某城鎮(zhèn)集中供熱燃煤鍋爐除塵、脫硫、脫硝處理系統設計[開題報告]

1、<p><b>　　畢業(yè)論文開題報告</b></p><p><b>　　環(huán)境工程</b></p><p>　　某城鎮(zhèn)集中供熱燃煤鍋爐除塵、脫硫、脫硝處理系統設計</p><p>　　一、選題的背景、意義</p><p>　　土地沙漠化、生態(tài)物種大量滅絕、自然資源匾乏、環(huán)境污染嚴重，人類賴

2、以繁衍生息的地球正逐漸失去她原有的美麗和富饒，發(fā)展循環(huán)經濟開始成為國際社會的一大趨勢。從長遠來看，我們必須把發(fā)展循環(huán)經濟確立為國民經濟和社會發(fā)展的基本戰(zhàn)略目標，進行全面規(guī)劃和實施，這樣才可能有效克服我們正在面臨的壞境與資源危機。</p><p>　　我國的能源結構以煤為主。目前，煤炭占一次能源總消耗量的70%左右，據預測，一直到2050年，煤炭在我國一次能源需求中的比重仍將達到65%左右，在開采的煤炭中，80%以

3、上用于燃燒，大量煤炭的燃燒利用，造成了嚴重的環(huán)境問題[1]，在這些問題中，燃煤引起的二氧化硫和酸雨污染影響著我國國民經濟的發(fā)展，危害著人民的身體健康，并對我國的自然生態(tài)造成了嚴重的破壞，因此，減少燃煤污染物的排放量，控制二氧化硫和氮氧化物的污染，是目前及未來相當長時期內我國環(huán)境保護領域必須面對的重要課題。</p><p>　　整體上看，除塵工藝和設備已日趨完善，已形成一定的規(guī)模生產能力。而對脫硫工藝和設備，除少數

4、引進國外的脫硫工藝和設備能確保可靠、有效運行外，多數工藝和設備尚處在小試探索或中試階段，到最后進入實用階段，還有許多問題需要完善。</p><p>　　煤炭是一項重要的能源資源，現今世界上電力產量的60％是利用煤炭資源生產的。中國是燃煤大國，一次能源消耗76％是煤。燃煤鍋爐排放的煙道氣中含有煙塵、S02、NO等有害氣體，如不加以控制，隨著與日俱增的煤炭消耗會導致環(huán)境的嚴重惡化。 城鎮(zhèn)中集中供熱中產生在這里就占了非

5、常大的部分。</p><p>　　近年來全國酸雨污染狀況不但沒有明顯好轉，部分地區(qū)還呈現加重趨勢，使土壤酸化和貧痔化，對文物古跡、森林、水生生物等都造成嚴重的破壞。據有關數據顯示，我國每年因酸雨直接或者間接損失高達1000億元以下，由此可見，治理酸雨已經刻不容緩，污染控制任重而道遠。</p><p>　　目前國內外采用的脫硫技術中，主要采用的方法仍然是煙氣脫硫，在煙氣脫硫中又分為濕法、干法

6、和半干法三種工藝，其中濕法脫硫工藝占己安裝PGD機組總容量的85%左右，而美國、日本、德國甚至達到了90%以上，其中包括石灰石一石膏法、海水脫硫、磷錢復合肥法、鈉堿法、氨肥法、氧化鎂法等等[2]。控制NOx排放的主要技術大致可以分為三種:低污染燃燒(低過量空氣燃燒、空氣分級燃燒、燃料分級燃燒等)、爐膛噴射脫硝(噴氨或尿素、噴入水蒸氣、噴入二次燃料等)、煙氣脫硝(干法煙氣脫硝和濕法煙氣脫硝)。煙氣脫硝主要有選擇性催化還原法、非選擇性催化還

7、原法、選擇性非催化還原法、氧化銅法及電子束照射法等，濕法脫硝大多具有同時脫硫的效果。</p><p>　　二、相關研究的最新成果及動態(tài)</p><p>　　除塵脫硫一體化是將高溫煤氣中的粉塵顆粒和氣態(tài)SO2在一個單獨的捕集單元中脫除。除塵脫硫一體化裝置可概括為干法和濕法兩種。目前國內外已開發(fā)了大量脫硫除塵一體化裝置，主要有水膜除塵器、文丘里旋風水膜除塵器、臥式旋風水膜除塵器、噴淋塔除塵脫硫

