6th燃煤锅炉脱硫除尘一体化工程设计

温江工业园区温江工业园区 6t h6t h 燃煤锅炉脱硫除尘一体化工程设计燃煤锅炉脱硫除尘一体化工程设计 摘摘 要要 控制燃煤的途径有燃烧前脱硫 燃烧中脱硫 燃烧后烟气脱硫 目前 2 SO 烟气脱硫 Flue Gas Desulfurization 缩写为 FGD 是世界上唯一大规模商业化 应用的脱硫技术 1 世界各国致力于烟气脱硫研究的方法约 200 多种 但工业 化应用的只有 10 多种 其中较多采用石灰石 石膏法 双碱法和钠碱法 但由 于石灰石 石膏法 钠碱法经济成本较高 双碱法脱硫工艺在中 小型燃煤锅 炉中的应用得到广泛推广 2 本论文选择以 6t h 燃煤锅炉为对象设计烟气脱硫除尘工艺 在查阅文献和 工程设计手册以及工程实践参数的基础上 确定采用双碱法 进行工艺的选择 和设计计算以及设备选型 在烟气脱硫系统中 吸收塔是核心装置 2 当前湿法脱硫的吸收设备种类 很多 其中旋流塔板是湿法脱硫的常用设备 其具有高负荷 压降低 不易堵 塞及弹性宽等优点 3 适用于吸收速率快的吸收剂 且考虑到实施企业的现状 决定采用旋流塔板作为脱硫工艺的吸收设备 烟气以逆流的方式通过塔体 增 大了浆液与的接触面积 降低了所需的液气比 节约了动力费用 还减少 2 SO 了工艺用水量 除雾 吸收和氧化同时在一个塔内进行 有效减小了装置的体 积和占地面积 本设计在保证了脱硫系统可行性的同时 又保证了脱硫效率 使排放 2 SO 浓度达到了设计要求 关键词关键词 燃煤锅炉 烟气脱硫 双碱法 旋流板塔 设计 Flue gas Dedust and Desulfurization Design for 6t h boiler in Wenjiang industrial park Abstract There are many ways to control coal desulfurization before combustion combustion desulfurization flue gas desulfurization after combustion At present the FGD flue gas desulfurization the acronym for the FGD is the world s only large scale commercial application of desulfurization technology FGD countries in the world dedicated to research about more than 200 kinds of ways but only 10 kinds of ways in industrial application One more use of limestone gypsum method dual alkali sodium alkali However due to limestone gypsum sodium alkali high economic cost dual alkali FGD process in the medium and small coal fired boiler applications are widely promoted In this paper chosen to 6t h coal fired boiler flue gas desulfurization for the object design process in the literature review and engineering design manual 1 as well as engineering practice parameters Determined using dual alkali design process of calculation and selection of equipment In the flue gas desulfurization system the tower is the core devices One cyclone tower is commonly used in wet desulfurization equipment which has a high load low pressure drop easy to plug and