燃煤锅炉烟尘脱硫除尘系统设计课程设计

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1、大气污染操纵工程课程设计燃煤锅炉烟尘脱硫除尘系统设计目录、八、前言第 1 章 设计依据 3、设计目的 3、设计原始资料 4、国家标准： 5第 2 章 锅炉气、尘有关数据计算 5燃煤锅炉烟气量、烟尘 5烟气量的计算 5标准状态下理论空气量 5标准状态下理论烟气量 5标准状态下实际烟气量 5工况下的烟气流量 6烟尘浓度和除尘效率 6烟尘浓度 6标准状态烟气浓度： 6实际烟气浓度 : 6除尘效率 6二氧化硫的相关计算 6二氧化硫的浓度 6标准状态SO2的浓度： 6脱硫效率 6第 3 章 除硫方案的分析确信 7脱硫方案的确信 7吸收塔的相关计算 7吸收塔内流量计算 7吸收塔径的计算 7吸收塔径的高度

2、7第 4 章 除尘方案的确信与选择 9除尘器的选择 9旋风除尘器的结构设计及选用 10袋式除尘器的选定 12第 5 章 烟囱的设计及有关计算 14相关背景资料 14烟气释放热计算 14烟囱直径的计算 14烟囱的几何高度计算 15烟囱阻力计算 15第 6 章 管道系统的设计计算 16管径的相关计算 16摩擦阻力损失计算 16系统总阻力计算 17第 7 章 通风机、电动机的选择 17风机风量计算 17风机风压计算 18风机功率计算 18结论 19参考文献 19-LX.1前言众所周知，大气污染已经变成了一个全世界性的问题，要紧有温室效 应、臭氧层破坏和酸雨。而大气污染能够说主若是人类活动造成的，大气

3、 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阻碍，大 气污染已经直接阻碍到人们的躯体健康。近百年来，西欧，美国，日本等 工业发达国家大气污染事件日趋增多，本世纪 50-60 年代成为公害的泛滥 时期，世界上由大气污染引发的公害事件接连发生，例如：英国伦敦烟雾 事件，日本四日市哮喘事件，美国洛杉矶烟雾事件，印度博帕尔毒气泄漏 事件等等，不仅严峻地危害居民健康，乃至造成数百人，数千人的死亡。初期的二氧化硫污染限于局地，近几十年来二氧化硫的过度排放因、 引发的酸沉降引发了人们的高度重视。人们开始关注有二氧化硫等气态物 质在大气中形成的二次微元离子， 他们不仅阻碍人体健康， 大气的可见度

4、 还造成了全世界气候转变。操纵二氧化硫的排放已经成为各国针对气候转 变的一项有力方法。这次的课程设计主若是脱去燃煤产生的二氧化硫， 除去其产生的烟尘， 通过计算得出二氧化硫及烟尘的排量，来确信最正确除尘脱硫方案，及选 择最正确的脱尘除硫设备，从而使通过这一系列脱硫除尘设备的二氧化硫 及烟尘的排放达到国家排放标准。进而减少大气的污染。第 1 章 设计依据、设计目的通过课程设计的综合训练， 进一步消化和巩固本课程所学的内容， 并使所学的知识系统化。培育运用理论知识进行净化系统设计的初步能力，使咱们把握大气污染操纵工程课程所要求的大体设计方式，具有初步的大气污染操纵工程方案及设备的独立设计能力，锻炼

5、咱们查阅和搜集专业资料和设计手册的技术。培育咱们综合运用所学的理论知识，独立分析和解决大气污染操纵工程实际问题的实践能力。通过设计，了解工程设计的内容、方式及步骤，培育咱们确信大气污染操纵系统的设计方案，进行设计计算、利用技术资料、绘制工程图、 编写设计说明书的能力。、设计原始资料1. 锅炉型号： SZL4-13 （共6台）；2. 耗煤量（标煤）：650kg/h （台）；3. 空气多余系数：a二；4. 烟气密度（标态）： m3；5. 排烟温度300 C；6. 烟气出口离地面；7室外空气平均温度；4C；本地大气压98kPa：8. 锅炉出口前烟气阻力： 1200Pa；9. 飞灰占煤中不燃分比例：

6、%10. 空气含水（标况）：m311. 烟气在锅炉出口前阻力： 800 Pa12. 煤的工业分析值： CY=64%； HY=%； SY=%； OY=%；WY=%； AY=%13. 烟气中烟尘的粒度散布：粒径范围平均粒径质量百分数（卩m）（卩m）分布8090、国家标准：按锅炉大气污染物排放标准( GB13271-2021 )中标准执行烟尘浓度排放标准(标准状态下)： 50 (mg /m3)二氧化硫排放标准(标准状态下)： 300 (mg / m3) 。第 2 章 锅炉气、尘有关数据计算燃煤锅炉烟气量、烟尘燃煤量：650 X6=3900kg/h设1kg燃煤时燃料成分名 称可燃成分含量()可燃成分的

