燃煤锅炉烟气除尘脱硫系统设计方案

I 燃煤锅炉烟气除尘脱硫系统设计方案 一、设计题目 燃煤锅炉烟气除尘系统设计。 二、课程设计的目的 通过课程设计进一步消化和巩固本课程所学内容，并使所学的知识系统化，培养运用所学理论知识进行除尘系统设计的初步能力。通过设计，了解工程设计的内容、方法及步骤，培养学生确定大气污染控制系统的设计方案、进行设计计算、 用技术资料、编写设计说明书的能力。 三、设计原始资料 锅炉型号： ， 1台 排烟温度： 160 烟气密度 (标准状态下 )： 气过剩系数： =烟中飞灰占煤中不可燃成分的比例： 16% 烟气在锅炉出口前的阻力： 800 地大气压力： 季室外温度： 空气中含水 (排标准状态下 )： 10g/气其它性质按近似空气计算 燃料的工业分析值： 85% 4% 1% 5% 1% 6% 15% 13% 烟尘和 炉大气污染物排放标准(2001)执行： 烟尘浓度排放（标准标准状态下）： 200mg/ 二氧化硫排放标准（标准标准状态下）： 900 mg/ 四、 计划安排 1、资料查询 和方案选定 1 天 2、设计计算 2 天 3、说明书编制及绘图 2 天 五、 设计内容和要求 1、 燃煤锅炉排烟量及烟尘和二氧化硫浓度计算 2、 净化系统设计方案的分析确定 3、 除尘器的选择和比较 定除尘器的类型、型号及规格，并确定其主要运行参数。 4、 管布置及计算：确定各装置的位置及管道布置 并计算各管段的管径、长度、烟囱高度和出口内径以及系统总阻力 5、 风机及电机的选择设计 根据净化系统所处理烟气量、烟气温度、系统阻力等计算选择风机种类、型号及电动机的种类和功率。 六、 成果 1、 设计说明书 设计说明书按设计程序编写，包括方案的 确定、设计计算、设备选择和有关设计的简图 (工艺管网简图和设备外形图 )等内容。课程设计说明书应有封面、目录、前言、正文、小结及参考文献等内容，书写工整或打印输出，装订成册。 2、 图纸 A、除尘器图一张 (2 号图 )。系统图应按比例绘制、标出设备部件编号，并附明细表。 B、除尘系统平面布置图、剖面布置图各一张 (1 号或 2 号 )，可以有局部放大图 (3 号 )。 布置图应按比例绘制。锅炉房及锅炉的绘制可以简化，但能表明建筑的外形和主要结构形式。在图上中应有指北针方位标志。 、 主要参考资料 1、大气污染控制工 程 2、市政环境课程设计指导与案例 3、锅炉大气污染物排放标准 4、三废处理工程技术手册（废气卷） I 前言 随着工业的发展，能源的消耗量逐步上升，大气的污染物的排放量相应增加。燃煤锅炉排放的粉尘和二氧化硫严重地污染了我们赖以生存的环境。我国的大气是以煤烟型污染为主，其中粉尘与酸雨危害最大。因此，净化燃煤烟气中的粉尘和二氧化硫是我国改善大气空气质量、减少酸雨的关键问题。 粉尘的危害：粉尘的成分和理化性质是对人体危害的主要因素。有毒的金属粉尘和非金属粉尘（铬、锰、镐、铅、汞、砷等）进入人体后， 会引起中毒以至死亡。无毒性粉尘对人体亦有危害。例如含有游离二氧化硅的粉尘吸，入人体后，在肺内沉积，能引起纤维性病变，使肺组织逐渐硬化，严重损害呼吸功能，发生“矽肺”病。 二氧化硫的危害：二氧化硫为一种无色的中等强度刺激性气体。在低浓皮下，二氧化硫主要影响是造成呼吸道管腔缩小，最初呼吸加快，每次呼吸曼减少。浓度较高时，喉头感觉异常，并出现咳嗽、喷嚏、咯痰、声哑、胸痛、呼吸困难、呼吸道红肿等症状，造成支气管炎、哮喘病，严重的可以引起肺气肿，甚至致人于死亡。 本设计主要是针对燃煤产生的烟尘和 用适当的除尘 器、脱硫设备、风机、管道和烟囱，对烟气中的污染物进行去除。使排入空气 的烟尘和 炉大气污染物排放标准 13271中的二级标准。 如表格所示：从经济与效率来看，选择电除尘器更好，所以本设计选用电除尘器。 