flexible width etc for fast absorption rate absorbent and taking into account the status of implementation of the enterprise decided to adopt the cyclone Plate as the desulfurization process of absorption equipment Flue gas in order to counter current manner through the tower and increase the size of the contact area with the to reduce the required liquid gas ratio the driving force for 2 SO cost savings but also a reduction of process water reducing the preparation of gypsum system load absorption and oxidation in a tower at the same time the device reduces the effective volume and area Key words coal fired boiler flue gas desulfurization Dual alkali cyclone tower Design 目 录 论文总页数 23 页 1 设计任务书 1 1 1 毕业设计题目 1 1 2 设计任务 1 1 3 设计文件 1 1 4 工程设计概况 1 1 5 设计参数 1 1 6 设计计算内容 2 2 烟气脱硫现状 3 2 1 大气污染现状 3 2 2 烟气脱硫技术 4 2 3 烟气脱硫装置 4 3 设计方案的选择确定 6 3 1 一体化除尘脱硫优点 6 3 2 钠钙双碱法脱硫的工艺原理 6 3 3 设计工艺流程 8 4 相关的设计计算 9 4 1 烟气量以及去除率的确定 9 4 1 1 标态下实际烟气量的计算 9 4 1 2 烟气中烟尘和 SO2浓度的计算 10 4 1 3 去除效率的计算 10 4 2 工艺结构尺寸确定 11 4 2 1 工况下 燃烧产生烟气量 11 4 2 2 循环浆液槽体积 12 4 2 3 再生池体积 12 4 2 4 石灰石溶解槽体积 12 4 2 5 沉灰池体积 12 4 2 6 塔体总体结构参数的确定 12 4 3 确定位置及管道布置 16 4 3 1 各装置及管道布置原则 16 4 3 2 管径的确定 17 4 4 烟囱的设计 17 4 4 1 烟囱高度的确定 17 4 4 2 烟囱直径的确定 17 4 4 3 烟囱的抽力计算 18 4 5 系统阻力的计算 18 4 5 1 摩擦阻力损失 18 4 5 2 局部压力损失 19 4 5 3 旋流塔板压力损失 19 4 5 4 总压力损失 烟气在锅炉出口前阻力 800Pa 19 4 6 风机和电动机的选择及计算 19 4 6 1 风机风量的计算 19 4 6 2 风机风压的计算 20 5 结论 21 参考文献 22 致 谢 23 声 明 24 1 设计任务书设计任务书 1 1 毕业设计题目毕业设计题目 温江工业园区 6t h 燃煤锅炉脱硫除尘一体化工程设计 1 2 设计任务设计任务 1 通过查阅资料 了解国内外烟气脱硫技术发展动态 重点了解双碱 法烟气脱硫技术的发展以及典型的工艺流程 2 完成 6t h 燃煤锅炉脱硫除尘一体化工程设计 1 3 设计文件设计文件 1 设计说明书 包括国内外烟气脱硫技术的发展动态 双碱法工艺介绍 设 计参数确定 设计方案选择 工艺流程以及装置设计等 2 设计图纸 包括双碱法工艺流程图 平面布置 脱硫除尘塔剖面图等 1 4 工程设计概况工程设计概况 成都跳跳龙食品有限公司 位于成都市温江工业园区 公司现有 1 台 6 h 燃煤蒸汽锅炉 每天运行 10h 约排放 8 9 万 m3的烟尘 对周围的环境造成一 定的影响 为了响应成都市节能减排的号召 同时也为成都市的空气质量 API 指数优良率达到 310 天贡献一份力量 公司决定对该燃煤锅炉烟气进行脱硫除 尘达标排放 1 5 设计参数设计参数 1 该企业燃煤锅炉煤成分分析如下表 表 1 煤的工业分析 质量比 含 N 量不计 低位发热量CHSO灰分水分 