化原课程设计

2020-03-03 03:07:24 来源：范文大全收藏下载本文

1.设计任务

1.1 项目概况 1.1.1概述

1.1.2设备产业化项目技术的选择

1.1.3 氨法脱硫的发展历史 1.2 设计条件 1.2.1 设计参数 1.2.2 操作条件 1.2.3 相关物性参数 1.3 附加说明 2.反应原理和设计方案说明

2.1 反应原理 2.2 设计方案说明 2.3 设计方案补充说明

3.烟气脱硫工艺主要设备吸收塔设计和选型 3.1 吸收塔的设计

3.1.1吸收塔的直径和喷淋塔高度设计

3.1.2吸收塔喷淋系统的设计（喷嘴的选择配置） 3.1.3吸收塔底部搅拌器及相关配置 3.1.4吸收塔材料的选择

3.1.5吸收塔壁厚的计算(包括计算壁厚和最小壁厚) 3.1.6吸收塔封头选择计算 3.1.7吸收塔裙式支座选择计算 3.1.8吸收塔配套结构的选择 3.2 吸收塔最终参数的确定 3.2.1 设计条件 3.2.2吸收塔尺寸的确定

3.2.3 吸收塔的强度和稳定性校核 4.液氨吸收液量的计算

4.1 液氨需量的计算 4.2 氨水的配制计算 4.3 硫酸铵产量的计算 5.附属设备的选择

5.1 设备选型 5.1.1液氨供应系统 5.1.2 硫胺处理加工系统 5.1.3 管道输送设备 5.2氨设备使用备注 5.2.1氨存储注意事项 5.2.2氨泄漏事故处理指导 6.项目预算

7.设计总结及参考文献

1、设计任务：

1.1 项目概况

1.1.1 概述

我国是世界上少数几个以煤炭为主要能源的国家之一，煤炭在我国一次能源的生产和消耗中，一直占70%以上。

随着我国国民经济的发展，我国煤炭的消耗量逐年大幅度增加，从1990年的10.6亿吨增加到1995年的13.1亿吨，预计在2010年将达到20亿吨以上。我国二氧化硫排放量约有90%来自煤炭消费，煤炭直接燃用是造成二氧化硫污染的绝对主要因素。大量二氧化硫的排放是我国降水呈酸性的主要原因。

二氧化硫污染和酸雨的危害面极广，包括农业、工业、交通运输、建筑物、人身健康等诸多方面，造成的经济损失是巨大的。据有关资料统计，由于酸雨污染所造成的直接经济损失达到数百亿元人民币。

燃煤和煤炭加工工程中产生的大量污染物，导致严重的大气污染、酸雨和水污染，每年我国煤炭总产量的84%用于动力煤，供应我国电站锅炉、工业锅炉和工业炉窑直接燃烧。在这庞大的锅炉用户中，目前大型电站已基本安装脱硫装置，但对于老发电锅炉机组、工业锅炉和工业窑炉基本没有安装脱硫装置，因此，大力发展适合这部分锅炉的烟气脱硫技术及装置，是目前我国减少二氧化硫、氮氧化物和烟尘污染的主要任务，是实现可持续发展的重要组成部分。

1.1.2 设备产业化项目技术的选择

控制二氧化硫排放，可将脱硫技术分为燃烧前、燃烧中和燃烧后3种。燃烧前脱硫主要是指选煤、煤气化、液化和水煤浆技术；燃烧中脱硫指的是低污染燃烧、型煤和流化床燃烧技术和目前推广和研究的流化床气化为基础的燃气-蒸汽联合循环发电技术；燃烧后脱硫也即所谓的烟气脱硫技术。燃烧前脱硫由于投资大，且占用较大场地，该工作在煤炭供应部门解决。燃烧中脱硫不容易实现，故目前国内已建锅炉脱硫主要是烟气脱硫。

烟气脱硫技术，主要分为石灰石－石膏法、循环流化床法、氨法、海水脱硫法、电子束法，各方法中又有不同的工艺。

本课程设计采用氨法烟气脱硫，其作为湿法烟气脱硫技术的一种，以氨作为吸收剂其副产品为亚硫酸铵的烟气脱硫系统，在设计冗余与常规石灰石-石膏法相同的条件下，氨法脱硫具有以下特点：

● 吸收塔不易结垢。由于氨具有更高的反应活性，且因亚硫酸铵溶液的化学特性，决定了可以避免结垢。

● 氨法更适合于中高硫煤的脱硫。采用石灰石-石膏法时，煤的含硫量越高，石灰石用量就越大，费用也就越高，而采用氨法时，因副产物的价值较高，含硫量越高，其副产品硫酸铵产量越大，也就越经济。