7、量()理论需氧量/mol烟气中组分/molCHOS水 灰分合计烟气量的计算标准状态下理论空气量理论空气量： X = (mol/kg)标准状态下的体积为：XX 10-3=kg 标准状态下理论烟气量理论烟气量： X+ + = kg 标准状态下理论烟气体积 ：XX10-3= m3 /kgN标准状态下实际烟气量在空气多余系数a二时：实际烟气量：+X() = m3 /kgN标准状态下的排烟量为Q=V *设计耗煤量，即3900 X=35100 m 3/hfN工况下的烟气流量=76150(m 3 / h)101.325*(273.15+ 300) *3510098* 2 73.15每台烟气量: 76150/

8、6=12692 m 3/h烟尘浓度和除尘效率烟尘浓度标准状态烟气浓度：/ X 106 X%/= (mg/m3)0实际烟气浓度 :XX98=(mg/m3)除尘效率1-(50/13158.43) = 99.62%式中：C一烟气含尘浓度，mg/m3 ；NC 一锅炉烟尘排放标准中规定值，50mg/m3。 sN 二氧化硫的相关计算二氧化硫的浓度标准状态 SO2 的浓度：C=SO2Sy*64*1000Qs0.81*64*100090=5760mg/m3)脱硫效率C so耳=1 2 = 1-300/5842.70 = 94.86% Cso300 mg /m3。2式中：C so?标准状态下锅炉二氧化硫排放标准

9、中规定值,C so 标准状态下二氧化硫浓度，x mg / m3 ； s2第 3 章 除硫方案的分析确信脱硫方案的确信本设计为高浓度的二氧化硫去除 ,通过比较全面考虑 ,选用石灰 石/石灰烟气法，除去烟气中的 SO2。吸收塔的相关计算吸收塔内流量计算假设喷淋塔内平均温度为80C0,压力为llOKPa,那么喷淋塔内烟气流 量为：QV=Qxx (1 + K)273 +1 101.325x273 P其中：QV吸收塔内烟气流量，m3/s；Q 标况下烟气流量，ms/s；K除尘前漏气系数，0；Q 二 9.00 x 273 + 80 x 101.325 x (1 + 0.06)= (ms/s)273110吸收

10、塔径的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 v=2m / s ，那么吸收塔截面 A 为：11.362=5.68 m2那么塔径 d 为：d 1，乎 rT2.7取塔径 d = 2700mm吸收塔径的高度 吸收塔可看做由三部份组成，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，设吸收塔喷气液反映时刻t=4s，那么吸收塔的吸收区高度为：H广 v x t = 25 x 4 =10m吸收区一样设置36个喷淋层，每一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

11、雾器的距离 lm。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， 最基层冲洗喷嘴距上层 , 那么取除雾区高度为：H = 3.5m2（3）浆池高度：浆池容量 V 按液气比浆液停留时刻 t 确信： llV 二 LxQxt1 G式中：液气比，一样为1525L/m3，取15L/m3 ；GQ一标况下烟气量，m3/h ；t 浆液停留时刻，s，一样t为4min 8min，本设计中取值为 114 min ；V =-1 x 3510 0 x = 35.1 m 3i 100060选取浆池直径等于吸收塔 D ， 本设计当选取的浆池直径 D 为 01 2700mm ，然后再依照 V 计算浆池高度：14

12、VnD21m；式中： H 浆池高度，3V 浆池容积，14 X 二 6.13m3.14 x 2.72从浆池液面到烟气入口底边的高度为。本设计中取为。（4）吸收塔高度：H 二 H + H + H 二 10 + 3.5 + 6.13 +1.5 二 21.13m123第 4 章 除尘方案的确信与选择除尘器的选择表 4-1 该锅炉粉尘粒径散布表本性能粒径范围平均粒径质量百分数（卩m）（卩m）分布8090表 4-2 除尘设备的分类及大体性能除尘器名称重力沉降室旋风除尘器适用的粒径 效率范围/um/%50V505306070运行力/Pa501308001500文丘里洗涤器电除尘器袋式除尘器909890989

13、5 99400010000501301000中上中上旋风除尘器的结构设计及选用（1）烟气处置量 Q=V =76150m 3/h（2）初步选用 XLP/B 型旋风除尘器，处置烟气量大，将选用 10 个并 联，取 = Ap =900pa。每一个除尘器烟气处置量 qv为76150m 3/hv =（2AP/p g） =2 X900/ （X） =15 m/s1v 的计算值与旋风除尘器的要紧尺寸比例中气速与压力降数据大体一1致。（3）旋风除尘器其他部件的尺寸： 入口截面积 A : A = Q =76150= 1.40 m 2v 3600 x 151 入口宽度 b ：b = JA / 2 = J1.40 /

