某燃煤锅炉房烟气除尘脱硫系统设计 大气课程设计Word文档格式.docx

1、洛阳理工学院课程设计（论文）11.烟气其他性质按空气计算 12.煤的工业分析值：CY=67.85%, HY=4.12%, OY=5.56%, SY=2.52%, AY=16.12%, WY=3.83% 13.烟气中烟尘颗粒粒径分布： 粒径/ m 1525 815 58 35 13 1 含量/% 3.6 4.8 59.2 27.1 4.2 1.1 14.按锅炉大气污染物排放标准（GB13217-2001）中二类区标 准执行： 标准状态下烟尘浓度排放标准：200mg/m3; 标准状态下 SO2 浓度排放标准：900mg/m3; 1.3、设计内容及要求 1、编写设计计算书 设计计算内容包括以下几方面

2、： （1）燃煤锅炉排烟量及烟尘和二氧化硫浓度的计算。 （2）净化系统设计方案的分析确定。 （3）除尘脱硫设备的比较和选择：确定除尘脱硫设备的类型、型号及 规格，并确定其主要运行参数。 （4）管网布置及计算：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、 系统总阻力等计算选择风机种类、型号及电动机的种类、型号和功率。 （6）需要说明的其他问题。 （7）编写设计说明书：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等内容。 课程设计说明书应有封面、 目录、前

3、言、正文、小结及参考文献等部分，文字应简明、通顺、内容正确 完整，书写工整、装订成册。 不少于 4000 字。 2、绘制设计图 （1）工艺流程示意图。 （1）平面布置图。 应按比例绘制，锅炉房及锅炉的绘制可以简化，但应 能表明建筑外形和主要结构型式。 在平面布置图中应有方位标志（指北针） 。 （2）锅炉烟气除尘脱硫系统图。 应按比例绘制、标出设备、管件编号， 并附明细表。 （3）主要除尘脱硫设备剖面图。 只需标出设备的主要性能参数（主要尺 寸） ，内部结构不用细画。 洛阳理工学院课程设计（论文）二、燃煤锅炉排烟量及烟尘和二氧化硫浓度的计算 燃煤量：15503=4650kg/h 设 1kg 燃煤

4、时 燃料成 可燃成 分名称 分含 量（）可燃成 分的量 （）理论需 氧量 /mol烟气 中组 分 /mol 56.54 20.60 0.79 0.57 C H O S 水 灰分 合计67.85 4.12 5.56 2.52 10.30 16.1256.54 20.60 0.79 56.54 10.30 -1.74 0.79 0.57 65.89（1）标准状态下理论空气量 理论空气量： 65.894.78=314.95（mol/kg） 标准状态下的体积为:314.9522.410-3=7.06m3/kg （2）标准状态下理论烟气量 理论烟气量：3.78+56.54+20.6+0.79 + 0.5

5、7=327.56 mol/kg 标准状态下理论烟气体积：327.5610-3=7.34 m3/kg （3）标准状态下实际烟气量 在空气过剩系数 =1.36 时： 实际烟气量：7.34+7.06（1.36-1）=9.88 m3/kg 4650kg 煤的烟气量：46509.88=45949.44 m3/h （4）工况下总烟气量Q' ? QT & （ m 3 / h） T ? 45949.44 ? 423/273 ?101.325/98 ? 71196.39 ?（m3 / h）每台烟气量:71196.39/3=23732.13m3/h （5）标准状态 SO2 的浓度：CSO2 =0.7964

6、10 9.88=5117.41 mg/m3 3（6）标准状态烟气浓度：161.2103 18%/9.88=2936.84 mg/m3 （7）实际烟气浓度: 2936.84423/273101.325/98=4704.88mg/m3 （8）除尘效率计算:? 1?Cs ? 1 - （200/4704. 88） ? 95.75% C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。洛阳理工学院课程设计（论文）（9）脱硫效率计算?C & so2 ? 1 - 900/ 5117 .41 ? 82.42% Cso2式中：C?SO2标准状态下锅炉二氧化硫排放标准中规定值，

7、 900 m g / m 3 。 C s SO2标准状态下二氧化硫浓度，5.11741 ? 103m g / m3 ；三、 净化系统设计方案的分析确定本组资料中，燃煤锅炉为三台。 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。 工艺流程图见附图。 脱硫除尘工艺比较选择： 脱硫除尘工艺比较表 湿法 半干法 干法 石 脱 循 灰 氧 喷 炉 等 硫 双 海 环 石 钠 化 氨 雾 内 离 工 碱 水 流 石 法 镁 法 干 喷 子 艺 法 法 化 膏 法 燥 钙 体 床 法 脱 9 9 9 9 9 7 7 6 6 硫 0

