27mm,b=38mm,r=1mm,ds=17mm,L=90mm。螺栓的校核: 封头的质量

m= 5557800 *10-3*7.85=43628.73 g。（16）

喷淋塔内的设计压力为2个大气压,在工作过程中塔内外的压力差为1个大气压,则法兰螺栓组总的合力: FN=P*(Di/2)2*1.0*105-43.6*9.8=0.78*105N。（17）

法兰螺栓组由32个M16的普通螺栓组成,所以每个螺栓所受的力为: F=Fz/32=0.024*105（18）R=F/(P/4*d2)=0.024*105/(0.0162*P/4)=12.5*106N/ m2。（19）查阅相关文献知道该材料螺栓的疲劳极限为

R-1=160~220MPa,所以,R

3.5 喷淋塔支座 3.5.1 支座的选择

确定选择使用A型的耳式支座,该支座号为3,其标记为JB/T4725-92,耳Q235-A,筋板和底板材料为Q235-A#F,垫板材料与喷淋塔的材料一样均为16Mn,焊接料的选用参照有关标准。

支座的基本参数如下

支座本体允许载荷:Q=60kN;适用容器的公称直径:DN=1000~2000mm;高度: H=200mm;地脚螺栓:M24;支座质量:11.1kg。喷淋塔用材体积的近似计算(1)主腔体用材的近似体积: V1=P*(R2-r2)*h= P*(10052-10002)2000=62957000mm3（20）

(2)上下封头作近似体积相等的球冠体积计算

V2=2*2P*Di*h*t= 2*2P*1000*177*5=11115600mm3（21）

则喷淋塔的主腔体体积近似为

V= V1+V2=74072600mm3（22）

(3)喷淋器的近似体积计算

V3= 2622328.8mm3（23）

则喷淋塔的总体积近似为

Vz=V+V3=76694928.8mm3（24）又16Mn的密度Q=7.85g/cm3, 计算得到喷淋塔的总体质量m=602.06kg。

因为每一个支座的允许载荷Q=60kN,本设计采用了4 个支座均匀分布在塔的四周,则4个支座的总的允许载荷为

Qz=4*60=240kN（25）602.06*9.8=5900.19N（26）故支座的设计满足塔的设计要求。

四.结论

采用新技术的溶液具有吸收速度快、吸收能力大、胺氧化降解损耗小、设备无腐蚀、再生能耗低等优异性能。与原吸收工艺相比, 新工艺蒸汽消耗下降

3715%, 胺耗下降7715%;原工艺中胺降解严重的问题得到解决, 溶液不再需要更换, 生产操作稳定正常。

五.结束语

本设计主要是为热电厂的废气处理提供一套净化设备, 直接应用于实际的生产当中。在设计中参阅了大量的已有资料, 综合了与本次设计有关的化学知识和机械设计的相关理论, 使得设计的设备达到最佳的设计效果和具有较高的净化率, 以满足用户的使用要求。燃煤热电厂烟道气的脱硫脱碳项目不仅在政治上具有重要意义，而且更具有环保意义，对于人类的生命健康也有着重大影响。采用NHD法脱除烟道气，特别是脱除燃煤热电厂烟道气CO2是最先进最可靠的方法，同时又具有脱除SO2的作用。其优点是：(1)耗热量低；(2)耗冷却水和冷量也低；(3)可选择冷冻方式；(4)对CO2和SO2溶解有高度的选择性；(5)对H2O汽溶解度高，可以干燥气体；(6)可脱除有机硫化物COS2、CS2、RSH和HCN以及无机硫SO2等；(7)NHD溶液挥发损失非常小；(8)无腐蚀性，采用碳钢设备即可。燃煤热电厂烟道气的NHD技术脱硫脱碳项目不仅在技术上可靠，经济上完全可行。

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第二篇：烟囱烟道喷雾除尘系统简介

烟囱烟道喷雾除尘系统简介

联系人：潭小姐 总 机：0514-86821473 电 话：0514-86821475 传 真：0514-86821477 邮 箱：info@boji.cn 地 址：江苏省江都市双仙北路388号

烟囱烟道喷雾除尘系统是专门开发的烟囱烟道非标冶金除尘设备，用于将烟囱烟道进口温度范围和进口流量范围的含尘蒸汽/烟气冷却到期望的一个出口温度范围内，分阶段捕捉烟气中的粉尘，达到除尘目的，有效地改善环境。

除尘泵站

喷雾除尘系统的降尘分成两步来实现，一是粗除尘，一是精除尘。首先采用大颗粒的螺旋喷枪向烟道中的蒸汽/烟气流喷水，除去蒸汽/烟气流中的大颗粒。经过粗除尘后，蒸汽/烟气流中主要存在较小颗粒的粉尘。此时，使用更小喷雾颗粒的喷枪，喷出微细颗粒，使粉尘长大，然后使用较大颗粒的喷枪，压住这些已经被水包住的粉尘，达到精除尘的目的。2 应用领域

烟囱烟道喷雾除尘系统用于冶金行业、医疗物及垃圾焚烧等领域。先后在宝钢集团上海浦东钢铁有限公司渣处理工程、上海固体废物处置中心二期工程焚烧车间、宁波钢铁有限公司炼钢厂等进行了应用。

除尘泵站三维立体示意图 3 性能特点

△结构简单，可利用现有设施和条件进行改造

△投资少、改造量少、施工难度低；且运行成本低，显著节能 △实行PLC自动控制，根据烟气量，烟气温度，动态控制水气 △对每组流量、压力的进行分组控制，实现生产优化，减少能耗 4 除尘能力

△粉尘捕捉能力强。采用对喷技术使得雾化颗粒细小且覆盖面大，水雾颗粒通过弹性碰撞使粉尘颗粒湿润、附聚而沉降下来,达到最大限度的降尘效果。

△为了更好地抑制粉尘上升扩散，系统考虑布置多组喷雾装置，喷嘴错位分布，确保粉尘抑制范围在90%左右,系统降尘效果在80%-90%。

△系统采用大口径的除尘喷枪，保证了喷嘴的使用性能，使得整个系统持续稳定的运行。