煙氣脫硫塔的設計【說明書+CAD】

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畢業(yè)設計任務書 院（系） 機械工程學院 專業(yè) 班級 學生姓名 指導教師/職稱 1. 畢業(yè)論文（設計）題目： 煙氣脫硫塔設計 2. 畢業(yè)論文（設計）起止時間： 年 月 日～ 年 月 日 3．畢業(yè)論文（設計）所需資料及原始數(shù)據(jù)（指導教師選定部分） （1）火電廠煙氣體積流率：7000Nm3/h； （2）煙氣入口SO2濃度：3800mg/m3 （3）SO2排放濃度≤400mg/m3 4．畢業(yè)論文（設計）應完成的主要內容 （1）完成一篇與設計相關的英文翻譯，譯后字數(shù)不得少于3000字； （2）針對煙氣燃燒后成分選擇合適的脫硫工藝； （3）設計脫硫塔； （4）繪制脫硫塔的裝配圖及主要零部件圖（零部件圖至少3張）。 5．畢業(yè)論文（設計）的目標及具體要求 （1）學會查閱文獻資料的方法 （2）知道脫硫的工藝及脫硫主要方法 （3）能夠對脫硫塔結構及重要零件進行設計計算 （4）會用繪圖軟件繪制裝配圖、零件圖繪制和三維效果圖 （5）學會文檔排版的基本知識 6、完成畢業(yè)論文（設計）所需的條件及上機時數(shù)要求 （1）設計手冊等相關資料 （2）上機200小時，用于繪圖和撰寫論文 開題報告 1題目來源 課題來源：社會實際 2研究目的和意義 硫污染問題最早是發(fā)達國家面臨的突出問題。工業(yè)革命以后，以煤炭火力發(fā)電廠為主，給空氣環(huán)境帶來嚴重的污染。如上世紀50年代英國的倫敦煙霧事件，北歐和美國酸雨對于森林和湖泊的破壞，紛紛引起了發(fā)達國家對于能源結構的改進的環(huán)境污染的治理。我國能源消費結構以煤為主，是世界第一大煤炭生產和消費國。2005年，我國煤炭消費量為21.4億噸，占一次能源消費總量的68.7%，大量燃燒煤炭造成了嚴重的環(huán)境問題。據(jù)統(tǒng)計，全國二氧化硫排放總量的90%是由燃煤造成的，二氧化硫污染已成為主要的大氣污染源，有三分之一的國土面積受到酸雨污染，生態(tài)環(huán)境、大氣質量問題突出，已嚴重影響我國經濟社會發(fā)展和人民生命健康。 隨著城市化、現(xiàn)代化以及工業(yè)的發(fā)展，國民經濟的持續(xù)快速發(fā)展 ,我國生產生活用電需求量、對能源的需求量也在迅速增長。能源的大量消耗，將會導致大量SO2及硫的污染物的生成 ,對我們以及我們賴以生存的環(huán)境產生了深刻的影響和損害。目前，隨著人們環(huán)保意識的增強和國家排污總量收費政策，火電廠大氣污染物排放標準等環(huán)保政策的強制執(zhí)行，燃煤電廠SO2排放的治理已勢在必行。能源生產部門既要實施高能高效的生產，同時也要滿足該領域的環(huán)保指標，承擔起經濟發(fā)展中對環(huán)境不可推脫的責任。煙氣脫硫，是一種應對能源燃燒生產中帶來的污染的技術。成功的煙氣脫硫技術，為人們在生活與發(fā)展中堅持人與自然的和諧提供了技術上的支持；同時也推進在工業(yè)、生產等領域的可持續(xù)發(fā)展。 因此本課題主要研究目的為根據(jù)設計所給參數(shù)對煙氣脫硫除塵系統(tǒng)進行系統(tǒng)的設計，使該電廠排放煙氣中的SO2及煙塵達到國家排放標準，有效地控制當?shù)乜諝馕廴疚?，改善空氣質量，提高居民生活質量，該課題是具有實際意義和具有一定必要性的。 