Plan de diseño de desulfuración de gases de combustión de centrales térmicas
Resumen
La desulfuración de gases de combustión es actualmente el único método de desulfuración comercial a gran escala en el mundo y es el principal medio técnico para controlar la lluvia ácida y el dióxido de azufre. Contaminación en centrales térmicas. La inversión en equipos de desulfuración de gases de combustión cuesta mucho dinero. La mayoría de los proyectos de desulfuración de gases de combustión en centrales térmicas nacionales se importan del extranjero y sólo las instalaciones nacionales son responsables. El uso de tecnología y equipos extranjeros inevitablemente encarecerá mucho el proyecto. Si la tecnología y el equipo están localizados, el costo de los proyectos de desulfuración de gases de combustión se puede reducir considerablemente, lo que permitirá aplicar dispositivos de desulfuración de gases de combustión a gran escala en mi país.
Este diseño se basa en el contenido de gases de combustión y los requisitos de desulfuración indicados en el libro de tareas del proyecto de graduación y, combinado con el estado técnico actual de la desulfuración de gases de combustión en mi país, se obtiene un sistema de desulfuración de gases de combustión relativamente completo. diseñado. El propósito de este diseño es preparar activamente para la localización de la tecnología de desulfuración de gases de combustión.
El trabajo principal de este diseño es:
Se introdujo y analizó la tecnología de desulfuración de gases de combustión existente, y se determinó el método húmedo de piedra caliza-yeso como el método de desulfuración de este sistema.
Se presentaron algunos dispositivos y tipos principales de desulfuración. Después de la comparación y selección, se determinó el tipo y proceso de la torre de absorción.
Presentó cada subsistema del proceso de desulfuración húmeda de gases de combustión de piedra caliza y yeso y determinó aproximadamente los procesos de tratamiento, dispositivos y equipos de cada subsistema seleccionado para el proceso.
Diseñé un esquema de ventilación por conductos del sistema, incluyendo conductos de humos, equipos y chimeneas. Con base en esto, calcule gradualmente la pérdida de presión, el caudal y la caída de temperatura de la tubería, y seleccione el ventilador de desulfuración y la bomba de circulación de lodo de piedra caliza según los datos anteriores.
Se realizó un análisis técnico y económico del proceso de desulfuración de gases de combustión diseñado.
Finalmente se extrae una conclusión general y se plantean los principales problemas y algunas sugerencias del proceso.
Palabras clave: composición del sistema de desulfuración húmeda de gases de combustión de piedra caliza y yeso, cálculo de tuberías, análisis técnico y económico
Resumen
La desulfuración de gases de combustión es el único método de combustión a gran escala Sistema de desulfuración de gases en el mundo. Métodos comerciales de desulfuración. Esta es la principal medida técnica para controlar la contaminación por lluvia ácida y dióxido de azufre. Los equipos F GD cuestan enormes cantidades de dinero. La mayor parte de los equipos para proyectos de desulfuración de gases de combustión en centrales térmicas de mi país son importados. Sólo somos responsables de la instalación. La tecnología y los equipos extranjeros son demasiado caros si se producen en el país, el costo de los proyectos de desulfuración de gases de combustión se reducirá considerablemente, lo que permitirá aplicar equipos de desulfuración de gases de combustión a gran escala en mi país.
Basado en la composición de los gases de combustión y los requisitos de desulfuración, y combinado con el proceso de desulfuración de gases de combustión existente en mi país, se diseñó un sistema de desulfuración de gases de combustión adecuado. El propósito de este artículo es hacer algunos preparativos para el proceso de diseño de equipos de desulfuración de gases de combustión en mi país.
El trabajo principal de este artículo es:
Se analizaron y compararon las tecnologías de desulfuración de gases de combustión existentes en el país y en el extranjero, y se seleccionó la tecnología de desulfuración húmeda de gases de combustión de piedra caliza y yeso.
Se introduce el equipo principal para la desulfuración y se determina el tipo y flujo de proceso de la torre de absorción.
Diseñé el diseño del sistema, incluyendo máquinas, equipos relacionados, etc.
Se calcularon la pérdida de presión, el volumen de humos y la caída de temperatura de estas chimeneas.
Se realizó un análisis económico y técnico del sistema de desulfuración de gases de combustión diseñado por el autor.
Se extraen las conclusiones de este artículo, se señalan algunos problemas existentes en la aplicación práctica y se dan sugerencias propias.
Palabras clave: tecnología de desulfuración húmeda de caliza-yeso, cálculo del sistema de desulfuración, análisis técnico y económico
Contenidos
Capítulo 1-1 Prefacio.
