毕业设计论文某燃煤锅炉房烟气除尘脱硫系统设计精Word格式.docx

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5.3电机功率计算.................................................25

六、总结.............................................................26

七、主要参考文献...................................................27

一、引言

1.1烟气除尘脱硫的意义

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。

我国随着经济的快速发展，因燃煤排放的二氧化硫、颗粒物等有毒有害的污染物质急剧增多。

由于我国部分地区燃用高硫煤，燃煤设备未能采取脱硫措施，致使二氧化硫排放量不断增加，造成严重的环境污染甚至已经直接影响到人们的身体健康。

因而已经到了我们不得不面对的时候，这里我们将用科学的态度去面对去防治。

该燃煤锅炉烟气的污染物主要是颗粒污染物和二氧化硫，且排放量比较大，所以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。

通过设计合适的除尘脱硫系统对烟气进行处理，从而尽量使排放的烟气污染物浓度达标，而不至于污染环境和危害人体健康。

1.2设计目的

通过本课程设计的综合训练，使环境工程专业学生掌握《大气污染控制工程》课程所要求的基本设计方法，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，锻炼学生查阅和收集专业资料和设计手册的技能，培养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。

1.3设计任务及内容

A.设计题目

某燃煤锅炉房烟气除尘脱硫系统设计

B.设计任务及要求

1.基本物料衡算：

计算燃煤锅炉排烟量、烟尘浓度、二氧化硫浓度及净化效率的计算；

2.净化系统工艺方案的确定；

3.主要设备尺寸的计算；

4.官网布置及计算：

确定各装置的位置及管道的布置，并计算各管段的管径、长度、烟囱高度和出口内径及系统总阻力。

1

5.风机及电机的选择设计：

根据净化系统处理的烟气量、烟气温度及系统总阻力等的计算，选择风机种类、型号及电动机的种类、型号和功率。

6.编写设计说明书，用CAD完成设计图纸2份（A3），需做一份系统立面图和一份主要设备尺寸图。

1.4设计资料

第3组资料：

1、锅炉耗煤及排烟情况

锅炉型号：

SZL10-1.6型（共3台）

燃煤量：

1540kg/h（台）

蒸发量：

10t/h（台）

烟气出口处离地面2.5m

排烟温度：

150℃

烟气密度（标态）：

1.3kg/m3

空气过剩系数：

1.36

飞灰占煤中不燃分分比例：

18%

2、煤质分析

CY=68%，HY=4%，OY=5%，NY=1%，

SY=1%，AY=15%，WY=6%

3、粉尘粒径分布

表1-1第三组粒径分布

粒径（μm）

含量（%）15~253.68~154.85~859.2

表1-2粉尘比电阻3~527.11~34.2≤11.1

温度℃

比电阻Ω•cm

4、气象资料153×

1071008×

1072001.5×

1073003.5×

107

当地气象资料显示：

该地区年平均气压98kPa；

空气中含水（标态）：

0.016kg/m3；

年平均气温18.6℃；

极端最高气温39.9℃；

极端最低气温-1.9℃。

2

二、工艺方案的确定及说明

2.1工艺流程图

图2-1烟气处理工艺流程图

2.2基础资料的物料衡算

1.理论空气量

'

=4.761.867CY+5.56HY+0.7SY-0.7OY（m3N/kg）（2-1）Qa

=6.9684（mN/kg）

2.理论烟气量（设空气含湿量0.016kg/m3）3（）

=1.867（CY+0.375SY）+11.2HY+1.24WY+0.016Qa'

+0.79Qa'

+0.8NYQs（m3N/kg）=7.4234（m3N/kg）（2-2）式中：

Qa—理论空气量（m3N/kg）

3.实际烟气量

+1.016（α-1）Qa'

Qs=Qs（m3N/kg）（2-3）

=10.1138（m3N/kg）式中：

α—1.38。

Qs'