8、 0 0 0 0 0 0 0 0 效 9 率 9 9 9 9 9 9 8 7 9 0 /% 8 8 8 8 8 0 5 5 0 可 一 一 一 靠 高 高 高 高 高 高 高 般 般 般 性 易 不 不 不 不 不 易 不 结 结 结 结 结 结 结 结 易 易 结 垢 垢 垢 垢 垢 垢 垢 垢 垢 不 不 不 不 不 堵 堵 堵 堵 堵 堵 堵 堵 堵 堵 堵 塞 塞 塞 塞 塞 塞 塞 塞 塞 塞 塞 占 地 大 小 中 小 大 中 中 中 中 中 面 积 运 很 一 一 一 一 一 高 低 高 低 行 高 般 般 般 般 般洛阳理工学院课程设计（论文）费 用 投 资大小较 小小大较 小

9、较 小小较 小大通过对脱硫除尘工艺湿法、半干法、干法的对比分析:石灰石-石 膏法工艺非常成熟,因此,本方案选用石灰石石膏法工艺。 四、 除尘脱硫设备的比较和选择 4.1 除尘器的选择 烟气的预除尘设备一般选用重力沉降室、惯性除尘器、旋风除尘器、多 管旋风除尘器和喷淋洗涤塔等。 表 4-1 该锅炉粉尘粒径分布表本性能 粒径/ m 含量/% 152 5 3.6 4-2 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 长椎体旋风除 84.2 尘器 电除尘器 文丘里洗涤器 袋式除尘器 97.0 99.5 99.7 90 99 99.5 94.5 99.5 100 97

10、 100 100 99.5 100 100 100 100 100 5 4.8 81 8 59.2 5 5 27.1 3 3 4.2 1 1 1.1除尘设备的分类及基本性能 效 率 /% 50 6070 9098 9098 9599 510 79 阻 力/Pa 50130 800 1500 4000 10000 50130 1000 中上 1500 1020 92 1044 99.5 设 备 费 少 少 少 多 运 行 费 少 中 多 中上 多 44 100适用的粒 径范围/ m 50 530 0.51 0.51 0.51 05 40洛阳理工学院课程设计（论文）表 4-3效率较高的除尘器对不同

11、粒径粉尘的除尘效通过粒径、风量等各方面的比较，旋风除尘器管理、制作方便，体积 小、价格便宜，因此，选用旋风除尘器的 XCZ 型组合旋风除尘器。 4.1.1 旋风除尘器的结构设计及选用 1、尺寸计算 （1）烟气处理量：Q=71196.39 （m3/h） （2）初步选用 XLP/B 型旋风除尘器，处理烟气量大，将选用 11 个并联 ，取 =5.8 每个烟气处理量 ： 71196.39/11=6472.4m3/h） u=（2P/ ） P=876900 Pa 进口面积 入口宽度 筒体直径 号 参数见表 XLP/B 型旋风除尘器外形尺寸 型 号 D 外形尺寸 H H1 H2 L W C C1 a a1

12、b b1 D1 D2 D3 D4 质 量 /kg 214 .68 A=Q/u= 6472.4/16/3600=0.1124m2 b=（A/2）0.5=0.237m D=3.33b=0.789m 根据 XLP/B 型旋风除尘器尺寸比例0.5=2900/（1.35.8） =15.45m/s0.5在这里取 u=16m/s参考 XLP/B 型旋风除尘器产品系列，取 D=820mm,则是 XLP/B-8.2-Y 型XLP 82 /B- 0 Y360 054 592 511 6710 4055 045 824 529 149 053 649 053 616 519 7（3） 选型论证 ab=0.1201

13、m2 入口风速 u=Q/A=14.98m/s 旋风除尘器压力损失：P= u2 /2=845.90 Pa XLP/B 型旋风除尘器的分割粒径、分级效率和总效率的计算 dc=（18vrr0/ pvto2）1/2 =（182.410-50.560.1715/2.110322.44）1/2 =2.97?m洛阳理工学院课程设计（论文）平均粒 径/ m 粒径分 1.1 布/ 分级效率 17.7 / 总效率 /0. 5 4.2 40.72 27.1 57.94 59.2 70.26.5 4.8 83.711 .5 3.6 91.62066.5经过预除尘后 （一级处理） ， 烟尘浓度是 4704.88 （1-