3參考文獻及名稱 [1] 李喜，李俊. 煙氣脫硫技術研究進展[M]. 北京：化學工業(yè)出版社，2006.8：5～6 [2] 王斌斌,仇性啟.煙氣脫硫技術研究現(xiàn)狀與進展[J].通用機械，2006，(01)：75～79 [3] 官一明, 李仁剛. 濕式石灰石煙氣脫硫工藝現(xiàn)狀和發(fā)展[J]. 電力環(huán)境保護，1999(2): 25～28 [4]羅鐘高.600MW機組煙氣脫硫工程方案選擇與設計優(yōu)化[D]﹒華北電力大學研究生論文，2010,1（03）：7～13 [5] 王瓊.火電廠石灰石/石灰-石膏濕法煙氣脫硫系統(tǒng)的設計及優(yōu)化[J].中國電力，2005，38(11):62～65 [6]周玉新，劉建章.煙氣脫硫技術現(xiàn)狀與發(fā)展趨勢[J].化學工程師，2007，(10)：37 ～39 [7]周至祥，段建中，薛建明. 火電廠濕法煙氣脫硫技術手冊[M]. 北京：中國電力出版社，2006,(02):38～79 [8]王偉能.簡易濕法石灰/石灰石煙氣脫硫工藝設計及實踐[J].能源環(huán)境保護，2004,(01): 1～4 [9] 王娟，張慧明. 中國電力工業(yè)煙氣脫硫的現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢[J]. 環(huán)境污染治理技術與設備，2006：5～6 [10]郝吉明，馬廣大﹒大氣污染控制工程(第三版）[M]﹒北京：高等教育出版社，2002,8: 179～234 [11] 金晶. 火電廠煙氣脫硫工藝的選擇[M]. 北京：電力環(huán)境保護，2007.17(01):28～30 [12] 郭毅，李蔭堂，李軍. 煙氣脫硫噴淋塔本體設計與分析[J]. 熱力發(fā)電，2004，1:29～31 [13]疊定強. 脫硫除霧器設計[J]. 北京:電力環(huán)境保護, 2001,4(17):16～18 [14]唐敬麟， 張祿虎. 除塵裝置系統(tǒng)及設備設計選用手冊[M]. 化學工業(yè)出版社，2003，8:241～255 [15]竇連玉, 李樂豐. 煙氣脫硫增壓風機的選型[J]. 山東電力技術，2005，5(145):66～70 [16]李繼蓮.煙氣脫硫實用技術[M].北京：中國電力出版社,2008，51～80 [17] 羅輝. 環(huán)保設備設計與應用[M]. 北京：高等教育出版社，1997，1：80～127 4國內外現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢 4.1 國外脫硫技術的發(fā)展現(xiàn)狀 SO2 控制技術根據(jù)其煤炭燃燒中處理位置的不同分為燃燒前脫硫、燃燒中脫硫和燃燒后脫硫3種。燃燒前脫硫是指在燃燒前對燃料進行處理,如洗煤、氣化、液化、型煤固硫和利用脫硫劑等,洗煤只可用作脫硫的輔助手段,煤的氣化和液化從經濟角度看,目前還不能與石油、天然氣競爭;燃燒中脫硫是指爐內脫硫,如循環(huán)流化床燃燒脫硫、爐內噴鈣脫硫等;燃燒后脫硫即指煙氣(FGD ,Flue Gas Desulphurization),是目前唯一大規(guī)模商業(yè)應用的脫硫方式。工業(yè)化國家普遍認為:煙氣脫硫是今后最經濟而現(xiàn)實可行方法。 世界上最早進行煙氣脫硫試驗的是英國,始于倫敦煙霧事件(1952年12月)之后,到60年代中期,SO2污染成為英國、美國和當時的西德環(huán)境污染的主角,美國、德國隨即開展大規(guī)模的研究工作。