某燃煤锅炉房烟气除尘脱硫系统设计

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1、Four short words sum up what has lifted most successful individuals above the crowd: a little bit more.-author-date某燃煤锅炉房烟气除尘脱硫系统设计大气污染课程设计目 录一、引言1 1.1 烟气除尘脱硫的意义1 1.2 设计目的1 1.3 设计任务及内容1 1.4 设计资料2二、工艺方案的确定及说明3 2.1 工艺流程图3 2.2 基础资料的物料衡算3 2.3 工艺方案的初步选择与确定5 2.4 整体工艺方案说明5三、主要处理单元的设计计算6 3.1 除尘器的选择和设计6 3.1.

2、1 除尘器的选择6 3.1.2 袋式除尘器滤料的选择7 3.1.3 选择清灰方式9 3.1.4 袋式除尘器型号的选择10 3.2 脱硫设备设计11 3.2.1常见的烟气脱硫工艺11 3.2.2 比对脱硫技术12 3.2.3 脱硫技术的选择14 3.3 湿法脱硫简介和设计14 3.3.1 基本脱硫原理14 3.3.2 脱硫工艺流程15- 3.3.3 脱硫影响因素15 3.4 脱硫中喷淋塔的计算16 3.4.1 塔内流量计算16 3.4.2 喷淋塔径计算16 3.4.3 喷淋塔高计算17 3.4.4 氧化钙的用量18 3.5 烟囱设计 19 3.5.1 烟囱高度计算19 3.5.2 烟囱直径计算1

3、9 3.5.3 烟囱内温度降20 3.5.4 烟囱抽力计算20四、官网的设置21 4.1 管道布置原则21 4.2 管道管径计算21 4.3 系统阻力计算22五、风机和电动机的计算23 5.1 风机风量计算23 5.2风机风压计算23 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

4、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

5、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。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

6、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：1540 kg/h（台）蒸发量：10 t/h（台）烟气出口处离地面2.5m排烟温度：150 烟气密度（标态）：1.3 kg/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（m）15258155835131含量（%）3.64.859.227.14.21.1表1-2 粉尘

7、比电阻温度15100200300比电阻cm310781071.51073.51074、气象资料 当地气象资料显示：该地区年平均气压98 kPa；空气中含水（标态）：0.016 kg/m3；年平均气温18.6 ；极端最高气温39.9 ；极端最低气温-1.9 。二、工艺方案的确定及说明2.1 工艺流程图袋式除尘器锅炉烟气旋流板脱硫塔引风机烟囱排放循环沉淀池pH控制器碱液箱循环泵图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 （2-1） =6.96842. 理论烟气量（设空气含湿量0.016 kg/m3）（m3N/kg） =7.4234（m3N/kg） （2-2）式中：理论空

8、气量（m3N/kg）3. 实际烟气量 （m3N/kg） （2-3） = 10.1138（m3N/kg） 式中：a 1.38。 理论烟气量（m3N/kg） 理论空气量（m3N/kg）4. 烟气流量 设计耗煤量 （2-4） 29164.335（m3N/h） 8.1012（m3N/s）式中：m3N/h计 实际烟气量（m3N/kg） 设计耗煤量950 3kg/h5. 工况下总烟气量 (2-5)式中： 标准状况下的烟气流量，； 工况下烟气温度，K； 标准状态下的温度，273K。6 烟气含尘浓度： （2-6） 式中：18%； 15.18%； 29164.335（mg/m3N）。7. 烟气中二氧化硫浓度的计

9、算： 3.9480103（mg/m3N） （2-7） 式中： 2.02%。 燃煤产生的实际烟气量（m3N/kg） 8. 除尘效率计算: (2-8) 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 (2-9) 式中：CSO2标准状态下锅炉二氧化硫排放标准中规定值，900。 SO2标准状态下二氧化硫浓度，3.9480103；表2-1 计算所得数据表序号项目计算所得序号项目计算所得1理论空气量6烟气含尘浓度2理论烟气量7烟气中二氧化硫浓度3实际烟气量8除尘效率4烟气流量 9脱硫效率5工况下总烟气量2.3 工艺方案的初步选择与确定 根据所查

10、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

11、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（m）15258155835131含量（%）3.64.849.237.14.21.1表3-2 除尘设备的分类及基本性能除尘器名称适用的粒径范围/m效率/%阻力/Pa设备费运行费重力沉降室50 50 50130少少 旋风除尘器53060708001500少中文丘里洗涤器

