DLP2-13型锅炉烟气中硫烟煤袋式除尘湿式脱硫系统设计

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1、 学校代码：10128 学号：课程设计说明书题 目：DLP2-13型锅炉烟气中硫烟煤袋式除尘 湿式脱硫系统设计 学生姓名：学 院：能源与动力工程学院班 级：指导教师：邢世录 2013年 6 月 27 日 内蒙古工业大学课程设计（论文）任务书课程名称： 大气污染控制工程 学院： 能源与动力工程学院 班级： 学生姓名： 学号： 指导教师： 邢世录 一、题目DLP2-13型锅炉烟气中硫烟煤袋式除尘湿式脱硫系统设计二、目的与意义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净化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

2、控制系统的设计方案、进行设计计算、绘制工程图、实用技术资料、编写设计说明书的能力。3、 要求（包括原始数据、技术参数、设计要求、图纸量、工作量要求等） 原始数据、技术参数：附后设计要求：（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）根据计算结果绘制除尘系统、脱硫设备平面、剖面布置图、系统流程图。四、工作内容、进度安排 大气污染控制工程课程设计期限为2

3、周，各阶段时间大致安排如下：1. 准备设计基础资料，复习有关大气污染控制知识和计算方法。 2天2. 确定设计方案，设备类型，进行工艺计算。 4天3. 设计图纸绘制。 4天4. 设计计算审核及说明书装订。 2天5. 教师审阅及成绩评定。五、主要参考文献附后审核意见系（教研室）主任（签字） 指导教师下达时间 年 月 日指导教师签字：_技术参数：锅炉型号：DZL2-13 即，单锅筒纵置式链条炉，蒸发量2t/h，出口蒸汽压力13MPa设计耗煤量：390kg/h设计煤成分：CY=64.5% HY=4% OY=3% NY=1% SY=1.5% AY=18% WY=8%；VY15；属于中硫烟煤 排烟温度：1

4、60空气过剩系数1.3飞灰率16 烟气在锅炉出口前阻力550Pa污染物排放按照锅炉大气污染物排放标准中二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50m，90弯头10个参考文献：大气污染控制工程郝吉明、马广大环保设备设计与应用罗辉.北京.高等教育出版社.1997；除尘技术高香林.华北电力大学.2001.3；环保设备设计应用郑铭.北京.化学工业出版社.2001.4；火电厂除尘技术胡志光、胡满银.北京.中国水利水电出版社.2005；除尘设备金国淼.北京.化学工业出版社.2002；火力发电厂除尘技术原永涛.北京.化学工业出版社.2004.10；环境保护设备选用手册鹿政理.

5、北京.化学工业出版社.2002.5工业通风孙一坚主编.中国建筑工业出版社，1994锅炉及锅炉房设备奚士光等主编.中国建筑工业出版社，1994除尘设备设计金国淼主编.上海科学技术出版社，1985环境与工业气体净化技术. 朱世勇主编.化学工业出版社，2001湿法烟气脱硫系统的安全性及优化曾庭华，杨华等主编.中国电力出版社，燃煤烟气脱硫脱硝技术及工程实例. 钟秦主编.化学工业出版社，2004环保工作者使用手册. 杨丽芬，李友琥主编.冶金工业出版社，2001工业锅炉房设计手册航天部第七研究设计院编.中国建筑工业出版社，1986火电厂烟气湿法脱硫装置吸收塔的设计王祖培编.化学工业第二设计院，1995大气

6、污染控制工程. 吴忠标编.科学出版社，2002湿法烟气脱硫吸收塔系统的设计和运行分析. 曾培华著.电力环境保护，2002除尘技术.高香林主编.华北电力大学.2001.3环保设备原理设计应用.郑铭.化学工业出版社.2001.4摘 要 本次课程设计的题目是“DZL2-13型锅炉中硫烟煤烟气袋式除尘湿式脱硫系统设计”。通过课程计进一步巩固课程所学习的核心内容，掌握设计的内容以及相关参数的选择与计算，并使所学知识系统化，培养学生运用所学习知识进行烟气处理工艺的设计。本次设计，是让学生针对给定的处理工艺，选择相应参数的计算，绘制工艺图，使学生具有初步的烟气处理单元的设计能力。我们将根据燃煤的原始数据计算

