【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 時(shí)，顆粒完全懸浮在向上的氣流中，并在床層上形成一明顯的上界面，即床層的密相段，這是床內(nèi)氣固兩相進(jìn)行傳質(zhì)與傳熱的主要區(qū)域，在密相段中的固體看起來(lái)像沸騰著的液體，并且在很多方面具有液體的性質(zhì)。 （ 3）氣力輸送狀態(tài)：當(dāng)空床氣速升高到一定值后，流化床上界面消失，床層空隙率劇增，顆粒分散懸浮在氣流中，被氣流帶走，其相應(yīng)氣速 稱為最大氣速tU，或稱為顆粒的終端速度。 由上可知，要維持 床層 處于良好的流化床狀態(tài)和脫硫效果，氣流速度應(yīng)處于mfU與tU之間，并且保持足夠反應(yīng)時(shí)間和較小的壓力損失 （ 1） SO2被水吸收的化學(xué)反應(yīng)機(jī)理 SO2溶于水，發(fā)生下列反應(yīng) 河南城建學(xué)院設(shè)計(jì) 1 概述 4 SO2（ g） +H2O======H++HSO3 （ 2） CaO 吸收劑的水合反應(yīng) 流化床內(nèi)此反應(yīng)在 吸收劑 SO2與噴入的霧化水之間 進(jìn)行，反應(yīng)式為 CaO（ s） + H2O (l)======Ca(OH)2+CaO 水合反應(yīng)是一個(gè)劇烈的放熱反應(yīng)。當(dāng) CaO 對(duì)水產(chǎn)生劇烈親和反應(yīng)，把水吸進(jìn)固體空隙中，激發(fā)大量的熱，在粒子內(nèi)部產(chǎn)生強(qiáng)大的膨脹力，使顆粒迅速分裂破碎，變?yōu)樾☆w粒。 （ 3） CaO 與 SO O2的反應(yīng) CaO（ s） + SO2 (g)+ 189。O2===== CaSO4(s) 由熱力學(xué)觀點(diǎn)來(lái)看，反應(yīng)速度受反應(yīng)條件（如溫度，濃度）的嚴(yán)格限制，在760℃以上時(shí)，此反應(yīng)變得顯著，溫度不斷升高，反映速 度亦隨著增加，當(dāng)溫度增加到 1000℃以上后，反映速度增加的非常緩慢。 （ 4） Ca(OH)2與 SO2的反應(yīng) Ca(OH)2 (s)+ SO2 (g)===== CaSO3(s)+ H2O (g) 此反應(yīng)在 590℃條件下，可以直接完全進(jìn)行。對(duì)于以除去 SO2 來(lái)說(shuō)，溫度應(yīng)保持在 480～ 650℃范圍內(nèi)，若反應(yīng)溫度低于 480℃時(shí)，反映幾乎就無(wú)法進(jìn)行。但是，當(dāng)氣相中存在一定量水分時(shí)，即使反應(yīng)溫度小于 120℃時(shí)，反應(yīng)也是可以進(jìn)行的。KlingSper 首先系統(tǒng) 研究了溫度對(duì)脫硫效率的影響，并認(rèn)為 （ a）溫度是此反應(yīng)最為重要的 影響因素。 （ b）反應(yīng)在 420℃以下進(jìn)行時(shí)，脫硫效率受溫度影響不大，雖然 Ca(OH)2與SO2的反應(yīng)隨溫度升高，反映速率有所提高，但溫度不超過(guò) 420℃時(shí)，效果不顯著。 （ c） CaO、 SO2的水合反應(yīng)是個(gè)極快的放熱反應(yīng)，只要濕度足夠，大多數(shù) CaO將迅速反應(yīng)生成 Ca(OH)2。 （ d） SO2在水中溶解度受溫度限制，但在有堿離子存在時(shí)，其溶解度大大增加。在 CFB 系統(tǒng)中，水直接吸收 SO2的量遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于 Ca(OH)2在濕潤(rùn)狀態(tài)下吸收 SO2的量。 （ e） SO2與 CaO 反應(yīng)在高于 800℃溫度下反應(yīng)劇烈，在較低溫度且沒(méi)有水分 濕潤(rùn)條件下，反應(yīng)不明顯。 （ f）即使在較低溫度下（低于 120℃）。只要存在足夠水分， Ca(OH)2與 SO2的反應(yīng)充分。 （ 5）循環(huán)流化床脫硫綜合反應(yīng)機(jī)理 綜上所述，在 CFB 系統(tǒng)中脫硫的主要化學(xué)反應(yīng)可表示為 CaO（ s） + H2O (l)====== Ca(OH)2 (s) 河南城建學(xué)院設(shè)計(jì) 1 概述 5 Ca(OH)2 (s)+ SO2 (g)+ H2O (l)===== CaSO3(s)+ 2 H2O (g) CaSO3+ 189。O2===== CaSO4 (s) 由反應(yīng)式可以看出，直接影響脫硫效率的因素是氧化鈣 和水分的含量。鈣硫比較高時(shí)，反應(yīng)時(shí)氧化鈣過(guò)量，二氧化硫就能得到較高的去除率。水含量有利于氫氧化鈣生成，能促進(jìn)二氧化硫吸收。 由試驗(yàn)結(jié)果可知， CFB 反應(yīng)器中噴入的水使氧化鈣表面 CFB 形成氫氧化鈣，煙氣因?yàn)樗恼舭l(fā)而冷卻，氧化鈣與水反應(yīng)很快，床內(nèi)固體主要是氫氧化鈣和脫硫后的產(chǎn)物，氣固反應(yīng)開(kāi)始發(fā)生在吸收劑粒子外表，隨著反應(yīng)進(jìn)行，反應(yīng)面向內(nèi)部移動(dòng)。由于磨損使吸收石灰粒子的未反應(yīng)表面不斷暴露出來(lái)，有利于反應(yīng)的順利進(jìn)行。但是由于粒子磨損（特別是在濕潤(rùn)條件下），小粒子不斷被煙氣帶出床外，床重不斷發(fā)生變化。維持床重 的恒定，是 CFB 反應(yīng)器正常進(jìn)行的基礎(chǔ)。在噴水條件下，粒子的磨損機(jī)理對(duì) CFB 反應(yīng)器正常運(yùn)行具有重要意義，而噴水量對(duì)粒子磨損破碎劑脫硫效率有重 要影響。 河南城建學(xué)院設(shè)計(jì) 2 設(shè)計(jì)資料 6 2 設(shè)計(jì)資料 單位生產(chǎn)情況 設(shè)計(jì)項(xiàng)目為 1?60t/h+1?75t/h 三廢鍋爐，燃料為某工業(yè)區(qū)洗中煤，摻燒化肥廠造氣爐排出的廢渣和廢氣。其中 60t/h 三廢余熱鍋爐：燃用洗中煤及爐渣：1216t/h，造氣爐吹風(fēng)氣氣流量 5000080000m3/h， H2S 含量 8001000mg/m3；其中75t/h 三廢余熱鍋爐：燃用洗中煤及爐 渣： 1520t/h，造氣爐吹風(fēng)氣氣流量5000080000m3/h， H2S 含量 8001000mg/m3。排煙溫度為 135℃，治理工程在廠區(qū)內(nèi) 60 m ?50 m 范圍內(nèi)，煙管出鍋爐房的相對(duì)標(biāo)高為 m。 煤質(zhì)資料參數(shù) 表 1 煤質(zhì)參數(shù) 序號(hào) 項(xiàng)目 符號(hào) 單位 1 工作基碳份 Car% 24 2 工作基氫份 Har% 3 工作基氧份 Oar% 4 工作基氮份 Nar% 5 工作基硫份 Sar% 6 工作基水份 Mar% 7 工作基灰份 Aar% 8 可燃揮發(fā)份 Vdaf% 9 工作基低位發(fā)熱量 Q， ar MJ/kg 灰成分分析 表 2 灰分分析 序號(hào) 名稱 符號(hào) 單位 設(shè)計(jì)煤種 校核煤種 1 二氧化硅 SiO2 % 2 三氧化二鋁 Al2O3 % 河南城建學(xué)院設(shè)計(jì) 