12、0.519098400010000少多电除尘器0.51909850130多中上袋式除尘器0.51959910001500中上多 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总效率%不同粒径（m）所对应的分级效率/%055101020104444长椎体旋风除尘器84.240799299.5100电除尘器97.09094.59799.5100文丘里洗涤器99.59999.5100100100袋式除尘器99.799.5100100100100首先根据除尘效率(92.51%)以及粒径范围（125m），满足要求的的除尘器有：文丘里洗涤器、电除尘器以及袋式除尘器。对于文丘里洗涤器，由于工况

13、下烟气流量为，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:l 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。l 电除尘的电场风速基本控制在0.8m/s1.2m/s之间，过低设备体积相应增大，过高排放浓度不达标。l 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。l 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：l 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。l 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

14、，作为机床附近的小型机组，也可作成大型的除尘室，即“袋房”。l 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l 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。抗拉张度，MPa使用温度，断

15、裂延伸%耐磨性能耐酸性能耐碱性能可燃性能干态湿态最高长期天然纤维棉3.04.93.36.495758537较好差较好可燃羊毛1.01.70.81.610080902535较好较好差可燃蚕丝3.44.02.12.89070801525较好较好差可燃化学纤维锦纶4.56.43.76.412075852560良好差较好可燃涤纶4.36.56.36.51501302050良好较好较好可燃腈纶2.55.02.04.51501101302550较好较好较好可燃维纶4.09.03.27.9180115926良好较好良好可燃丙纶4.57.54.57.510085952560较好良好良好可燃氯纶2.54.02.

16、54.0809065702070较好良好良好不可燃聚四氟乙烯纤维1.21.81.21.8-1802501533较好良好良好不可燃黏胶纤维2.53.11.42.02601622差较好差不可燃玻璃纤维6.07.33.94.731525034差较好差不可燃当地气象资料：该地区年平均气压98 kPa；空气中含水（标态）：0.015 kg/m3；年平均气温18.6 ；极端最高气温39.9 ；极端最低气温-1.9 。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

17、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。粉尘种类纤维种类清灰方式过滤气速/（mmin-1）粉尘比阻力系数Nmin（gm）-1飞灰（煤）玻璃、聚四氯乙烯逆气流脉冲喷吹机械振动0.581.81.172.51水泥玻璃、丙烯酸系聚酯机械振动0.460.642.0011.69铜玻璃、丙烯酸系机械振动逆气流0.180.822.5110.86炭黑玻璃、诺梅克斯、丙烯酸系、聚四氯乙烯逆气流机械振动0.340.493.679.35飞灰（焚烧）玻璃逆气流0.7630.00石膏棉、丙烯酸系机械振动0.761.053.16氧化铁诺梅克斯0.642

18、0.17石灰窟玻璃逆气流0.701.50氧化铅聚酯逆气流、机械振动0.309.50烧结尘玻璃逆气流0.702.08表3-5 袋式除尘器的使用比对表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

19、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。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3-6 DS/A型袋式除尘器参数序号项目型号DS/A-53DS/A-65DS/A-76DS/A-87DS/A-98DS/A-109DS/A-11101滤袋数量，条1530425672901102滤袋有效尺寸，m0.1623总过滤面积，m2153

20、0425672901104过滤风速，m/min235处理风量，m3180027006阻力损失，mmH2O1201507除尘效率，%99.5 l 工艺中袋式除尘器中滤料面积的计算 (3-1)欲处理的烟气量(工况下总烟气量)， 机械振动清灰：，选取. 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-1110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3-7 DS/A-1110型袋式除尘器型号袋数，个

21、每袋过滤面积，m2总过滤面积，m2过滤风m2速，m/min处理风量，m3/h全压Pa=1000N/m2风机的全压Pa=1500N/m2风机的机号转速r/min功率kW机号转速r/min功率kWDS/A-11101101110319800No8112011No8125015根据以上参考材料，可得出DS/A-109型袋式除尘器的相关参数如下表，表3-8 DS/A-109型袋式除尘器参数除尘器型号DS/A-109型袋式除尘器滤袋规格0.162m滤袋总过滤面积110m2滤袋材质聚四氟乙烯纤维材料过滤风速3m/min处理风量19800m3/h清灰方式机械振动滤袋数量110个设计除尘效率99.9%3.2