20939kJ65 5 3 2 1 9 2 3 18 1 9 2 关于燃煤锅炉的其他参数 1 锅炉型号 6t h 燃煤蒸汽锅炉 SZL6 1 25 AII 2 所在地区 二类区 3 锅炉热效率 75 4 水的蒸发热 2570 8kJ kg 5 锅炉出口烟气温度 160 6 烟气密度 标准状态下 1 34kg m3 7 空气过剩系数 1 3 8 排烟中飞灰占煤中不可燃成分的比例 15 9 烟气在锅炉出口前阻力 800Pa 10 当地大气压力 98kPa 11 平均室外空气温度 15 12 空气含水率 标准状态下 按 0 01293kg m3 烟气的其它性质按空气计算 3 锅炉大气污染物排放标准 GB13217 2001 中二类区标准执行 标准状态下烟尘浓度排放标准 200 3 m mg 标准状态下排放标准 900 2 SO 3 m mg 1 6 设计计算设计计算内容内容 本设计主要计算脱硫塔 风机 烟囱大小 泵 管道的布置 2 烟气脱硫现状烟气脱硫现状 2 1 大气污染现状大气污染现状 几百年来 人类创造了历史上最为辉煌灿烂的物质文明和精神文明 但与 此同时 人类也面临着非常尴尬且极其危险的局面 全球变暖 水之源匮乏 土地沙漠化以及生态物种的消亡等 人类赖以繁衍生息的地球正逐渐失去她原 有的美丽和富饶 21 世纪的人类 正面临最为严重的环境问题 是最为严峻的 挑战之一 长期以来 世界大中工业城市都面临着越来越严重的大气污染 20 世纪 50 年代以前 因燃煤 燃气 燃油排放的二氧化硫和烟尘曾造成严重的大气污染 70 年代 虽然西方发达国家减少了二氧化硫和烟尘的排放量 但许多发展中国 家因工业发展和机动车的增加 二氧化硫 烟尘及氮氧化物的排放量迅速增加 特别是近二三十年来 西方发达国家汽车剧增 导致一些城市产生危害极大的 光化学烟雾 我国是以燃煤为主的国家 粉尘 二氧化硫 氮氧化物成了我 国大气的首要污染物 我国在 20 世纪 50 年代的工业化初始发展阶段 全球煤 炭年消耗量为 2000 10000 万吨 二氧化硫的排放量为 50 200 万吨 在 60 70 年代的工业化第二阶段 煤炭年消耗量为 1000 45000 万吨 二氧化硫 的排放量为 300 700 万吨 在工业化第二阶段 煤炭年消耗量为 80000 万吨 二氧化硫的排放量为 900 1500 万吨 1990 年全国煤炭消耗量为 9 8 亿吨 1997 年已达 14 48 亿吨 1998 年全国烟尘排放量达 1452 万吨 二氧化硫排放 量达 20901 万吨 以燃煤为主的大气污染导致酸雨的覆盖面积约占国土面积的 30 呈明显的区域特征 全国降水平均 pH 值范围在 4 13 7 79 之间 降水平 均 pH 值低于 5 6 的城市占统计城市数的 52 8 73 03 的南方城市平均 pH 值低于 5 6 其中临安 株洲 益阳 韶关 清远 南昌 鹰潭和长沙等城市 pH 值低于 4 5 北方城市中的图们 青岛 西安 铜川降水平均 pH 值低于 5 6 作为大气中主要污染物之一 是衡量大气是否遭到污染的重要标志 2 SO 二氧化硫所造成的污染主要有几个方面 对人体健康 有广泛 长期 慢性作 用的特点 可导致呼吸道等多种疾病 降低人体的免疫功能 使很多人中毒或 死亡 空气中二氧化硫形成酸雨使土壤酸化和贫瘠化 植物生长减慢 湖水酸 化 鱼类生长受到抑制 对建筑物和材料 酸雨具有强烈的腐蚀作用 至于对 古建筑物等历史文化遗产的损害 则是无法用经济数字来估算的 由酸雨引起 各种破坏造成的经济损失每年达数百亿元 已成为制约我国国民经济持续健康 发展的重要因素之一 目前 我国约有 30 万台中小型燃煤工业锅炉 这成为我 国排放的主要来源之一 烟气排放的同时 带走大量的烟尘 致使空气可 2 SO 见度大大降低 引发一系列事故 而在这些锅炉中 大部分没有安装脱硫设备 仅设有除尘装置 因此严重危害了工农业生产 人体健康和生态环境 人类对生态环境的肆意破坏 遭到了大自然的警告与惩罚 地震 海啸使 人类更加清楚认识到生态环境的重要性 2 2 烟气脱硫技术烟气脱硫技术 目前世界上减少排放量的主要措施有三种 燃烧前脱硫 燃烧中脱硫 2 SO 燃烧后脱硫 现有燃煤锅炉脱硫方法 大多属于燃烧后脱硫 烟气脱硫技术 FGD 是目前世界上惟一大规模商业化应用的脱硫技术 按脱硫过程是否加 水和脱硫产物的干湿形态 烟气脱硫可分为 干法 半干法 湿法三类 目前 湿法该技术占世界已安装烟气脱硫的机组总容量的 85 脱硫效率能达到 