某燃煤锅炉房烟气净化系统设计

1、前言在目前，大气污染已经变成了一个全球性的问题，主要有温室效应、 臭氧层破坏和酸雨。而大气污染可以说主要是人类活动造成的，大气污染对人体的舒适、健康的危害包括对人体的正常生活和生理的影响。目前，大气污染已经直接影响到人们的身体健康。随着我国经济的高速发展， 我国的二氧化硫污染越来越严重，必须通过有效的措施来进行处理，以免污染空气，影响人们的健康生活。一、题目某燃煤锅炉房烟气净化系统设计二、目的通过课程设计进一步消化和巩固本课程所学的内容，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、

2、进行设计计算、绘制工程图、使用技术资料、查阅有关设计手册、编写设计说明书的能力。三、原始资料锅炉型号： szl61.25aii 型，共 2 台（每台蒸发量为6t/h）所在地区：二类区。 2006 年新建。锅炉热效率：75%， 所用的煤低位热值： 20939kj/kg， 水的蒸发热：2570.8kj/kg 锅炉出口烟气温度： 160烟气密度：（标准状态下）1.34kg/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 当地大气压力： 98kpa 平均室外空气温度： 15空气含水率 (标准状态下 )按 0.01293kg/m3烟气的其它性

3、质按空气计算煤的工业分析：c：65%h：4%s：1%o：4% n：1%w：7%a：18% 净化系统布置场地如图1 所示的锅炉房北侧20m以内。图 2 为锅炉立面图。图 1 锅炉房平面布置图图 2 锅炉房立面图四、设计计算(一)、用煤量计算每台锅炉的所需热量为： q 蒸发量水的蒸发热 =61032570.8=1.54 107kj/h 所需的煤量为：热nhq=%75209391054.17=982.2kg/h hn煤的低位热值热锅炉的热效率(二)、烟气量、烟尘和二氧化硫浓度的计算以 1kg 煤燃烧为基础，则重量（ g）摩尔数（ mol） 产物摩尔数（ mol）需氧数 (mol) c 650 54.

4、167 co2:54.167 54.167 h 40 40 h2o: 20 10 s 10 0.3125 so2: 0.3125 0.3125 o 40 2.5 o2: 1.25 -1.25 n 10 0.714 n2: 0.357 0 w 70 3.889 h2o: 3.889 0 标准状态理论需氧数54.167+10+0.3125-1.25=63.23mol/kg=1.4163 m3n/kg 空气中含水量：10004 .22181001293.03=0.01609( 体积分数 ) 1. 标准状态下理论空气量0av0av=1.41634.78=6.77 m3n/kg （干空气）0av=016

5、09.0177. 6=6.88 m3n/kg （湿空气）2. 标准状态下理论烟气量0fgv co2: 54.167 mol/kg so2: 0.3125 mol/kg n2:0.357+3.78 65.17=246.70 mol/kg h2o: 20+3.889+0.016096.77= 24.0 mol/kg 0fgv=10004.220.2470.2463125. 0167.54）（=7.28 m3n/kg 3. 标准状态下实际烟气量fgvfgv=0fgv+0av(-1)= 7.28+6.77（1.3-1 ）=9.311 m3n/kg 标准状态下每台锅炉烟气流量总q=fgv设计耗煤量 =9

6、.311982.2=9145.26 m3/h 4. 标准状态下烟气中含尘浓度烟尘烟尘=vdfgsha=311.9%18%15=2.90103 mg/m35标准状态下烟气中二氧化硫浓度2so2so=vsofgm)(2=311.91000643125.0=2.15103 mg/m3(三)、净化设备的选择1. 设备应达到的净化效率烟尘s1式中s标准状态下锅炉烟所排放标准中的规定值，mg/m3；标准状态下烟气污染物浓度，mg/m3；由于锅炉厂所在地区为：二类地区、2006年新建根据锅炉表 1 锅炉烟尘最高允许排放浓度和烟气黑度限值可知道: 锅炉类别适用区域烟尘排放浓（mg/m3) 烟气黑度时段时段燃煤

7、锅炉自然通风锅炉（0.7mw(1t/h)）一类区100 80 1 二、三类区150 120 其它锅炉一类区100 80 1 二类区250 200 三类区350 250 燃油锅炉轻柴油、煤油一类区80 80 1 二、三类区100 100 其它燃料油一类区100 80*1 二、三类区200 150 燃气锅炉全部区域50 50 1 表 1 锅炉烟尘最高允许排放浓度和烟气黑度限值i 时段： 2000 年 12 月 31 日前建成使用的锅炉 ; ii 时段：2001年 1 月 1 日起建成的使用的锅炉 （含在 i 时段立项未建成或未使用的锅炉和建成使用的锅炉中需要扩建、改造的锅炉） 。由于锅炉厂所在地区

8、为：二类地区、2006年新建，所以烟尘最高允许排放浓度为 200 mg/m3 故s1=1-31090.2200=93.10% 2除尘器的选择工况下的烟气量12.1450527316027326.9145qqnsppttsnnsm3/h=4.029m3/s 锅炉出口烟气温度： 160设备应达到的净化效率 =93.10% 压力降（阻力） =800pa 确定除尘器的种类、型号及规格表 2 wdl-型湿式烟气脱硫除尘净化器产品性能规格型号吨位/(t/h) 处理烟气量/(hm /3) 除尘效率/% 脱硫效率/% 氮氧化物去除率/% 阻力损失(pa) 林格曼黑度( 级) 烟尘排放浓度(mg/m3) 耗 水