據(jù)有關資料,美國在60年代研制的各種煙氣脫硫方法約20余種,建設工程項目近百個,耗資達數(shù)十億美元。德國由于是歐洲最大的燃煤國,排出的SO2最多,周邊國家頗有怨言,因此也投入了大量人力物力。日本是世界上最早大規(guī)模應用FGD裝置的國家。其在60年代末就開始大規(guī)模應用FGD裝置，使其SO2污染在70年代中后期基本得到控制。從美、德、日三國大規(guī)模應用FGD裝置來看,成效顯著,雖然近年來三國電站裝機總量不斷增加,但SO2 排放總量卻逐年減少。 迄今為止,世界各國研究開發(fā)的FGD技術估計超過了200種,目前技術上成熟、經濟上可行的FGD技術約有十幾種,FGD技術按脫硫劑和脫硫產物的干濕形態(tài)分為濕法(脫硫劑和副產物均為濕態(tài))、半干法(脫硫劑為濕態(tài),副產物為干態(tài))和干法(脫硫劑和副產物均為干態(tài))。 最近幾年,科技突飛猛進,國外研制出了一些新的脫硫技術,但大多還處于試驗階段,有待于進一步的工業(yè)應用驗證，目前國外尚在研究開發(fā)的煙氣治理技術見表1。 表 1 國外脫硫技術研究現(xiàn)狀 脫硫方法 分類 研究機構 脫硫 目前狀況 NOXSO 技術 干法 美國能源部匹茲堡能源中心(PETC)及NOXSO 公司 浸漬了碳酸鈉的α2Al2O3 圓球 工業(yè)示范 SNOX 技術 干法 丹麥Haldor-TopsΦ A/S公司 氨氣 工業(yè)中試 DESONOX/REDOX工藝 干法 德國Degussa A.G 與Stadtwerk M ünster等公司 氨氣 工業(yè)中試 E-SOX 工藝 半干法 美國Acurex 公司 石灰乳漿 工業(yè)化應用未推廣 尿素法 濕法 俄羅斯門捷列夫化學工藝學院 尿素 工業(yè)化應用未推廣 LBL phoSNOX 工藝 濕法 美國Laurence Berkeley 實驗室與Bechel 公司 亞硫酸鈉 工業(yè)中試 海水脫硫 濕法 美國比奇特爾集團公司 海水加石灰 工業(yè)中試 4.2 國內脫硫技術的發(fā)展現(xiàn)狀 我國煙氣脫硫起步較早,始于50年代。但是,發(fā)展相當緩慢,而且僅限于有色冶金廢氣和硫酸尾氣的凈化。早在50年代,有色冶金部門就將二氧化硫濃度高于0.5%煙氣凈化制酸;硫酸廠對尾氣中二氧化硫凈化回收;氮肥廠凈化二氧化硫尾氣回收生產硫酸胺,并已建成了一批工業(yè)化規(guī)模裝置投入運行。 燃煤發(fā)電廠煙氣脫硫試驗始于70年代初,先后有上海楊浦電廠,上海閘北電廠,四川白馬電廠及豆壩電廠,湖南三00廠及松木坪電廠,進行了六種不同方法的煙氣脫硫試驗研究。目前,除白馬電廠的噴霧干燥法,豆壩電廠的磷胺肥法以及松木坪電廠的含碘活性炭吸附法煙氣脫硫的中間試驗通過技術鑒定外,其它三種煙氣脫硫中間試驗,由于技術、管理及經濟等原因,基本上處于停滯狀況。目前我國現(xiàn)有的煙氣脫硫技術有八種:含碘活性炭法、亞硫酸鈉循環(huán)法、胺酸法、噴霧干燥法。但是,這些方法多為中小型或中間試驗規(guī)模的煙氣脫硫裝置, 對燃煤發(fā)電廠大煙氣量工業(yè)化的煙氣脫硫裝置研究的還很不夠。目前,我國燃煤發(fā)電廠煙氣脫硫剛剛起步,1991年我國自行研制的12MW機組的旋轉噴霧干燥法煙氣脫硫裝置,在白馬電廠正式投入運行。1992年重慶珞璜電廠2×360MW機組的濕法—石膏法煙氣脫硫裝置已全部投入運行。除此之外,其它電廠還沒有實際投入運行的煙氣脫硫工程。為了促進國內FGD技術的開發(fā)研究,七五、八五期間,國家有目的、有計劃地引進了一批國外的先進技術和裝置,見表2。