7、锅炉燃烧产生的烟气量，烟尘和二氧化硫浓度。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。 除尘设备结构设计计算、脱硫设备结构设计计算、烟囱设计计算及管道系统设计，阻力计算，风机电机的选择，最后确定设备选型。使排放的烟气达到锅炉大气污染排放标准（GB132712001）中二类区执行标准。关键词：袋式除尘器；石灰石/石膏湿法脱硫；锅炉烟气 目录1设计任务11.1设计题目11.2设计原始数据11.3设计内容及要求12设计计算22.1燃煤锅炉烟气量、烟尘及二氧化硫的浓度计算22.1.1理论空气量22.1.2理论烟气量32.1.3实际烟气量32.1.4

8、二氧化硫浓度32.1.5烟气含尘浓度32.2除尘设备的设计与计算42.2.1除尘器效率42.2.2除尘器的选择42.2.3袋式除尘器滤料选择52.2.4袋式除尘器的清灰方式选择52.2.5袋式除尘器总过滤面积：63脱硫设备的设计与计算83.1石灰石/石灰法湿法烟气脱硫技术的原理83.2石灰石/石灰法湿法烟气脱硫技术的工艺流程93.3吸收塔内流量计算93.4吸收塔径计算93.5吸收塔高度计算104烟囱设计计算124.1烟气释放热计算124.2烟囱直径的计算124.3烟气抬升高度计算134.4烟囱的几何高度计算134.5烟囱阻力计算144.6烟囱高度校核145管道系统设计计算165.1管径的计算1

9、65.2摩擦阻力损失计算165.3系统总阻力计算17结论20参考文献211设计任务1.1设计题目DZL2-13型锅炉中硫烟煤烟气袋式除尘湿式脱硫系统设计1.2设计原始数据锅炉型号：DZL2-13 即，单锅筒纵置式链条炉，蒸发量2t/h，出口蒸汽压力13MPa设计耗煤量：390kg/h设计煤成分：CY=64.5% HY=4% OY=3% NY=1% SY=1.5% AY=18% WY=8%；VY15；属于中硫烟煤 排烟温度：160空气过剩系数1.3飞灰率16 烟气在锅炉出口前阻力550Pa污染物排放按照锅炉大气污染物排放标准中二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

10、度50m，90弯头10个1.3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）根据计算结果绘制除尘系统、脱硫设备平面、剖面布置图、系统流程图。2设计计算2.1燃煤锅炉烟气量、烟尘及二氧化硫的浓度计算2.1.1理论空气量以1kg中硫烟煤燃烧为基础，则：表2-1质量/g物质的量/mol(分子）理论需氧量/molC64553.7553.75H4

11、02010O300.9375-0.9375N100.360S150.470.47A1800804.440 所以理论需氧量为： 理论空气量： 实际所需空气量： 2.1.2理论烟气量理论烟气量为： 2.1.3实际烟气量实际烟气量： 160时烟气量： 2.1.4二氧化硫浓度浓度： 2.1.5烟气含尘浓度灰尘浓度： 2.1.6锅炉烟气流量锅炉烟气流量： Q= V设计耗煤量 2.2除尘设备的设计与计算2.2.1除尘器效率 =1-=1-=90.20% （2-1）2.2.2除尘器的选择表2-2 各类除尘器特点除尘器类型优点缺点机械除尘器机构简单投资少，维修容易体积大，效率低电除尘器压力损失小，处理烟气量大，

12、能耗低一次性投资高。安装精度要求高，对粉尘比电阻有一定要求袋式除尘器效率高，性能稳定可靠，操作简单滤袋检修与更换的工作量大湿式除尘器结构简单造价低，占地面积小，操作维修方便管道易腐蚀，污水污泥处理困难，不利于副产品回收 根据工况下烟气量、烟气温度及要求达到的除尘效率来确定除尘器为袋式除尘器。袋式除尘器是使含尘气体通过滤袋滤去其中离子的分离捕集装置，是过滤式袋式除尘器中一种，其结构形式多种多样，按不同特点可分为圆筒形和扁形；上进气和下进气，内滤式和外滤式，密闭式和敞开式；简易，机械振动，逆气流反吹，气环反吹，脉冲喷吹与联合清灰等不同种类,其性能比较如下表： 表2-3 袋式除尘器种类及特点除尘种类

13、除尘效率 %净化程度特点简易袋式30 中净化 机械振动袋式90 中净化要求滤料薄而光滑，质地柔软，再过滤面上生成足够的振动力。 脉冲喷吹袋式99 细净化清灰方式作用强度很大，而且其强度和频率都可以调节，清灰效果好 气环式袋式99 细净化适用高湿度、高浓度的含尘气体，造价较低，气环箱上下移动时紧贴滤袋，使滤袋磨损加快，故障率较高通过我组比较最终决定选用袋式除尘器，根据处理烟气性质及不同型式的袋式除尘器的优缺点，最终决定选用脉冲袋式除尘器。2.2.3袋式除尘器滤料选择 表2-4 滤料性能滤料名称耐温性能/K吸水率/%耐酸性耐碱性棉织物3483588很差稍好尼龙3483584.04.5稍好好玻璃纤维