90 以上 运用比较广泛的有石灰石 石膏法 氧化镁法 氨法 钠钙双碱法等脱 硫工艺 氨法 采用氨作吸收剂除去烟气中二氧化硫的工艺 脱硫效率较高 吸收 剂利用效率也高 但基建投资大 运行成本很高 回收利用困难且容易对空气 造成二次污染 石灰石 石膏法 用一定浓度的石灰乳吸收二氧化硫 工艺技术成熟 运 行安全可靠 脱硫率达 90 以上 吸收剂资源丰富 成本低廉 其废渣可以抛 弃 也可以作为石膏回收 设备易积垢 堵塞 腐蚀 基建投资大 氧化镁法 氧化镁与二氧化硫反应得到亚硫酸镁和硫酸镁 通过煅烧可重 新分解出氧化镁 使吸收剂得到再生 同时回收较为纯净的二氧化硫气体 脱 硫剂可循环使用 由于氧化镁活性高于石灰水 故脱硫效率也比石灰法高 但 其缺点是氧化镁回收需结晶 分离 蒸发 煅烧等工序 工艺较复杂 但若直 接采取抛弃法 大量可溶性镁盐会进入水体导致二次污染 总体运行费用较高 另外 系统的管路易结垢 当水质硬度较高时管路结晶堵塞更加严重 钠钙双碱法 利用钠碱吸收二氧化硫 石灰处理和再生洗液 吸取碱法和 石灰法的优点避其不足而发展起来的 具有以下优点 以钠作为吸收剂系统不 会产生沉淀物 吸收剂的再生和脱硫渣的沉淀发生在吸收塔以外 从而避免了 吸收塔的堵塞和磨损 提高了运行的可靠性 降低了运行费用 钠吸收液吸收 的速度快 故可用较小的液气比 得到较高的脱硫率 操作方便 无二次 2 SO 污染 2 3 烟气脱硫装置烟气脱硫装置 从目前来看 我国自行研制的烟气脱硫装置 基本上是从除尘设备稍加改 进演变而来的 具有除尘脱硫一体化的特点 特别适合我国中小型锅炉的要求 典型的除尘脱硫一体化装置主要有以下几种 筛孔板 泡沫板 除尘脱硫装置 依靠供液管道将碱液喷淋到筛孔板上 形成一定厚度的原始液层 当气体从板下进入时 在板上形成鼓泡层 使气液 强烈掺混 除去气体中的粉尘和二氧化硫 其装置结构简单 但运行弹性较小 并且应适当增大孔径和液气比 以防结垢堵塞现象的发生 旋风水膜除尘脱硫装置 由于旋风水膜除尘脱硫装置通常是采用麻石作为 壳体 所以又常称为麻石水膜除尘脱硫装置 其基本原理是 烟气切向高速进 入装置内部 旋转上升 依靠离心作用 将尘粒甩到装置的湿内壁上 然后被 溢流堰上流下的碱液洗涤下来 由于所用原理的局限性 虽然它的除尘效果不 错 但脱硫效率却比较低 一般小于 50 文丘里除尘脱硫装置 由收缩管 喉管和扩散管组成 当烟气由进气管道 进入收缩管后 流速逐渐增大 气体的压能逐渐转变为动能 在喉管入口处 气速达到最大 沿喉管周边布置的喷嘴喷出的液滴被高速气体雾化后加速 气 液充分混合 在扩散管中 气流速度减小 而压力回升 使尘粒凝聚速度加快 增加了对微细粉尘的捕集效果 在此过程中同时完成脱硫过程 但脱硫效率不 高 因此文丘里通常与其他除尘脱硫装置配合使用 很少单独使用 旋流塔板除尘脱硫装置 从麻石水膜除尘脱硫装置的基础上演变而来 在 麻石水膜除尘脱硫装置的基础上 增加 1 6 层旋流塔板 对气体的旋转起 接 力作用 盲板布水结构也加强了装置的除尘脱硫性能 因此他不但除尘效率高 而且脱硫效率也高 如采用溶液做脱硫剂 其脱硫效率可达 2OHCa 70 84 目前 它已成功应用于 220t h 锅炉的烟气除尘脱硫上 是目前我国 自行研制的处理烟气量最大的除尘脱硫装 3 设计方案的选择确定设计方案的选择确定 3 1 一体化除尘脱硫优点一体化除尘脱硫优点 一体化双碱法脱硫装置集雾化 喷淋 旋流 水膜 旋风等高效除尘 脱 硫机理于一体 实现了烟气除尘脱硫一体化升级净化处理 在脱硫除尘器中加 装有若干层旋流板 使烟气高速旋转而产生很大的离心力 旋转气流与下降的 喷淋液充分混合 烟气中的二氧化硫被碱液吸收 同时在离心力的作用下 烟 尘和液滴一起被甩向内筒壁形成水膜 产生水膜除尘效果 烟气排放能根据用 户要求达到当地环保排放标准 脱硫后的烟气经过脱水除雾塔 使烟气到达主 筒上部 进一步脱水除雾除尘 减少烟气带水 经净化的气体由引风机排向烟 囱 本设计选用钠钙双减法与旋流塔板脱硫装置对 6t h 燃煤锅炉烟气进行了脱 硫除尘一体化系统设计 3 2 钠钙双碱法脱硫的工艺原理钠钙双碱法脱硫的工艺原理 钠钙双碱法是以或溶液为第一碱吸收烟气中的 然后再 32SO NaNaOH 2 SO 用石灰或石灰石作第二碱 处理吸收反应后吸收液 将处理后吸收液再生还原 后送回吸收塔循环使用 当吸收液的 pH 值降到 4 4 以下时 应加入新鲜碱液或 进行再生 带有杂质 废碴的溶液在沉灰池内达到一定浓度后 