所引進的示范工程涉及各種成熟工藝。濕法流程全部是日本的技術,半干法及干法流程則以歐美技術為主。引進的示范工程雖然設備先進、運行穩(wěn)定、自控程度高,但其投資及運行費用極為昂貴。以我國目前的國力根本無法推廣應用。 表 2 中國引進FGD裝置情況 引進單位 工藝流程 鍋爐煙氣量/（Nm3·h-1） 脫硫劑 效率（%） 運行時間 技術提供方 勝利油田 氨- 硫銨法 2100000 NH 3H2SO4 90 1979 日本東洋公司 南京鋼鐵廠 堿式硫酸鋁法 51800 Al2(SO4)3 Al(OH)3 95 1981 日本同和公司 重慶珞璜電廠 濕石灰石—石膏法 1087000 石灰石漿 95 1992 日本三菱公司 山東黃島電廠 簡易噴霧干燥法 300000 生石灰、煤灰 70 1995 日本三菱公司 南京下關電廠 爐內噴鈣增濕活化法 795000 石灰石 75 1997 芬蘭IVO公司 太原發(fā)電廠 小型高速平流式 600000 石灰石 80 1996 日本日立公司 廣西南寧化工廠 簡易石灰石石膏法 50000 Ca(OH) 2 70 1996 日本川崎公司 成都熱電廠 電子束法 300000 NH 3 80 1997 日本荏原制作所 近幾年來,我國對中小型燃煤工業(yè)鍋爐煙氣脫硫專門進行了攻關研究,其中包括爐內直接噴射石灰/ 石灰石和沸騰床石灰石干法煙氣脫硫、鈣堿法、胺堿法、納堿法及鎂堿法等濕法煙氣脫硫。目前,我國燃煤工業(yè)鍋爐煙氣脫硫技術大約有四十多種,其中有十幾種運行較為穩(wěn)定,脫硫效率能達到國家允許標準。目前國內FGD技術研究現(xiàn)狀見表3。 表 3 中國脫硫技術研究發(fā)展現(xiàn)狀 脫硫方法 分類 研究單位 規(guī)模鍋爐煙氣量/（Nm3·h-1） 脫硫劑 脫硫率(%) 目前狀況 濕式石灰石-石膏法 濕式 上海閘北電廠 2500 石灰石 80～90 完成中試 亞鈉循環(huán)法 濕式 湖北三00廠 10000 純堿 90 完成中試 催化氧化吸收法 濕式 上海南廠市電廠 500 H2SO4，F(xiàn)e3+ 90 完成小試 磷銨肥法 濕式 西安熱工研究所 5000 磷灰石漿液 95 完成中試，未推廣 電石渣濕式脫硫法 濕式 浙江大學 20000 電石渣 75 工業(yè)化應用，未推廣 堿式硫酸鋁法 濕式 重慶天原化工廠電站 100000 堿式硫酸鋁 95 工業(yè)化應用 磷礦石脫硫法 濕式 湖南大學 5000 碳酸鹽礦石 80 已通過鑒定 旋轉噴霧干燥法 半干式 西南電力設計院 70000 Ca(OH) 2 85 完成中試，未工業(yè)化應用 爐內噴射增濕活化法 半干式 北京輕工學院 20 石灰石 75 完成工業(yè)化實驗 煙氣循環(huán)硫化床 半干式 清華大學 20000 石灰 80 工業(yè)化示范 電子束照射法 干式 上海原子核研究所 25 氨氣 90 未放大 碘活性炭法 干式 湖北松木坪電廠 5000 含碘活性炭 90 完成中試，通過鑒定 脈沖電暈等離子體法 干式 大連理工 10 氨氣 95 未放大 5主要研究內容、需重點研究的關鍵問題及解決思路 5.1研究內容 1) 根據(jù)設計任務進行資料收集 2) 脫硫工藝的選擇（吸收劑的選擇，吸收流程選擇，塔設備的選擇） 3) 塔工藝條件的計算（物料衡算，塔工藝尺寸的計算，塔附屬高度的計算） 4) 液體分布器的設計（選型，分布點密度及布液孔數(shù)的計算） 5) 其他附屬塔內件的選擇（支撐板，壓緊裝置，排液裝置） 6) 附屬設備的計算和選型（接管，離心泵） 5.2關鍵問題 脫硫工藝的方法很多，在選擇上，根據(jù)國際上對先進的脫硫裝置的基本要求(脫硫效率大于95%;可靠性大于99%;能量消耗應小于電站出力的2·5% ),結合我國國情,選用脫硫工藝的基本原則：脫硫后排煙中的SO2應符合國家排放標準和建設機組環(huán)境評價要求、脫硫設施的經濟性要好、保證脫硫設施穩(wěn)定運行、脫硫劑供應問題、脫硫灰的處理。