14、5234.0好差聚四氟乙烯4935230很好很好根据我组比较各种滤料的性能，最终决定选择聚四氟乙烯作为此袋式除尘器的滤料。2.2.4袋式除尘器的清灰方式选择表2-5 清灰方式粉尘种类纤维种类清灰方式过滤气速（m/min)飞灰（煤）玻璃，聚四氟乙烯逆气流脉冲喷吹机械振动0.581.8飞灰（油）玻璃逆气流1.982.35水泥玻璃 丙烯酸系聚酯机械振动0.460.64根据我组对各种清灰方式的使用情况比较，决定选用逆气流脉冲喷吹机械振动。脉冲袋式除尘器是一种周期性的向滤袋内或滤袋外喷吹压缩空气来达到清除滤袋上积尘的袋式除尘器，它具有处理风量大，除尘效率高的优点，而且清灰机构设有运动部件，滤袋不受机械力

15、作用，损伤较小，滤袋使用周期长的特点。用除尘器手册中选取MC系列逆喷脉冲袋式除尘结构特点:主要由上箱体，中箱体，下箱体，排灰系统与喷嘴系统等几个主要部分组成。上箱体内设有多孔板，滤袋，滤袋框架；下箱体包括进气口、灰斗、检查门；排灰系统由减速装置和排灰装置组成；控制仪、控制阀、脉冲阀、喷嘴管与气包等组成喷吹系统。工作原理：含尘气体由下箱体的进风口进入除尘器内经过滤袋过滤。粉尘被阻留在袋外，净化气体进入袋内经过文氏管，由排风口排出机外，阻留在滤袋上的粉尘通过用电控（D）、机控（J）或气控（Q）中的一种方式，控制开启脉冲阀定时分排，对滤袋进行清灰。2.2.5袋式除尘器总过滤面积： 160下的烟气流量

16、为： 式中：标准状态下实际烟气量， 当地实际大气压，取一个标准大气压，即=101.325KPa 排烟温度所以总过滤面积： （2-2）其主要性能与主要结构尺寸见下表：表2-6 MC72-1性能参数型号过滤面积/m2滤袋数量/条处理风量m3/h脉冲阀个数/个外形尺寸/长高宽MC72I54726450-1290012102516783660设备质量/kg滤袋尺寸/mm设备阻力/Pa除尘效率%入口含尘浓度g/m3过滤风速/m/min1776.65120200012001500993-1524影响因素：过滤风速、滤料风速、滤料种类、清灰方式、入口含尘浓度、处理气体性质、净化物料种类等。3脱硫设备的设计与

17、计算3.1石灰石/石灰法湿法烟气脱硫技术的原理将石灰石粉加水制成浆液作为吸收剂泵入吸收塔与烟气充分接触混合，烟气中的二氧化硫与浆液中的碳酸钙以及从塔下部鼓入的空气进行氧化反应生成硫酸钙，硫酸钙达到一定饱和度后，结晶形成二水石膏。经吸收塔排出的石膏浆液经浓缩、脱水，使其含水量小于10%，然后用输送机送至石膏贮仓堆放，脱硫后的烟气经过除雾器除去雾滴，再经过换热器加热升温后，由烟囱排入大气。由于吸收塔内吸收剂浆液通过循环泵反复循环与烟气接触，吸收剂利用率很高，钙硫比较低，脱硫效率可大于95%。采用石灰/石灰石浆液吸收烟气中的，分为吸收和氧化两个阶段。先吸收生成的亚硫酸钙，然后将亚硫酸钙氧化成硫酸钙(

18、即石膏)。该方法的实际反应机理是很复杂的，目前还不能完全了解清楚。这个过程发生的反应如下。吸收： 由于烟气中含有，因此吸收过程中会有氧化副反应发生。氧化：在氧化过程中，主要是将吸收过程中所生成的氧化称为： 由于在吸收过程中生成了部分，在氧化过程中，亚硫酸氢钙也被氧化，分解出少量的： 设备运行过程中的问题及出现这种问题的原因：（1）设备腐蚀：化石燃料燃烧的排烟中含多种微量的化学成分。在酸性条件下，对金属的腐蚀性相当强，包括吸收塔、言其后续设备。（2）结垢和堵塞：固体沉积主要以三种方式出现：湿干结垢，即因溶液水分蒸发而使固体沉积；或沉积或结晶析出；或从溶液中结晶析出。其后是导致脱硫塔内发生结构的主

