某燃煤采暖锅炉房烟气除尘脱硫系统设计.doc

目录1. 概述11.1设计的目的11.2原始资料11.3设计内容及主要程序22.烟气量烟尘和二氧化硫浓度的计算22.1标准状态下理论空气量22.2标准状态下理论湿烟气量22.3标准状态下实际烟气量32.4标准状态下烟气含尘浓度32.5标准状态下烟气中二氧化硫浓度的计算33.除尘装置的选择33.1除尘装置应达到的净化效率33.2除尘器的选择44.脱硫装置44.1吸收剂与填料的选择44.2液泛气速与填料塔的压降54.3填料塔塔径的计算64.4最小吸收剂用量的计算64.5塔高的计算65.管道的选择75.1各装置及管道布置的原则75.2管径的确定76.烟囱的设计86.1烟囱高度的确定86.2烟囱直径计算86.3烟囱的抽力97.系统阻力的计算97.1摩擦压力损失97.2局部压力损失98.选择风机和电机108.1通风机的风量计算108.2通风机的风压计算109.小结1110.参考文献121. 概述1.1设计的目的随着社会经济的发展，城市化与工业化进程的加速，以及煤、油为主的能源框架，环境污染越来越严重。而在我国的能源结构中以燃煤为主，众所周知煤炭在燃烧过程中会产生较多的污染物，尤其是向大气中排放酸性污染物，在大气迁移过程中形成酸性沉降物，即酸雨，而酸雨控制又得到广泛关注。本设计是某燃煤采暖锅炉房烟气除尘系统设计，主要目的就是除尘与烟气脱硫，以达到污染物排放标准，燃煤锅炉燃烧过程排放的烟气中含有大量的烟尘和二氧化硫，如不采取有效的治理措施，将会对周围大气环境及居民健康造成严重影响与危害。因此，本设计结合燃煤锅炉烟气排放特点，根据所提供的原始参数及资料，拟设计一套燃煤采暖炉房烟气除尘系统。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净化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、绘制工程图、使用技术资料、编写设计说明书的能力。1.2原始资料锅炉型号：SZL4-13型，额定蒸发量2.8MW/h 共2台设计耗煤量：650 kg/(h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排烟中飞灰占煤中灰分（不可燃成分）的比例，30%烟气在锅炉出口前阻力：800Pa当地大气压力：97.86kPa冬季室外空气温度：1空气含水（标准状态下）按0.01293kg/m3烟气其它性质按空气计算。锅炉大气污染物排放标准（GB13271-2001）中二类区标准烟尘排放浓度200mg/Nm3SO2排放浓度900mg/Nm3。燃煤煤质如下表所示。表 燃煤煤质（按质量百分含量计，%）CYHYSYOYNYWYAYVY684151615131.3设计内容及主要程序1、编写设计计算书（1）燃煤锅炉排烟量及烟尘和二氧化硫浓度的计算。（2）净化系统设计方案的分析确定。（3）除尘脱硫设备的比较和选择：确定除尘脱硫设备的类型、型号及规格，并确定其主要运行参数。（4）管网布置及计算：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、系统总阻力等计算选择风机种类、型号及电动机的种类、型号和功率。（6）需要说明的其他问题。（7）编写设计说明书：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、小结及参考文献等部分，文字应简明、通顺、内容正确完整，书写工整、装订成册。2、绘制设计图（1）工艺流程示意图。（2）平面布置图。应按比例绘制，锅炉房及锅炉的绘制可以简化，但应能表明建筑外形和主要结构型式。在平面布置图中应有方位标志（指北针）。（3）锅炉烟气除尘脱硫系统图。应按比例绘制、标出设备、管件编号，并附明细表。（4）主要除尘脱硫设备剖面图。只需标出设备的主要性能参数（主要尺寸），内部结构不用细画。2.烟气量烟尘和二氧化硫浓度的计算2.1标准状态下理论空气量Qa=4.76(1.867CY+5.56HY+0.7SY-0.7OY) =6.969 (m3/kg)式中：CY=68%， HY=4%， SY=1%， OY=5%分别为煤中各元素所含的质量分数。2.2标准状态下理论湿烟气量Qs=1.867(CY+0.375SY)+11.2HY+1.24WY+0.016Qa+0.79Qa+0.8NY =7.424 (m3/kg)式中：空气含湿量12.93g/m3Qa标准状态下理论空气量，m3/kg； WY煤中水分所占质量分数，6%； NYN元素在煤中所占质量分数，1。2.3标准状态下实际烟气量Qs=Qs+1.016(a-1) Qa =7.424+1.016（1.4-1）6.99=10.256 (m3/kg)式中：a空气过量系数 Qs标准状态下理论烟气量，m3/kg； Qa标准状态下理论空气量，m3/kg。