요약
연기 탈황은 현재 세계 유일의 대규모 상용화 탈황 방법으로 화력 발전소의 산성비와 이산화황 오염을 통제하는 주요 기술 수단이다. 연기 탈황 장치의 투자는 많은 돈이 든다. 국내 화력 발전소의 연기 탈황 공사는 대부분 해외에서 도입되어 국내 설치만 책임진다. 외국 기술과 설비를 사용하는 것은 필연적으로 공사 원가를 매우 비싸게 만들 것이다. 기술과 설비를 국산화하면 연기 탈황 공사의 원가를 크게 낮춰 연기 탈황 장치가 우리나라에서 대규모로 응용될 수 있게 할 수 있다.
이번 설계는 졸업 디자인 임무서에 제시된 연기 함량과 탈황 요구 사항을 우리나라 연기 탈황 기술 현황과 결합해 비교적 완벽한 연기 탈황 시스템을 설계했다. 이번 설계의 목적은 연기 탈황 기술의 국산화를 적극적으로 준비하는 것이다.
이번 설계의 주요 업무는 다음과 같습니다.
기존의 연기 탈황 기술을 소개하고 분석하여 습식 석회석-석고법을 본 시스템의 탈황 방법으로 확정하였다.
몇 가지 주요 탈황 장치와 유형을 소개하고 비교 선택을 거쳐 흡수탑의 유형과 공예를 결정하였다.
석회석-석고 습법 연기 탈황 공정의 각 하위 시스템을 소개하고 해당 공정에서 선택한 각 하위 시스템의 처리 공정, 장치 및 장비를 대략적으로 파악했습니다.
굴뚝, 장비 및 굴뚝을 포함한 시스템의 파이프 통풍도를 설계했습니다. 이를 바탕으로 파이프의 압력 손실, 유량 및 온도 강하를 점진적으로 계산하고 위의 데이터를 기준으로 탈황 팬 및 석회석 장액 순환 펌프를 선택합니다.
설계한 연기 탈황 공정에 대해 기술 경제 분석을 진행하였다.
마지막으로, 전반적인 결론을 도출하고, 그 과정에서 존재하는 주요 문제와 몇 가지 건의를 제기한다.
키워드: 석회석-석고 습법 연기 탈황 시스템 구성, 파이프 계산 기술 경제 분석
요약
연기 탈황은 세계 유일의 대규모 상업화 탈황 방식이다. 이것은 산성비와 이산화황 오염을 통제하는 주요 기술 조치이다. F GD 장비는 엄청난 돈을 씁니다. 우리나라 화력 발전소 연기 탈황 공사의 대부분의 설비는 수입한 것이다. 우리는 설치만 책임진다. 외국의 기술과 설비가 너무 비싸서 국산화하면 연기 탈황 공사의 원가가 크게 낮아져 연기 탈황 설비가 우리나라에서 대규모로 응용될 수 있게 될 것이다.
연기의 성분과 탈황 요구에 따라 우리나라의 기존 연기 탈황 공예와 결합해 적절한 연기 탈황 시스템을 설계하였다. 이 글의 목적은 우리나라 연기 탈황 장치의 설계 과정을 준비하는 것이다.
이 기사의 주요 작업은 다음과 같습니다.
국내외 기존 연기 탈황 기술을 분석해 석회석-석고 습법 연기 탈황 기술을 선택했다.
탈황의 주요 설비를 소개하고 흡수탑의 유형과 공예 과정을 결정하였다.
기계, 관련 장비 등을 포함한 시스템 레이아웃을 설계했습니다.
이 굴뚝들의 압력 손실, 연기량, 온도 강하를 계산했다.
저자가 설계한 연기 탈황 시스템에 대해 경제 기술 분석을 진행하였다.
이 글의 결론을 얻어 실제 응용에 존재하는 몇 가지 문제를 지적하고 자신의 건의를 제시했다.
키워드: 석회석-석고 습식 탈황 기술 구성 탈황 시스템 계산 기술 경제 분석
카탈로그
제 1- 1 장 머리말.
1..1연기 탈황 기술 현황 -2.
1..1.1클래식 배연 탈황 공정 -2.