9、 量(t/h) wdl-11 6 18000 95-99 60-80 60-80 =1200 1 200 0.039 表 3 wdl-型湿式烟气脱硫除尘净化器外型结构尺寸吨位外型尺寸进烟口内出烟口内进烟口高通 风 机电机功率重量(t) /(t/h) l*f*h 径 尺 寸a*b 径 尺 寸a1*b1度 h1(47no) (kw) 6 1700*1600*3720 630*630 700*700 3210 8c 30 4.5 表 4 wdl-型湿式烟气脱硫除尘净化器基础尺寸吨位/(t/h) e e1f f16 1700 2100 1600 2000 1 汇风室 2 主机体 3 洗涤反应槽 4 水

10、箱 5 排污系统 6 烟气入口 7 烟气出口 8 观察口 9 支架 10 基础图 3 wdl- 型湿式烟气脱硫除尘净化器外型结构尺寸第时段燃煤锅炉二氧化硫最高允许排放浓度为900mg/m3 所以，设备应达到的脱硫效率：so211-31015.2900=58.14% 式中标准状态下锅炉so2所排放标准中的规定值，mg/m3；2so标准状态下烟气中二氧化硫浓度2so(四)、确定设备、风机和烟囱的位置及管道的布置1.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

11、积小，并使安装、操作和检修方便。2. 管径的确定mvqd641.05.1214.3029.444式中 q 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=1015m/s ,取 v=12.5m/s）对管径进行圆整：表 5 圆断面风管统一规格外径/mm 钢板通风管外径允许偏差 /mm 壁厚/mm 650 12.0 内径 d1=650-22.0=646 (mm) mvqd4计算出实际烟气流速：v=24dq=2646.014.3029.44=12.30 (m/s)(五)、烟囱的设计1. 烟囱高度的确定一个烟囱的所有锅炉的总蒸发量为12t/h 锅炉房装机总mw

12、 0.7 0.7 1.4 1.4 2.8 2.8 7 714 1428 容量t/h 1 12 24 410 1020 2040烟囱最低高度m 20 25 30 35 40 45 表 6 燃煤、燃油（燃轻柴油、煤油除外）锅炉房烟囱最低允许高度查上表可得：m40烟囱h2. 烟囱直径的计算烟囱出口内径可按下式计算mvqd5 0 9.15 .423 6 0 00 2 9.40 1 8 8.00 1 8 8.0式中 q 通过烟囱的总烟气量，m3/h ；v按表选取的烟囱出口烟气流速，m/s(取 4.5m/s) 。表 7 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 自

13、然通风510 2.53 烟囱底部直径mhidd509.340025.02509.1221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 。(选 0.025) 3. 烟囱的抽力pabtthspky88.15510981602731152731400342.0273127310342.03）（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。(六)、系统阻力的计算1. 摩擦阻力损失84. 034.1433273 kg/m3取管长 l=1.524+1.401+0.692+0.577+1.61+3.801+2.02

14、8=11.633m 对于圆管pavdlpl22 =pa74.22230.1284.065.0633.1102.02式中l管道长度， m ；d管道直径， m ；烟气密度， kg/m3；摩擦阻力系数，是气体雷诺数re和管道相对粗糙度dk的函数。可以查手册得到。 （实际中对金属管道 值可取 0.02， 对砖彻或混凝土管道 可取 0.04） 。2. 局部压力损失除尘器入口一二一处渐扩管：85.065. 06.02221aa则025.0二处渐缩管：94.065. 063. 02221aa则066.0两个 90标准弯头：75.0pavp09.101230.1284.0)75.02066.0025.0(22

15、2除尘出口器风机三三处渐缩管：86.07 .065. 02221aa则114.0三个 90标准弯头：75.0pavp21.150230.1284.0)75.03114.0(222t 形三通管78.0t 形合流三通管55.0pavp51.84230.1284.0)55.078.0(222系统总阻力（其中锅炉出口阻力为800pa，除尘器阻力 1200pa ）为h22.74+101.09+150.21+84.51+800+1200=2358.55pa 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。(七)、风机和电动机

16、的选择及计算1. 风机风量的计算hmbtqqpy/98.1687798325.1012731602739145.261. 1325.1012732731.13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。2. 风机风压的计算pabttshhypyy77.250198325.101200273160273)88.15555.2358(2 .1325.1012732732 .1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风机性能表中给出的试验用气

17、体温度，；引风机为200计算出风机风量 qy和风机风压 hy后，可按风机产品样本给出的性能曲线或表格选择所需风机的型号。 计算结果，选择了由浙江省上虞市建设风机厂生产的hl32a no.11 a 1450 工况序号为 5 的高效排烟风机，其性能表如下：机号传动方式转速/（r/min）工况序号流量/hm /3全压/pa 11a 1450 5 57081 2682 3. 电动机功率的计算kwhqneyy63.1495. 09.0100036003. 177.250193.168771000360021式中qy风机风量， m3/h ；hy风机风压， pa；1风机在全压头时的效率（一般风机为0.5-0.7 ，高效分机为 0.9 ） ；2机械传动效率，当风机与电动机直联传动时21，用联轴器连接时 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。经查阅有关资料，由风机厂家所给的参数指标，得配套电机性能参数如下：