22、脱硫设备设计3.2.1常见的烟气脱硫工艺脱硫技术是将煤中的硫元素用钙基等方法固定成为固体防止燃烧时生成SO2。燃烧后的烟气脱硫工艺常见的有以下几种：1. 石膏脱硫法 石膏脱硫法的工作原理是：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

23、高，钙硫比较低，脱硫效率可大于95%。 2.氨水洗涤法脱硫工艺 该脱硫工艺以氨水为吸收剂，副产硫酸铵化肥。锅炉排出的烟气经换热器冷却至90100，进入预洗涤器经洗涤后除去HCI和HF，洗涤后的烟气经过液滴分离器除去水滴进入前置洗涤器中。在前置洗涤器中，氨水自塔顶喷淋洗涤烟气，烟气中的SO2被洗涤吸收除去，经洗涤的烟气排出后经液滴分离器除去携带的水滴，进入脱硫洗涤器。在该洗涤器中烟气进一步被洗涤，经洗涤塔顶的除雾器除去雾滴，进入脱硫洗涤器。再经烟气换热器加热后经烟囱排放。 3.烟气循环流化床脱硫工艺 烟气循环流化床脱硫工艺由吸收剂制备、吸收塔、脱硫灰再循环、除尘石灰石膏法脱硫工艺流程器及控制系统

24、等部分组成。该工艺一般采用干态的消石灰粉作为吸收剂，或者其它对二氧化硫有吸收反应能力的干粉或浆液作为吸收剂。 由锅炉排出的烟气从吸收塔（即流化床）底部进入。（吸收塔底部为一个文丘里装置，烟气流经文丘里管后速度加快，并在此与很细的吸收剂粉末互相混合，颗粒之间、气体与颗粒之间剧烈摩擦，形成流化床，）。在喷入均匀水雾降低烟温的条件下，吸收剂与烟气中的二氧化硫反应生成CaSO和CaSO。脱硫后携带大量固体颗粒的烟气从吸收塔顶部排出，进入再循环除尘器，被分离出来的颗粒经中间灰仓返回吸收塔，由于固体颗粒反复循环达百次之多，故吸收剂利用率较高。 此工艺所产生的副产物呈干粉状，主要由飞灰、CaSO3、CaSO

25、4和未反应完的吸收剂Ca(OH)2等组成，适合作废矿井回填、道路基础等。 典型的烟气循环流化床脱硫工艺，当燃煤含硫量为2%左右，钙硫比不大于1.3时，脱硫率可达90%以上，排烟温度约70。此工艺在国外目前应用在1020万千瓦等级机组。由于其占地面积少，投资较省，尤其适合于老机组烟气脱硫。3.2.2比对脱硫技术SO2的控制技术可分为燃烧前脱硫、燃烧中脱硫和燃炔的脱硫（亦称为烟气脱硫）三种。由于烟气中的硫以SO2形态存在，脱除较易，烟气脱硫（FGD)是目前应用最广泛、效率最高的脱硫技术，也是控制SO2排放的主要手段。本课程设计中含硫烟气为低浓度SO2烟气，由于其烟气量大，直接选择采用烟气脱硫工艺进

26、行净化。根据脱硫过程是否加入液体和脱硫产物的干湿形态可将烟气脱硫方法分为湿法、半干法、干法。湿法脱硫里应用溶液或浆液吸收SO2，其直接产物也是溶液或浆液，具有工艺成熟，脱硫效率高、操作简单等优点，但脱硫液处理较麻烦，容易造成二次污染，且脱硫后烟气的温度较低，不利于扩散。干法烟气脱硫过程无液体介入，完全在干燥状态下进行，且脱硫产物也为干粉状，因而工艺简单投资较低，净化后温度降低很少，利于扩散，且无废水排出，但净化效率一般不高。半干法里用雾化的脱硫剂或浆液脱硫。但在脱硫过程中，雾滴被蒸发干燥，直接产物是干态粉末，具有干法和湿法脱硫优点。表3-9 一些烟气脱硫方法介绍原理方法分类脱硫剂脱硫方法干湿状