2 設(shè)計(jì)資料 7 3 三氧化二鐵 Fe2O3 % 5 4 氧化鈣 CaO % 5 氧化鎂 MgO % 6 氧化鉀 K2O % 7 氧化鈉 Na2O % 8 三氧化硫 SO3 % 9 五氧化二磷 P2O5 % 10 二氧化鈦 TiO2 % 氣象和地理?xiàng)l件 表 3 氣象和地理參數(shù) 排放濃度 新建鍋爐（按國(guó)家排放標(biāo)準(zhǔn)） 2SO 排放標(biāo)準(zhǔn)濃度限值為 100 3/mg m ，煙塵排放濃度限值為 30 3/mg m 序號(hào) 氣象和地理?xiàng)l件 參數(shù) 1 多年平均大氣溫度 ℃ 2 多年極端最高氣溫 ℃ 3 多年極端最低氣溫 ℃ 4 多年平均相對(duì)濕度 67% 5 多年平均風(fēng)速 6 累 年瞬時(shí)最大風(fēng)速 20m/s 7 最大凍土深度 22cm 8 最大積雪深度 22cm 9 地基承載力 230kPa 10 抗震設(shè)防烈度 6 度 11 設(shè)計(jì)基本地震加速度值 河南城建學(xué)院設(shè)計(jì) 2 設(shè)計(jì)資料 8 工藝流程的選擇 除塵設(shè)備 ，總的脫硫除塵工藝流程如下頁(yè)圖所示 袋式除塵器 石石灰灰倉(cāng)倉(cāng) 循環(huán)流化床吸收塔 預(yù)除塵之后的煙氣 反反 應(yīng)應(yīng) 器器 下下 料料 倉(cāng)倉(cāng) 脫硫灰倉(cāng) 引風(fēng)機(jī) 煙煙囪囪 圖 1 脫硫除塵工藝流程 河南城建學(xué)院設(shè)計(jì) 3 袋式除塵器的選型與設(shè)計(jì) 9 3 袋式除塵器的選型與設(shè)計(jì) 除塵器的選擇 除塵器的比較見(jiàn)表 4 表 4 常用除塵器性能比較 根據(jù)工況下煙氣量、煙氣溫度及要求達(dá)到的除塵效率來(lái)確定除塵器（袋式除塵器）通過(guò)對(duì)以上因素的分析參考專業(yè)書(shū)籍，我決定使用袋式除塵器，并且根據(jù)煙氣流量等要求選用 回轉(zhuǎn)反吹扁布袋除塵器。 過(guò)濾機(jī)理 袋式除塵器通過(guò)由棉、毛、人造纖維等所加工 成的濾料來(lái)進(jìn)行過(guò)濾，主要依靠濾料表面形成的粉塵初層和集塵層進(jìn)行過(guò)濾作用。它通過(guò)以下幾種效應(yīng)捕集粉塵： （ 1）篩濾效應(yīng)：當(dāng)粉塵的粒徑比濾料空隙或?yàn)V料上的初層孔隙大時(shí)，粉塵便被捕集下來(lái)。 除塵器名稱 適用的粒徑范圍 /μm 效率 /% 阻力 /Pa 設(shè)備費(fèi) 運(yùn)行費(fèi) 重力沉降室 ＞ 50 ＜ 50 50130 少 少 慣性除塵器 2050 5070 300800 少 少 旋風(fēng)除塵器 530 6070 8001500 少 中 沖擊水浴除塵器 110 8095 6001200 少 中下 沖擊 式除塵器 ＞ 5 95 10001600 中 中上 文丘里除塵器 9098 400010000 少 大 電除塵器 9098 50130 大 中上 袋式除塵器 9599 10001500 中上 大 河南城建學(xué)院設(shè)計(jì) 3 袋式除塵器的選型與設(shè)計(jì) 10 （ 2）慣性碰撞效應(yīng)：含塵氣體流過(guò)濾料時(shí)，塵粒在慣性力作用下與濾料碰撞而被捕集。 （ 3）擴(kuò)散效應(yīng)：微細(xì)粉塵由于布朗運(yùn)動(dòng)與濾料接觸而被捕集。 袋式除塵器是過(guò)濾式除塵器中的主要型式。它是將織物制成濾袋，當(dāng)含塵氣流體有穿過(guò)濾料孔隙時(shí)粉 濾料的預(yù)附層過(guò)濾技術(shù) 塵被攔截下來(lái)。