应定期进行清 池或排碴 钠 钙双碱法的化学反应机理如下 1 吸收反应 SO2溶解 22 lSOgSO HHSOOHlSO 322 2 33 SOHHSO OHSONaSONaOH 2322 2 232232 COSONaSOCONa 32232 2NaHSOOHSOSONa 2 再生反应 吸收液流到反应池中与石灰料浆反应 石灰溶解 22 OHCaOHCaO OHCaOHCa2 2 2 石灰石溶解 33 lCaCOsCaCO OHCaSOSONaOHCaNaHSO 233223 2 2 3232 OH2 CaSONaOHCaSONa 3 副反应 吸收过程的主要副反应为氧化反应 吸收液中的 32SO Na 被烟气中的 氧化生成 反应式如下 2 O 42SO Na 4223 22SONaONaHSO 在再生过程中发生下列反应 42SO Na OH2CNaOH2OH2HCa 2422232 SOaOSONa 32SO Na 3 3 设计工艺流程设计工艺流程 图 1 工艺流程图 工艺流程说明 烟气经燃煤锅炉进入旋流塔板 为了防止系统因循环液的 pH值过高或过低而影响整个脱硫除尘系统的正常运行 设置了一套自动加碱液 的控制系统 利用pH值监测仪自动监测循环吸收液的pH值 正常值设定在 7 9 当pH值超过此范围时 石灰浆液贮槽停止往水泵入口加液 当pH值低于 此范围时 钠碱浆液贮槽开始往水泵入口加碱液 旋流塔板除尘脱硫塔上部设 有除雾器 利用旋流分离原理 使烟气中的水雾旋流分离至筒壁 含有一定水 分的烟气经除雾器后 水分被脱去 为防止水环的爬升及液点的飞溅 在除雾 器上方设置控制水环爬升设施及液点阻飞器 经除雾后的烟气最终被排入大气 中 基本解决了原系统存在的因机械带水 风机积灰而产生异常振动 烟气经 除雾后 由风机到烟囱排放到大气中 旋流塔底的浆液 一定时间内经导流管 流出进入沉灰池 是大部分粉尘沉淀 澄清液进入烧碱再生池 实现吸收剂再 生 水循环使用 4 相关的设计计算相关的设计计算 4 1 烟气量以及去除率的确定烟气量以及去除率的确定 4 1 1 标态下实际烟气量的计算标态下实际烟气量的计算 该燃煤锅炉每小时产生 6t 蒸汽所需要的热量 水的蒸发热为 2570 8kJ kg 为 kJ1054248 11068 2570 73 燃煤锅炉每小时产生 6t 蒸汽所需的燃煤量 0 982tkg21 982kg 7520939 1054248 1 7 以 1kg 煤为标准 计算燃煤所需的理论空气量 煤成分如表 2 表 2 煤成分表 元素重量 g 摩尔数 mol 需氧数 mol C65554 5854 58 H32168 S190 590 59 O230 720 72 H2O9055 灰分181 理论需氧量 45mol kg260 72 0 59854 58 假定干空气中氮和氧的摩尔比 体积比 为 3 78 得理论干空气量 mol kg51 29813 7862 45 转化为标准状况 kgm69 6 1000 22 4 51 298 3 N 空气含水率 标准状态下 按 0 01293 则每立方米空气水的体积分 3 kg m 数 609 1 1000 4 22 18 0 01293 理论湿空气量 kgm8 6 1 609 1 6 69 3 N 理论空气量条件下烟气组成如表 3 表 3 烟气组成 mol CO2H2OSO2N2 54 5816 50 5962 45 3 78 理论烟气量 mol kg23 1233 7862 450 5951658 4 5 转化为标准状况 kgNm994 6 1000 22 4 23 312 3 空气中含水 mol kg34 1233 7862 450 59 609 18 651658 4 5 转化为标准状况 kgNm996 6 1000 22 4 34 312 3 空气过剩系数 实际烟气量 3 1 时 kgNm001 9 13 169 6 994 6 3 a V 标况下 实际燃烧过程烟气量 h Nm872 884021 982001 9 21 982 3 a VQ 4 1 2 烟气中烟尘和烟气中烟尘和 SO2浓度的计算浓度的计算 烟气含尘浓度 3363 a y mh Nm mg67 2999Nm mg10 9 001 18 51 Nm kg V d A C 式中 烟尘的排放因子 mh d 煤中不可燃成分的含量 y A 实际烟气量 a V 烟气中浓度 2 SO 33636 a Nm mg753 4221Nm mg10 9 001 