1..1.2 신기술 개발 -4
1.2 해외 연기 탈황 기술 소개 -6.
1.3 연기 탈황 기술의 발전 추세와 전망 -6
1.3. 1 신기술 트렌드 -6
1.3.2 연기 탈황 기술 발전 전망 -7.
제 2 장 시스템 탈황 방안 결정 및 정화 설비 선택 -8
2. 1 시스템 탈황 방안 결정 -8
2. 1. 1 각종 연기 탈황 기술의 특징 -8.
2. 1.2 공정 시나리오를 선택할 때 고려해야 할 요소 -9.
2. 1.3 FGD 공정 비교-10.
2. 1.4 흡수 탑 공정 모드 선택-12
2. 1.5 산화 공정 비교 및 선택-13
2.2 석회석-석고 습식 탈황 공정 원리-14
2.2. 1 탈황 기구-14.
2.2.2 SO2 흡수-15.
황산염 형성-15
2.2.4 석고 결정화-16.
2.2.5 석회석 용해-16
2.2.6 요약-17
2.3 석회석-석고 습식 배연 탈황 정화 장치 선택-17
2.3. 1 탈황제 탑 유형 및 선택-17
2.3.2 스프레이 흡수 탑 프로세스 추가 결정-18
2.3.3 요약-19
제 3 장 석회석-석고 연기 탈황 시스템 구성 -2 1
3. 1 석회석 장액 준비 시스템 -2 1.
3.2 연도 가스 재가열 시스템 -23.
3.2. 1 재생 가스-가스 열교환 기 (GGH)-24
3.2.2 냉각탑에서 배출 된 연도 가스-24
3.2.3 바이 패스 연도 가스 법 -25
3.2.4 재생 및 재가열 방법 -25
3.2.5 요약 -26
3.3 SO2 흡수 시스템 -26.
3.4 석고 준비 및 처리 시스템 -27
3.5 탈황 팬 -29.
3.6 폐수 처리 -30.
3.7 공용 * * * 시스템 -3 1.
3.8 요약 -3 1
제 4 장 배전 시설 설계 계산 및 선택 -33
4. 1 개요 -33
4.2 설계 계산 -33
4.2. 1 기본 데이터 -33
4.2.2 흡수 탑, 재생기 및 굴뚝의 위치 및 파이프 배치 결정 -34
4.2.3 세그먼트 계산 -35
4.3 팬, 모터 및 순환 펌프 선택 -43
4.3. 1 팬 및 모터 선택 및 계산 -43
4.3.2 흡수 탑 순환 펌프 선택 -45
제 5 장 시스템의 기술 및 경제 분석 -47
5. 1 기술경제분석의 목적과 의미 -47
5.2 시스템 기술 분석 -47
5.2. 1 시스템 사양 및 분석 -47
5.2.2 연도 가스 탈황 장치가 보일러 및 연도 가스 시스템에 미치는 영향 -48
5.2.3 배연 탈황 장치 점유 면적 -49.
5.2.4 배연 탈황 장치의 공정 복잡성 -49
5.2.5 배연 탈황 장치의 성숙도 -49
5.3 경제성 평가 -49
5.4 요약 -50
제 6 장 결론 및 권고 -5 1
6. 1 결론 -5 1.
6.2 질문 및 권장 사항 -52
6.2. 1 개 질문 -52
몇 가지 제안 -52
졸업 디자인 요약 -54
감사합니다-55.
참고 문헌-56
제 1 장 머리말
우리 경제가 급속히 발전함에 따라 석탄 소비가 갈수록 커지고 이산화황 배출량도 날로 증가하여 심각한 이산화황 오염과 산성비 피해를 초래하고 있다. 최근 보고서 [1] 에 따르면 1999 년 중국 이산화황 배출량은 총 1857 만톤, 그 중 산업원 1460 만톤 산성비 지역은 국토면적의 30% 를 차지하며 주로 장강 남쪽, 청장고원 동쪽, 쓰촨 분지의 광대한 지역에 분포한다. 106 도시 강수 pH 값 모니터링 결과 연간 강수 pH 값이 5.6 미만인 도시는 43 개로 통계도시의 40.6% 를 차지하는 것으로 집계됐다. 59 개 남방도시 중 465,438+0 (69.5%) 연간 강수 pH 가 5.6 미만이다.
