燃煤锅炉房烟气除尘系统设计.doc

燃煤锅炉房烟气除尘系统设计摘要现代工业发展很迅速，对大气环境的影响也越来越严重，而燃煤锅炉烟气中由于含尘浓度高且含有二氧化硫等污染物质，对人们的生活环境与健康带来了严重的不良影响，因此，对燃煤锅炉烟气的处理的要求也越来越高，现在社会上运用的烟气除尘设备种类很多，包括过滤式除尘器、湿式除尘器、电除尘器、机械除尘器等。但这些单一除尘器对二氧化硫的去除效果并不是很理想，均需要另设脱硫设备，这增加了设备的投资与管理费用。本次设计采用的是CCJ/A-10冲激式除尘器,它是湿式除尘器的一种。由除尘器本体、通风机、溢流箱、排灰阀等部件组成。溢流箱解决了普通水箱无法达到均衡、自动控制水位的欠缺。该除尘装置具有净化粉尘的同时，又能有效的去除烟气中的二氧化硫的特点，且占地面积小，设备投资小因此被广泛应用于工业生产、电厂输煤系统、锅炉采暖等领域中烟尘及粉尘的控制。关键词：燃煤锅炉；湿式除尘器；CCJ/A-10冲激式；脱硫；烟囱；管道；水处理。 目录第1章 绪言4第2章 工艺流程的参数设计52.1设计原始资料：52.2设计计算62.2.1燃煤锅炉排烟量及烟尘量和二氧化硫浓度的计算62.2.2除尘器的选择62.2.3确定除尘器、风机、烟囱的位置及管道布置。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。82.2.4系统阻力的计算82.2.5风机和电动机的参数计算112.2.6系统中的烟气温度的变化122.2.7烟囱的设计13第3章 结 论14第1章 绪言 目前，越来越多的环境问题出现在了人们的生活中，其中包括水污染、环境污染、大气污染、噪声污染、固体废弃物污染等等，这些污染在有形和无形中对人们的生活和健康产生了影响。其中危害性最大、范围最广就是大气污染，他是潜移默化的，在人们不知不觉中使人们的健康受到影响，大气污染对人体的的危害是多方面的，主要表现在呼吸道疾病与生理机能障碍，以及眼鼻等粘膜组织受到刺激而患病。对于植物而言，大气污染物尤其是二氧化硫等对植物的危害是十分严重的。当污染物浓度高时，会对植物产生急性危害，使植物叶表面产生伤斑，或则直接使叶脱落枯萎；当污染物浓度不高时，会对植物产生慢性危害，使植物叶片退绿，或则表面上看不见什么危害症状，但植物的生理机能受到影响，造成植物产量下降，品质变坏。 因此，社会对大气污染的关注程度越来越高，对大气污染治理的意愿也越来越强烈，在工业生产中，对高效率、低成本、低能耗的除尘脱硫设备的需要与日俱增。本设计通过综合考虑各种设备与技术的特征与性能，以及对设备的使用效率和综合费用的衡量，选用了CCJ/A冲激式脱硫除尘设备，其处理原理如下：含尘气体通过进风管道进入除尘器，首先气流向下冲击水面，部分较大的尘粒落入水中。气流再以一定的速度通过“S”型通道时，激起大量的泡沫和水雾，使含尘、含硫气体与液体充分接触，粉尘被液滴捕获，通过冲激吸收和二次逆向喷淋吸收，取得较高的脱硫除尘效率，捕集的粉尘与液滴一起落回储液沉淀斗，沉淀至斗底，由排灰阀自动排出，以达到除尘脱硫的目的。处理原理如下：含尘气体通过进风管道进入除尘器，首先气流向下冲击水面，部分较大的尘粒落入水中。气流再以一定的速度通过“S”型通道时，激起大量的泡沫和水雾，使含尘、含硫气体与液体充分接触，粉尘被液滴捕获，通过冲激吸收和二次逆向喷淋吸收，取得较高的脱硫除尘效率，捕集的粉尘与液滴一起落回储液沉淀斗，沉淀至斗底，由排灰阀自动排出，以达到除尘脱硫的目的。SO2的去除是采用碱性液体吸收法。将CaO或Ca(OH)2配制成碱液，当气体进入除尘器时采用喷淋脱硫，烟气和碱液充分混合接触，SO2与液体中的碱性成分及水分发生化学反应，从而SO2被去除，以Ca(OH)2为例反应式如下：2Ca(OH)2+SO2=CaSO31/2H2O+1/2H2O由于烟气中含有氧气，因此会发生如下氧化反应：2CaSO31/2H2O+O2= 2CaSO41/2H2O以上反应的生成物，随粉尘一起沉降至灰斗，同灰渣一起用除灰机排出，达到净化的目的。净化后的气体由气水分离器脱水后从除尘器出口经引风机排至大气。第2章 工艺流程的参数设计2.1设计原始资料：锅炉型号：SZL4-13型，共四台（2.8MWx4）设计耗煤量：560kg/h(台)排烟温度：tp= 158烟气密度（标准状态下）：1.35kg/m3 空气过剩系数：=1.3排烟中飞灰占煤中不可燃成分的比例：15%烟气在锅炉出口前阻力：800Pa当地大气压:97.86kPa冬季室外空气温度：tk = -1空气含水（标准状态下）按0.01293kg/m3 烟气其他性质按空气计算煤的工业分析值：CY =68% HY =4% Sy=1% Oy=5% Ny=1% Wy=6% Ay=15% 烟尘浓度排放标准（标准状态下）：100 kg/m3 二氧化硫排放浓度（标准状态下）：600 kg/m3 净化装置场地如图所示的锅炉房北侧20m以内。