1.1 Estado actual de la tecnología de desulfuración de gases de combustión-2.
1.1.1 Proceso clásico de desulfuración de gases de combustión-2.
1.1.2 Estado de desarrollo de las nuevas tecnologías-4
1.2 Introducción a la tecnología de desulfuración de gases de combustión extranjeros-6.
1.3 Tendencias de desarrollo y perspectivas de la tecnología de desulfuración de gases de combustión-6
1.3.1 Tendencias de desarrollo de nuevas tecnologías-6
1.3.2 Desarrollo de gases de combustión tecnología de desulfuración Outlook-7.
Capítulo 2 Determinación del plan de desulfuración del sistema y selección del equipo de purificación-8
2.1 Determinación del plan de desulfuración del sistema-8
2.1.1 Varios tipos de chimeneas gas Características de la tecnología de desulfuración-8.
2.1.2 Factores a considerar al seleccionar una solución de proceso-9.
2.1.3 Comparación de procesos DGF -10.
2.1.4 Selección del modo de proceso de torre de absorción-12
2.1.5 Comparación y selección del proceso de oxidación-13
2.2 Proceso de desulfuración húmeda de piedra caliza-yeso principio-14
2.2.1 Mecanismo de desulfuración-14.
2.2.2 Absorción de SO2 -15.
Formación de Sulfato-15
2.2.4 Cristalización del Yeso-16.
2.2.5 Disolución de piedra caliza-16
2.2.6 Resumen-17
2.3 Selección del dispositivo de purificación de desulfuración de gases de combustión húmedos de piedra caliza-yeso-17< / p>
2.3.1 Tipo y selección de torre de desulfuración-17
2.3.2 Determinación adicional del proceso de la torre de absorción por aspersión-18
2.3.3 Resumen-19
Capítulo 3 Composición del sistema de desulfuración de gases de combustión de piedra caliza-yeso-21
3.1 Sistema de preparación de lechada de piedra caliza-21.
3.2 Sistema de recalentamiento de humos-23.
3.2.1 Intercambiador de calor regenerativo gas a gas (GGH) - 24
3.2.2 Gas de combustión descargado de la torre de enfriamiento - 24
3.2 3 Método de derivación de gases de combustión-25
3.2.4 Método de regeneración y recalentamiento-25
3.2.5 Resumen-26
3.3 Sistema de absorción de SO2-26. .
3.4 Sistema de preparación y tratamiento de yeso-27
3.5 Ventilador de desulfuración-29.
3.6 Tratamiento de Aguas Residuales-30.
3.7 Público * * * Sistema-31.
3.8 Resumen-31
Capítulo 4 Cálculo del diseño y selección de instalaciones de distribución de energía-33
4.1 Descripción general-33
4.2 Diseño cálculo-33
4.2.1 Datos básicos-33
4.2.2 Determinar la ubicación de la torre de absorción, recalentador y chimenea y la disposición de las tuberías-34
4.2.3 Cálculo de sección de tubería-35
4.3 Selección de ventiladores, motores y bombas de circulación-43
4.3.1 Selección y cálculo de ventiladores y motores-43
4.3.2 Selección de la bomba de circulación de la torre de absorción-45
Capítulo 5 Análisis técnico y económico del sistema-47
5.1 El propósito y significado de los análisis técnicos y económicos análisis-47
5.2 Análisis técnico del sistema-47
5.2.1 Análisis y indicadores técnicos del sistema-47
5.2.2 Efecto del dispositivo de desulfuración de gases de combustión en caldera y sistema de gases de combustión Impacto-48
5.2.3 El área ocupada por el dispositivo de desulfuración de gases de combustión-49.
5.2.4 Complejidad del proceso del dispositivo de desulfuración de gases de combustión-49
5.2.5 Madurez del dispositivo de desulfuración de gases de combustión-49
5.3 Evaluación económica- 49
5.4 Resumen-50
Capítulo 6 Conclusiones y Recomendaciones-51
6.1 Conclusión-51.
6.2 Preguntas y sugerencias-52
6.2.1 Preguntas-52
Algunas sugerencias-52
Resumen del proyecto de graduación-54
Gracias - 55.