Qa—理论烟气量（m3N/kg）—理论空气量（m3N/kg）

4.烟气流量

Q=Qs⨯设计耗煤量（2-4）=29164.335（m3N/h）

=8.1012（m3N/s）

式中：

Q—m3N/h计

Qs—实际烟气量（m3N/kg）

设计耗煤量—950⨯3kg/h

3

5.工况下总烟气量

Q'

=

QT'

（m3/h）

（2-5）T

=46256.9885（m3/h）

Q——标准状况下的烟气流量，m3/h；

T'

——工况下烟气温度，K；

T——标准状态下的温度，273K。

6烟气含尘浓度：

Y

C=dsh⨯A=0.18⨯0.1518=2.6702⨯103（mg/m3N）式中：

d

Q29164.335

ssh—18%；

AY—15.18%；

Qs—29164.335（mg/m3N）。

7.烟气中二氧化硫浓度的计算：

C=2SY

SO2

Q⨯106=3.9480⨯103（mg/m3N）S

SY—2.02%。

QS—燃煤产生的实际烟气量（m3N/kg）8.除尘效率计算:

η=1-

Cs

C

=92.51%式中：

C—烟气含尘浓度，mg/m3N；

Cs—锅炉烟尘排放标准中规定值，200mg/m3N。

9.脱硫效率计算

C'

so2

Cso=77.20%2

C´

SO2——标准状态下锅炉二氧化硫排放标准中规定值，900mg/m3。

CsSO2——标准状态下二氧化硫浓度，3.9480⨯103mg/m3；

表2-1计算所得数据表

4

2-6）2-7）（2-8）（2-9）（

（

）

2.3工艺方案的初步选择与确定

根据所查资料，初步选定袋式除尘器作为除尘装置，选定石灰石/石灰-石膏法进行烟

气的脱硫。

如图1.所示，对于锅炉排出的烟气，首先结果袋式除尘器组进行粉尘的捕集，接着进行脱硫，通过引风机作用，使达标烟气通过烟囱排放入大气中。

2.4整体工艺方案说明

图2-1工艺方案简图

烟囱

锅炉房

锅炉烟气除尘器

引风机

热交

换增压风机器

吸收塔

空气

氧化风机

除雾器洗涤

水槽

水

废水

飞灰

石灰石

混合槽

过滤器

石膏

图2-2烟气处理系统流

本组资料中，燃煤锅炉为三台。

设置除尘器A1、A2、A3、A4为第一除尘器组，B1B2B3B4

5

为第二除尘器组，锅炉烟气通过管道以及引风机作用下，进入第一除尘器组，此时第二除尘器组处于待命状态；

当第一组需要除尘时，关闭一组进行机械振动清灰，开启二组进行烟尘捕集。

通过这样的捕集与清灰方式，可以使整个除尘系统保持连续运作，并且每组除尘器组的过滤面积都为440m2，完全满足锅炉的烟气所需的过滤面积386m2，且每组除尘器组都具有冗余作用。

粉尘捕集后的气体进入脱硫塔，以湿式石灰石/石灰－石膏法进行脱硫处理。

处理后的达标烟气通过风机的作用从烟囱排放入大气中。

三、主要处理单元的设计计算

3.1除尘器的选择和设计

3.1.1除尘器的选择

表3-1该锅炉粉尘粒径分布

粒径（μm）含量（%）

15~253.6

8~154.8

5~849.2

3~537.1

1~34.2

≤11.1

表3-2除尘设备的分类及基本性能

除尘器名称重力沉降室旋风除尘器文丘里洗涤器电除尘器袋式除尘器

适用的粒径范围/μm效率/%

＞505～300.5～10.5～10.5～1

阻力/Pa设备费运行费少少少多中上

少中多中上多

＜5050～13060～70800～150090～9890～98

4000～1000050～130

95～991000～1500

表3-3效率较高的除尘器对不同粒径粉尘的除尘效率

除尘器名称长椎体旋风除尘器

电除尘器文丘里洗涤器

袋式除尘器

总效率%84.297.099.599.7

不同粒径（μm）所对应的分级效率/%0~5

40909999.5

5~107994.599.5100

10~209297100100

10~4499.599.5100100

＞44100100100100

首先根据除尘效率（92.51%）以及粒径范围（1~25μm），满足要求的的除尘器有：

文丘

6

里洗涤器、电除尘器以及袋式除尘器。

对于文丘里洗涤器，由于工况下烟气流量为

4.299m3/s3，气流量较大，阻力大，易形成堵塞，且产生酸性废气，不考虑使用。

电除尘器的优缺、点:

