燃煤锅炉烟气除尘脱硫系统设计方案.docx
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燃煤锅炉烟气除尘脱硫系统设计方案
燃煤锅炉烟气除尘脱硫系统设计方案
一、设计题目
燃煤锅炉烟气除尘系统设计。
二、课程设计的目的
通过课程设计进一步消化和巩固本课程所学内容，并使所学的知识系统化，培养运用所学理论知识进行除尘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、进行设计计算、CAD绘制工
程图、使用技术资料、编写设计说明书的能力。
三、设计原始资料
锅炉型号：
SZL4-13型，1台
排烟温度：
160C
烟气密度（标准状态下）：
1.34kg/m
空气过剩系数：
:
-=1.4
排烟中飞灰占煤中不可燃成分的比例：
16%
烟气在锅炉出口前的阻力：
800Pa
当地大气压力：
97.86Kpa
冬季室外温度：
-5C
空气中含水（排标准状态下）：
10g/kg
烟气其它性质按近似空气计算
燃料的工业分析值：
°=5%
Vy=13%
Y..YOY
Cy=85%h=4%S=1%
Ny=1%WY=6%A=15%
烟尘和SO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/m；
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）
、八、，
刖言
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SQ，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
I
中的烟尘和SQ浓度达到《锅炉大气污染物排放标准GB（13271-2001）》
中的二级标准。
全如表格所示：
不同粒径（g）时的分级效率/%
0〜5
5〜10
10〜20
10〜44
>44
降室
58.6
7.5
22
43
80
90
除尘器
65.3
12
33
57
82
91
除尘器
84.2
40
79
92
99.5
100
94.5
72
96
98
100
100
97.0
90
94.5
97
99.5
100
器
99.5
99
99.5
100
100
100
kPa
99.7
99.5
100
100
100
100
设备"
投资费用（万元）单
运行费用】万元2
高故旋风除尘器门
10卯
100Q
「袋式除尘器Q
25OP
电除尘執
4EW
2妙
「塔式洗涤器/
2伽
文丘里洗涤器卩
22OP
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
处理流程图:
锅炉f除尘器f脱硫装置f风机f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
设计耗煤量二功率3时间十热值十效率=430.733600-29
-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：
Va=8.881Wc+3.329Ws+26.457W-3.333Wo
8.881375%+3.32931%+26.45734%-3.33335%
=7.6356m3/kg
2、标准状态下理论湿烟气量:
Vf=1.866Wc+11.111Wh+1.24（Vpo+WW+O.699Ws+O.79V°a+0.799WN=1.866*75%+11.111*4%+1.24
（7.5356*10*1.293+6%）+0.699*1%+0.79V°a+0.799*1%
=8.079m3/kg
3、标准状态下实际烟气量
Vf=V0f+1.0161（:
-1）Va
=8.079+1.0161（1.4-1）*7.6356=11.1824m3/kg
4、标况下烟气流量
Q=V*设计耗煤量
=11.1824*482.8=5398.8627m3/h
T'273+160
工况下烟气流量Q1=Q—=5398.8627*=8563
T273-5
33
m3/h=2.38m3/s
第二章除尘器的设计计算
2.1效率的计算
式中：
C标准状态下烟气含尘浓度，mg/m3；
Cs标准状态下锅炉烟尘排放标准中规定值，mg/m3
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
除去烟尘效率为：
n烟尘=（1-200）3100%=92.5%
2682.8
烟尘浓度:
烟气量
2.1.2除硫效率
（煤中仅80%勺S转化为SO）
SQ浓度：
Csq=m*S*2*0.8=（482.8*1）*1%*2*0.8=1431mg/kg
Q5393.8627
除去SQ效率为：
nsq=（1-900）3100%=37.1%1431
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=Qiln（1」）_-8563汉In（1-92.5%）=411卫
We0.15汉3600_
式中：
Q
工况下的烟气量，m/h；
n——除尘效率；
We——趋进速度，取0.15m/s。
比表面积：
f=Q1=8563=208.3[m3/（h?
tf）]
A41.1
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，贝U所需集尘
极面积：
A'=（1.5~2.0）386.25m2=61.7~82.2川，取实际集尘
总面积82m,则实际比表面积：
f'=Ql=8563=104.2[m3/（h?
m）]
A'82
2.3.2电场断面积
A；=Q!
=8563=2.38m（电厂风速V取1.0m/s）
V36001
2.3.4极板高度
H=A=1.54m
2.3.5电场断面宽度
B=Al=1.54m
H
236集尘极
集尘极排数：
n=-B-1=1.54m.1=4.85排，取5排
-B400mm
式中：
△B集尘极间距，取400mm
B电场断面宽度。
2.3.7电场的设计
设计3个电场，实际安装集尘极个数为335=15个，安装后
集尘极总面积：
A=r3L3H=1$431.54=92.4m2
停留时间：
t=L=4=4sV1
工作电压：
U=EXB=25CB300=75KV
工作电流：
取单个电流密度为i=0.005A/m,则I=Ai=41.13
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S°2浓度
在设计煤种情况下，烟气流量为8563mVh，烟气中SO2含量
为1431mg/m,按脱硫效率98%+算，净烟气中SO2含量:
3
C=CsQ3（
1—n）=14313（1-98%）=28.6mg/m
式中：
Cso2——标准状态下烟气中二氧化硫的浓度，mg/m3.
