【文章內容簡介】 10≤ D＜20 20≤ D≤ 40 煙囪最低 允許高度 m 20 25 30 35 40 45 35t/h 屬于 2040 這個區(qū)間，煙囪最低允許高度為 45m，本設計中取 60m，查表 24 知此時二氧化硫最高允許排放速率為 45 kg/h。 由此計算二氧化硫總量標準： =最高允許排放速率鍋爐運行時間 =45 7000 kg/年 =315t/年 （ 2）煙塵排放總量 根據(jù)廣東省《大氣污染物排放限值》（ DB44/272020），本項目位于環(huán)境規(guī)劃的二類區(qū)，執(zhí)行二級標準；屬于第二時段的建設項目（ 后），詳見表 26。 表 26 廣東省顆粒物最高允許排放速率 污染物 最高允許排放濃度（ mg/m3） 最高允許排放速率（ kg/h） 排氣筒高度（ m） 二級 顆粒物 120 （其他） 15 20 30 19 40 32 50 49 60 70 由上已知煙囪高度取 60m，由此計算煙塵總量標準： =最高允許排放速率鍋爐運行時間 =70 7000 kg/年 =490t/年 30t/h 燃煤鍋爐煙氣脫硫設計方案 10356022 李承霖 6 最終設計目標 選取濃度指標和總量控制指標中較嚴的一個作為最終的設計目標。 總量標準 =排放濃度煙氣量鍋爐運行時間，可算出： 315t/年時的 SO2 排放濃度 =315 1000 1000/(19000 7000) = g/m3 =2368 mg/m3 300 mg/m3 490t/年時的煙塵排放濃度 =490 1000 1000/(19000 7000) = g/m3 =3684 mg/m3 80 mg/m3 因而最終的設計目標按照排放濃度指標進行設計，即： 1）標準狀態(tài)下煙塵濃度排放濃度：≤ 80mg/m3； 2）標準狀態(tài)下 SO2 排放濃度：≤ 300mg/m3； 3）排放煙氣黑度小于林格曼黑度 1級 污染物濃度的計算 含硫率為 %，結合地形便捷條件，故選擇湖南金竹山無煙煤最佳， 其煤質分析如表 31。 表 31 煤質分析結果 煤種 產(chǎn)地 應用基水分w(War)/% 干燥基灰分 w（ Ad） /% 干燥無灰基元素分析 應用基低位發(fā)熱量Qdw/(kJkg1) 干燥無灰基揮發(fā)分w（ Vdaf） /% 空氣干燥基水分 w（ Wad） /% 碳 w（ Cdaf） /% 氫 w（ Hdaf） /% 氧 w（ Odaf） /% 氮 w（ Ndaf） /% 硫 w（ Sdaf） /% 無煙煤 湖南金竹山 24.0 22190 干燥基灰分占煤的質量分數(shù)：（ %） 24%=% 30t/h 燃煤鍋爐煙氣脫硫設計方案 10356022 李承霖 7 干燥無灰基元素占煤的總質量分數(shù)：（ %）（ 124%） =% 以 1kg 燃煤為基礎，則： 成分 質量 /g 物質的量 /mol 理論需氧量 /mol C H （分子） O N （分子） S H2O 75 灰分 222 （ 1）理論需氧量為 （ ++） mol/kg=（燃煤） 假定干空氣中氮和氧的摩爾比為 ，則 1kg 燃煤完全燃燒所需要的理論空氣量為： （ 1+） mol/kg=（燃煤） 即 標況下 kgmkgmNN /??（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 ； +=； +=、 、 222g/kg 灰分。 故理論干煙氣量為： （ ++） mol/kg=（燃煤） kgmkgm NN /?? （燃煤） 理論濕煙氣量為： （ +） mol/kg=（燃煤） kgmkgm NN /?? （燃煤） 30t/h 燃煤鍋爐煙氣脫硫設計方案 10356022 李承霖 8 （ 3）實際煙氣量 空氣過剩系數(shù)為 ，可求： 實際干煙氣量 Vfg =理論干煙氣量 +理論空氣量（空氣過剩系數(shù) 1） = kgm N / 3??? （燃煤） 實際濕煙氣量 Vfg =理論濕煙氣量 +理論空氣量（空氣過剩系數(shù) 1） = kgm N / 3??? （燃煤） 4)鍋爐燃煤量： B = D(i2?i1)Q 低 ?