0 0192 Nm mg10 V 2 2 S CSO 式中 S 煤中硫的质量分数 V 标准状态下燃煤产生的实际烟气量 3 m kg 4 1 3 去除效率的计算去除效率的计算 除尘效率 33 93 2999 67 200 1 C 1 s C 式中 C 烟气含尘浓度 锅炉烟尘排放标准中的规定值 S C 去除率 2 SO 68 78 4221 753 900 1 C 1 s C 式中 C 烟气浓度 2 SO 锅炉烟气排放标准中的规定值 S C 2 SO 4 2 工艺结构尺寸确定工艺结构尺寸确定 4 2 1 工况下 燃烧产生烟气量工况下 燃烧产生烟气量 s 3 895mh m336 40221h m 273 43321 982001 9 h m T 3333 TQ Q 式中 标准状态下烟气流量 Qh m3 工况下烟气温度 T K 标准状态下温度 TK273 SO2的去除量 hkg CQ Q SO SO 46 35 10 95753 4221872 8840 10 66 2 2 需要的的量OHNa OHSONaSONaOH 2322 2 hkg M MQ m SO NaOHSO NaOH 33 44 64 8046 35 2 2 取保留系数为 1 2 需要的 NaOH 的量为 hkgmNaOH 2 532 133 44 再生需要的量OHNa 2 a OHC NaOHCaSOOHCaSONa2 3232 hkg M Mm m NaOH OHCaNaOH OHCa 2 49 80 74 2 53 2 2 取保留系数为 1 5 需要的的量为 2 a OHC hkgm OHCa 9 735 1 2 49 2 需要的量OCa hkg M mM m OHCa OHCaCaO CaO 93 55 74 56 9 73 2 2 需要配置的浆液量 取浆液浓度为 20 需要的浆液量为 2 a OHC hkg 65 279 20 93 55 22 OHCaOHCaO 浆液循环的喷淋量 取液气比为 2L m3 则喷淋量为 hmhLQQL 044 28 28044336 1402222 3 4 2 2 循环浆液槽体积循环浆液槽体积 取水力停留时间为 t 30min 因此循环浆液槽体积为 取长 宽 高为 3m 2m 3m 3 1 22 14 60 30 44 28mV 4 2 3 再生池体积再生池体积 根据实际情况确定 取长 宽 高为 3m 2m 3m 4 2 4 石灰石溶解槽体积石灰石溶解槽体积 根据实际情况确定 1m 1m 1m 有效容积为 1 1 1 0 7 0 7m3 采用间歇式配置石灰石浆液 间歇时间为 用石灰槽体积除以石灰浆流量 h5 2 28 0 7 0 4 2 5 沉灰池体积沉灰池体积 设置长 10m 宽 2m 深 2m 坡度为 33 方便清灰 4 2 6 塔体总体结构参数的确定塔体总体结构参数的确定 吸收塔是脱硫装置的核心设备 采用集冷却 吸收 除雾于一体 脱硫塔 由塔筒体 吸收器 除雾器 冲洗系统等组成 旋流塔板的主要结构参数有 叶片的外径 叶片与塔板的夹角 即仰角 叶片开缝线与半径的夹角 即 x D 径向角 叶片的厚度及开孔率等 由前面计算得锅炉在标准状况下烟气流量为 hNQ m872 8840 3 0 160 时烟气流量为 s 3 895mh m336 40221 33 1 Q 液气比 3 2 L GmL 液体的体积流量 hLsLQQ gl 28044 8 7895 3 22 1 叶片外径的确定 旋流板叶片的外径大小由塔板的气液负荷决定 可按气流穿孔动能因子 x D 计算 当 仰角 10 11 的条件下 外径可按 0 F 2 x 2 m 1 0 DD 0 25 0 F x D 下式计算 mm127434 1 336 1402210 00 VFVFD Vx 这里取mm1300 x D 其中 旋流板叶片的外径 mm x D 气流穿孔动能因子 0 F V 气相流量 h m3 气象重度 V 3 m kg 气流密度 3 m kg 塔径 D 1 2 1 1 1300 1430mm x D 这里取塔径 D 1500mm 2 叶片数量及厚度的确定 叶片与叶片之间的距离为 80 180mm 叶片厚度一般取 3 30mm 取叶片数 20 叶片厚度取 3mm 3 盲板区直径确定 这里取 有取 xm 4 1 3 1 DD 3 1 mm4401300 3 1 3 1 xm DD mm450 m D 4 仰角的确定 仰角一般选取 250 450 这里取 250 5 径向角的确定 