Referencias - 56
Prefacio del Capítulo 1
Con el rápido desarrollo de la economía de mi país, el consumo de carbón está aumentando y la emisión de dióxido de azufre. También está aumentando día a día, causando una grave contaminación por dióxido de azufre y peligros de lluvia ácida. El último informe[1] muestra que las emisiones totales de dióxido de azufre de China en 1999 fueron de 18,57 millones de toneladas, incluidos 14,6 millones de toneladas de fuentes industriales y 3,97 millones de toneladas de fuentes nacionales. Las zonas de lluvia ácida representan el 30% de la superficie terrestre del país y se distribuyen principalmente en las vastas zonas al sur del río Yangtze, al este de la meseta Qinghai-Tíbet y la cuenca de Sichuan. Las estadísticas de los resultados del monitoreo del pH de las precipitaciones en 106 ciudades muestran que hay 43 ciudades con un pH de las precipitaciones anuales inferior a 5,6, lo que representa el 40,6% de las ciudades incluidas en las estadísticas. Entre 59 ciudades del sur, 465.438+0 (69,5%) tienen un pH de precipitación anual inferior a 5,6.
La lluvia ácida marchita los bosques, acidifica el suelo y los lagos, destruye la vegetación, reduce los cereales, las verduras y las frutas, y corroe los metales y los materiales de construcción [2].
El dióxido de azufre en el aire también afecta gravemente a la salud física y mental de las personas [3] y también puede formar niebla de ácido sulfúrico, que es aún más nocivo.
Para prevenir la contaminación por dióxido de azufre y lluvia ácida, en febrero, las reuniones 1990 y 19 del Comité de Protección Ambiental del Consejo de Estado aprobaron las "Opiniones sobre el control del desarrollo de la lluvia ácida". Desde 1992, se han llevado a cabo proyectos piloto para recaudar tasas por emisiones de dióxido de azufre en nueve ciudades, incluidas las provincias de Guizhou y Guangdong, y Chongqing y Yibin. En agosto de 1995, el Comité Permanente del Congreso Nacional del Pueblo aprobó la Ley de Prevención y Control de la Contaminación del Aire recientemente revisada. 1998 El 17 de febrero la Administración Estatal de Protección Ambiental realizó una reunión de trabajo sobre la prevención y control integral de la contaminación por lluvia ácida y dióxido de azufre. Esto demuestra que nuestro gobierno concede gran importancia a la prevención y el control de la lluvia ácida y la contaminación por dióxido de azufre.
Xie Zhenhua, director de la Administración Estatal de Protección Ambiental, señaló[4]: "La tecnología y los equipos maduros de control de la contaminación por dióxido de azufre son factores clave para lograr los objetivos de control de las dos áreas de control". Señaló que para lograr el control de la contaminación por lluvia ácida y dióxido de azufre Para lograr el objetivo, debemos acelerar la investigación, el desarrollo, la promoción y la aplicación de tecnología y equipos de desulfuración nacionales. Por lo tanto, es una tarea urgente investigar y desarrollar tecnología y dispositivos de desulfuración de gases de combustión adecuados para las condiciones nacionales de mi país, y absorber y digerir tecnología de desulfuración avanzada extranjera.
Existen muchos métodos para controlar el dióxido de azufre, que se pueden dividir en tres categorías:
(1) Desulfuración antes de la combustión, como el lavado del carbón [5].
(2) Desulfuración durante el proceso de combustión, como fijación de azufre en briquetas de carbón e inyección de calcio en el horno.
(3) La desulfuración de gases de combustión (DGF) es actualmente la tecnología de desulfuración más utilizada y eficiente.
1.1 Estado actual de la tecnología de desulfuración de gases de combustión
1.1.1 Proceso clásico de desulfuración de gases de combustión
La desulfuración de gases de combustión es el único método de desulfuración comercial a gran escala en del mundo. También es el método más económico y práctico. Hasta ahora, se estima que se han desarrollado más de 200 tecnologías FGD en todo el mundo, y actualmente existen más de 10 tecnologías maduras y viables. Generalmente, se divide en método húmedo, método semiseco y método seco según el estado seco y húmedo del agente desulfurante y del producto desulfurante [7].
1.1.1.1 Desulfuración húmeda
Este es un método relativamente maduro y estable en la actualidad. Debido a que es una reacción gas-líquido, la reacción de desulfuración es rápida, eficiente y la tasa de utilización del desulfurador es alta. Sin embargo, su capacidad de tratamiento de aguas residuales es grande y sus costos operativos altos.
También es relativamente alto.
(1) Método piedra caliza
Es un método que utiliza piedra caliza o lechada de cal como desulfurizador para lavar y absorber el gas de combustión SO2 en la torre de absorción. Los productos son CaSO3 y. CaSO4.
(2) Método piedra caliza-yeso
Sopla aire en la torre de absorción para oxidar CaSO3 en CaSO4 (yeso). Debido al gas soplado, el líquido de alimentación es más uniforme, la tasa de desulfuración es mayor y la probabilidad de obstrucción e incrustaciones se reduce considerablemente.