27、态脱硫产物处理终产品吸收石灰石/石灰法Ca(OH)2CaCO3石灰石/石灰直接喷射法干法炉内喷钙-炉厚活化法半干法抛弃或利用脱硫灰喷雾干燥法半干法抛弃或利用脱硫灰循环流化床脱硫法半干法抛弃或利用脱硫灰增湿灰循环脱硫法半干法抛弃或利用脱硫灰湿式石灰石/石灰-石膏法湿法氧化石膏石灰-亚硫酸钙法湿法加工产品亚硫酸钙氨法(NH4)2SO3氨-酸法湿法酸化分解浓SO2、化肥氨-亚氨法湿法氨中和亚硫酸铵氨-硫氨法湿法氧化硫酸铵NH3H2O新氨法湿法酸分解、制酸化肥、硫酸钠碱法Na2SO3(NaOH、Na2CO3)亚硫酸钠循环法湿法热再生浓SO2亚硫酸钠法湿法碱综合亚硫酸钠钠盐-酸分解法湿法酸化分解浓SO2

28、、冰晶石海水脱硫海水中CO32-、HCO3-等碱性物质海水脱硫法湿法排入大海间接石灰石/石灰法Na2SO3或NaOH双碱法湿法石灰中和石膏Al2(SO4)3Al2O3碱性硫酸铝-石膏法湿法石灰中和石膏金属氧化物法MgO氧化镁法湿法加热分解浓SO2ZnO氧化锌法湿法加热分解浓SO2、氧化锌MnO氧化锰法湿法电解金属锰吸附活性炭吸附法活性炭活性炭制酸法湿法水洗再生稀硫酸活性炭(NH4)2HPO4磷铵肥法湿法萃取、氨综合、氧化磷铵复肥氧化催化氧化法O2及钒催化剂干式氧化法干法浓H2SO4吸收硫酸稀H2SO4及Fe3+催化剂液相氧化法湿法石灰中和石膏高能电子氧化法自由基电子束照射法干法氨中和硫铵等离子

29、体脉冲电晕等离子干法氨中和硫铵3.2.3脱硫技术的选择我国由于地域辽阔，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：A. 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。B. 脱硫后烟气中的SO2达到(GB13271-2001)中二类标准。C. 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/（KWh）D. 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。E. 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

30、合以上的分析和要求，我们组最终决定选用石灰石/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：A. 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）B. 从表3-9中看出，燃煤发电机组大多数选用湿法石灰石/石膏FGD技术。而且吸收塔中，以喷淋空塔为主。C. 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%。3.3 湿法脱硫简介和设计3.3.1 基本脱硫原理石灰石/石灰石膏法是采用石灰石或石灰浆液脱出烟气中SO2并副产石膏的脱硫方法。该法开发较早，

31、工艺成熟，Ca/S比较低，操作简便，吸附剂价廉易得，所得石膏副产品可做为轻质建筑材料。因此，这种工艺应用广泛。上海闸北电厂曾进行过工业实验，重庆珞璜电厂从日本三菱重工公司引进了配套2360MW机组的石灰石-石膏法脱硫装置。 该脱硫过程以石灰石或石灰浆液为吸收剂吸收烟气中SO2，主要分为吸收和氧化两个步骤。首先生成亚硫酸钙，然后亚硫酸钙再被氧化为硫酸钙，整个过程发生的主要反应如下： 吸收CaO+H2OCa(OH)2Ca(OH)2+SO2CaSO31/2H2O+1/2H2OCaCO3+SO2+1/2H2OCaSO31/2H2O+CO2CaSO31/2H2O+SO2+1/2H2OCa(HSO3)2

32、氧化2CaSO31/2H2O+O2+3H2O2CaSO42H2OCa(HSO3)2+1/2O2+H2OCaSO42H2O+SO2吸收塔内由于氧化副反应生成溶解度很低的石膏，很容易在吸收塔内沉积下来造成结垢和堵塞。溶液pH值愈低，氧化副反应愈容易进行。3.3.2 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

33、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。该工艺的主要设备为吸收塔和氧化塔；吸收塔 吸收塔是整个工艺的核心设备，其性能对SO2的去除率有很大影响，从技术和经济两方面进行权衡，选择喷淋塔为吸收塔；氧化塔 为了加快氧化速度，做为氧化用的空气进入塔内必须分散成微细的气泡，以增大气液的接触面积。3.3.3 脱硫影响因素浆液的PH值 吸收塔洗涤浆液中pH值的高低直接影响SO2 的吸收率及设备的结垢、腐蚀程度等, 而且脱硫过程的pH值是在一定范围内变化的。长期的研究和工程实践表明,湿法烟气脱硫的工艺系统采用的石灰石浆液的PH值控制在5.86.2，石灰石

