燃煤锅炉烟气除尘脱硫系统设计方案Word文件下载.docx

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=1%=6%=15%=13%

烟尘和SO2排放标准按《锅炉大气污染物排放标准（GB13271—2001）》执行：

烟尘浓度排放（标准标准状态下）：

200mg/m3；

二氧化硫排放标准（标准标准状态下）：

900mg/m3。

四、计划安排

1、资料查询和方案选定1天

2、设计计算2天

3、说明书编制及绘图2天

五、设计内容和要求

1、燃煤锅炉排烟量及烟尘和二氧化硫浓度计算

2、净化系统设计方案的分析确定

3、除尘器的选择和比较

确定除尘器的类型、型号及规格，并确定其主要运行参数。

4、管布置及计算：

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以及系统总阻力

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、系统阻力等计算选择风机种类、型号及电动机的种类和功率。

六、成果

1、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（工艺管网简图和设备外形图）等内容。

课程设计说明书应有封面、目录、前言、正文、小结及参考文献等内容，书写工整或打印输出，装订成册。

2、图纸

A、除尘器图一张（2号图）。

系统图应按比例绘制、标出设备部件编号，并附明细表。

B、除尘系统平面布置图、剖面布置图各一张（1号或2号），可以有局部放大图（3号）。

布置图应按比例绘制。

锅炉房及锅炉的绘制可以简化，但能表明建筑的外形和主要结构形式。

在图上中应有指北针方位标志。

七、主要参考资料

1、《大气污染控制工程》

2、《市政环境课程设计指导与案例》

3、《锅炉大气污染物排放标准》

4、《三废处理工程技术手册》（废气卷）

前言

随着工业的发展，能源的消耗量逐步上升，大气的污染物的排放量相应增加。

燃煤锅炉排放的粉尘和二氧化硫严重地污染了我们赖以生存的环境。

我国的大气是以煤烟型污染为主，其中粉尘与酸雨危害最大。

因此，净化燃煤烟气中的粉尘和二氧化硫是我国改善大气空气质量、减少酸雨的关键问题。

粉尘的危害：

粉尘的成分和理化性质是对人体危害的主要因素。

有毒的金属粉尘和非金属粉尘（铬、锰、镐、铅、汞、砷等）进入人体后，会引起中毒以至死亡。

无毒性粉尘对人体亦有危害。

例如含有游离二氧化硅的粉尘吸，入人体后，在肺内沉积，能引起纤维性病变，使肺组织逐渐硬化，严重损害呼吸功能，发生“矽肺”病。

二氧化硫的危害：

二氧化硫为一种无色的中等强度刺激性气体。

在低浓皮下，二氧化硫主要影响是造成呼吸道管腔缩小，最初呼吸加快，每次呼吸曼减少。

浓度较高时，喉头感觉异常，并出现咳嗽、喷嚏、咯痰、声哑、胸痛、呼吸困难、呼吸道红肿等症状，造成支气管炎、哮喘病，严重的可以引起肺气肿，甚至致人于死亡。

本设计主要是针对燃煤产生的烟尘和SO2，选用适当的除尘器、脱硫设备、风机、管道和烟囱，对烟气中的污染物进行去除。

使排入空气中的烟尘和SO2浓度达到《锅炉大气污染物排放标准GB（13271-2001）》中的二级标准。

如表格所示：

从经济与效率来看，选择电除尘器更好，所以本设计选用电除尘器。

处理流程图：

锅炉→除尘器→脱硫装置→风机→烟囱

第一章烟气量、空气量的计算

1.1每台锅炉燃煤量的计算

由锅炉型号SZL4-13各个字母数字可知：

SZ——双锅筒纵置式；

L——链条炉排；

4——额定蒸发量（t/h）；

13——额定压力13MPa

查资料可知：

11t煤=700kw=0.7MW

24t/h蒸吨量对应锅炉效率为72%

3所用2类煤的热值29MJ/kg

设计耗煤量=功率×

时间÷

热值÷

效率=4×

0.7×

3600÷

29÷

72%=482.8kg/h

本设计是一台锅炉，所以耗煤量为482.8kg/h

1.2锅炉燃煤所需空气量及产生烟气量的计算

1、标准状态下理论空气量：

V0a=8.881Wc+3.329Ws+26.457W-3.333Wo

8.881×

75%+3.329×

1%+26.457×

4%-3.333×

5%

=7.6356m3/kg

2、标准状态下理论湿烟气量：

V0f=1.866Wc+11.111W+1.24（V0aρ0+Ww）+0.699Ws+0.79V0a

+0.799W=1.866*75%+11.111*4%+1.24（7.5356*10*1.293+6%）+0.699*1%+0.79V0a+0.799*1%

=8.079m3/kg

3、标准状态下实际烟气量

Vf=V0f+1.0161（-1）V0a

=8.079+1.0161（1.4-1）*7.6356=11.1824m3/kg

4、标况下烟气流量Q=Vf*设计耗煤量=11.1824*482.8=5398.8627m3/h

工况下烟气流量Q=Q=5398.8627*=8563m3/h=2.38m3/s

第二章除尘器的设计计算

2.1效率的计算

式中：

——标准状态下烟气含尘浓度，；

——标准状态下锅炉烟尘排放标准中规定值，。

2.1.1除尘效率

烟尘排放量Q’=燃料用量（t）*灰分*dfh（取=20%）

=482.8*15%*20%=14.484kg/h

烟尘浓度：

