燃煤锅炉烟气除尘脱硫系统设计方案.doc

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、CAD绘制工程图、使用技术资料、编写设计说明书的能力。三、设计原始资料锅炉型号：SZL4-13型 ，1台排烟温度： 160烟气密度(标准状态下)：1.34kg/m3空气过剩系数：=1.4排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 Pa当地大气压力：97.86 Kpa冬季室外温度：-5空气中含水(排标准状态下)：10g/kg烟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SO2排放标准按锅炉大气污染物排放标准(GB132712001)执行：烟尘浓度排放（标准标准状态下）：200mg/m3；二氧化硫排放标准（标准标准状态下）：900 mg/m3。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确定除尘器的类型、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。七、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）19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SO2，选用适当的除尘器、脱硫设备、风机、管道和烟囱，对烟气中的污染物进行去除。使排入空气中的烟尘和SO2浓度达到锅炉大气污染物排放标准GB（13271-2001）中的二级标准。除尘器名称全效率/不同粒径（m）时的分级效率/055101020104444带挡板的沉降室58.67.522438090普通的旋风除尘器65.31233578291长锥体旋风除尘器84.240799299.5100喷淋塔94.5729698100100电除尘器97.09094.59799.5100文丘里除尘器（P 7.5kPa）99.59999.5100100100袋式除尘器99.799.5100100100100 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： 锅炉除尘器脱硫装置风机烟囱第一章 烟气量、空气量的计算1.1每台锅炉燃煤量的计算由锅炉型号SZL4-13各个字母数字可知：SZ双锅筒纵置式；L链条炉排；4额定蒸发量（t/h）；13额定压力13MPa查资料可知： 1t煤=700kw=0.7MW 4t/h蒸吨量对应锅炉效率为72% 所用2类煤的热值29MJ/kg设计耗煤量=功率时间热值效率=40.736002972%=482.8kg/h 本设计是一台锅炉，所以耗煤量为482.8kg/h1.2锅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：V0a= 8.881Wc+3.329Ws+26.457W-3.333Wo 8.88175%+3.3291%+26.4574%-3.3335%=7.6356 m3/kg2、标准状态下理论湿烟气量：V0f=1.866Wc+11.111 W+1.24（V0a 0+Ww）+0.699Ws+0.79 V0a +0.799 W=1.866*75%+11.111*4%+1.24（7.5356*10*1.293+6%）+0.699*1%+0.79 V0a +0.799*1% =8.079 m3/kg3、标准状态下实际烟气量 Vf = V0f+1.0161（-1）V0a =8.079+1.0161（1.4-1）*7.6356=11.1824 m3/kg4、标况下烟气流量Q= Vf * 设计耗煤量=11.1824*482.8=5398.8627 m3/h 工况下烟气流量Q=Q =5398.8627*=8563 m3/h=2.38 m3/s第二章 除尘器的设计计算2.1效率的计算式中：标准状态下烟气含尘浓度，； 标准状态下锅炉烟尘排放标准中规定值，。2.1.1除尘效率烟尘排放量Q=燃料用量（t）*灰分*dfh（取=20%） =482.8*15%*20%=14.484kg/h 烟尘浓度：C烟尘= =14.484/5398.8627=2682.8mg/m3除去烟尘效率为：烟尘=（1）100%=92.5%2.1.2除硫效率（煤中仅80%的S转化为SO2）SO2浓度：CSO2= =1431mg/kg 除去SO2效率为：SO2=（1-）100%=37.1%2.2电除尘器的设计一般静电除尘器电场风速在0.7 1.4m/s,通常取1.0m/s；趋进速度一般在0.080.2 m/s；集尘极间距设计为200300mm,放电极与集尘极间距为400mm,电晕极间距取200mm。2.3.1集尘极板总面积A=41.1式中：Q1工况下的烟气量，m3/h；除尘效率； We趋进速度，取0.15m/s。比表面积： f=208.3 m3/(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=1.52.0，则所需集尘极面积：A=(1.52.0) 86.25=61.782.2，取实际集尘总面积82，则实际比表面积：f=104.2m3/(h)。2.3.2电场断面积Ac=2.38(电厂风速V取1.0m/s)2.3.4极板高度H=1.54m2.3.5电场断面宽度B=1.54m2.3.6集尘极集尘极排数：n=4.85排，取5排。