η Kg/h 式中： D：鍋爐每小時的產(chǎn)汽量（ kg／ h）； Q 低：煤的低位發(fā)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）； 時為：鍋爐給水熱焓（ kcal/kg），一般給水溫度取 20℃，則i1=，則 B=301000(?)2219075% = 6） SO2 產(chǎn)污系數(shù)及其質量流量 二氧化硫產(chǎn)污系數(shù)： GSO2=21000SYP )/(2 tkgGSO 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 ）， % GSO2=21000SYP =2 1000（ %） = 脫硫裝置入口煙氣中的 SO2 質量流量可根據(jù)下面公式估算： M(SO2) = 2K Bg（ 1? q4100） Sar100 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 ） Bg—— 鍋爐最大連續(xù)工況負荷時的燃煤量， t/h q4—— 鍋爐機械未完全燃燒的熱損失， % 30t/h 燃煤鍋爐煙氣脫硫設計方案 10356022 李承霖 9 Sar—— 燃料的收到基硫分， % 所以： M(SO2) = 2 (1? 25100) % = （ t/h） =7）標準狀態(tài)下的總干煙氣量： = mN3/h 取 18100mN3/h 標準狀態(tài)下的總濕煙氣量： = mN3/h 取設計煙氣量為 19000mN3/h。 煙氣中 SO2 的濃度計算 煙氣中 SO2 的實測濃度為： 1000/19000=根據(jù)廣東省《鍋爐大氣污染物排放標準》（ DB44/7652020）的相關規(guī)定，需將實測濃度折算，具體規(guī)定見表 32 表 32 鍋爐大氣污染物的過量空氣折算系數(shù)（ DB44/7652020） 鍋爐類型 折算項目 過量空氣折算系數(shù) α 燃煤鍋爐 煙塵初始排放濃度 煙塵、二氧化硫、氮氧化物排放濃度 鍋爐大氣污染物過量空氣系數(shù)折算排放濃度按下式計算： = ′ α′α式中： —— 折算后的煙塵、二氧化硫和氮氧化物排放濃度， g/ mN3 ′ —— 實測的煙塵、二氧化硫和氮氧化物排放濃度， g/ MN3 α′—— 實測的過量空氣系數(shù) α —— 規(guī)定的過量空氣系數(shù) 已知 a =，燃煤鍋爐的過量空氣折算系數(shù) a = 所以折算后煙氣中 SO2的濃度 c = 30t/h 燃煤鍋爐煙氣脫硫設計方案 10356022 李承霖 10 煙氣 SO2 排放量的計算 欲使二氧化硫達到廣東省《鍋爐大氣污染物排放標準》（ DB44/7652020）的最高為 300 mg/m3的標準，則其凈化率應達到 η =( 868300)/868=% 令 η= 80% 符合《工業(yè)鍋爐及爐窯濕法煙氣脫硫工程技術規(guī)范》（ HJ 462－ 2020）對于 65t/h以下工業(yè)鍋爐脫硫裝置的設計脫硫效率不宜小于 80%的標準。 則每小時去除 SO2的量為： 868 19000 106 80%= 出口煙氣中 SO2的排放量為： 868 19000 106 () = SO2地面最大濃度計算 取煙囪出口處平均風速 u為 ；煙囪出口處煙氣流速不應低于該高度處平均風速的 ，故取煙囪出口流速 v為 ；取 為 。