19、要原因。（3）除雾器的堵塞：液体中的小液滴，颗粒物进入除雾器，引起堵塞。解决方法：定期(每小时数次)用高速喷嘴喷清水进行冲洗。3.2石灰石/石灰法湿法烟气脱硫技术的工艺流程石灰石/石灰法湿式烟气脱硫技术的工艺流程如图1所示。锅炉烟气经除尘、冷却后送入吸收塔，吸收塔内用调配好的石灰石或石灰浆液洗涤含的烟气，洗涤净化后的烟气经除雾和再热后排放。吸收塔内排出的吸收液流入循环槽，加入新鲜的石灰石或石灰浆液进行再生。3.3吸收塔内流量计算假设吸收塔内平均温度为80，压力为120KPa，则吸收塔内烟气流量为： （3-1） 式中：吸收塔内烟气流量，； 标况下烟气流量，； K除尘前漏气系数，00.1； 3.4

20、吸收塔径计算依据石灰石烟气脱硫的操作条件参数，可选择吸收塔内烟气流速，则吸收塔截面A为： (3-2)则塔径d为： (3-3)取塔径 。3.5吸收塔高度计算 吸收塔可看做由三部分组成，分成为吸收区、除雾区和浆池。（1）吸收区高度：依据石灰石法烟气脱硫的操作条件参数得，设吸收塔喷气液反应时间t=4s，则吸收塔的吸收区高度为： 吸收区一般设置36 个喷淋层，每个喷淋层都装有多个雾化喷嘴，本设计中设置4 个喷淋层，喷淋层间距为3m，入口烟道到第一层喷淋层的距离为2m， 最后一层喷淋层到除雾器的距离1m。（2） 除雾区高度：除雾器设计成两段，每层除雾器上下各设有冲洗喷嘴，最下层冲洗喷嘴距上层3.43.5

21、m,则取除雾区高度为： （3）浆池高度：浆池容量按液气比浆液停留时间确定： (3-4)式中：液气比，一般为1525，取15； Q标况下烟气量，； 浆液停留时间，s，一般为，本设计中取值为； 选取浆池直径等于吸收塔，本设计中选取的浆池直径为1000mm，然后再根据计算浆池高度： (3-5)式中：浆池高度，m； 浆池容积，； 从浆池液面到烟气进口底边的高度为0.82m。本设计中取为1.5m。 （4）吸收塔高度： 4烟囱设计计算具有一定速度的热烟气从烟囱出口排除后由于具有一定的初始动量,且温度高于周围气温而产生一定浮力，所以可以上升至很高的高度。这相对增加了烟囱的几何高度，因此烟囱的有效高度为： (

22、4-1)式中：H烟囱的有效高度，m； 烟囱的几何高度，m； 烟囱抬升高度，m。4.1烟气释放热计算 (4-2)式中：烟气热释放率，； 大气压力，近似取一个标准大气压101.325kPa； 实际排烟量， 烟囱出口处的烟气温度，433； 环境大气温度取环境大气温度=293K，大气压力=101.325kPa 环境大气压下的烟气流量： 4.2烟囱直径的计算烟囱平均内径可由下式计算 (4-3)式中：实际烟气流量，； 烟气在烟囱内的流速，取20。 取烟囱直径为DN400mm；校核流速 (4-4)4.3烟气抬升高度计算由，可得 式中：烟囱出口流速，取20； 烟囱出口内径，； 烟囱出口处平均风速，取10. 4

23、.4烟囱的几何高度计算本设计的锅炉燃煤量为0.39，根据表2中锅炉总容量与烟囱最低允许高度的关系，取烟囱几何高度为。表4-1 锅炉房总容量与烟囱最低允许高度关系锅炉房总容量（）MW烟囱最低允许高度（）10.720120.121.425241.42.8304102.87351020714402040142845则烟囱有效高度为： 4.5烟囱阻力计算标准状况下的烟气密度为，则可得在实际温度下的密度为： 烟囱阻力可按下式计算： (4-5) 式中：摩擦阻力系数，无量纲，本处取0.02； 管内烟气平均流速，； 烟气密度，； 烟囱长度，； 烟囱直径， 4.6烟囱高度校核 假设吸收塔的吸收效率为80%，可得