C烟尘==14.484/5398.8627=2682.8mg/m3

除去烟尘效率为：

η烟尘=（1－）×

100%=92.5%

2.1.2除硫效率

（煤中仅80%的S转化为SO2）

SO2浓度：

CSO2===1431mg/kg

除去SO2效率为：

ηSO2=（1-）×

100%=37.1%

2.2电除尘器的设计

一般静电除尘器电场风速在0.7~1.4m/s,通常取1.0m/s；

趋进速度一般在0.08~0.2m/s；

集尘极间距设计为200~300mm,放电极与集尘极间距为400mm,电晕极间距取200mm。

2.3.1集尘极板总面积

A==41.1㎡

Q1——工况下的烟气量，m3/h；

η——除尘效率；

We——趋进速度，取0.15m/s。

比表面积：

f===208.3[m3/（h•㎡）]

实际集尘极面积：

应考虑到处理烟气量、温度、压力、供电系统可靠性等因素的影响，取储备系数K=1.5~2.0，则所需集尘极面积：

A`=（1.5~2.0）×

86.25㎡=61.7~82.2㎡，取实际集尘总面积82㎡，则实际比表面积：

f`===104.2[m3/（h•㎡）]。

2.3.2电场断面积

Ac===2.38㎡（电厂风速V取1.0m/s）

2.3.4极板高度

H==1.54m

2.3.5电场断面宽度

B==1.54m

2.3.6集尘极

集尘极排数：

n===4.85排，取5排。

ΔB——集尘极间距，取400mm；

B——电场断面宽度。

集尘极长度：

L===3.3m,取4m。

2.3.7电场的设计

设计3个电场，实际安装集尘极个数为3×

5=15个，安装后集尘极总面积：

A=n×

L×

H=15×

4×

1.54=92.4㎡

停留时间：

t===4s

工作电压：

U=EΔB=250×

300=75KV

工作电流：

取单个电流密度为i=0.005A/㎡,则I=Ai=41.1×

0.005=0.206A

第三章脱硫装置设计计算

3.1脱硫装置设计

本设计的要求，无论是投资，技术稳定性还是建设的可行性，石灰石-石膏湿法烟气脱硫技术都有较为明显的优势，具体如下：

①脱硫效率高；

②引进早，技术成熟，可靠性高；

③对煤种变化的适应性强；

④吸收剂资源丰富，价格便宜；

⑤脱硫副产品便于综合利用。

由于石灰石-石膏湿法烟气脱硫技术在本设计中体现了较为明显的优势，比其他脱硫工艺更加适合设计的具体情况，所以选择石灰石-石膏湿法烟气脱硫技术。

3.2吸收剂消耗量计算

3.2.1净烟气中浓度

在设计煤种情况下，烟气流量为8563m3/h,烟气中含量为1431mg/m3,按脱硫效率98%计算，净烟气中含量：

=×

﹙1－η﹚=1431×

（1-98%）=28.6mg/m3

——标准状态下烟气中二氧化硫的浓度，；

η——脱硫效率。

3.2.2石灰石消耗量

需要脱除的物质的量：

=式中：

R——钙硫比，取R=1.03；

M——碳酸钙的分子量；

——工况下的烟气流量，；

——石灰石纯度；

=92%。

第四章吸收塔及管径的设计计算

4.1吸收塔计算

本设计中所选吸收塔类型为逆行喷淋空塔，烟气中含

量为1431mg/m3，静电除尘器至吸收塔有一定漏风率大约为10%。

4.2吸收塔烟气量

=8563×

（1+10%）=9419.3

——静电除尘器至吸收塔的漏风率，为10%。

4.3吸收塔塔径

吸收塔截面面积：

——吸收塔烟气量，

v——逆流喷淋空塔设计烟气流速一般为2.5~5m/s，取3m/s。

吸收塔塔径：

取1.0m。

4.4吸收塔高度

原烟气与吸收液在吸收塔内反应时间2~5s，取5s。

则吸收区高度为：

H=vt=3×

5=15m

t——吸收塔内反应时间，s；

v——吸收塔气流速度,m/s。

4.5吸收浆液量

液气比与脱硫效率有关，一般在8~25，取20，所需的吸收浆液量为：

——吸收塔烟气量，；

α——液气比，取20。

4.6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；

管道的分布也就基本确定了。

对各装置及管道的布置应力求简单，紧凑，管短路，占地面积小，并使安装、操作和检修方便。

4.7管径的确定

=456mm，取450mm

1——工况下管内烟气流量，；

v——烟气流速，m/s（取10~15m/s），取v=14m/s。

管径计算出以后，要进行圆整，因此圆整后的管径为：

450mm。

其管道参数见表4-1：

表4-1管道参数

外径D/mm

钢制板风管

外径允许偏差/mm

壁厚/mm

450

±

1

0.75

内径：

d1=450-2×

0.75=448.5mm

由公式可计算出实际烟气流速：

Q1——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=10～15m/s）。

实际烟气流速符合要求。

第五章烟囱的设计

5.1烟囱高度的确定

首先确定公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中的规定（表6-1）确定烟囱的高度。

表5-1锅炉烟囱高度表

锅炉总额定出力/（t/h）

<

1~2

2~6

6~10

10~20

26~35

烟囱最低高度

20

25

30

35

40

45