2.2设计计算2.2.1燃煤锅炉排烟量及烟尘量和二氧化硫浓度的计算（1） 标准状态下理论空气量Qa =4.76(1.867 CY +5.56 HY +0.7 Sy -0.7 Oy)(m3/kg)式中，CY ， HY ，Sy， Oy 分别是煤中各元素所含的质量分数。Qa =4.76x(1.867 x 0.68 +5.56 x 0.04 +0.7 x 0.01 -0.7 x 0.05)=6.966(m3/kg)(2)标准状况下理论烟气量（设空气含湿量12.93g/m3）Qs=1.867(CY +0.375 Sy)+11.2HY +1.24Wy +0.016Qa +0.79 Qa +0.8 Ny = 1.867(0.68 +0.375 x 0.01)+11.2 x 0.04 +1.24 x 0.06 + 0.016 x 6.969 + 0.79 x 6.969 +0.8 x 0.01 = 7.42(m3/kg)式中，Qa 标准状况下理论烟气量，m3/kg； Wy煤中水分的质量分数； NyN元素在煤中的质量分数。（3）标准状况下实际烟气量 QS = Qs +1.106（-1）Qa =7.42 + 1.106 x (1.3 - 1 ) x 6.966 =9.54m3/kg 标准状态下烟气流量Q应以m3/h计，因此，Q总= QS x 设计耗煤量 Q总=9.54x 560 x 4 =21369.4m3/h一台锅炉的标况下的烟气量 QN=5342.4m3/h工况下总的烟气量Q=QT/T=21369.4 x 431 /273 =33737m3/h =9.37m3/s每个锅炉的烟气流量是 9.37/4=2.34m3/s(4)标况下烟气含尘浓度 C= dsh . Ay /QS=0.15 x 0.15/9.54 = 0.002356kg/m3 (5)标况下二氧化硫浓度 CSO2=2 Sy/ QS x 106 = 2 x 0.01 /9.54x 106 =2096 mg/m32.2.2除尘器的选择（1）除尘效率 = 1- CS/C式中，C标准状况下烟气含尘浓度，mg/m3； Cs 标准状态下锅炉烟尘排放标准中规定值，mg/m3。 =(1-100/2356) x 100% =95.7%(2) 根据工况下的烟气量2.34m3/s、烟气温度158及要求的除尘效率=95.7%确定除尘器：选用CCJ/A-10冲击式除尘器。型号 风量（m3/h） 设备阻力（Pa） 除尘效率CCJ/A-10 8000-12000 1000-1600 99%脱硫率 设备净重（Kg） 蒸发（Kg/h） 3580% 2292 耗水量 溢流（Kg/h） 300 排灰（Kg/h） 860 型号 4-72No5A通风机 全压（Pa）3240-2240 电动机 Y160M2-2 风量（m3/h）7950-1472022.3确定除尘器、风机、烟囱的位置及管道布置。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。（1） 各装置及管道布置的原则 根据锅炉运行情况及锅炉现场实际情况确定各装置的位置。一旦确定各装置的位置，管道的布置也就基本可以确定了。对各装置及管道的布置应力求简单、紧凑、管道短、占地面积小，并使安装、操作和检修方便。（2） 管径的确定 d= =0.46m表一 风管规格外径D/mm钢制板风管外径允许偏差/mm壁厚/mm 500 1 0.75 圆整后取d =500mm取钢制板风管壁厚 =0.75mm内径d1=500-0.75 x 2=498.5mm实际烟气流速u=4Q/d2=4 x 2.34/3.14 x 0.49852 =12m/s2 2.4系统阻力的计算（1）摩擦阻力损失对于圆管 PL= 式中：L-管道长度，m； d-管道直径，m；-烟气密度，Kg/m3 v-管道中气流平均速率，m/s； -摩擦阻力系数。（实际中对金属管道值可取0.02，对砖砌或混凝土管道 值可取0.04） a.