14、 2 = 0.83 m =830mm 入口高度 h:h = J2A = J2x1.39= 1.6加=1670mm 筒体直径 D: D = 3.33b = 3.33 x 0.83 = 2.76m = 2763mm参考型号XLP/B品系列的旋风除尘器，将筒体直径 D修正为2800mm 排出筒直径 d : d = 0.6 D = 0.6 x 2800 = 1680 mmee 筒体长度L :L = 1.7 D = 1.7 x 2800 = 4760 mm 椎体长度H :H = 2.3 D = 2.3 x 2800 = 6400 mm 灰口直径d :d = 0.43D = 0.43x 2800 = 12

15、04mm将除尘器各部件尺寸整理如下表：表 4-2 除尘器各部件尺寸055101020104444长椎体旋风除尘器407992100电除尘器9097100文丘里洗涤器99100100100袋式除尘器100100100100尺寸名称计算公式尺寸（mm）入口宽度b830入口高度h1670筒体直径D3.33 b2763参考型号XLP/的旋风除尘器，将筒体直径D修正为2800mm排出筒直径de0.6D1680筒体长度L1.7D4760椎体长度H2.3D6400灰口直径d10.43D1204（4）除尘效率计算依照旋风除尘器的特点长度 l ，得出交壤圆柱面的高度 h0h = l = 2.3d0(D2 I3(

16、2 82 Ye二 2.3x168x| 爲=沁由交壤圆柱面直径:平均径向速度vrd -0.7d = 0.7x1.68=1.17m 得 r = 0.588m0 e , 得 0q76150v 5.15n / s2r rh 360(X2x3.14x0.58&1.1200漩涡指数 n ：1 - 0.67 (D )0-14T 10.3 丽 I 二1 一1 一 0.67 x 2.8 o.i4573 | o.3283 I0.71气流在交壤面上的切向速度 vT0 :分割直径 d c18pv rd c p V2P T 0分级效率耳.：in=15 x(2.8 V711.176 丿=27.53m / s“8x 2.9

17、x105 x5.15x 0.5881360 27.53-0.94740-5 m - 9.47m(d / d )2耳 Pi ci 1 + Q /d /Pi c各分级除尘效率计算结果如下表：表 2-5 分集除尘效率烟尘浓度是X () =m3二级除尘效率需要要达到：() /=%袋式除尘器的选定袋式除尘器是利用最多的过滤式除尘器。其除尘效率高，对亚微米级 粉尘也有很高的除尘效率，可不能造成二次污染，且便于直接回收干料。 尤其是最近几年来，袋式除尘器在大气污染的治理方面作出了庞大奉献， 在国内外及多领域应用愈来愈广，已占除尘设备的 80%。现今国内，焦化、 钢铁、有色行业袋式除尘系统的利用比例已达到 9

18、5%左右；水泥行业通过 结构调整，袋式除尘系统利用比例已达到 80%左右；电力行业袋式除尘系 统的应用比例已达到快要 30%。通过对各类除尘器的比较分析，再结合相 关的详细资料明白，袋式除尘器的初投资和后期运行治理费用都不是很高， 而且具有良好的除尘性能和效率，运行治理也很方便。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，密闭式和放开式；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 4-1 袋式除尘器种类分析除尘种类除尘效率净

19、化程度特点简易袋式30中净化要求滤料薄而光滑，质地柔软，再过滤面上机械振动袋式90中净化生成足够的振动力。清灰方式作用强度很大，而且其强度和频率脉冲喷吹袋式99细净化都可以调节，清灰效果好适用高湿度、高浓度的含尘气体，造价较低，气 气环式袋式99细净化环箱上下移动时紧贴滤袋，使滤袋磨损加快，故障率较高袋式除尘器的总过滤面积：人Q76150.A = 634.58 m 360 v 60 x 2式中：Q欲处置的烟气量 （工况下总烟气量 ），m3/hV通过计算，一机械振动清灰：v二，选取min除尘器的过滤面积必需大于等于。由过滤面积及工况下的烟气量等综合考虑，选取96- 2x 7型气箱脉冲袋式除尘器。