n――脱硫效率。
3.2.2石灰石消耗量
需要脱除的SO2物质的量:
上118.6".03如00灯0』
McaconSORM10/Pe0.013t/h
3292%
式中：
R――钙硫比，取R=1.03;
M碳酸钙的分子量；
3
Q2――工况下的烟气流量，m/h；
Pe——石灰石纯度；Pe=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SQ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
3
Vs=Q1X（1+S）=85633（1+10%=9419.3m/h
式中：
Q1――工况下的烟气流量，m3/h；
1――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：
A»=9419.3p87m2
v33600
式中：
Vs――吸收塔烟气量，m3/h
v――逆流喷淋空塔设计烟气流速一般为2.5~5m/s，取
3m/s。
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=335=15m
式中：
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8~25L/m3，取20L/m3，
所需的吸收浆液量为：
3
L二VSa=7706.720=154134L/^154.1m3/h
式中：
Vs――吸收塔烟气量，m3/h；
7
3
液气比，取20L/m
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
式中：
Qi――工况下管内烟气流量，m3/s；
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：
di=450-230.75=448.5mm
42.38
2
3.140.4485
式中：
Q1――工况下管内烟气流量，m/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）o
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
1~2
2~6
6~10
10~20
26~
35
烟囱最低高度
20
25
30
35
40
45
锅炉总额定出力：
431=4t/h。
故选定烟囱最低高度为H=30m
5.2烟囱直径的计算
烟囱出口内径可按下式计算
d2=0.0188Q1=0.01888：
3=0.87m,取0.9m
式中：
q――通过烟囱的烟气量，m/h；
v――按表5-2选取的烟囱出口烟气流速，取4m/s
表5-2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
10~20
4~5
自然通风
6~10
2.5~3
2
0.0188Qi
d2
则烟囱出口的实际烟气流速为:
式中：
q――通过烟囱的烟气量，m/h；
v――烟囱出口实际烟气流速。
烟囱底部直径：
di=d2+22i2H=0.9+230.02330=2.1m
式中：
d2——烟囱出口直径，m
h——烟囱高度，30m
i——烟囱锥度（通常取i=0.02~0.03,取i=0.02）。
5.3烟囱的抽力
11
S-0.034230（）1313003=147.78pa
273-5273+160
式中：
h——烟囱高度，m
tk――外界空气温度，C；
tp――烟囱内烟气平均温度，C；
B当地大气压，Pa。
5.4系统阻力的计算
5.4.1摩擦压力损失
对于直径为450mm勺圆管L=9.0m
式中：
pn――标况下的烟气密度，kg/m3;
实际的烟气密度，kg/m3
按圆管阻力计算公式：
.-.P^■L代
d2
0.02竺箜4=37.8pa
0.552
式中：
l——管道长度，m
d—管道直径，m
p――烟气密度，kg/m3；
v管道中平均气流速率，m/s；
入——摩擦阻力损失，实际中对金属管道可取0.02，对砖
砌或混凝土管道可取0.04。
5.4.2局部压力损失
式中：
E——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E相对应的断面平均气流速度，m/s；
实际烟气密度，kg/m3
1、a<45°时E=0.1，
取a=45°，v=15m/s，则
L1=0.05/23tan75°=0.093m
D0.45
Ere=0.15731.0=0.157
3、渐扩管生二一0.3512二2.2
A3.140448L
4
取a=30°则E=0.19,
.Pv0.84汉152
p0.1917.96pa
22
4、渐缩管。
取a=30°则E=0.1
v2
2
=0.1
0.84152
2
=9.45pa
tan75=1.03m
v2
系统总阻力（其中过路出口前阻力为800pa,除尘器阻力为
1400pa）为：
刀△P总=37.8+9.45+14.8+17.96+9.45+21.74+800+1400=
2311.52pa
5.风机和电动机选择集计算
⑴风机风量的计算
式中：
1.1――风量备用系数；
Q——标准状态下风机前风量，m/h；
tp――风机前烟气温度，c,若管道不太长，可以近似取
锅炉排烟温度；
B当地大气压，kPa。
⑵风机风压的计算
Hy“22311.52-197.。
4M話需=3541.56Pa
式中：
1.2――风压备用系数;
EAP总系统总阻力，pa；
Sy烟囱抽力，pa；
tp
风机前烟气温度，C；
ty――风机性能表中给出的实验用气体温度，C；
PY――标准状态下烟气密度，（Y=1.34kg/m）;
B当地大气压，kPa。
⑶电动机功率的计算
QyH,9752.9汉3541.560.3
Ne--14.59
3600100012360010000.90.95
式中：
Qy风机风量，m/h；
Hy风机风压，Pa；
n1——风机在全压头时的效率，（一般风机为0.6，高效风
机为0.9）;
n2――机械传动效率，当风机与电机直联传动时n2=1,联
轴器连接时n2=0.95~0.98，用V形带传动时n2=0.95；
B电动机备用系数，对对引风机，B=1.3。
（注：
B=1.3n1=0.9n2=0.95）
选择南通中南鼓风机有限公司Y8-394D-16P，风量
2500~145533mh全压2.36~6194Pa功率3~280kW
心得：
通过本次课程设计的学习，让我更深入的了解了各种除尘器,
学会了在各种网站上找资料，学会了独立自主的学习。
课程设计独创性声明：
本课程是在老的指导下独立完成的
学生签名：
课程设计评分标准（按教学大纲评定）
课程设计报告成绩：
平时成绩：
总成绩：
指导老师签名：
教研室主任签名：
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