对于直径为500m的圆管 Pl=0.02=24.8Pab对于砖砌拱形烟道 图一砖砌拱形烟道 A=2x（/4）D2=B2+/2x(B/2)2 D=500mm故B=450mmR=0.122m x=1.413+1.8=3.213 Pl=0.04x=101.4Pa（2）局部阻力损失式中：-异型管件的局部阻力系数； v-与对应的断面平均气流速度，m/s -烟气密度，Kg/m3 图二 除尘器入口前管道示意图d为突然缩小管 A2/A1=(3.14x0.482/4)/(3.14x0.49852/4)=0.93取=0.09 =(0.09x0.86x12x12)/2=5.57 Pab、c 均为90弯管 R=1.5m r=1m 则r/R=2 取=0.15则=（0.15x0.86x122）/2=9.3 Pa 两个弯头总压 9.3x2=18.6 Paa为突然缩小管 A2/A1=(3.14x0.49852/4)/(3.14x0.62/4)=0.70取=0.2 =0.2x0.86x122/2=12.384 Pa 图三 除尘器出口至烟道：图中a为突然扩大管 取=0.01 =0.01x0.86x122/2=0.62Pa图中b,c 为90弯管。则同理两弯头阻力损失为 18.6Pa。（3）对于T形三通 对于T形合流三通，取=0.55，则=0.55x0.86x122/2=34.056Pa系统总阻力损失：（其中锅炉出口前阻力损失为800Pa，除尘器阻力损失1400Pa）h=24.8+101.4+5.57+12.384+18-6+0.62+18.6+34.056+800+1400=2416.03Pa2.2.5风机和电动机的参数计算（1）标准状态下风机风量的计算Qy=1.1Qx (m3/h)=1.1x5342.35x=9427.88(m3/h)式中: 1.1-风量备用系数； Q-标准状态下风机前风量m3/h tp-风机前烟气温度，若管道不太长，可近视取锅炉排烟温度； B-当地大气压，KPa。（2）风机风压的计算Hy=1.2(h-Sy)xx(1.293/y)(Pa)式中：1.2-风压备用系数； h-系统总阻力，Pa; Sy-烟囱抽力，Pa; tp -风机前烟气温度， ty风机性能表中标出的实验用气体温度， y标准状态下烟气密度（r=1.34Kg/m3）。Hy=2654.5x419.59/523=2129.65(Pa)（3)电动机功率的确定 Ne= =12.72KW式中：1风机在全压头时的效率（一般风机为0.6）； 2机械传动效率，用V形带传动（一般为0.95）； 电动机备用系数（1.3）。根据Qy，Hy，Ne，则可确定所选除尘器完全符合标准。2.2.6系统中的烟气温度的变化（1） 烟气在管道中的温度降 查相关数据可知q1=4178 KJ(m2.h) (室内单位面积散热损失) q 2=5443 KJ(m2.h) （室外单位面积散热损失）室内 l1=2.18-0.6-0.12=1.46m F 1 =d1l1=3.14 x 0.5x1.46=2.29m2 室外 l2=10-1.46=8.54mF 2 =d2l2 =3.14 x 0.5x8.54=13.41m2t1=( q1 F 1 + q 2 F 2)/ QN CV=(4178 x 2.29 + 5342.35 x 13.41)/(5342.35 x 1.355) = 20.6(2) 烟气在烟道中温降 t2 =(40 x 0.4)/ =4(其中A为烟囱温降系数：H50m ,取A=0.4) t = t1 + t2 =20.6 + 4=24.62.2.7烟囱的设计烟囱的高度的确定 表 二 锅炉烟囱的高度锅炉房装机总容量MW0.70.71.41.42.82.877141428t/h1122441010202040烟囱最低允许高度m202530354045 锅炉总额定出力 2.8x4=11.2 确定的烟囱高度为 H=40m（1） 烟囱直径的计算 表 三 烟囱出口烟气流速通风方式 运行情况全负荷的最小负荷的机械通风10-20 4-5自然通风 6-102.5-3烟囱出口内径 d=0.0188 =1.72m(烟囱出口流速w=4m/s，自然通风，全负荷时) d圆整后 取d=1.8m 烟囱底部直径d1=d + 2.i.H=1.72+2 x 0.04 x 40 =3.32m (i为烟囱锥度，i=0.020.03,取为0.02)（2） 烟囱的抽力Sy=0.0342H() x B =0.0342 x 40 x ( ) x 97.86 x 103 =182.07Pa第3章结 论本次课程设计采用的是CCJ/A-10冲激式除尘器，由除尘器本体、通风机、溢流箱、排灰阀等部件组成。将脱硫除尘与通风一体化处理，虽然减少了设备的投资与管理费用，但是一旦设备出现问题，其维修将会十分复杂，对整个处理工艺的影响也会很大。且由于小组成员知识能力与工程实践经验有限，时间紧迫，涉及的内容与要求也较多，所以，设计的成果存在很多不足之处，譬如说：烟囱的设计、污泥，废水的处理与污水回流管道的敷设以及设计计算都存在考虑不周全的问题。本次设计中，小组六人发挥了团队合