8、裝置、沖擊式水浴除塵器、自激式除塵器、旋流板塔脫硫除塵一體化裝置以及高壓靜電濾槽復合型臥式除塵器[3]等濕式處理裝置。由于除塵脫硫一體化工藝具有投資少、運轉費用低、脫硫率適中、操作管理簡便、結構緊湊、占地面積小等優(yōu)點，近年來已被廣泛應用。下面介紹幾種新型的除塵與脫硫一體化裝置和一些脫硫脫銷裝置：</p><p>　?。?） 多管文丘里煙氣除塵脫硫裝置</p><p>　　煙體由下向上進入文

9、丘里管，由于離心力作用，塵粒被甩到裝置的濕內壁上，然后被溢流堰上流下的堿液洗滌下來。其除塵效果約為85—90％，脫硫效率達到90％以上。該裝置是一種結構簡單、高效、高可靠性、低費用的煙氣脫硫除塵設備，既適合于新建燃煤(油)鍋爐，又適合于已有濕式除塵器增加脫硫功能[4]。</p><p>　　（2）噴流塔脫硫除塵裝置</p><p>　　該噴流塔吸收劑從塔下部的管網高速噴出，到達至高點后分散

10、成霧滴下落，與從管網下部進入并穿過管網的煙氣充分接觸，形成流化層，完成除塵脫硫過程。本技術用于同時脫硫除時，在脫硫條件下運行，可達到99．6％以上的除塵效率和92％以上的脫硫效率。該裝置結構簡單、壓降小、效率高、生產能力大，適于處理大規(guī)模煙氣[5]。</p><p>　?。?）濕式旋流煙氣脫硫除塵一體化裝置</p><p>　　煙氣從塔底部切線方向進入除塵脫硫器主體，自下而上與吸收液逆流接

11、觸。煙氣在旋流板上旋激液體，把液體分散成較小的液滴，增大了傳質效果。氣相和液相在接觸過程中，氣相中的煙塵和二氧化硫在擴散、碰撞的作用下被捕獲截留和吸收。液滴和顆粒物又在離心力的作用下，甩向四周的薄液流邊界層而被除去。該裝置具有開孔率大、負荷高、壓降低、處理能力大、操作彈性大、不易堵塞等優(yōu)點。對中小型燃煤鍋爐的脫硫除塵具有一定的推廣應用價值[6]。</p><p>　?。?） SCX-III型濕式除塵脫硫裝置<

12、;/p><p>　　廢氣經集氣罩抽風系統進入袋式除塵器，除去絕大部分廢塵后經引風機進入濕式脫硫除塵一體化設備，除去廢氣中的二氧化硫及進一步除去粉塵，其余廢氣經煙囪排出。其脫硫效率為大于85％，除塵效率大于80％。該裝置綜合應用了氣液旋轉霧化、文丘里、旋流板等先進技術以提高氣液傳質速率，強化SO：吸收和除霧功能，具有脫硫除塵一體化、脫硫率高、阻力小等優(yōu)點[7]。</p><p>　?。?）移動床

13、活性焦煙氣脫硫與除塵中式裝置</p><p>　　該裝置吸附塔結構為錯流移動床，煙氣流通截面為矩形?；钚越褂身敳考尤?，靠重力自上向下緩慢下移，同時，煙氣由活性焦層的一側連續(xù)錯流穿過焦層。煙氣與活性焦接觸時，煙氣中的SO：被活性焦吸附脫除。含塵氣體通過該床層時，活性焦床層相當于一臺顆粒過濾器，其過濾作用能除去大部分煙塵。其脫硫效率達98％，除塵效率大于95％。該裝置具有設備簡單、操作與控制容易、運行穩(wěn)定可靠、脫硫過

