《环境工程综合设计》大作业

科技学院《环境工程综合设计》大作业(2017--2018年度第一学期)名 称： 20t/h燃煤锅炉烟气脱硫系统设院 系：班 级：学 号学生姓名：成 绩：日期：2017年12月PAGEPAGE16目录一、设计资料和依据 4（一）设计参数 4（二）设计依据 4（三）排放要求 4二、脱硫方式 4（一）脱硫工艺 4（二）脱硫装置 6三、脱硫系统设计 6（一）脱硫剂制备系统 6脱硫剂的选择 6脱硫剂消耗量 7脱硫剂液箱容量与设计 7（二）烟气系统 8增压风机 8烟气加热设计 8（三）二氧化硫吸收系统 8塔内流量计算 8塔径的计算 8脱硫塔高度计算 9（四）.烟囱直径的计算 10（五）.管网布置 12（六）.系统阻力计算 131.摩擦阻力损失 133.系统总阻力 14（七）风机和电动机的计算 14风机风量 14风机风压 14电动机功率 16四、工艺流程图和主要构筑物简图 17脱硫系统工艺流程图 17喷淋塔 17五、投资估算 18双减法投资估算 18六、效益评估和主要经济指标分析 181、运行费用估算 182、经济效益评估 20七、附录 21一、设计资料和依据（一）设计参数额定蒸发量：20t/h锅炉烟气量：60000Nm3/h锅炉烟气出口温度：150℃SO浓度2 ：

2000mg/Nm3；锅炉出口负压：-1800Pa；（二）设计依据《锅炉大气污染物排放标准》GB13271-2014《大气污染物综合排放标准》GB16297-1996（三）排放要求烟气SO2

脱除率：≥90%，净烟气SO2

排放浓度≤200mg/m3；漏风率≤1.5%。二、脱硫方式（一）脱硫工艺目前，脱硫工艺基本可以分为三类:湿法、干法、半干法。如下表有一些常用的烟气脱硫工艺：表一常用的烟气脱硫工艺脱湿法半干法干法硫石灰钠法双减法氧化氨法海水喷雾炉内循环等工石/石镁法干燥喷钙流化离艺膏法法法床子体脱90～90～90～9890～90～70～70～60～60～≥硫989898989085759090效率吸CaCONaOHNaOHMgONH海水CaOCaOCaONH333收NaCO2 3剂2CaO可高高高高一般高一般一般高高靠性结大大中小大中中中中中垢运高很高一般低高低一般一般一般一行般费用投大小较小小大较小较小小小大资相对于半干法和干法脱硫工艺，湿法脱硫工艺具有脱硫效率高、工艺成熟、可靠性高等优点。所以选择湿法脱硫。（二）脱硫装置通常，喷淋塔、填料塔、板式塔、文丘里吸收塔等能满足这些要求。各种吸收塔的性能比较见表二。吸收器类持液量表二逆流接触常见吸收塔性能比较防堵性能操作弹性设备阻力除尘性能喷淋塔 低是中 较好低差填料塔 高是差 较好中中湍球塔 中是好 中中较好筛板塔 中是中 中中较好文丘里 低否较好 差高好由表中可知，喷淋塔持液低，逆流接触，操作弹性较好，设备阻力低。所以选择喷淋塔。三、脱硫系统设计（一）脱硫剂制备系统脱硫剂的选择9020090%的过筛率。碳酸钙选用市场上纯的最高的。脱硫剂消耗量生石灰消耗量钙硫比（Ca/S）1：1；SO2

质量流量：M（SO）=SO浓度2 2代入数据:M(SO)=60000×2000=120kg/h23)生石灰中CaO的含量为90%，生石灰质量流量为：m=1.1×120×

=128.33𝑘𝑔/ℎ64 0.92.2钠碱消耗量NaCO2 30.05mol（NaCO）/1mol（SO）补充量，则2 3 2m钠碱=128.33

×0.05106=10.63𝑘𝑔/ℎ（100%NaCO

计算）64 2 3脱硫剂液箱容量与设计3.1石灰消化池采用化灰池搅拌器，得含固率为15%的石灰浆液，其密度为1.2t/m3，熟石灰质量流量为128.3356

×78=178.74kg/h。按照《工业锅炉及炉窑湿法烟气脱硫工程技HJ462-20092h消耗量，所以，熟石灰的浆液箱容量为：V

178.74

×2=1.986𝑚315%×1.2×1000所以浆液箱取整后容积为2m3（二）烟气系统增压风机增压风机的风量：Q=60000×110%=66000烟气加热设计150≤1.5%。（三）二氧化硫吸收系统1.塔内流量计算假设喷淋塔内平均温度为60℃，压力为1800KPa，则喷淋塔内烟气流量为：273t 101.324Q Q (1k)V s 273 PaV式中：Q ——喷淋塔内烟气流量，m3s；VQ ——标况下烟气流量，m3s；Sk——除尘前漏气系数，0～0.1。代入公式得：Q=60000×27360

×101.324×(1 =V3600 273

101.3242.塔径的计算取喷淋塔内烟气流速v3.5m/s，则喷淋塔截面A为：AQ

21.96

/s)v 3.5d

4Aπd 4Aπ取整则D=3m3.脱硫塔高度计算喷淋塔可看做由三部分组成，分成为吸收区、除雾区和浆池。吸收区高度依据操作条件参数得，选择喷淋塔喷气液反应时间t=4s，则喷淋塔的吸收区高度为：Hvt14(m)除雾区高度上层(3.4～3.5)m。取除雾区高度为： H3.4m2浆池高度浆池容量V1