处理流程图： 除尘器名称 全效率 / 不同粒径（ m）时的分级效率 / 0 5 5 10 10 20 10 44 44 带挡板的沉降室 2 43 80 90 普通的旋风除尘器 2 33 57 82 91 长锥体旋风除尘器 0 79 92 00 喷淋塔 2 96 98 100 100 电除尘器 0 7 00 文丘里除尘器 （ P 9 00 100 100 袋式除尘器 00 100 100 100 炉 除尘器 脱硫装置 风机 烟囱 1 第一章 烟气量、空气量的计算 台锅炉燃煤量的计算 由锅炉型号 双锅筒纵置式； L 链条炉排； 4 额定蒸发量（ t/h）； 13 额定压力 13资料可知： 1700 4t/2% 所用 2 类煤的热值 29MJ/计耗煤量 =功率时间热值效率 =4 3600 29 72%=h 本设计是一台锅炉，所以耗煤量为 h 炉燃煤所需空气量及产生烟气量的计算 1、标准状态下理论空气量： 75%+1%+4%5% =m3/2 2、标准状态下理论湿烟气量： h+ 0+0a +N=5%+%+0*%） +%+0a +% =m3/、标准状态下实际烟气量 =*m3/、标况下烟气流量 Q= 设计耗煤量=m3/h 工况下烟气流量 Q 1=Q 273 160273 =8563 m3/h=m3/s 第二章 除尘器的设计计算 率的计算 1 3 式中： C 标准状态下烟气含尘浓度， 3/ 标准状态下锅炉烟尘排放标准中规定值， 3/ 尘效率 烟尘排放量 Q =燃料用量（ t） *灰 分 * =20%） =5%*20%=h 烟尘浓度： C 烟尘 =烟气量烟尘量=去烟尘效率为： 烟尘 =（ 1 100%=硫效率 （煤中仅 80%的 *=*%1*)1*1431mg/除去 1 100%=除尘器的设计 一般静电除尘器电场风速在 s,通常取 s；趋进速度一般在 .2 m/s；集尘极间距设计为 200300电极与集尘极间距为 400晕极间距取 200 4 尘极板总面积 A= 1- 1 = 360 式中： 工况 下的烟气量， m3/h； 除尘效率； 趋进速度，取 s。 比表面积： f=h ) 实际集尘极面积：应考虑到处理烟气量、温度、压力、供电系统可靠性等因素的影响，取储备系数 K=所需集尘极面积： A=( =，取实际集尘总面积 82，则实际比表面积： f=128563=104.2h )。 场断面积 36008563=(电厂风速 s) 板高度 H= 电场断面宽度 B=5 尘极 集尘极排数： n= 1 5排。 式中： B 集尘极间距，取 400 B 电场断面宽度。 集尘极长度： L= 1 = 4m。 场的设计 设计 3个电场，实际安装集尘极个数为 3 5=15个，安装后集尘极总面积： A=n L H=15 4 停留时间： t=4=4s 工作电压： U=250 300=75作电流：取单个电流密度为 i= ,则 I=6 第三章 脱硫装置设计计算 硫装置设计 本设计的要求，无论是投资，技术稳定性还是建设的可行性，石灰石 体如下：脱硫效率高；引进早，技术成熟，可靠性高；对煤种变化的适应性强；吸收剂资源丰富，价格便宜；脱硫副产品便于综合利用。 由于石灰石 势，比其他脱硫工艺更加适合设计的具体情况，所以选择石灰石 收剂消耗量计算 烟气中 2度 在设计煤种情况下，烟气流量为 8563 m3/h ,烟气中 2量为 1431mg/脱硫效率 98%计算， 净烟气中 2量： C =2 1 =1431 (1=28.6 mg/中：2 标准状态下烟气中二氧化硫的浓度， 3/ 脱硫效率。 灰石消耗量 需要脱除的 2质的量： 7 2 OC 2 0 6623 式中： R 钙硫比，取 R= M 碳酸钙的分子量； 2Q 工况下的烟气流量， ； 石灰石纯度； 92%。 8 第四章 吸收塔及管径的设计计算 收塔计算 本设计中所选吸收塔类型为逆行喷淋空塔，烟气中 2 量为 1431mg/电除尘器至吸收 塔有一定漏风率大约为 10%。 收塔烟气量 )1( 11 QV s=8563（ 1+10%） =9419.3 式中： 1Q 工况下的烟气流量， ； 1 静电除尘器至吸收塔的漏风率，为 10%。 收塔塔径 吸收塔截面面积：3 s 式中： 吸收塔烟气量， v 逆流喷淋空塔设计烟气流速一般为 m/s，取3m/s。 