산성비는 숲을 시들게 하고, 토양과 호수를 산성화하고, 식물이 파괴되고, 곡물, 채소, 과일이 줄고, 금속과 건축 재료가 부식된다 [2]. 공기 중의 이산화황도 심신 건강에 심각한 영향을 미치고 [3] 황산 안개를 형성하여 더 큰 피해를 입힌다.
이산화황과 산성비 오염을 막기 위해 2 월 국무원 환경보호위원회 제 1990, 19 차 회의에서' 산성비 통제에 대한 의견' 을 통과시켰다. 1992 부터 구이저우 (), 광둥 () 성, 충칭 (), 이빈 () 등 9 개 도시에서 이산화황 배출비 징수 시범작업을 벌였다. 1995 년 8 월, 전국인민대표대회 상무위원회 (WHO) 는 새로 개정된' 대기오염방지법' 을 통과시켰다. 1998 2 월 17 일 국가환경보호국은 산성비와 이산화황 오염 종합방치 업무회의를 개최했다. 이는 우리 정부가 산성비와 이산화황 오염의 예방치료를 매우 중시한다는 것을 보여준다.
셰진화 국가환경보호국 국장은 [4]: "성숙한 이산화황 오염 통제 기술과 장비는 두 통제 구역 통제 목표를 달성하는 데 중요한 요인이다" 고 지적했다. 그는 또한 산성비와 이산화황 오염 통제의 목표를 달성하기 위해서는 국내 탈황 기술과 설비의 연구, 개발, 보급 및 응용을 가속화해야 한다고 지적했다. 따라서 우리나라 국정에 적합한 연기 탈황 기술과 장치를 연구하고 개발하여 외국의 선진 탈황 기술을 흡수하고 소화하는 것은 시급한 임무이다.
이산화황을 통제하는 방법은 다양하다. 세 가지 범주로 나눌 수 있다.
(1) 연소 전 탈황 (예: 석탄 세척 [5].
(2) 연탄 유황 고정 및 용광로 내 칼슘 분사와 같은 연소 중 탈황.
(3) 연기 탈황 (FGD) 은 현재 가장 광범위하고 효율적인 탈황 기술이다.
1..1연기 탈황 기술 현황
1..1.1클래식 배연 탈황 공정
연기 탈황은 세계 유일의 대규모 상용화 탈황 방법이자 가장 경제적이고 실용적인 방법이다. 지금까지 전 세계적으로 200 여종의 FGD 기술이 개발된 것으로 추산되며, 현재 성숙하고 실행 가능한 기술은 10 여종이다. 일반적으로 탈황제와 탈황산물의 건습상태에 따라 습법, 반건법, 건법 [7] 으로 나뉜다.
1..1.1.1습식 탈황
이것은 현재 비교적 성숙하고 안정적인 방법이다. 기체-액체 반응이기 때문에 탈황 반응 속도가 빠르고 효율이 높으며 탈황제 이용률이 높다. 그러나 폐수 처리량이 많아 운영비가 높다.
비교적 높습니다.
(1) 석회석-석회법
석회석이나 석회풀을 탈황제로 사용하여 흡수탑에서 SO2 연기를 흡수하는 방법으로 CaSO3 과 CaSO4 의 산물입니다.
(2) 석회석-석고 법
공기를 흡수탑에 불어서 CaSO3 을 CaSO4 (석고) 로 산화시킵니다. 들어오는 기체로 인해 재료액이 더 균일하고 탈황률이 높으며 막히고 때가 끼울 확률이 크게 낮아진다.
(3) 이중 알칼리 방법
이런 방법은 여러 가지가 있는데, 주로 나트륨 알칼리 이중 알칼리법이다. 즉 NaCO3 또는 NaOH 용액을 제 1 흡수액으로, 석회석이나 석회용액을 제 2 알칼리 용액으로 재생해 재생한 용액을 계속 재활용하는 것이다. 이런 방법으로 얻은 SO2 는 여전히 CaSO3 과 CaSO4 의 형태로 가라앉는다.