式中：B集尘极间距，取400mm；B电场断面宽度。集尘极长度：L=3.3m,取4m。2.3.7电场的设计设计3个电场，实际安装集尘极个数为35=15个，安装后集尘极总面积：A=nLH=1541.54=92.4停留时间：t=4s工作电压：U=EB=250300=75KV工作电流：取单个电流密度为i=0.005A/,则I=Ai=41.10.005=0.206A第三章 脱硫装置设计计算3.1脱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-石膏湿法烟气脱硫技术都有较为明显的优势，具体如下：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-石膏湿法烟气脱硫技术在本设计中体现了较为明显的优势，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-石膏湿法烟气脱硫技术。3.2吸收剂消耗量计算3.2.1净烟气中浓度在设计煤种情况下，烟气流量为8563 m3/h ,烟气中含量为1431mg/m3,按脱硫效率98%计算，净烟气中含量： =1=1431(1-98%)=28.6 mg/m3式中：标准状态下烟气中二氧化硫的浓度，；脱硫效率。3.2.2石灰石消耗量需要脱除的物质的量：=式中：R钙硫比，取R=1.03；M碳酸钙的分子量；工况下的烟气流量，；石灰石纯度；=92%。第四章 吸收塔及管径的设计计算4.1吸收塔计算本设计中所选吸收塔类型为逆行喷淋空塔，烟气中含量为 1431mg/m3，静电除尘器至吸收塔有一定漏风率大约为10%。4.2吸收塔烟气量=8563（1+10%）=9419.3式中：工况下的烟气流量，； 静电除尘器至吸收塔的漏风率，为10%。4.3吸收塔塔径吸收塔截面面积：式中：吸收塔烟气量，v逆流喷淋空塔设计烟气流速一般为2.55m/s，取3m/s。 吸收塔塔径： 取1.0m。4.4吸收塔高度 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=vt=35=15m式中：t吸收塔内反应时间，s；v吸收塔气流速度,m/s。4.5吸收浆液量 液气比与脱硫效率有关，一般在825，取20，所需的吸收浆液量为：式中：吸收塔烟气量，； 液气比，取 20 。4.6各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。4.7管径的确定 =456mm，取450mm式中：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：450mm。其管道参数见表4-1：表 4-1 管道参数外径D/mm钢制板风管外径允许偏差/mm壁厚/mm45010.75内径：d1=450-20.75=448.5mm由公式可计算出实际烟气流速：式中： Q1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=1015 m/s）。实际烟气流速符合要求。第五章 烟囱的设计5.1烟囱高度的确定 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6-1）确定烟囱的高度。表5-1 锅炉烟囱高度表锅炉总额定出力/(t/h)1122661010202635烟囱最低高度202530354045锅炉总额定出力：41=4t/h。故选定烟囱最低高度为H=30m。5.2烟囱直径的计算烟囱出口内径可按下式计算 式中：Q2通过烟囱的烟气量，m3/h； v按表5-2选取的烟囱出口烟气流速，取4m/s。表5-2 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102045自然通风6102.53则烟囱出口的实际烟气流速为： 式中：Q2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=d2+2iH=0.9+20.0230=2.1m式中：d2烟囱出口直径，m； H烟囱高度，30m； i烟囱锥度（通常取i=0.020.03,取i=0.02）。5.3烟囱的抽力 式中： H烟囱高度，m； tk外界空气温度，； tp烟囱内烟气平均温度，； B当地大气压，Pa。5.4系统阻力的计算5.4.1摩擦压力损失 对于直径为450mm的圆管 L=9.0m 式中：n标况下的烟气密度，kg/m3； 实际的烟气密度，kg/m3。按圆管阻力计算公式：式中：L管道长度，m； d管道直径，m； 烟气密度，kg/m3； 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0.02，对砖砌或混凝土管道可取0.04。5.4.2局部压力损失 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/m3。1、 45时=0.1，取=45，v=15m/s，则 pa L1=0.052tan75=0.093m2、 30Z型管弯头，h=2.9852.59=0.6m = 0.157， =， RE= 0.1571.0=0.157 pa3、 渐扩管取=30则=0.19， L3=4、 渐缩管。取=30则=0.1 L2=90弯头（1个），而D=450mm取R=D则=0.23Pa系统总阻力（其中过路出口前阻力为800pa，除尘器阻力为1400pa）为：P总=37.8+9.45+14.8+17.96+9.45+21.74+800+1400=