●除尘效率符合该锅炉，且使用寿命长，运行费低于袋式除尘器。

●电除尘的电场风速基本控制在≤0.8m/s~≤1.2m/s之间，过低设备体积相应增大，过

高排放浓度不达标。

●由于工况下烟气流量达到29164.335（m3N/h）,阻碍了电除尘的设计与使用。

●并且电除尘器初投入成本也较高，虽然寿命长，但出现破损和故障，并不便于设备维

护，

袋式除尘器优、缺点：

●除尘效率高，可捕集粒径大于0.3微米的细小粉尘，除尘效率可达99%以上。

●使用灵活，处理风量可由每小时数百立方米到每小时数十万立方米，可以直接设于室

内，作为机床附近的小型机组，也可作成大型的除尘室，即“袋房”。

●结构比较简单，运行比较稳定，初投资较电除尘器少,维护方便●布袋除尘器相比于电除尘器在运行阻力上的优势，但设备造价较高。

综上，选取袋式除尘器作为该燃煤锅炉的粉尘处理器。

3.1.2袋式除尘器滤料的选择

滤料是组成袋式除尘器的核心部分，其性能对袋式除尘器操作有很大影响。

选择滤料是必须考虑含尘气体的特征，如颗粒和气体性质（温度、湿度、粒度和含尘浓度等）。

性能良好的滤料应容尘量大、吸湿性小、效率高、阻力低、使用寿命长，同时具备耐温、耐磨、耐腐蚀、机械强度高等优点。

表3-4各种纤维的主要性错误！

未找到引用源。

耐

抗拉张度，MPa

干态

天然

湿态

最高

长期

使用温度，℃

断裂延伸%

磨性

耐酸性

耐碱性

可燃性

能能

3～725～35

较好较

差较

能能较

可

棉3.0～4.93.3～6.40.8～1.6

95100

7

75～8580～90

好燃差可

纤羊毛1.0～1.7

维

蚕丝3.4～4.0

2.1～2.8

90

70～80

15～25

好好较

较

燃可燃可

好好良好良

锦纶4.5～6.43.7～6.412075～8525～60

好燃较

涤纶4.3～6.56.3～6.515013020～50

腈纶2.5～5.02.0～4.5150110～13025～50

好好良

好燃良

维纶4.0～9.03.2～7.91801159～26

良

丙纶4.5～7.5化学纤维

氯纶2.5～4.0

4.5～7.510085～9525～60

好燃良好

不可燃不可燃不差可

燃不差可

燃

2.5～4.080～9065～7020～70

好好

聚四氟乙烯纤维黏胶纤维

较好

1.2～1.8

\

-180～250

15～33

良好

2.5～3.11.4～2.0\<

26016～22差

玻璃纤维

6.0～7.33.9～4.73152503～4差

当地气象资料：

0.015kg/m3；

据以上表格以及气象资料，聚四氟乙烯纤维材料的耐磨性能、耐酸、碱性能以及使用

8

温度，符合该燃煤锅炉的使用条件，所以选用聚四氟乙烯纤维材料作为布袋滤料。

3.1.3选择清灰方式

清灰是袋式除尘器能否长期持续工作的决定因素，它的基本要求是从滤袋上迅速而均匀地剥落沉积的粉尘，同时又能保持一定的一次粉尘层，不损失滤袋。

表3-5袋式除尘器的使用比对表

粉尘种类纤维种类清灰方式

过滤气速/（m˙min）

-1

粉尘比阻力系数[N˙min˙（g˙m）]1.17～2.51

飞灰（煤）水泥铜炭黑飞灰（焚烧）

石膏氧化铁石灰窟氧化铅烧结尘

玻璃、聚四氯乙烯玻璃、丙烯酸系聚酯玻璃、丙烯酸系玻璃、诺梅克斯、丙烯酸系、聚四氯乙烯