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(jù)霍蘭德（ Holland）公式得煙氣抬升高度： = D (+ ? )=25 ( ?293428 2) = 總高度 H=60+= 地面最大濃度 a = 2Q =23298 5 = mg/m3 脫硫結果滿足廣東省《鍋爐大氣污染物排放標準》（ DB44/7652020），亦滿足《環(huán)境空氣質量標準》的二級標準，即小于居民區(qū)大氣中 SO2 最高允許的日平均濃度 ，脫硫效果良好。 30t/h 燃煤鍋爐煙氣脫硫設計方案 10356022 李承霖 11 煙塵濃度計算及除塵器的選擇 由元素分析已知干燥基灰分占煤的質量分數(shù)為 %，燃煤量為, 取煙塵的排放因子為 80%，由上知標準狀態(tài)下的總濕煙氣量19000mN3/h， 標準狀態(tài)下煙塵濃度排放濃度應≤ 80mg/m3。 則灰分質量濃度為 1000 % 80%/19000=2217mg/mN3 除塵器的除塵效率需要達到 [（ 221780） /2217] 100% =% 由于電除塵器對細粉塵有很高的去除率，而且具有能耗低、壓力損失小等優(yōu)點，因此選擇電除塵器。 脫硫工藝 目前，脫硫工藝基本可分為三類：濕法、干法和半干法。濕法脫硫主要包括石灰石 石膏法、海水法、氫氧化鎂法和氨吸收法等；干法脫硫包括爐內噴鈣尾部煙氣增濕活化脫硫法、電子束法和荷電 干粉法等；半干法包括噴霧干燥法、增濕灰循環(huán)脫硫、循環(huán)流化床脫硫法等。其工藝對比分析如下表 41 常用工藝比較 由下表 41 可以看出，相對于半干法和干法脫硫工藝，濕法脫硫工藝具有脫硫效率高、工藝成熟、可靠性高等優(yōu)點，因此優(yōu)先選擇濕法脫硫工藝。但是，濕法脫硫工藝中，石灰石 /石灰法占地面積大、投資大、運行費用高，不適合小型燃煤鍋爐；海水法對地理位置要求要高，一般只適用于沿海地區(qū)，而且由于海水的堿度有限，通常適用于燃用低硫煤（ 1%）的電廠或鍋爐的脫硫。綜合以上分析，本次設計的待選方案主要有： 鈉法、雙堿法、氧化鎂法和氨法。 30t/h 燃煤鍋爐煙氣脫硫設計方案 10356022 李承霖 12 表 41 常用煙氣脫硫工藝綜合評價 脫硫工藝 濕 法 半干法 干法 石灰石 /石灰法 鈉法 雙堿法 氧化鎂 氨法 海水法 噴霧干燥法 爐內噴鈣 循環(huán)流化床 等離子體 脫硫效率 /﹪ 90~98 90~98 90~98 90~98 90~98 70~90 70~85 60~75 60~90 ≧90 脫硫劑 CaCO3/CaO NaOHNaCO3 NaOHNa2CO3CaO MgO NH3 海水 CaO CaO CaO NH3 脫硫劑獲得 容易 容易 容易 因地區(qū)而異，廣東沒有大型鎂礦 一般 因地區(qū)而異，沿海地區(qū)容易 較易 較易 一般 容易 可靠性 高 高 高 高 一般 高 一般 一般 高 高 結垢 易結垢 不結垢 不結垢 不結垢 不結垢 不結垢 易結垢 易結垢 易結垢 不結垢 堵塞 堵塞 不堵塞 不堵塞 不堵塞 不堵塞 不堵塞 堵塞 堵塞 堵塞 不堵塞 占地面積 大 小 中 小 大 中 中 中 中 中 運行費用 高 很高 一般 高 高 低 一般 一般 一般 一般 投資 大 小 較小 大 大 較小 較小 小 小 大 30t/h 燃煤鍋爐煙氣脫硫設計方案 10356022 李承霖 13 工藝選擇 鈉法由于脫硫劑較貴，因而運行費用高；氧化鎂法的脫硫劑氧化鎂不僅價格較貴，而且廣東地區(qū)鎂源不足，造成運行成本高昂；氨法存在氨泄漏問題，容易造成二次污染，而且脫硫劑價格高，因而在中小型鍋爐中應用不多；相對于以上三種工藝，雙堿法消耗的脫硫劑主要是價廉的石灰。吸收液中的鈉堿通過 再生，大部分可循環(huán)回用，減少了運行費用，具有投資少、占地面積較小、運行費用低等優(yōu)點，符合中小型鍋爐煙氣脫硫工藝選擇的 “ 技術成熟、經(jīng)濟合理、工程可行 ’” 三統(tǒng)一原則，因此本方案采用 雙堿法 脫硫工藝。 SO2 吸收凈化過程，處理的是低濃度 SO2 煙氣，煙氣量相當可