(3) Método de doble álcali
Hay muchos tipos de este método, principalmente el método de doble álcali sodio-álcali. Es decir, se utiliza una solución de NaCO3 o NaOH como primer líquido de absorción y luego se utiliza piedra caliza o solución de cal como segunda solución alcalina para la regeneración. La solución regenerada continúa reciclándose. El SO2 obtenido por este método todavía precipita en forma de CaSO3 y CaSO4.
(4) Método de absorción sodio-álcali
Este método utiliza soluciones acuosas de NaOH, Na2CO3 y Na2SO3 como absorbentes para absorber SO2 en los gases de combustión. Entre ellos, el método Wellman-Lord es el más utilizado y es el método de desulfuración más utilizado en los Estados Unidos y Japón. De hecho, este método utiliza una solución mixta de Na2CO3 y NaHSO3 como absorbente. Cuando la concentración de NaHSO3 en el absorbente alcanza el 80%-90%, es necesario regenerar el absorbente para obtener concentraciones más altas de SO2 y Na2CO3. El Na2CO3 regenerado se puede reciclar y el SO2 se puede utilizar para producir ácido sulfúrico. La eficiencia de absorción de gases de combustión puede alcanzar más del 90%.
Además de los métodos anteriores, también existen métodos húmedos como el método de absorción de óxido de magnesio, el método de agua con amoniaco y el método de sulfato básico de aluminio.
Espera. Estos métodos tienen una baja eficiencia de absorción y un rango de aplicación limitado.
1.1.1.2 Desulfuración semiseca
(1) Activación de inyección de calcio en el horno (LIFAC)
Añadido en base al método tradicional de inyección de calcio en el horno Activa el reactor y promueve la humidificación por pulverización de agua. La eficiencia de desulfuración puede alcanzar aproximadamente el 75% -80%.
(2) Método de secado por aspersión rotatorio (SDA)
Este método utiliza el principio de secado por aspersión para pulverizar el absorbente (como la lechada de cal) en la torre de absorción, de modo que el absorbente y El SO2 de los gases de combustión reacciona.
Los sólidos obtenidos se vierten como residuos residuales.
1.1.1.3 Desulfuración en seco
Tradicionalmente, el polvo seco de sosa de cal (CaO-Na2CO3) se utiliza para eliminar el SO2 contenido en los gases de combustión. Se obtiene así un producto mixto de sal de calcio en polvo seca y sal de sodio y polvo seco sin reaccionar.
1.1.2 Estado actual del desarrollo de nuevas tecnologías
Debido a la baja eficiencia y el funcionamiento complejo de las tecnologías tradicionales, muchos países no se limitan a las tecnologías clásicas tradicionales bajo los requisitos de la ciencia y desarrollo tecnológico y protección del medio ambiente. Por ello, constantemente se investigan y desarrollan nuevas tecnologías.
(1) Método de desulfuración por inyección seca cargada (CDSI).
Este método es una tecnología patentada desarrollada por la empresa americana ALANCO. El núcleo de su tecnología es que el absorbente pasa a través de la zona de carga de corona electrostática de alto voltaje a alta velocidad, obtiene una fuerte carga electrostática y se rocía en el humo para esparcirse y formar un estado de suspensión uniforme. La inversión y el área ocupada por este método son sólo del 10% al 27% de la del método húmedo tradicional. Sin embargo, la eficiencia de desulfuración es relativamente baja.
(2) Método de irradiación por haz de electrones (EBA)
El principio es agregar gas amoniaco antes de que los gases de combustión entren al reactor y luego irradiarlo con el haz de electrones generado por el El acelerador de electrones en el reactor hace que el vapor de agua, el oxígeno y otras moléculas se exciten para producir radicales libres con una fuerte capacidad oxidante. Estos radicales libres oxidan rápidamente el SO2 en los gases de combustión para generar ácido sulfúrico. Luego reacciona con amoníaco gaseoso para formar sulfato de amonio. Sus principales características son que el sistema es simple, fácil de operar, el proceso es fácil de controlar y los subproductos pueden usarse para producir fertilizantes. El costo de la desulfuración es menor que el de los métodos tradicionales. Sin embargo, este método requiere cañones de electrones de alta potencia y temperatura a largo plazo y protección contra la radiación.
(3) Método de plasma corona pulsado (PPCP).
Fue propuesto por el experto japonés Masuda Shinichi basándose en el método EBA. Es una fuente de alimentación pulsada de alto voltaje que forma plasma en un reactor ordinario para producir electrones de alta energía. Este método tiene equipo y operación simples, y la inversión es del 60% del método EBA.