14、66.5） =1576.13 mg/m3 二级除尘的效率将要达到： （1576.13-200）/1576.13=87.3 4.1.2 二级除尘设备选择 在选择除尘技术时，应充分考虑经济性、可靠性、适用性和社会性等方 面的影响。 除尘技术的确定受到当地条件、现场条件、燃烧煤种特性、排放 标准和需要达到的除尘效率等多种因素的影响。 通过各方面因素比较，选择 袋式除尘器。 常用袋式除尘器有简易袋除尘器、机械振打袋式除尘器、脉冲喷吹袋式 除尘器和气环式袋式除尘器。 袋式除尘器清灰方式作用强度很大，而且其强 度和频率都可以调节，所以清灰效果好。 综合比较，将选用脉冲袋式除尘器 4.2 脱硫技术的选择 我

15、国由于地域辽阔，各地经济条件，燃煤煤质、脱硫剂来源、环保要求 等不尽相同，结合相关材料，该锅炉脱硫技术的选用应考虑以下主要原则： 1.技术成熟、 运行可靠， 至少在国外已有商业化先例， 并有较多的应用业绩。 2.脱硫后烟气中的 SO2 达到（GB13271-2001）中二类标准。 3.脱硫设施的投资和运行费用适中，一般应低于电厂主体工程总投资的 15% 以下，烟气脱硫后发电成本增加不超过 0.03 元/（KW? h） 4.脱硫剂供应有保障，占地面积小，脱硫产物可回收利用或卫生处理处置。 5.通过之前对基础资料的物料衡算，该燃煤锅炉的脱硫效率应达到 77.20%。 综合以上的分析和要求，我们组最

16、终决定选用石灰石/石灰石膏法作 为该锅炉的脱硫工艺。 采用该工艺的优势如下： 1.首先石灰石/石灰石膏法开发较早，工艺成熟，Ca/S 比较低，且在国外 应用广泛。 （美国脱硫工艺 80%是石灰石/石膏法， 德国有 90%， 日本也有 75% 以上）洛阳理工学院课程设计（论文）2.该工艺在我国有先例：上海闸北电厂曾进行过工业试验，重庆珞璜电厂中 FGD 占电厂总投资 11.5%。 4.2.1 脱硫工艺流程 并流式石灰石/石灰-石膏法工艺流程。 锅炉烟气经除尘、冷却后送入吸 收塔，吸收塔内用配置好的石灰石或石灰浆液洗涤含 SO2 烟气，经洗涤净化 的烟气经除雾和再热后排放。 石灰浆液在吸收 SO2

17、 后，成为含有亚硫酸和亚 硫酸氢钙的混合液，在母液槽中用硫酸将其混合液的 pH 值调整为 44.5， 用泵送入氧化塔，在氧化塔内 6080。 C 下被 4.9105Pa 的压缩空气氧化。 生成的石膏经增稠器使其沉积，上清液返回吸收循环系统，石膏浆经离心机 分立得到石膏。 五、网管布置及计算 5.1 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，管道的布置也就基本可以确定了。 对各装置及管道的布 置应力求简单，紧凑，管路短，占地面积小，并使安装、操作和检修方便。 5.2 管道管径计算d ? 4Q 4Q 4 ? 71196 .39 （

18、m） d ? 1.34（m） ?v ?V ? 14 ? 3600（4-1）洛阳理工学院课程设计（论文）式中 Q 工况下管道内的烟气流量， m3 / s ； 烟气流速，m/s， （可查有关手册确定，对于锅炉烟尘 v =10 15m/s） 。 取 v =14m/s，取整 d ? 1400 mm 表 5-1 焊接钢管壁厚 内径： d1 ? 1400? 2 ? 7 ? 1386 mm 由公式 d ?4Q 可计算出实际烟气流速：vv?4Q 4 ? 71196 .39 / 3600 ? 13.12（m / s） 2 ?d ? （1.386） 25.3 烟囱设计5.31 烟囱高度计算 有三台锅炉，每台 10

19、t/h, 根据锅炉大气污染物排放标准中的规定确 定烟囱的高度。 表 锅炉烟囱高度表 锅炉总额定出力/（t/h） 烟囱最低高度/m 20 1 12 25 26 30 610 35 1020 40 2635 45洛阳理工学院课程设计（论文）锅炉总的蒸发量/（t/h）： 3 ? 10 ? 30 ，则烟囱最低高度 45 m 。 5.3.2 烟囱直径计算 表 5-3 烟囱出口烟气流速 运 行 情 况 全负荷时 1020 68 最小负荷 45 253通风方式 机械通风 自然通风烟囱出口内径可按下式计算：d 2 ? 0.0188 Q ? 1.12 ? （m）Q 通过烟囱的工况总烟气量， m3 / hv 按表