34、浆液PH一般控制在7左右；液气比 液气比对吸收推动力、吸收设备的持液量有影响。增大液气比对吸收起促进作用，但大气液比对设备要求高且费用高，实际中要视情况而定。本系统采用15L/m3；石灰石的粒度 一般来说，粒度减小，脱硫率及石灰石利用率高。为了保证脱硫石膏的综合利用及减少废水的排放量，用于脱硫的石灰石中CaCO3的含量宜高于90%；吸收温度 低洗涤温度有利于SO2 的吸收。所以要求整个浆液洗涤过程中的烟气温度都在100以下。100左右的原烟气进入吸收塔后, 经过多级喷淋层的洗涤降温, 到吸收塔出口时温度一般为(4570)；烟气流速选用3.5m/s；结垢，这是该石灰石/石灰-石膏法脱硫工艺的组要

35、缺点。除吸收塔满足高持液量、有较大的气液接触面积等外，可在吸收液中添加镁离子、氯化钙、己二酸等。3.4 脱硫中喷淋塔的计算3.4.1 塔内流量计算假设喷淋塔内平均温度为，压力为120KPa，则喷淋塔内烟气流量为： （3-2）式中：喷淋塔内烟气流量，； 标况下烟气流量，； 除尘前漏气系数，00.1。代入公式得：3.4.2 喷淋塔径计算依据石灰石烟气脱硫的操作条件参数，可选择喷淋塔内烟气流速，则喷淋塔截面A为： （3-3）则塔径d为： （3-4）取塔径3.4.3 喷淋塔高计算 喷淋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，选择喷淋塔喷气

36、液反应时间t=4s，则喷淋塔的吸收区高度为： （3-5）(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。最下层冲洗喷嘴距最上层(3.43.5)m。则取除雾区高度为： （3-6）(3)浆池高度浆池容量V1按液气比浆液停留时间t1确定： （3-7）式中： 液气比，取； 工况下烟气量，； 浆液停留时间，；一般t1为，本设计中取值为，则浆池容积为：选取浆池直径等于或大于喷淋塔，本设计中选取的浆料池直径为，然后再根据计算浆池高度： （3-8）式中：浆池高度，； 浆池容积，； 浆池直径，。从浆池液面到烟气进口底边的高度为。本设计中取为。(4)喷淋塔高度 喷淋塔高度为： （3-9）3.4.4

37、 氧化钙的用量因为根据经验一般钙/硫为：，此处设计取为1.05则由平衡计算可得1h需消耗CaO的量为：根据之前的计算脱硫过滤速度，二氧化硫浓度为3.9480,吸收截面积。则吸收的速率为 （3-10）即 3.5 烟囱设计3.5.1烟囱高度计算首先确定共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确定烟囱的高度。表3-10 锅炉烟囱高度表锅炉总额定出力/(t/h)1122661010202635烟囱最低高度/m202530354045 根据设计资料，锅炉型号：SZL6-1.6型（共3台）。代表额定蒸发量6t/h。 锅炉总额定出力：， 故选定烟囱高度为40m。（

38、根据表3-10 ）3.5.2烟囱直径计算表3-11 烟囱出口烟气流速 通风方式运 行 情 况全负荷时 最小负荷 机械通风 1020 45 自然通风 68 253A） 烟囱出口内径可按下式计算： （3-11）通过烟囱的工况总烟气量，按表三选取的烟囱出口烟气流速，。根据表3-11取20 求得取整B）烟囱底部直径： （3-12）式中 烟囱出口直径，；烟囱高度，；烟囱锥度，通常取 i=0.020.03 。取 i =0.0253.5.3烟囱内温度降 （3-14） 式中：H-烟囱高度，m； D-合用统一烟囱的所有锅炉额定蒸发量之和，t/h； A-温降系数。可由下表查的，选取A=0.4 D,H参看后面分别取