沉積在濾袋上的粉塵通過(guò)機(jī)械振動(dòng)，從濾料表面脫下來(lái)，降至在灰斗中。一 般濾料網(wǎng)孔徑為 20～50μ m， 表面起絨的濾料網(wǎng)孔徑為 5～ 10μ m，若用新濾袋則除塵效率較低。濾袋使用一段時(shí)間后，少量塵粒被篩濾攔截，在網(wǎng)孔之間產(chǎn)生“搭橋”現(xiàn)象并在濾袋表面形成粉塵層后，除塵效率逐漸提高，阻力也相應(yīng)增大。濾袋具有多種除塵機(jī)理，除前述的重力沉降、慣性碰撞、截留分離及帶電荷粉塵 的外靜電作用，還有擴(kuò)散作用，即微小于 lμ m 的塵粒在氣體分子的撞擊下脫離流線，像氣體分子一樣向 濾袋纖維作布朗運(yùn)動(dòng)，以及粉塵粒徑大于 濾層孔隙被攔截下來(lái)的篩濾作用。大于 lμ m的塵粒，主要靠慣性碰撞，小于 lμ m的塵粒，主要靠擴(kuò)散作用 。 在傳統(tǒng)的袋式除塵器上使其預(yù)先附著一層粉塵層（稱為預(yù)附層），通過(guò)預(yù)附層材料的吸附、吸收、催化等效應(yīng)將工業(yè)廢氣中的氣、液相污染物預(yù)先凈化，然后再把煙氣中的固相污染物同時(shí)去除，這種技術(shù)稱為預(yù)附層過(guò)濾技術(shù)。例如在鋁電解過(guò)程所產(chǎn)生的煙氣中，除含有粉塵外，還有一定量的氟化氫和瀝青煙等?？梢圆捎醚趸X粉末作為預(yù)附層材料，利用氧化鋁粉末對(duì)氟化氫煙氣的吸附效應(yīng)和粉狀物對(duì)瀝青煙的隔離作用，達(dá)到高效、穩(wěn)定處理鋁電解煙氣的目的。采用白云石粉末作預(yù)附層材料進(jìn)行瀝青煙氣干式過(guò)濾凈化，也取得良好的效果。目前國(guó)內(nèi)外都在積極研究開(kāi)發(fā)此項(xiàng) 技術(shù)，使其得到更廣泛的應(yīng)用，如處理含 SO2的煙氣等。對(duì)于高粘性粉塵如氧化鋅粉塵，采用預(yù)附層技術(shù)處理，可使除塵器阻力下降，效率提高。 除塵器的選型 此次設(shè)計(jì)選用反吹風(fēng)袋式除塵器，其結(jié)構(gòu)如下圖所示： 河南城建學(xué)院設(shè)計(jì) 3 袋式除塵器的選型與設(shè)計(jì) 11 圖 1 ZC 回轉(zhuǎn)反吹扁帶除塵器結(jié)構(gòu)圖 ： 它由以下四部分組成：（詳見(jiàn)圖 2） 1．上箱體：包括除塵器蓋，旋轉(zhuǎn)揭蓋裝置、清潔室、換袋入孔、觀察孔、出氣口。 2．中箱體：包括花板、濾袋、濾袋框架、濾袋導(dǎo)口、過(guò)濾室筒體、進(jìn)氣口、入孔門(mén) 。 3．下箱體：包括定位支承架、灰斗、星形卸灰閥、支座。 4．反吹風(fēng)清灰機(jī)構(gòu)：包括旋臂、噴口、分圈反吹機(jī)構(gòu)、循環(huán)風(fēng)管、反吹風(fēng)管、反吹風(fēng)機(jī)、旋臂減速機(jī)構(gòu)。 反吹風(fēng)旋臂由置于頂蓋上的減速器驅(qū)動(dòng)，反吹風(fēng)機(jī)落地安裝，通過(guò)中心管與旋臂連接對(duì)于三、四圈布置的濾袋，旋臂設(shè)分圈反吹裝置。 星形卸灰閥、減速裝置和電機(jī)、反吹風(fēng)機(jī)、旋臂減速機(jī)構(gòu)及循環(huán)風(fēng)管路等均為配套件。根據(jù)用戶要求可以代配，平臺(tái)、梯子在系列化的總裝圖中未予示出，它們和反吹風(fēng)機(jī)基礎(chǔ)及循環(huán)風(fēng)管路應(yīng)視現(xiàn)場(chǎng)具體情況進(jìn)行設(shè)計(jì)和安裝。 河南城建學(xué)院設(shè)計(jì)