shp10-25型锅炉高硫无烟煤烟气旋风除尘湿式脱硫系统设计.doc
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中北大学
课程设计说明书
学生姓名：
饶笑笑学号：
1104014116
学院：
化工与环境学院
专业：
环境工程
题目：
DHL4-13型锅炉中硫烟煤烟气
旋风除尘湿式脱硫系统设计
指导教师：
罗俊丽
职称:
讲师
2013年6月17日
中北大学
课程设计任务书
2012/2013学年第二学期
学院：
化工与环境学院
专业：
环境工程
学生姓名：
***学号：
10040142**
课程设计题目：
SHP10-25型锅炉高硫无烟煤
烟气旋风除尘湿式脱硫系统设计
起迄日期：
5月20日～6月17日
课程设计地点：
环境工程专业实验室
指导教师：
罗俊丽
系主任：
王海芳
下达任务书日期:
2013年5月20日
课程设计任务书
1．设计目的：
通过本课程设计，掌握《大气污染控制工程》课程要求的基本设计方法，掌握大气污染控制工程设计要点及其相关工程设计要点，具备初步的大气污染控制工程方案及设备的独立设计能力；培养环境工程专业学生综合运用所学的理论知识独立分析和解决大气污染控制工程实际问题的实践能力。
2．设计内容和要求（包括原始数据、技术参数、条件、设计要求等）：
1.设计题目SHP10-25型锅炉高硫无烟煤烟气旋风除尘湿式脱硫系统设计
2.设计原始资料
锅炉型号：
SHP10-25即，双锅筒横置式抛煤机炉，蒸发量10t/h，出口蒸汽压力25MPa
设计耗煤量：
1.25t/h
设计煤成分：
CY=76%HY=2%OY=4%NY=1%SY=3%AY=10%WY=4%；
VY＝8％属于高硫无烟煤
排烟温度：
160℃
空气过剩系数＝1.35
飞灰率＝21％
烟气在锅炉出口前阻力750Pa
污染物排放按照锅炉大气污染物排放标准中2类区新建排污项目执行。
连接锅炉、净化设备及烟囱等净化系统的管道假设长度100m，90°弯头20个。
3.设计内容及要求
（1）根据燃煤的原始数据计算锅炉燃烧产生的烟气量，烟尘和二氧化硫浓度。
（2）净化系统设计方案的分析，包括净化设备的工作原理及特点；运行参数的选择与设计；净化效率的影响因素等。
（3）除尘设备结构设计计算。
（4）脱硫设备结构设计计算。
（5）烟囱设计计算。
（6）管道系统设计，阻力计算，风机电机的选择。
（7）根据计算结果绘制设计图，系统图要标出设备、管件编号、并附明细表；除尘系统、脱硫设备平面、剖面布置图若干张，以解释清楚为宜，最少3张A4图，并包括系统流程图一张。
3．设计工作任务及工作量的要求〔包括课程设计计算说明书（论文）、图纸、实物样品等〕：
课程设计计算说明书一份，并按照规定格式打印装订；
课程设计所需若干图纸，要求作图规范，A4纸打印。
课程设计任务书
4．主要参考文献：
1.郝吉明，马广大.大气污染控制工程.第二版.北京：
高等教育出版社，2002.
2.黄学敏，张承中.大气污染控制工程实践教程.北京：
高等教育出版社，2003.
3.刘天齐.三废处理工程技术手册·废气卷.北京：
化学工业出版社，1999.
4.张殿印.除尘工程设计手册.北京：
化学工业出版社，2003.
5.童志权.工业废气净化与利用.北京：
化学工业出版社，2003.
6.周兴求，叶代启.环保设备设计手册—大气污染控制设备.北京：
化学工业出版社，2003.
7.罗辉.环保设备设计与应用.北京：
高等教育出版社，2003.
5．设计成果形式及要求：
一、说明书装订顺序：
说明书封面、任务书、目录、正文、参考文献、附图。
二、说明书格式
（1）用11.11.1.1做标题，标题左顶格，不留空格。
（2）一级标题3号宋体加黑；二级标题4号宋体加黑；三级标题小4号宋体加黑。
（3）“目录”居中，用小4号宋体加黑，1.5倍行距。
（4）正文小4号宋体，1.5倍行距。
（5）“参考文献”标题格式同一级标题，内容格式同正文小4号宋体，1.5倍行距。
（6）页码排序从正文开始，用“第～页”形式，居中。
三、设计图A4纸规范打印，包括图框、明细表，平面布置图中要有方位标志（指北针）。
6．工作计划及进度：
2013年5月20日～5月26日：
领取课程设计任务书，明确课程设计的内容，查阅相关资料。
5月27日～6月16日：
设计计算、绘制相关图纸。
6月17日：
打印装订设计说明书，答辩或成绩考核。
系主任审查意见：
签字：
年月日
SHP10-25型锅炉高硫无烟煤
烟气旋风除尘湿式脱硫系统设计
摘要：
在SHP10-25型锅炉中燃烧高硫无烟煤产生的大气污染物含尘浓度为4160mg/m3，SO2的浓度为12200mg/m3，而烟气烟尘最高允许排放浓度为200mg/m3，SO2最高允许排放浓度为900mg/m3。
因此，利用旋转气流在旋风除尘器中产生的离心力使尘粒从气流中分离，然后采用湿式石灰石/石灰法去除SO2，使高硫无烟煤燃烧产生的烟气被净化。