Además de lo anterior, los nuevos procesos desarrollados en los últimos años también incluyen el nuevo método integrado de desulfuración semiseca (NID) desarrollado por ABB, que es adecuado para procesos de desulfuración de agua de mar y procesos de desulfuración de precisión a temperatura normal en plantas costeras [8].
1.2 Introducción a varias de las principales tecnologías de desulfuración de gases de combustión extranjeros
(1) Proceso de desulfuración LIFAC [9]
(1.1.1.2 Proceso de desulfuración semiseco Para ) IVO y Tempera Company de Finlandia desarrollaron el proceso de desulfuración LIFAC, que es un proceso mejorado de inyección de piedra caliza que mejora aún más la tasa de desulfuración. Sus principales ventajas son el bajo consumo de energía, altos beneficios económicos, equipos de proceso simples, una inversión significativamente menor que los métodos de desulfuración húmeda y seca atomizada y sin descarga de aguas residuales. Al mismo tiempo, es fácil de mantener y ocupa un área pequeña.
(2) Método de la urea [10]
El proceso de purificación de gases de combustión mediante el método de la urea fue desarrollado conjuntamente por el Instituto Ruso Mendeleev de Tecnología Química y otras unidades. Puede eliminar simultáneamente SO2 y. Óxidos de nitrógeno. La tasa de eliminación de NOX y SO2 puede alcanzar del 99% al 65%, y la tasa de eliminación de compuestos de óxido de nitrógeno es superior al 95%. No tiene ningún efecto corrosivo en los equipos y la tasa de eliminación de óxidos de nitrógeno y SO2 no tiene nada que ver con las concentraciones de óxidos de nitrógeno y SO2 en los gases de combustión. El gas de cola se puede descargar directamente y el sulfato de amonio se puede recuperar después de tratar el líquido de absorción.
Además, existe la tecnología SNOX [9, 11] y la tecnología de desulfuración microbiana de gases de combustión desarrolladas en Dinamarca.
1.3 Tendencias de desarrollo y perspectivas de la tecnología de desulfuración de gases de combustión
1.3 1 Tendencias de desarrollo de nuevos procesos
Según diversos datos, la última tecnología de desulfuración extranjera La investigación Tiene principalmente las siguientes características.
(1) Eliminación de polvo, desulfuración y desnitrificación integradas
Dado que los óxidos de azufre y los óxidos de nitrógeno son contaminantes restringidos por el estado, el tratamiento separado aumenta significativamente la inversión en equipos y los requisitos de espacio ocupado.
(2) La tecnología de automatización es más obvia.
La mayoría de los últimos procesos de desulfuración se están desarrollando hacia la desulfuración seca, que es el método más fácil de automatizar. Este es también el desarrollo continuo de la tecnología electrónica en la sociedad. En consecuencia, su contenido tecnológico será cada vez mayor.
(3) Los costes de producción disminuyen.
El coste de desulfuración del nuevo proceso es relativamente bajo. En esta era de eficiencia económica, cuanto menor sea el costo, mejor.
1.3.2 Perspectivas de desarrollo de la tecnología de desulfuración de gases de combustión
En los próximos diez años, los dispositivos de desulfuración de gases de combustión de lecho fluidizado circulante tendrán un enorme potencial y perspectivas de aplicación en aplicaciones de desulfuración en plantas de energía. En mi país, los equipos de desulfuración de gases de combustión de agua de mar tienen ventajas irremplazables en las centrales eléctricas costeras y en áreas con recursos convenientes de agua de mar.
La aplicación de métodos microbianos a la desulfuración de gases de combustión tendrá las características de no requerir alta temperatura, alta presión ni catalizadores, bajos costos operativos, requisitos de equipos simples, bajos requisitos nutricionales y sin contaminación secundaria. Por lo tanto, la desulfuración microbiana de gases de combustión es una tecnología de bioingeniería novedosa y muy práctica con perspectivas de aplicación atractivas y debe tomarse en serio y acelerarse.
Progreso de la tecnología de desulfuración de gases de combustión de China La tecnología de desulfuración de gases de combustión de China se encuentra básicamente en la etapa experimental. A juzgar por los resultados de las pruebas, varias tecnologías están cerca del nivel mundial, como la tecnología de desulfuración de gases de combustión en lecho fluidizado circulante seco desarrollada por el Centro de Investigación de Ingeniería de Combustión Limpia del Carbón de la Universidad de Tsinghua, y la tecnología integrada de desulfuración de gases de combustión y eliminación de polvo por inyección de columna líquida. , que han recibido amplia atención.