(4) 나트륨 알칼리 흡수법
이 방법은 NaOH, Na2CO3, Na2SO3 의 수용액을 흡수제로 사용하여 연기 속의 SO2 를 흡수한다. 그중 웰먼 로드 (Wellman-Lord) 법은 가장 널리 사용되는 것으로 미국과 일본에서 가장 널리 사용되는 탈황 방법이다. 실제로 이 방법은 Na2CO3 과 NaHSO3 의 혼합용액을 흡수제로 사용한다. 흡수제 중 NaHSO3 의 농도가 80%-90% 에 이르면 더 높은 농도의 SO2 와 Na2CO3 을 얻기 위해 재생흡수제가 필요하다. 재생된 Na2CO3 은 재활용할 수 있고, SO2 는 황산을 생산하는 데 사용할 수 있다. 연기 흡수 효율은 90% 이상에 달할 수 있다.
상술한 방법 외에 습법에는 마그네시아 흡수법, 암모니아법, 염기성 황산 알루미늄법이 있다.
등등. 이러한 방법은 흡수 효율이 낮고 적용 범위가 좁다.
1..1.1.2 반 건식 탈황
(1) 난로 내 칼슘 활성화 (LIFAC)
난로 안의 전통적인 칼슘 분사법을 기초로 활성화반응기를 늘리고 분수가습을 촉진한다. 탈황 효율은 약 75%-80% 에 달할 수 있습니다.
(2) 회전 분무 건조 (SDA) 방법
이 방법은 스프레이 건조의 원리를 이용하여 흡수제 (예: 석회장) 를 흡수탑에 뿌려 흡수제가 연기 속 SO2 에 반응하게 한다. 얻은 고체는 폐물의 형태로 배출된다.
1..1..1.3 건식 탈황
전통적으로 석회소다 (CaO-Na2CO3) 말린 가루는 연기에 함유된 SO2 를 제거하는 데 사용된다. 건조한 분말 칼슘염과 나트륨염, 반응이 없는 건분진의 혼합산물을 얻을 수 있다.
1..1.2 신기술 개발 현황
전통적인 기술은 비효율적이고 운영이 복잡하기 때문에, 많은 나라들은 과학 기술 발전과 환경 요구 사항에 따라 전통적인 고전 기술에만 국한되지 않습니다. 이에 따라 신기술은 끊임없이 연구되고 개발되고 있다.
(1) 전하 건식 스프레이 탈황 (CDSI) 법.
이 방법은 미국 ALANCO 가 개발한 특허 기술이다. 그 기술의 핵심은 흡수제가 고속으로 고압 정전기 전광 충전 구역을 통해 비교적 강한 정전하를 얻어 연기 속에 확산되어 균일한 공중부양상태를 형성한다는 것이다. 이 방법의 투자와 부지는 전통적인 습법의 10%~27% 에 불과하다. 그러나 탈황 효율은 상대적으로 낮다.
(2) 전자빔 방사 (EBA) 방법
그 원리는 연기가 반응기에 들어가기 전에 암모니아를 첨가한 다음 리액터 내 전자가속기에서 나오는 전자빔으로 연기를 비추고 수증기 산소 등 분자가 산화력이 강한 자유기반을 만들어 내는 것이다. 이 자유기들은 신속하게 연기의 SO2 를 산화시켜 황산을 생성한다. 그런 다음 암모니아와 반응하여 황산 암모늄을 형성합니다. 주요 특징은 시스템이 간단하고, 조작이 편리하며, 과정이 통제하기 쉽고, 부산물이 화학 비료를 생산하는 데 사용될 수 있다는 것이다. 탈황 비용은 전통적인 방법보다 낮다. 그러나, 이 방법은 고전력과 장기 온도의 전자총과 방사선 차폐가 필요하다.
(3) 펄스 코로나 플라즈마 (PPCP) 방법.
그것은 일본 전문가 증전 신일이 EBA 방법을 기초로 한 것이다. 그것은 일반 반응기에서 플라즈마를 형성하여 고에너지 전자를 생성하는 펄스 고압 전원이다. 이 방법은 장비와 조작이 간단하고 투자는 EBA 법의 60% 이다.