20、三选取的烟囱出口烟气流速，m / s 。 根据表 5-3 取 20 m / s求得 d2 ? 1.12mmm 取整 d 2 ? 12003.6 烟囱的抽力S y ? 0.0342 H （式中1 1 ? ） ? B（ Pa） 273 ? tk 273 ? t pH烟囱高度，m；t k 外界空气温度， o C ；tpo 烟囱内烟气平均温度， C ；B当地大气压， Pa 。 S y ? 0.0342 ? 45 ? （ ? 160.67 （ Pa） 1 1 ? 98 ? 103 273 ? 18.6 273 ? 1505.4 系统阻力计算5.4.1 摩擦压力损失洛阳理工学院课程设计（论文）L ?v 2

21、 ?PL ? d 2式中： L 管道长度， m ；d 管道直径， m ； 烟气密度，1.3 kg / m3 ；v 管中气流平均速率,m/s； 摩擦阻力系数,是气体雷诺数 Re 和管道相对粗糙度 K/d的函数。 查手册得：实际中对金属管道值可取 0.02，对砖砌或混凝土管道 可取 0.04。 对于 1400mm 圆管：计算后管道约为 75m（包括接出管总长），经风机 加速后烟气流速达到 20m / s ，锅炉出口烟气流速经计算接近 12m / s （粗略 计算，忽略除尘器、脱硫装置的减速） 。2d? （ L1v2 ? L2 v2 ） ? 0.02 ?21.3 ? （5 ? 20 2 ? 75 ?

22、12 2 ） ? 118 .86（ Pa ） 2 ?1.45.4.2 局部压力损失 （Pa） ?P ?v 22? 0.2 ?12?1.3 ?122 ? 224.64（ Pa） 2在所设计的管路中有 12 段弯道区，可求得局部的压力损失： 式中： 异形管件的局部阻力系数可查到，取 ? 0.2 v与 像对应的断面平均气流速率,m/s 烟气密度, kg / m 3 5.4.3 系统总阻力 （除尘器的压力损失在10001500Pa之间，取1250Pa，不考虑及出口气管及 三通管阻力损失） 系统总阻力=1250+118.86+224.64=1593.5Pa六、泵和风机的选型计算6.1 泵的选择 水泵 其

23、作用是将地下水的水送往循环水冷却塔，于地面安装，提升高度 5m，流 量 90m3/h,查工业水处理设备手册 ，选用型号为 IS80-65160 的水泵 2洛阳理工学院课程设计（论文）台，一用一备，性能参数如下： 表 6-1 水泵性能参数 扬 流 轴 电 效 转 程 量 功率 机 率 速 功 率 1 1 6 9 7 2 3 0 20m / .79k .5 8 900r m h w kw /min质 量 出 口 径 9 4 k g 5mm排6循环水泵 其作用是将冷却水从集水池提升到冷却塔， 于地面安装， 提升高度 13.8m， 3 流量 90m /h，查工业水处理设备手册 ，选用型号为 IS100

24、-80-125 的水泵 2 台，一用一备，性能参数如下： 表 6-2 循环水泵性能参数表 扬 流 轴 电 效 转 质 排 程 量 功率 机 率 速 量 出 功 口 率 径 2 1 7 1 7 2 1 8 3 0 45m / .28k 1k 4 900r 1 0mm m h w w /min 3 k g 碱液泵 安装在换热器之前，用于将碱液从储罐送往换热器及循环送往吸收塔，选 用型号为 IS65-50-125 的泵 2 台，一用一备，性能参数如下： 表 6-3 碱液泵性能参数 电机 电动 流量 扬程 轴功 功率 机转速 率 1.5k 2900 12.5 32m 1.79 w r/min m3/h

25、 kw6.2 风机风量计算Qy ? 1.1? 45949 .44? 273? t p 101.324 3 ? （ m / h） 273 B式中: 风量备用系数；Q ? 工状态下风机前标态下风量， m 3 / ht p ? 风机前烟气温度，150 ，B ? 当地大气压力， kPa 。洛阳理工学院课程设计（论文）Qy ? 45949 .44 ?273 ? 150 101 .325 ? 80973 .17 （m3 / h） 273 986.3 风机风压计算对于除尘器后装的风机风压计算：H y ? 1.2（?h ? S y ）273 ? t p 101.325 1.293 ? Pa 273 ? t y B ?y式中： 1.2 ? 风压备用系数； 系统总阻力， Pa ；S y ? 烟囱抽力， Pa ；t p ? 风机前烟气温度； t y ? 风机性能表中给