39、36t/h,40m。 表3-12 烟囱降温系数烟囱种类钢烟囱（无衬筒）钢烟囱（有衬筒）砖烟囱（壁厚0.5m)A20.80.40.23.5.4烟囱抽力计算 （3-15）式中 H烟囱高度，m；外界空气温度，；烟囱内烟气平均温度，；B当地大气压，。 四、管网布置 4.1 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。4.2管道管径计算 （4-1）式中工况下管道内的烟气流量，； 烟气流速，m/s，（可查有关手册确定，对于锅炉烟尘=10

40、15m/s）。 取，取整表4-1 焊接钢管壁厚内径：由公式可计算出实际烟气流速： 4.3 系统阻力计算A. 摩擦压力损失 （4-2）式中： 管道长度，； 管道直径，； 烟气密度，； 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。 A）对于1200mm圆管 计算后管道约为65m(包括接出管总长)，经风机加速后烟气流速达到，锅炉出口烟气流速经计算接近（粗略计算，忽略除尘器、脱硫装置的减速）。 （忽略温度的变化） B）局部压力损失(Pa) （4-3） 在所设计的管路中有12段弯道区，可

41、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 v与像对应的断面平均气流速率,m/s 烟气密度, C）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+80.5613+233.28+800=2363.8413Pa五、风机和电动机的计算5.1风机风量计算 （5-1）式中: 风量备用系数；工状态下风机前标态下风量，风机前烟气温度，若管道不太长，可以近似取锅炉排烟温度，根据温度降； 当地大气压力，。 5.2 风机风压计算对于除尘器后装的风机风压计算： （5-2）式中：风压备用系数；系统总阻力，；烟囱抽力，； 风

42、机前烟气温度； 风机性能表中给出的试验用气体温度；标准状况下烟气密度，。计算出风机风量和风机风压后，按风机产品样本给出的性能曲线或表格选择所需风机的型号。表5-1 常用风机性能及适用范围型号名称全压范围风量范围功率范围介质最高温度/适应范围4-46离心风机1703370565790000.555080一般厂房通风换气、空调4-72-11塑料离心风机2001410991557001.103060防腐防爆厂房通风排气4-72-11离心通风机20032409912275001.121080一般厂房通风排气4-79离心通风机1803400990177200.751580一般厂房通风换气7-40-11排

43、尘离心通风机50032301310208001.040输送含尘量较大的空气30K4-11轴流风机26516550495000.091045一般工厂车间办公室换气9-199-26离心通风机3231162508241230802.285080锻压炉及其他高压强制通风9-28型离心通风机34301970022006000004.0160080锻压炉、锻钢炉及高压强制通风9-35锅炉通风机800600024001500002.8570锅炉送风助燃G-73-11锅炉离心通风机5907001590068000010125080用于26t/h锅炉或一般矿井通风Y4-70-11锅炉引风机67014102430

44、143603.075250用于14t/h蒸汽锅炉排烟Y9-35锅炉引风机550454044304730004.51050200锅炉烟道排烟G4-73-12Y4-73-12锅炉通风机锅炉引风机5536541343402915229166100152291661007.53155.522080200275t/h锅炉通风和排烟Y8-39Y9-38锅炉引风机锅炉引风机116753441327580532421455333295139712a4.02505.5280250250用于0.550t/h蒸汽锅炉排烟来源：童华主编，环境工程设计，P175，表7-6根据以上计算，对照常用风机性能表，选择了型号为Y

45、4-73-12锅炉引风机。5.3 电机功率计算 （5-3）式中 风机风量，；风机风压，风机在全压头时的效率（一般风机为0.6，高效风机约为0.9，取0.8）； 机械传动效率，当风机与电机直联传动时，用联轴器连接时，用V形带传动时；电动机备有系数，对引风机， 主要参考文献1郝吉明、马广大主编 ，大气污染控制工程第三版，高等教育出版社 第六章.2周敬宣主编，环保设备及课程设计，北京：化学工业出版社 P117.3柴晓利、冯沧、党小庆等编著，环境工程专业毕业设计指南，北京：化学工业出版社 P185，表6-14、表6-15.4鹏鹤环保公司网站产品展示TFC、GFC、DFC、型反吹风布袋除尘器，网址： 访问时间2012.02.15.5 马广大 主编，大气污染控制技术手册，北京：化学工业出版社 2010年第一版 P372-384.6童华主编，环境工程设计，北京：化学工业出版社 P175，表7-6.7胡传鼎著，通风除尘设备设计手册，北京：化学工业出版社 P1-150.