标准状态下烟气流量Q以m3/h计，因此，Q= Qs设计耗煤量=2*10.256*650=13332.8（m3/h）2.4标准状态下烟气含尘浓度=0.004388(kg/m3) = 4388(mg/m3)式中：dsh排烟中飞灰占煤中灰分（不可燃成分）的质量分数，排放因子，30； AY煤中灰分（不可燃成分）的含量，15； Qs标准状态下实际烟气量，m3/kg。2.5标准状态下烟气中二氧化硫浓度的计算=1560(mg/m3)式中：SY煤中含可燃硫的质量分数；1% 0.8燃料中硫转化为SO2的转化率，一般取80%。 Qs标准状态下燃煤产生的实际烟气量，m3/kg。3.除尘装置的选择3.1除尘装置应达到的净化效率=95.44% =42.31%式中：C标准状态下烟气含尘、SO2浓度， mg/m3； Cs标准状态下锅炉烟尘、SO2排放标准中规定值， mg/m3。3.2除尘器的选择 工况下烟气流量： 21146.9 ( m3/h)5.87 ( m3/s)式中Q标准状态下的烟气流量( m3/h)工况下烟气温度，433KT标准状态下温度，273K根据烟尘的粒径分布和种类、工况下的烟气量、烟气温度及要求达到的除尘效率确定除尘器：LSB-105型顺喷脉冲袋式除尘器，基本参数为：配套锅炉容量：4（j/h） 除尘效率：99.5% 设备阻力：5001200 pa 处理烟气量：1188029700 ( m3/h) 气流速度：25 m/s 4.脱硫装置4.1吸收剂与填料的选择吸收剂的选择。本设计选用石灰石浆液作为吸收液。填料可为气体液两相提供良好的传质条件。选用的填料应满足以下基本条件：具有较大的比表面积和良好的润湿性；具有较高的孔隙率（多在0.45-0.95）；对气流的阻力较小；尺寸适当。通常不应大于塔径的；耐腐性、机械强度大、造价低、堆积密度小、稳定性好等。几种填料的特性见表1。表1 填料特性填料类别及名义尺寸实际尺寸(外径*高*厚)比表面积(A)/(m2/m3)孔隙率/(m2/m3)堆积密度（PP）/(kg/m3)填料因子（）/m-1陶瓷拉西环（乱堆）1515*15*23300.7069010202525*25*21900.785054504040*40*4.51260.755773505050*50*4.5930.81457205填料选25252的陶瓷拉西环，比表面积=190m2/m3，近似取单位体积填料层的有效传质面积=180 m2/m3。4.2液泛气速与填料塔的压降液泛气速是填料塔正常操作气速的上限。当空塔气速超过液泛气速时，填料塔持液量迅速增加，压降急剧上升，气体夹带液沫严重，填料塔的正常操作被破坏。填料塔的压降影响动力消耗和正常操作费用。影响压降和液泛气速的因素很多，主要有填料的特性。气体和液体的流量及物理性质等。埃克特（Echert）等人提出的填料塔压降。液泛和各种因素之间的关系见图1。图1 填料塔液泛点与压降的通用关系图图中最上方的三条线分别为弦栅、整砌拉西环及各类型乱堆填料的液泛线，三条线左下方的线为等压降线。图中横坐标为=0.24，查上图得 纵坐标为 0.21=所以 ut=2.37 u0=0.7ut=1.66压降：横坐标 0.024； 纵坐标=0.10 查上图得 压降为1000（Pa/m）其中，（0.73）液气比 、 （1.34、1230）气体、液体密度，kg/m3（0.72） 液体粘度，Pas; （450） 填料因子，m-1 水的密度与液体的密度之比； 空塔气速，m/s g 重力加速度4.2填料塔塔径的计算填料塔直径D取决于处理的气体量Q和适宜的空塔气速，即：D=2.1m 圆整后 D0=2.0Q（m3/s）一般由生产任务所给定；一般由填料塔的液泛速度确定根据生产经验，取值可由填料塔的液泛速率确定，即=0.660.80，也可从有关手册中查得。小则塔径大，动力消耗少，但设备投资高；反之，大则压降大，塔径小，动力消耗大，但是设备投资少。由上式计算出的塔径应按照国内压力容器公称直径标准（JB-1153-73）圆整，直径在1m以下时，间隔为100mm；直径在100mm以上时，间隔为200mm。4.4最小吸收剂用量的计算吸收剂用量 L=Q=21146.9*0.73=15437.24（m3/h）最小吸收剂用量Lmin=10291.5（m3/h）4.5塔高的计算填料层高度有Lmin=10291.5 得 m=1.15有Y*=mX Y1*=m X1=1.15*900=1035Ym=694.4NOG=0.95 HOG=1.5Z= NOGHOG=0.95*1.5=1.4m总塔高 H=H1+H2+Z=3.0+2.5+1.4=6.9m其中：Z填料层高度，m：Z=1.4m H1分离与分布区高，m; H1=3.0m;H2裙座高度，m; H2=2.5m;5.