按液气比浆液停留时间t1LQt

确定：V 11 G式中：LG —液气比，取18Lm3；Q—工况下烟气量，m3 h；t—浆液停留时间，s；11t为4min~8min5min，则浆池容积为：1V31选取浆池直径等于或大于喷淋塔 D0

，本设计中选取的浆料池直径为D3m，然后再根据V0

计算浆池高度：4vh 0

1 20h0

—浆池高度，m；Vm3；1D0m。代入数据得：h=1.7m0喷淋塔高度喷淋塔高度为：HHh1 2 0

19.1m（四）.烟囱直径的计算表烟囱出口烟气流速通风方式

全负荷时10~206~8

运行情况

最小负荷4~52．5~3烟囱出口内径可按下式计算：Qd 0.Q2

(m)Q——通过烟囱的工况总烟气量，m3/h选取的烟囱出口烟气流速，m /s。根据表取18m /s求得d2取整d2

1.09m烟囱底部直径：d d1 2

2iH(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=0.02～0.03。取i=0.022d3.3m1C）.烟囱抽力计算S 0.0342Hy

1273tk

1273tp

)B(Pa)式中H——烟囱高度，m；t——外界空气温度，oC；ktpoCB——Pa。GB13271-2014锅炉房装机总容量锅炉房装机总容量MW＜0.70.7～＜1.41.4～＜2.8t/h＜11～＜22～＜42.8～＜74～＜7～＜1410～＜≥14≥烟囱最低允许高度102020m202530354045选取烟囱高度为50m。S0.034250(y52.033Pa

)101.3241031 27320 273501 D）.烟囱内温降t 2

HADC)DC)式中：H-烟囱高度，m；D-合用统一烟囱的所有锅炉额定蒸发量之和，t/h；A-温降系数。可由表查的，选取A=0.4D,H参看后面分别取20t/h，5020500.420t 2

4.47℃（五）.管网布置4Qv460000/36004Qv460000/360013式中Q——工况下管道内的烟气流量，m3/s；v——烟气流速，m/s（可查有关手册确定，对于锅炉烟尘v=10～15m/sv=13m/s，d=1400mmd=1400-2×7=1386mm14Q4Qv

可计算出实际烟气流速：v 2

460000/3600/s)(1.27)2（六）.系统阻力计算摩擦阻力损失P L

Lv2d 2式中：L——管道长度，m；dm；kg/m3；v——管中气流平均速率,m/s；ReK/d0.02，0.04。代入数据得：n

273273150

/m3) 0.871PL

(Lv1

L2

2)0.02 20265122)2 21.4局部阻力损失(Pa)P22

0.210

0.8711222

10式中：ξ——异形管件的局部阻力系数可查到，取0.2v——与ξ像对应的断面平均气流速率,m/sρ——烟气密度,kg/m3系统总阻力除尘器的压力损失在1000～1500Pa之间，取1300Pa所以 系统总阻力=1300+70.6754+125.424=1496.0994Pa（七）风机和电动机的计算风机风量Q1.160000y

273tp273

101.324B

(m3/h)式中:1.1风量备用系数；Q工状态下风机前标态下风量，m3/ht 风机前烟气温度，℃pB当地大气压力，kPa。Q1.160000y

273150 101.324 3/h)273 101.324风机风压对于除尘器后装的风机风压计算：H 1.2( hSy

273t) 273ty

101.325 1.293 Pa B y式中：1.2风压备用系数； hPa；S Pa；yt 风机前烟气温度；pt 风机性能表中给出的试验用气体温度；y 标准状况下烟气密度，1.35kg/m3。yH1.2(1496.0994-52.033)273150

101.324

1.293

y 273200 101.324 1.35常用风机性能及适用范围型号名称全压范围／风量范围功率范介质适应范围Pa／（m3/h）围／kW最高温度/℃Y4-70-11锅炉引风机670～14102430～3.0～75250用于1～143604t/h锅炉排烟Y9-35锅炉引风机550～45404430～4.5～200锅炉烟道4730001050排烟G4-73-12锅炉通风机553～654115229～7.5～802～75t/hY4-73-12锅炉引风机343～4029166100315200锅炉通风15229～5.5～和排烟166100220Y8-39锅炉引风机1167～53443242～4.0～250用于Y9-38锅炉引风机1327～58051455332502500.5～3295～5.5～50t/h蒸139712a280汽锅炉排烟Y9-35。3.电动机功率QHyNe yy3600

(kW)式中QyH

m3/hPa

100012y （一般风机为1 机械传动效率，当风机与电机直联传动时2

1，用联轴器连接时 0.95~0.98；2电动机备有系数，对引风机，1.3Ne

102263.73631484.2681.3)360010000.80.96四、工艺流程图和主要构筑物简图脱硫系统工艺流程图喷淋塔17PAGEPAGE21五、投资估算双减法投资估算序号项目新建脱硫塔及附属设价格（万元）备注一备材料费256二土建施工费罐基础、业主负责三安装费76.8四设计及技术服务费9.9五调试及措施费16.28六基本预备费9.01七税收27.6八合计395.59六、效益评估和主要经济指标分析1、运行费用估算运行费用主要有：电费、水费、人工费、药剂费等。（按8000小时/年计算）电耗3-495.5kw0.52/kWh，800041.6电源采用380V,50Hz交流电。水费及人工费3%×408m3/h×8000h=97920元/吨，计年水费：29.37/年。本脱硫系统由于运行、维护管理简便，安排人进行日常管理、维护，本脱硫系统设操作定员3人，年工资1.8万元/人，共需人工费5.4万元/年。脱硫剂费用