0m 20 1300 450 sin x D D 6 塔板开孔率的确定 忽略塔板厚度时 通道截面积可按下式计算 0 A 20222 m 2 x0 m50 0 52sin45 0 3 1 4 sin 4 DDA 2 2 m76 1 2 5 1 T A 30 100 76 1 50 0 0 T A A 式中 气流通道截面积 即各叶片通道的发现方向截面积之和 m2 0 A 塔截面 m2 T A 开孔率 按气流截面计算的气体穿孔动能因子为 0 A sm kg 5 05 0 0 F 39 9 5 03600 34 1336 14022 3600 0 V 0 A V F 9 的条件下 可认为上述选定的参数适宜 0 F 7 罩筒的高度确定 z h mm7052cos352sin 25 1300 cossin m h x z D 8 塔板间距 HT的确定 取溢流口液体流速 则s m4 0 U mm 1 2121004258008004 025 039 9 01 0 10080025 001 0 0 mrT DDUFH 上式中 800 为等板高度 HETP 即达到相同传质效果的设备高度 通常 用一块理论板相当高度表示 对于板式塔 HETP 板间距 H 板效率 为了利于气液分离 取 H 500mm 9 溢流装置 溢流口面积 溢流口总面积 2 cm308 196044 2877 LY QA 上式中 7cm2硫表示流量为 1m3 h 喷淋液所需溢流口面积 取喷淋液通过溢 流口的流速为 0 4m s 则 2 23 cm7 3604 10000 36004 0 1 4 0 1 2 cm s sm sm hm 溢流口取三个 i 3 则每个溢流口面积 Yi A 2 66 3 308 196 cm i A A Y Yi 溢流口的长宽尺寸 环形板区宽度 mmDDB x 10013001500 2 1 2 1 取弧形溢流口宽 b 50mm 5cm 则弧形溢流口长 mmcm b bA l yi yi 9328 9 5 5 4 66 4 22 检验溢流口液体流速 v s m40 0 10 308 196 3600 044 28 10 3600 44 Y L A Q v 检验结果 符合要求 溢流管直径 mmiQd Li 603 044 2820 20 现取钢管 3 根 即465 65 i d 管内液体流速 yg v 7154 0 1000 2476 4 3600 3 044 28 2 符合要求smvyg 每一层的高度 mmhH D h zT x i 130070500 2 1300 2 10 进水口直径 这里取 250mmmm Q d230 20 10008 74 v 4 L 水 水 进水口喷头布置高度取 500mm 11 进气口直径 这里取 300mmmm Q d270 10 10006 54 v 4 g 气 气 12 除雾板结构设计 除雾板即外向板 气液通过外向板被甩至塔壁的行程 要比内向板短截 能提高气液分离效率 一般可将除雾板的中心盲板尺寸适当放大一些 以提高 气体穿孔负荷因子 F0 则更有利于气液分离 本设计中所取除雾板的尺寸 m 25 片 mmDm500 mmDx1300 0 25 0 38 70 z h3 30 封头选用公称直径为 1500 的尺寸为 425 25 6 单层板效率在 50 以上 为留有余量 设计 4 层 13 旋流板底部浆液槽深取 H1 1 0m 14 除雾器上部距离封头 H2 0 5m 除雾器冲洗喷头 0 5m 15 旋流塔板的总高度 mm1000010005001000254252130013004 hh25005004 2101 雾 HHhhH i 16 循环泵的选取 流量Q 28 044 3 mh 每台泵的流量为 100m h 功率h kw8 0h 94 2338448181 9 10000044 28gP JHQ 安全系数 1 2 h kw0 12 165 0 P 扬程m10h 根据 实用环境工程手册 大气污染控制工程 中泵的规格型号可以选 取型号为 MC 扬程为 15m 流量为 100m h 转速为 1450r min 电动机功率为 11kw 叶轮直径为 255mm 的泵型 4 3 确定位置及管道布置确定位置及管道布置 4 3 1 各装置及管道布置原则各装置及管道布置原则 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 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 