● 氨法脱硫过程中产生的副产品亚硫酸铵可综合利用，生产固体硫酸铵成为肥料，无废水排放，无二次污染，符合循环经济的理念和环保产业发展的方向。

● 耗能低，因脱硫过程中不需降、升温，吸收塔阻力小，以广东南海发电厂200MW机组烟气脱硫为例，脱硫运行电耗占总发电量的0.04%。

● 不需设旁路烟道（用户要求设置除外），吸收剂停止供应时，反应塔作烟道使用，不影响机组、锅炉的正常运行。

● 脱硫装置高效、方便，氨法烟气脱硫活性强、反应速率快。脱硫剂为澄清的氨水清液，脱硫副产物皆为易溶性物质，无结垢、无磨损，更容易实现自动控制。烟气不用降温即可进入吸收塔进行脱硫反应，处理后的烟气不用升温即能在露点以上温度排放，脱硫效率大于95%。整个脱硫工艺流程简单，只需配备相应的监管人员就可以运行。

● 阻力小，吸收塔阻力450Pa左右，火电厂脱硫系统建造时，能充分利用原引风机压头的富裕量，一般不需设增压风机或更换引风机，必要时将原引风机叶轮升级即可。

● 占地面积小，220T/h锅炉吸收塔直径6-7米，410T/h锅炉吸收塔直径7-8米，每台锅炉可配一个塔，也可每个引风机口配用一座塔，在脱硫配置上目前是国内占地面积最少的湿法脱硫技术。

● 设备投资低，而且脱硫副产物可综合利用。

综上所述，因此我们小组以氨法烟气脱硫技术为依托，吸收和消化技术中关键设备的加工制造技术，形成与之向匹配的设备加工能力，致力于国家的环保行业。环保行业是新兴行业，行业前景良好，同时利国利民。烟气脱硫技术其目的是减少二氧化硫的排放，降低酸雨的产生几率。我们小组的氨法脱硫技术不但无三废排放，更不消耗如蒸汽等其他能源，做到资源节约，更有力于保护自然环境，建立和谐社会，维护可持续发展。对我国市场经济和社会发展有这重要的意义作用。

1.1.3氨法脱硫的发展历史

70年代初，日本与意大利等国开始研制氨法脱硫工艺并相继获得成功。氨法脱硫工艺主体部分属化肥工业范筹，对电力企业而言比较陌生，这是氨法脱硫技术未得到广泛应用的主要因素。随着合成氨工业的不断发展以及厂家对氨法脱硫工艺自身的不断完善和改进，进入90年代后，氨法脱硫工艺渐渐得到了应用。

国外研究氨法脱硫技术的企业主要有：美国：GE、Marsulex、Pircon、Babcock& Wilcox；德国：Lentjes Bischoff、Krupp Koppers ；日本：NKK、IHI、千代田、住友、三菱、荏原；等等。不同工艺的氨法脱硫自20世纪80-90 年代开始应用，日本NKK （日本钢管公司）在70年代中期建成了200MW 和300MW 两套机组，目前已累计运行二十多年。美国GE（通用环境系统公司）于1990年开始建成了多个大型示范装置，规模从50MW至300MW.德国Krupp Koppers （德国克虏伯公司）也于1989年在德国建成65MW示范装置，目前已累计运行十多年。据不完全统计，全世界目前使用氨法脱硫的机组大约在10000MW 左右。但是，氨法脱硫技术长时间存在着气溶胶、氨损、副产品稳定性的问题，加上氨法起步晚、业绩少，这些都是制约氨法在烟气脱硫上推广的因素，一直没有被企业和环保部门完全接受。1995年国家计委和科技部将氨法脱硫技术作为国家重点科技攻关项目并列入“十五\"863项目，经过一些科研机构和企业的多年烟法和工业试验，逐渐形成了适合我国国情的氨回收法脱硫技术并树立了工程业绩。目前国内氨法脱硫最大的业绩是镇江江南环保工程建设有限公司在天津碱厂建设的60MW机组氨回收法烟气脱硫装置，该装置的成功应用，彻底解决了困扰氨法脱硫技术在锅炉烟气脱硫工程上使用的难题，为氨法脱硫技术在我国的全面应用拉 1.2 设计条件

1.2.1 设计参数烟气处理量为30万m

3/h（150℃、101.3 kpa），混合气体中SO2的质量浓度为1200mg/ m 吸收率为98% 1.2.2 操作条件

操作压力1.5atm，操作温度75℃ 1.2.3相关物性参数

70℃时水的黏度μ=406.0μPa·s,对于水ψ=1； 3水的摩尔质量M=18kg/kmol； 25℃时水的密度：1000kg/m³；标准状况下T=273.15k,P=101.3kpa；标准状况下空气的密度：1.29kg/m³；空气的摩尔质量M=29kg/kmol； 1.3附加说明

塔内烟气流速3.5m/s；吸收区烟气停留时间t=4s；液气比L/G=8L/m3

浆液停留时间t1=4 min