玻璃棉、丙烯酸系诺梅克斯玻璃聚酯玻璃

逆气流脉冲喷吹机械振动机械振动机械振动逆气流逆气流机械振动

逆气流机械振动

逆气流逆气流、机械振动

逆气流

0.58～1.8

0.46～0.642.00～11.690.18～0.822.51～10.860.34～0.490.760.760.640.700.300.70

3.67～9.3530.001.05～3.1620.171.509.502.08

滤料特性除与纤维本身的性质有关外，还与滤料表面结构有很大关系。

表面光滑的滤料容尘量小、清灰方便，适用于含尘浓度低，黏性大的粉尘，采用的过滤速度不宜过高。

表面起毛的滤料容尘量大，粉尘能深入滤料内部，可以采用较高的过滤速度，但必须及时清灰。

对于袋式除尘器对袋式除尘器效果影响较大的清灰方式：

1、机械振动：

一般采用电动自动进行。

对其布袋可以使之垂直方向振动，也可以在水平方向振动。

振动的部位可以在上部、下部、中部，选取在哪个部位取决于除尘器的结构。

机械振动结构非常简单，只装上附着式振动器便可，是最经济的一种清灰方式。

2、脉冲喷吹：

使用范围有限，只能应用于外滤式除尘器。

9

3、逆向气流反吹或反洗清灰：

参照资料，综合考虑了含尘气体的温度、湿度、酸碱性，粉尘粒径，黏性、弹落灰尘的难易程度以及经济性。

采用的清灰方式为：

机械振动。

这种清灰方式的除尘器结构简单，清灰效果好，经济投入小。

3.1.4袋式除尘器型号的选择

表3-6DS/A型袋式除尘器参数

序

项目

号1234567

DS/A-5×

3DS/A-6×

5DS/A-7×

6DS/A-8×

7DS/A-9×

8DS/A-10×

9DS/A-11×

10

滤袋数量，

15

条

滤袋有效尺寸，m总过滤面

152

积，m过滤风速，m/min

处理风量，

1800~2700

m3

阻力损失，mmH2O除尘效率，%

30

42

56Φ0.16×

562~3

120~15099.5

72

110

型号

工艺中袋式除尘器中滤料面积的计算

A=

qv

（m2）=385.4749（m2）（3-1）

60vF

qv—欲处理的烟气量（工况下总烟气量），m3/h

vF—机械振动清灰：

vF=1.0~2.0m/min，选取2.0m/min.

通过计算，除尘器的过滤面积必须等于对于386m2。

根据表3-6，选取八台DS/A-11×

10型号的袋式除尘器，其中四台串联作为第一除尘器组（A1A2A3A4），总除尘面积可达440m2；

与第二除尘器组（B1B2B3B4）并联成另外一组，可用于除尘和清灰交替使用，且两组都有足够的过滤面积起冗余作用。

表3-7DS/A-11×

10型袋式除尘器

全压Pa=1000N/m

风机的转速功率

机号

r/minkWNo8

1120

11

袋数，每袋过滤

个面积，m110

过滤风

总过滤2

m速，2

面积，m

m/min110

处理风

量，m/h19800

全压Pa=1500N/m

1250

DS/A-11×

根据以上参考材料，可得出DS/A-10×

9型袋式除尘器的相关参数如下表，

表3-8DS/A-10×

9型袋式除尘器参数

除尘器型号

滤袋规格滤袋材质处理风量滤袋数量

Ф0.16×

2m聚四氟乙烯纤维材料