4 3 2 管径的确定管径的确定 m V Q d595 0 1414 3 895 3 44 1 式中 Q1 工况条件下管内烟气流量 V 烟气流速 可查有关手册确定 对于锅炉烟尘 v 10 15m s 取 v 14m s 表 4 钢制风管参数表 外径 D mm 钢制板风管 外径允许偏差 mm壁厚 mm 600 12 内径 d 595 2 2 591mm 将内径 d 591mm 代入公式中 则 V Q4 d s 2 14 591 014 3 895 344 22 1 m d Q V 4 4 烟囱的设计烟囱的设计 4 4 1 烟囱高度的确定烟囱高度的确定 锅炉蒸发量为 6t h 根据锅炉大气污染物排放标准中的规定确定烟囱的高 度 表 5 锅炉烟囱高度表 1261020 锅炉总额定出力 t h 1 2 6 10 20 35 烟囱最低高度 m 202530354045 由表可取 烟囱最低允许高度为 H 30m 4 4 2 烟囱直径的确定烟囱直径的确定 烟囱出口内径 w 0188 0 d Q 式中 Q 通过烟囱的总烟气量 W 烟气流速 因采用机械通风 全负荷运行 所以 w 取 16 表 6 烟囱出口烟气流速 运 行 情 况 通风方式 全负荷时最小负荷 机械通风10 204 5 自然通风6 82 5 3 取圆整为 d 0 6mm557 0 16 336 14022 0188 0 w 0188 0d Q 烟囱底部直径 m8 13002 0 26 0i2dd 21 H 式中 d 烟囱出口直径 m H 烟囱高度 m i 烟囱锥度 取 i 0 02 0 03 4 4 3 烟囱的抽力烟囱的抽力计算计算 B t273 1 t273 1 0342 0 pk HSY a1171098 160273 1 15273 1 300342 0 3 P 式中 烟囱的抽力 Pa y S H 烟囱高度 m 外界空气温度 取 15 k tC 0 C 0 烟囱内烟气平均温度 p tC 0 B 当地大气压 Pa 4 5 系统阻力的计算系统阻力的计算 4 5 1 摩擦阻力损失摩擦阻力损失 对于圆管 2 2 Pa d L pi 式中 L 管道长度 m d 管道直径 m 烟气密度 kg m3 管中气流平均速率 m s 摩擦阻力系数 是气体雷诺数 Re 和管道相对粗糙度的函 d K 数 可以查手册得到 实际中对金属管道 值可取 0 02 对砖彻或混凝土管 道 可取 0 04 3 p m kg845 0 160273 273 34 1 t273 273 标 取 L 12m 0 02 则 Pa v d L pl55 2 2 1434 1 6 0 12 02 0 2 22 4 5 2 局部压力损失局部压力损失 Pa v p 2 2 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率 m s 烟气密度 kg m3 900弯头 5 个 查表得23 0 Pa v p98 2 2 14845 0 23 0 5 2 N 22 4 5 3 旋流塔板压力损失旋流塔板压力损失 NFNv g FN p yi 46 3 2 5 01 1 0 2 0 Pa97 14 439 9 4 046 3 81 9 2 39 9 5 041 1 2 4 5 4 总压力损失 烟气在锅炉出口前阻力 总压力损失 烟气在锅炉出口前阻力 800Pa Pa1050800979855P 4 6 风机和电动机的选择及计算风机和电动机的选择及计算 4 6 1 风机风量的计算风机风量的计算 B t QQ p y 325 101 273 273 1 1 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 可以近似取锅炉排烟 温度 B 当地大气压力 kPa hmQy 9 15947 98 325 101 273 160273 872 88401 1 3 这里取 hmQy 16000 3 4 6 2 风机风压的计算风机风压的计算 293 1 325 101 273 273 2 1 Bt t ShH y p yy 式中 1 2 风压备用系数 系统总阻力 Pa h Sy 烟囱抽力 Pa tp 风机前烟气温度 ty 风机性能表中给出的试验用气体温度 引风机为 200 标准状况下的烟气密度 1 34kg m3 y PaH y 1023 34 1 293 1 98 325 101 200273 160273 1171