本论文通过设计烟气除尘脱硫的工艺流程，并按照设计手册对相关构筑物的尺寸进行计算，按GB5468—91对锅炉出口的烟尘浓度、锅炉烟尘排放浓度、烟气黑度及有关参数进行测试分析，确保达到锅炉大气污染物排放标准，避免造成环境污染。
关键词：
高硫无烟煤；旋风除尘；湿式脱硫；烟气净化
目录
1前言 1
2烟气污染物排放量计算 1
2.1设计原始资料 1
2.2烟气体积及污染物排放量 2
2.3烟尘及SO2浓度 3
3净化系统设计方案分析 3
3.1旋风除尘系统设计 3
3.1.1旋风除尘器的特点及工作原理 3
3.1.2运行参数的选择与设计 5
3.1.3除尘器净化效率的影响因素 5
3.2湿式石灰石/石灰法脱硫系统设计 6
3.2.1湿式石灰石/石灰法的工作原理及特点 6
3.2.2运行参数的选择和设计 7
3.2.3脱硫效率的影响因素 8
4除尘设备结构设计计算 9
4.1旋风除尘器的选型 9
4.2基本参数 9
4.3设计计算 10
4.4除尘设备校核 11
5脱硫设备结构设计计算 11
5.1喷淋塔内流量计算 11
5.2喷淋塔径计算 11
5.3喷淋塔高度计算 12
5.4脱硫设备校核 13
6烟囱设计计算 13
6.1烟气释放热计算 14
6.2烟囱直径的计算 14
6.3烟气抬升高度计算 15
6.4烟囱阻力计算 15
6.5烟囱高度校核 15
7管道系统设计 16
7.1管径的计算 16
7.2压力损失计算 16
7.2.1管道沿程阻力计算 17
7.2.2管道局部阻力计算 17
7.2.3总压力损失计算 17
7.3风机、电机的选择 18
7.3.1风机风量的计算 18
7.3.2风机风压的计算 18
7.3.3选用风机和电机 18
7.4电动机功率核算 19
8结论 19
8.1除尘脱硫系统的主要设计参数 19
8.1.1旋风除尘器 19
8.1.2湿式脱硫系统 20
8.1.3烟囱设计 21
8.1.4管道系统 21
8.2气体净化效果分析 21
8.3方案设计评价 22
致谢 24
参考文献 25
附图 26
II
1前言
中国的大气环境污染仍以煤烟型为主，主要污染物为颗粒物和SO2。
大气污染物对人体健康、植物、器物和材料，及大气能见度和气候皆有重要影响。
空气质量的日益恶化，使得对大气污染物排放及烟气净化处理要求更严格。
大气的污染主要是由于燃料的不完全燃烧引起，高硫无烟煤因其固定碳含量高，挥发分产率低，密度大，硬度大，燃点高，燃烧时不冒烟等特性，在其烟气中SO2含量高，烟尘产生量大。
目前，针对该种烟气，除尘装置主要采用机械除尘器如重力沉降室、惯性除尘器、旋风除尘器，还有电除尘器、袋式除尘器和湿式除尘气等。
国内外在脱硫方面按照脱硫剂的形态可把烟气脱硫技术划分为湿法、干法和半干法。
湿法脱硫采用碱性溶液等吸收剂吸收洗涤除去烟气中的SO2，主要技术有湿式石灰石法、镁法、钠法、海水法等。
干法脱硫是采用粉状或颗粒状等吸收剂、吸附剂或者催化剂在无液相介入的完全干燥的状态下进行脱硫，主要是循环流化床法等。
半干法烟气脱硫是在气、液、固三相中进行脱硫的，脱硫产物也是干粉状，主要有旋转喷雾干燥法、炉内喷钙尾部增湿活化法等。
锅炉型号为SHP10—25即双锅筒横置式抛煤机炉，在燃烧高硫无烟煤时选择采用烟气旋风除尘湿式脱硫系统。
利用旋转气流在旋风除尘器中产生的离心力使尘粒从气流中分离。
然后脱硫处理，湿式石灰石/石灰法烟气脱硫系统具有技术成熟；脱硫率高，可达95%以上；烟气处理量大；煤种适应性强；吸收剂利用率高，可超过90%等优点。
该系统能够使高硫无烟煤燃烧产生的烟气能较大程度的被净化，从而达到大气污染物的排放标准，避免使大气造成污染。
2烟气污染物排放量计算
2.1设计原始资料
锅炉型号：
SHP10-25即双锅筒横置式抛煤机炉，蒸发量10t/h，出口蒸汽压力为25MPa。
设计耗煤量：
1.25t/h。
设计煤成分：
CY=76%；HY=2%；OY=4%；NY=1%；SY=3%；AY=10%；WY=4%；VY＝8％，属于高硫无烟煤。
排烟温度：
160℃。
空气过剩系数α＝1.35。
飞灰率＝21％。
烟气在锅炉出口前阻力为750Pa。
污染物排放按照锅炉大气污染物排放标准中2类区新建排污项目执行。
连接锅炉、净化设备及烟囱等净化系统的管道假设长度100m，90°弯头20个。
2.2烟气体积及污染物排放量
以1kg高硫无烟煤燃烧为基础，燃烧情况如表2.1。
表2.1燃烧情况表
化学成分
质量/g
物质的量/mol
理论空气量/mol
理论烟气量/mol
C
760
63.33
63.33
63.33
H
20
10
5
5
O
40
2.5
0
－1.25
N
10
0.36
0
0.36
S
30
0.94
0.94
0.94
W
40
2.22
0
2.22
所以理论需氧量为（63.33+5+0.94）mol/kg=69.27mol/kg（煤
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