管道的选择5.1各装置及管道布置的原则根据锅炉运行情况及锅炉现场的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、管路短、占地面积小，并使安装、操作和检修方便。5.2管径的确定 管道直径：=0.76（m） 式中： Q工况下管道内烟气流量，m3/s V烟气流速m/s，取v=13 （m/s）（可查有关手册确定，对于锅炉烟尘v1015m/s）。管径计算出以后，要进行圆整（查手册），再用圆整后的管径计算出实际烟气流速。实际烟气流速要符合要求。圆整后 d=0.8（m）实际烟气流速V=11.7（m/s）6.烟囱的设计6.1烟囱高度的确定首先确定共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（GB132712001）中的规定（见表2）确定烟囱的高度。表2 锅炉烟囱高度表锅炉房装机总容量MW0.70.71.41.42.82.877141428t/h1122441010202040烟囱最低允许高度m202530354045锅炉房装机总容量：2*2.8=5.6（MW），故选定烟囱高度为35m6.2烟囱直径计算烟囱出口径计算：=0.71（m）式中：Q通过烟囱的总烟气量，m3/hu按表3选取的烟囱出口烟气流速，m/s。表3 烟囱出口烟气流速通风方式运 行 情 况全负荷时最小负荷机械通风102045自然通风68253圆整取d2=0.7m 烟囱底部直径：=0. 7+2*0.03*35=2.8 (m)式中：d2烟囱出口直径，m; H烟囱高度，m； i烟囱锥度（通常取i=0.020.03），取i=0.036.3烟囱的抽力 = =160（Pa）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， P当地大气压，Pa。7.系统阻力的计算7.1摩擦压力损失=0.02*（60/0.76）*(1.34*11.72/2)=144.8 Pa式中：L管道长度，md管道直径，m烟气密度，kg/m v管中气流平均速率 摩擦阻力系数，是气体雷诺数Re和管道相对粗糙度的函数。可以查手册得到（实际中对金属管道值可取0.02，对砖砌和混凝土管道值可取0.04）。7.2局部压力损失 (Pa)式中 异形管件的局部阻力系数， v与像对应的断面平均气流速率,15.6m/s 烟气密度, kg/m各管件局部压力损失系数（查手册）为：集气罩：=0.12；90弯头：=0.25；通风机出口：=0.1；伞形风帽：=1.3系统总阻力（其中除尘器阻力900Pa，填料塔压降1000Pa ，摩擦压力损失 201.4Pa） =（0.12+5*0.25+0.1+1.3）*1.34*11.72/2+900+1000+144.8=2298.8（Pa）8.选择风机和电机8.1通风机的风量计算 =39937.5（m3/h） 式中：K1考虑系数漏风所附加的安全系数。一般管道取K=0.1；除尘管道取K=0.10.15； Q标准状态下风机前标态下风量，m3/h； tp风机前烟气温度，若管道不太长，可以近似取锅炉排烟温度； P当地大气压力，kPa。8.2通风机的风压计算=1426.9（m3/h）式中：K2考虑管道计算误差及系统漏风等因素所采用的安全系数。一般管道取K=0.10.15，除尘管道取K=0.10.2； h系统总阻力，Pa； Sy烟囱抽力，Pa；0、p0、T0风机性能表中给出的标准状态的空气密度、压力、温度。一般说，p0=101.3kPa，对于引风机T0=200，0=0.745kg/m3。、p、T运行工况下进入风机时的空气密度、压力、温度。根据风机风量Qy和风机风压py，选择风机的型号为：B4-72-11型No10D离心式通风机，其基本参数为：风量 47520 m3/h，风压 2991 Pa，转速 1450 r/min。8.3电动机功率的计算 = =24.07（kW）式中：Qy风机风量，m3/h； py风机风压，Pa； 1风机在全压头时的效率（一般风机为0.6，高效风机约为0.9）； 2机械传动效率，当风机与电动机直联传动时21，用连轴器时20.950.98，用V形带传动时20.95； 电动机备用系数。对引风机，1.3。根据电动机的功率，风机的转速，传动方式选择电动机型号为：型号功率（KW）电流（A）转速（r/min）效率（%）功率因数堵转转矩堵转电流最大转矩额定转矩额定电流额定转矩Y180L-42242.5147091.50.862.07.02.29.小结通过这个课程设计巩固大气污染控制工程所学内容，使所学的知识系统化，了解了工程设计的内容、方法及步骤、通过亲自动手查阅大量的参考书目和数据资料，了解了许多燃煤采暖锅炉房烟气除尘设计的类型及其各自采用的设计数据，使自己具