14、程基本無水耗和不對環(huán)境造成二次污染等優(yōu)點[8-9]。</p><p>　?。?）煙氣循環(huán)流化床同時脫硫脫硝技術</p><p>　　煙氣循環(huán)流化床同時脫硫脫硝工藝是在煙氣循環(huán)流化床脫硫的基礎上通過添加活性吸收劑等實現脫硫脫硝的一種新型煙氣脫除技術。20 世紀70 年代德國魯奇公司首先研究開發(fā)了煙氣循環(huán)流化床脫硫技術(CFB - FGD) 。目前,德國、瑞士等歐洲國家循環(huán)流化床煙氣脫硫已經工

15、業(yè)化運行。在我國,循環(huán)流化床煙氣脫硫技術首先由福建龍凈環(huán)保股份有限公司引入中國, 并在山西榆社的2×300 MW新建機組中配套了該CFB 脫硫裝置, 該裝置已于2004 年成功投入商業(yè)運行[10-11]。</p><p>　?。?）煙氣脫硫脫硝一體化吸收</p><p>　　在同一反應器內聯合脫硫脫硝處理技術目前仍處于研發(fā)階段,應用以金屬氧化物為主要活性組分的一體化吸收/ 催化劑

16、進行聯合脫硫脫硝的原理是:利用金屬氧化物與煙氣中SO2 和O2 反應生成硫酸鹽以達到脫硫目的,而金屬氧化物本身與脫硫反應的生成物均可作為NOx 催化還原的催化劑,從而達到同時脫硫脫硝的效果[12-13]。</p><p>　　過渡金屬氧化物作為脫SOx 催化劑研究很多,其中不少申請了專利[14] ,幾乎第一過渡系列的元素Mn 、Fe 、Co 、Ni 、Cu 均可作為脫硫劑的有效成。ZnO干式系統對SO2 的吸附活

17、性并不理想,除非系統中存在大量水蒸氣,且在低溫下才能很好吸收SO2 。工業(yè)化的氧化鋅法主要是濕法,以ZnO 料漿作為吸收劑。目前ZnO 在熱煤氣脫硫方面應用更為廣泛[15] 。</p><p>　　三、課題的研究內容及擬采取的研究方法（技術路線）、及預期達到的目標</p><p>　　本課題的研究是在總結前人研究成果的基礎上，做的一次嘗試和創(chuàng)新，開發(fā)出具有優(yōu)良供熱燃煤鍋爐除塵、脫硫、脫硝處

18、理系統，為以后的開發(fā)與研究有參考的依據和信息，具有一定的社會價值和經濟價值。</p><p>　　設計目標：設計耗煤量：1000kg/h；排煙溫度；160℃；空氣過剩系數:α=1.3；煙塵排放因子30%；煤的工業(yè)分析：C=78.5%；H=3.7%；S=2.5%；O=4.7%；氮忽略不計，灰分10.6%；按鍋爐大氣污染物排放標準（GB13217-2001）中二類區(qū)標準執(zhí)行。準狀態(tài)下煙塵濃度排放標準：200mg/m3

19、；標準狀態(tài)下SO2排放標準：900mg/m3；標準狀態(tài)下氮氧化物排放標準：400mg/m3。</p><p>　　擬采取的方法：還原法脫硫、脫硝、除塵一體化技術。從自然現象中找到切入點,率先應用還原法治理煙氣污染,運用地質化學原理,按火山口固硫成因原理,在本項目工藝流程中通過2級吸收、2次配氣,將煙氣均勻注入脫硫塔還源液內,多元化還原反應沉積單質硫,煙氣SO2 回收率達95%以上,煙塵凈化率達99%,且還原液可循

20、環(huán)使用,無二次污染。</p><p>　　其反應式：5SO2+5H2O→5H2SO3</p><p>　　3H2SO3+3Na2S→3Na2SO3+3H2S</p><p>　　2H2S+SO2→3S↓+2H2O</p><p>　　配氣式： 2H2O+3O2→2H2SO3（O2充足時）</p><p>　　2H2S

21、+O2→2H2O+2S↓</p><p>　　Na2S+2H2O→NaOH+H2S</p><p>　　4NO2+4NaOH+O2→4NaNO3+2H2O</p><p>　　使用該技術后，能達到按鍋爐大氣污染物排放標準（GB13217-2001）中二類區(qū)標準執(zhí)行。預期達到的目標：標準狀態(tài)下煙塵濃度排放標準：200mg/m3；標準狀態(tài)下SO2排放標準：900mg/m