24、排放烟气中二氧化硫的浓度为： 二氧化硫排放的排放速率： 用下式校核 ： （4-6）式中：为一个常数，一般取0.51，此处取0.8； 查得国家环境空气质量二级标准时平均的浓度为,所以设计符合要求。5管道系统设计计算5.1管径的计算假设管道采用薄皮钢管，管内烟气流速为，则管道直径为： 式中：160时的烟气流量，； 烟气流速，； 1.2修正系数代入相关值得： 参照圆形通风管道规格，取为，则实际烟气流速为 5.2摩擦阻力损失计算根据流体力学原理，空气在任何横截面形状不变的管道内流动时，摩擦阻力可用下式计算： （5-1） 式中：摩擦阻力系数，无量纲； 管内烟气平均流速，； 烟气密度，； 管道长度，； 管

25、道直径，；对于薄皮钢管，查阅相关资料的钢管的。代入相关数值得： 烟气管道局部阻力损失可按下式计算： （5-2） 式中：弯头个数； 局部阻力系数，无量纲； 烟气密度，； 管内烟气平均流速，；在烟气管道中一般采用的是二中节二端节型90弯头，其局部阻力损失系数，所以感到局部阻力损失为： 管道总阻力损失为： 5.3系统总阻力计算系统的总阻力包括烟气在锅炉出口前的阻力、烟囱阻力、管道总阻力与脱硫设备的阻力之和。查相关资料，脱硫设备的阻力为500Pa，除尘的阻力为1500Pa,则系统总压力损失为 6通风机、电动机的选择6.1风机风量计算选择通风机的风量按下式计算： （6-1）式中：管道计算的总风量，； 考

26、虑系统漏风所附加的安全系数，取0.1。 6.2风机风压计算选择通风机的风压按下式计算： （6-2） 式中：管道计算的总压力损失，； 考虑管道计算误差及系统漏风等因素所采用的安全系数，一般 管道取0.10.15，本设计取0.12； 标定状态下的空气密度，对于引风机； 运行工况下进入通风机时的气体密度。 6.3风机功率计算风机功率 （6-3）式中 K-电机安全系数，取1.15 -风机效率，取75% -机械效率，取1.0 =结合通风机风压及总风量，选用引风机的型号及其配套的电机。经选择，本设计采用Y2-10型锅炉引风机。表6-1 Y2-10型引风机性能参数引风机型号流量全压功率Y2-10220058

27、33014903235355结论经过两周的努力，本次课程设计顺利完成。设计中首先对锅炉用煤进行耗空气量，烟气流量，烟气灰分及二氧化硫浓度的计算。第二部分主要介绍了袋式除尘器的原理，性能影响因素，以及为运行选定参数。第三部分主要是填料塔的设计。在计算过程中涉及到管道的布置和烟囱的设计。通过本次课程设计提高了我的逻辑思维能力以及对材料的整合和筛选能力，这对于我今后的研究和学习有很大的帮助，通过了整个课程设计方案的描述，让我更加全面的拓宽自己的思考能力。通过此次课程设计，让我更加重视对实际工作的关注，有利于提高我的理论联系实际能力。通过这次学习，我知道了如何去自觉学习，如何去体验实践的成果，如何在实

28、践中享受胜利的喜悦。通过此次设计，我对袋式除尘器的工作原理，性能影响因素有了一个全面的认识，对其各部分尺寸的设计也有了一定的了解。对于我来说，独自完成课程设计是相当困难的，它的完成与老师和同学的合作是密不可分的，在共同的努力中我感受到了团队的合作力量，团队的温暖，工作的同时也增进了我们的友谊，我想我们每个人都会为我们共同努力的汗水所骄傲和自豪。两周的努力结果可能不尽人意，但是我们付出了。这两周虽然很辛苦，但很充实，遗忘的知识又重新在头脑中熟悉，通过对此次课程的设计准备，学到了更多新知识。付出了许多，但是收获的更多。感谢老师在此次设计中给予我的帮助。参考文献1 郝吉明，马广大，王书肖主编.大气污

29、染控制工程.北京：高等教育出版社，2010.12 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，20003 张殿印，王纯.除尘器手册.北京：化学工业出版社，2004.104 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，19995 童志权.工业废气净化与利用.北京：化学工业出版社，20036 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，20037 童志权主编.大气污染控制工程.北京：机械工业出版社，2006.78 罗辉.环保设备设计与应用.北京：高等教育出版社，2003 9 郑铭，陈万金.环保设备原理设计应用.北京：化学工业出版社，200110 向晓东.烟尘纤维过滤理论、技术及应用.北京：冶金工业出版社，2007