이 외에도 최근 개발된 신공예에는 ABB 사가 개발한 신형 일체화 반건법 탈황 (NID) 법이 포함되어 있어 해변 공장의 해수 탈황 공정과 상온정탈황 공정 [8] 에 적용된다.
1.2 외국의 몇 가지 주요 연기 탈황 기술 소개
(1) LIFAC 탈황 공정 [9]
(1. 1. 1.2 반건법 탈황에서 언급) IVO 와 핀란드 탐펠라는 향상된 석회석 주입 공정인 LIFAC 탈황 공정을 개발하여 탈황률을 더욱 높였습니다. 주요 장점은 에너지 소비가 낮고, 경제적 효율이 높으며, 공예 설비가 간단하며, 투자가 습법과 안개 건조법 탈황 방법보다 현저히 낮고, 폐수 배출이 없다는 것이다. 동시에 유지 보수가 편리하고 설치 면적이 작다.
(2) 우레아 법 [10]
우레아 연도 가스 정화 공정은 러시아 멘델레프 화학 기술 연구소 (Mendelev Chemical Technology Institute) 및 기타 부서에서 공동으로 개발했으며 SO2 및 질소 및 산소 화합물을 동시에 제거 할 수 있습니다. NOX, SO2 제거율은 99% ~ 65%, 질소산소화합물 제거율은 95% 이상이다. 장비에 대한 부식작용이 없고, 질소산소화합물과 SO2 의 제거율은 연기 중 질소산소화합물과 SO2 의 농도와는 무관하다. 배기가스는 직접 배출할 수 있고 흡수액은 처리한 후 황산암모늄을 회수할 수 있다.
또한 덴마크에서 개발한 SNOX 기술 [9, 1 1] 과 미생물 연기 탈황 기술도 있습니다.
1.3 연기 탈황 기술의 발전 추세와 전망
1. 3 1 새로운 기술의 발전 추세
각종 자료에 따르면 외국의 최신 탈황 기술 연구는 주로 다음과 같은 특징을 가지고 있다.
(1) 먼지 제거 탈황 및 탈질 통합
황산화물과 질소산화물은 모두 국가가 배출을 제한하는 오염물이기 때문에 별도로 처리하면 설비의 투자와 공간 점유가 크게 증가한다.
(2) 자동화 기술이 더욱 두드러진다.
최신 탈황 공정은 대부분 건법 탈황 방향으로 발전하고 있으며, 건법 탈황은 가장 쉽게 자동화를 실현할 수 있는 방법이다. 이것은 또한 전자 기술에 의한 사회의 끊임없는 발전이다. 그에 따라, 그것의 기술 함량도 갈수록 높아질 것이다.
(3) 생산 원가 하락.
새로운 공정의 탈황 비용은 상대적으로 낮다. 경제적 이득을 중시하는 이 시대에는 비용이 낮을수록 좋다.
1.3.2 연기 탈황 기술 개발 전망
향후 10 년 동안 순환 스트리밍 침대 연기 탈황 장치는 우리나라 발전소 탈황 응용 분야에서 큰 잠재력과 응용 전망을 가지고 있으며, 해수 연기 탈황 장치는 우리나라 연해 발전소와 해수 자원이 편리한 지역에서 대체할 수 없는 우세를 가지고 있다.
미생물법이 연기 탈황에 적용되면 고온, 고압, 촉매제가 필요하지 않고 운영비용이 낮고 장비 요구 사항이 간단하며 영양 요구 사항이 낮고 2 차 오염이 없는 등의 특징이 있다. 따라서 미생물 연기 탈황은 실용성이 강하고 기술이 참신한 생물공학 기술로, 매혹적인 응용 전망을 가지고 있어 중시되고 가속화되어야 한다.
중국의 연기 탈황 기술이 진전되어 중국의 연기 탈황 기술은 기본적으로 실험 단계에 있다. 실험 결과를 보면, 칭화대 석탄 청결연소공학 연구센터에서 개발한 건순환 스트리밍 침대 연기 탈황 기술, 액주 스프레이 연기 탈황 제거 일체화 기술 등 세계 수준에 근접한 몇 가지 기술이 널리 중시되고 있다.