22、3；標準狀態(tài)下氮氧化物排放標準：400mg/m3。</p><p><b>　　四、計劃進度：</b></p><p>　　2010.11.22-2011.1.10 完成外文翻譯、文獻綜述和開題報告等工作；</p><p>　　2011.1.10-2011.3.11 編寫畢業(yè)設計方案，做好設計所需前期準備工作；</p>&l

23、t;p>　　2011.3.11-2011.4.10 完成工藝、設備設計計算，編寫設計說明書；</p><p>　　2011.4.11-2011.5.1 用Auto CAD作出煙氣凈化處理工藝流程和主要設備、構筑物圖；</p><p>　　2011.5.1-2011.5.14 畢業(yè)設計初稿撰寫、修改及定稿，評閱；</p><p>　　2011.5.

24、15-2011.5.23 論文ppt制作、參加設計答辯，提交與畢業(yè)設計相關的其它材料。</p><p>　　2011.5.24-2011.6.9 畢業(yè)論文答辯資格審查、答辯和成績評定</p><p><b>　　五 參考文獻</b></p><p>　　[1]鄭瑛,鄭楚光.非鈣基的煙氣脫硫技術綜述.華中科技大學煤燃燒國家重點實驗室.2004年

25、中國國際脫硫脫硝技術與設備展覽會暨技術研討會</p><p>　　[2]郝吉明,工書肖,陸永琪編著.燃煤二氧化硫污染控制技術手冊[M].北京：工業(yè)出版社.2001</p><p>　　[3]劉振全,朱青青,孔秀琴．復合型除塵器除塵脫硫一體化工藝實驗研究[J]．環(huán)境污染治理技術與設備,2006,6(3)：131-134．</p><p>　　[4]儲嘉銘，江智賢，周建

26、新，等.多管文丘里煙氣除塵脫硫裝置[J].環(huán)境工程，2006，24(1)：3841．</p><p>　　[5]張俊豐，童志權.噴流塔脫硫除塵技術研究[J].環(huán)境污染治理技術與設備。2005，6(2)：84-87．</p><p>　　[6]楊麗芳,何家寧,徐曉軍.濕式旋流脫硫除塵一體化裝置在燃煤鍋爐煙氣凈化上的應用[J].環(huán)境工程學報,2007,l(4)：96-100.</p>

27、;<p>　　[7]李方文,劉文華,劉芬,等．株洲市白馬精煉廠冶煉煙氣脫硫工程設計[J] .現代化工，增刊，2006，26，267-270.</p><p>　　[8]Jiantao Zhan，Jiejie Hutmg，Jinhu Wu．et a1．Modeling and optimization 0fthemoving granularbedfor combined hot gas desulf

28、urization and dust》</p><p>　　moral[J]．Powder Technology，2008，180(1)：2-8.</p><p>　　[9]翟尚鵬，劉靜，辛昌霞，等.移動床活性焦煙氣脫硫與除塵中試研究[J].環(huán)境科學，2006，27(5)：850-854.</p><p>　　[10]趙毅,韓鐘國,韓穎慧,等.干法煙氣同時脫硫脫硝技

29、術的應用及新進展[J] .工業(yè)安全與環(huán)保,2009,35（2）：4-6.</p><p>　　[11]張朝暉,趙毅,馬雙忱.燃煤電廠煙氣聯合脫硫脫氮技術發(fā)展現狀.電力情報,2001 (1) :4-8.</p><p>　　[12]Macken C ,Hodnett B K,Paparatto G. Testing of t he CuO/ Al2O3catalyst2sorbent in

30、extended operation for t he simultaneous re2moval of NOx and SO2 f rom flue gases [J] . Ind Eng Chem Res ,2000 ,39 (10) :3868-3874.</p><p>　　[13] Centi G,Hodnett B K,J aeger P , et al . Development of copper

31、2on2alumina catalytic materials for t he cleanup of flue gas and t he dis2posal of diluted ammonium sulfate solutions [J] . J Mater Res ,1995 ,10 (3) :553-561.</p><p>　　[14] Van der Wal ,Willem J J Kuijpers