以上都是選擇脫硫工藝時必須考慮的問題。還有脫硫塔的材料也需要考慮,SO2是有毒氣體，反應生成的產物對塔具有一定的腐蝕性。還有各個系統(tǒng)的設計，這些都是一些關鍵問題。 6完成畢業(yè)設計所必須具備的工作條件 設計煙氣脫硫塔，應該對脫硫工藝、塔的設計的知識有一定的認識，參考學習以前的設計。 了解硫化物排放的標準，各類關于脫硫工藝的文獻、塔設計的文獻，查找相關的手冊。 在設計中，需要用到cad、solidworks等軟件，對塔的結構及性能進行分析，并畫相關零件圖和三維圖。 7設計時間安排 時 間 階段 內容與任務 成果 備注 8-9周 設計準備 進行深入的調查和國內外文獻查閱、確定設計思路和步驟 外文翻譯、開題報告 9-11周 方案設計 完成脫硫塔數(shù)據(jù)計算和分析,構思設計方案 計算數(shù)據(jù)，工藝結構 12-14周 深入設計 進行相關模擬測試、數(shù)據(jù)的完善、并完成零件圖和裝配圖 電子圖、設計說明書綱要 15-16周 末期設計 完成設計所有環(huán)節(jié)，定型打包，設計說明書的編寫 設計說明書 17周 答辯準備 設計過程中所有文件的檢查修改、答辯用材料的編寫 畢業(yè)設計、電腦演示、論文答辯提綱、視頻課件制作 指導教師評審意見 學生姓名 專業(yè)班級 畢業(yè)論文 (設計)題目 煙氣脫硫塔的設計 指導教師 職 稱 評審日期 評審參考內容：畢業(yè)論文(設計)的研究內容、研究方法及研究結果，難度及工作量，質量和水平，存在的主要問題與不足。學生的學習態(tài)度和組織紀律，學生掌握基礎和專業(yè)知識的情況，解決實際問題的能力，畢業(yè)論文(設計)是否完成規(guī)定任務，達到了學士學位論文的水平，是否同意參加答辯。 評審意見： 指導教師簽名： 評定成績（百分制）：_______分 設計評閱教師評語 學生姓名 專業(yè)班級 畢業(yè)論文 (設計)題目 煙氣脫硫塔的設計 評閱教師 職 稱 評閱日期 評閱參考內容：畢業(yè)論文(設計)的研究內容、研究方法及研究結果，難度及工作量，質量和水平，存在的主要問題與不足。學生掌握基礎和專業(yè)知識的情況，解決實際問題的能力，畢業(yè)論文(設計)是否完成規(guī)定任務，達到了學士學位論文的水平，是否同意參加答辯。 評語： 評閱教師簽名： 評定成績（百分制）：_______分 設計答辯記錄及成績評定 學生姓名 專業(yè)班級 畢業(yè)論文 (設計)題目 煙氣脫硫塔的設計 答辯時間 年 月 日 時 答辯地點 一、答辯小組組成 答辯小組組長：周志宏 成 員：張慢來 張琴 李美求 劉利軍 二、答辯記錄摘要 答辯小組提問（分條摘要列舉） 學生回答情況評判 三、答辯小組對學生答辯成績的評定（百分制）：_______分 畢業(yè)論文(設計)最終成績評定(依據(jù)指導教師評分、評閱教師評分、答辯小組評分和學校關于畢業(yè)論文(設計)評分的相關規(guī)定) 等級(五級制)：_______ 答辯小組組長(簽名) ： 秘書(簽名)： 年 月 日