吸收塔塔径：, 取 9 收塔高度 原烟气与吸收液在吸收塔内反应时间 25s，取 5s。则吸收区高度为： H= 5=15m 式中： t 吸收塔内反应时间， s； v 吸收塔气流速度 ,m/s。 收浆液量 液气比与脱硫效率有关，一般在 825 3/取 20 3/所需的吸收浆液量为： /式中： 吸收塔烟气量， ； 液气比，取 20 3/ 装置及管道布置的原则 根据锅炉运行情况和锅炉房现场的实际情况确定各装置的位置。一旦确定了各装置的位置；管道的分布也就基本确定了。对各装置及管道的布置应力求简单，紧凑，管 短路，占地面积小，并使安装、操作和检修方便。 径的确定 14=456 45010 式中： Q 1 工况下管内烟气流量， ； v 烟气流速， m/s(取 1015m/s)，取 v=14m/s。 管径计算出以后，要进行圆整，因此圆整后的管径为： 450管道参数见表 4 表 4道参数 外径 D/制板风管 外径允许偏差 /厚 /50 1 径： 50公式 可计算出实际烟气流速： )/(15448 21 实际式中： 工况下管内烟气流量， m3/s； v 烟气流速， m/s（可查有关手册确定，对于锅炉烟尘 v=10 15 m/s）。 实际烟气流速符合要求。 11 第五章 烟囱的设计 囱高度的确定 首先确定公用一个烟囱的所有锅炉的总的蒸发量（ t/h），然后根据锅炉大气污染物排放标准中的规定（表 6定烟囱的高度。 表 5锅炉烟囱高度表 锅炉总额定出力/(t/h) 1 12 26 610 1020 2635 烟囱最低高度 20 25 30 35 40 45 锅炉总额定出力： 4 1=4t/h。故选定烟囱最低高度为 H=30m。 囱直径的计算 烟囱出口内径可按下式计算 018 2 取式中： 通过烟囱的烟气量， m3/h； v 按表 5 4m/s。 表 5烟囱出口烟气流速（ m/s） 通风方式 运行情况 全负荷时 最小负荷 机械通风 1020 45 12 自然通风 610 则烟囱出口的实际烟气流速为： )/(56 3018 22 12 v 式中： 通过烟囱的烟气量， m3/h；v 烟囱出口实际烟气流速。 烟囱底部直径： d1= i H= 30=中： 烟囱出口直径， m； H 烟囱高度， 30m； i 烟囱锥度（通常取 i= i= 囱的抽力 )273 1273 1(034 y 003)160273 15273 1(30034 式中： H 烟囱高度， m； 外界空气温度，； 烟囱内烟气平均温度，； B 当地大气压， 统阻力的计算 擦压力损失 对于直径为 450 L=13 3/73 式中： n 标况下的烟气密度， kg/ 实际的烟气密度， kg/ 按圆管阻力计算公式：221 l 2 式中： L 管道长度， m； d 管道直径， m； 烟气密度， kg/ v 管道中平均气流速 率， m/s； 摩擦阻力损失，实际中对金属管道可取 砖砌或混凝土管道可取 部压力损失 22式中： 异形管件的局部阻力系数，可在有关手册中查到，或通过实验获得； v 与相对应的断面平均气流速度， m/s； 实际烟气密度， kg/ 1、 45时 = 取 =45， v=15m/s，则 14 2 1=2 =、 30 头， h= = ， 2 、 30则 = 2 L3=448 4、 渐缩管。取 =30则 =0.1 2 L2=90弯头（ 1 个），而 D=450= =2 15 系统总阻力（其中过路出口前阻力为 800尘器阻力为1400为： P 总 =00+1400= 风机风量的计算 式中： 风量备用系数； Q 标准状态下风机前风量， m3/h； 风机前烟气温度，若管道不太长，可以近似取锅炉排烟温度； B 当地大气压 ， 风机风压的计算 总 y 式中： 风压备用系数； P 总 系统总阻力， 烟囱抽力， 风机前烟气温度，； 16 风机 性能表中给出的实验用气体温度，； 标准状态下烟气密度， ( = B 当地大气压 ， 电动机功率的计算 360 0 100 0360 021 风机风量， m3/h； 风机风压， 1 风机在全压头时的效率，（一般风机为 效风机为 2 机械传