20、下表为所选用的除尘器的相关性能参数。表4-3 96-2x7型气箱脉冲袋式除尘器参数型号96-2x7处理风量（m3/h）94100滤袋风速（m3/min ）过滤面积（mJ1308滤袋数（个）1344耗气量（m3/min ）阻力（pa）1470-1770含尘浓度（g/m）1300其阻碍因素：过滤风速、滤料风速、滤料种类、清灰方式、入口含尘浓度、处置气体性质、净化物料种类等。第 5 章 烟囱的设计及有关计算相关背景资料查相关资料取得，具有必然速度的热烟气从烟囱出口排除后由于具有 必然的初始动量 ,且温度高于周围气温而产生必然浮力， 因此能够上升至很 高的高度。这相对增加了烟囱的几何高度，因此烟囱的有

21、效高度为：H = H + AHS式中：H烟囱的有效高度，m；H 烟囱的几何高度， m；SAH 烟囱抬升高度， m。烟气释放热计算ATQ = 0.35P x Q x Ha v Ts式中： Q 烟气热释放率， kw ；HP 大气压力， 98kPa ；aQ 实际排烟量， m3/svT烟囱出口处的烟气温度，573 K ；ST 环境大气温度a环境大气温度 T =(273+4)K ，大气压力 P =98kPaaaAT 二 T - T 二 573 - 277 二 296Ksa环境大气压下的烟气流量：QV 二 900 x273 + 300 101.325x27398x (1 + 0.06) = (m3/s)A

22、T296Q = 0.35Pax Q x= 0.35 x12.17 x= 2.23kwhv T573s烟囱直径的计算烟囱出口内径可由下式计算d = 0.0188” Q = 0.018,，76550 = 2.32m校核流速v =篇=Z =如)烟气抬升高度计算由Q 1700kw，可得HATT 2x(1.5v D + 0.01Q )H 二sHu式中：V 烟囱出口流速，取20 m/s ; sD 烟囱出口内径， m ；I 烟囱出口处平均风速，取10 m/s .2 x (1.5 x 20 x 2.32+0.01x 2.23)二 13.9m u 14m10H =烟囱的几何高度计算本设计的锅炉燃煤量为 3900

23、 kg/h ，依照表 2 中锅炉总容量与烟囱最低 许诺咼度的关系，取烟囱几何咼度为 Hs = 30m。表 5-2 锅炉房总容量与烟囱最低许诺高度关系锅炉房总容量(t/h )MW烟囱最低允许咼度(m )120122524304107351020714402040142845烟囱的有效咼度为：H=H + H=30+14= 44mS烟囱阻力计算标准状况下的烟气密度为1.36kg / m3，那么可得在实际温度下的密度为：273273 + 300273二 1.36 x 273=0.65kg/m3烟囱阻力可按下式计算：l V2pAp 二入d 2式中：尢一摩擦阻力系数，无量纲，本处取;v 管内烟气平均流速，

24、 m/s ；p 一烟气密度， kg/m 3 ；l 一烟囱长度， m ；d 一烟囱直径， m二 40.96pa0.02 x 40 % I75 2 X 啖1.2 x 2第 6 章 管道系统的设计计算管径的相关计算假设管道采纳薄皮钢管，管内烟气流速取v = 15m/s，那么管道直o径d4 x Q3600 兀 v1式中：Q，300 C时的烟气流量,m3/h ；v 一烟气流速， m/s ； 1代入相关值得：:4 x 761503600x 3.14x15=1340mmf参照圆形通风管道规格，取为1400mm，那么实际烟气流速v0为4 x 761503600 x 3.14 x 1.42= 13.75m/s摩

25、擦阻力损失计算依照流体力学原理，空气在任何横截面形状不变的管道内流动时，摩 擦阻力 Ap 可用下式计算：mApmdv 2pe -2式中：尢一摩擦阻力系数，无量纲；v 管内烟气平均流速， m/s ；0p 一烟气密度，kg/m3 ；l 管道长度，设计的是175 m ；d 一管道直径， m ；关于薄皮钢管，查阅相关资料的钢管的九=0.02o代入相关数值得:Apm二 0.02 x175 X13.752 x 0.652 x1.4二154Pa烟气管道局部阻力损失可按下式计算：a 尸 Pv2Ap 二nZ m2式中： n 一设计弯头个数为 6；Z 局部阻力系数，无量纲；p 一烟气密度， kg/m3；v 管内烟

26、气平均流速， m/s； 在烟气管道中一样采纳的是二中节二端节型 90弯头，其局部阻力损 失系数Z = 0.25，因此感到局部阻力损失为：A p 二 15 x 0.25 x 0.65 x 13.75 2 二 230Pam2管道总阻力损失Ap为：A p = 154+ 230= 384Pa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,-级除尘的阻力为800Pa,二级除尘的阻力位1200Pa，那么系统总压力损失 为：A p = 800 + 154 + 230 + 500 + 800 + 1200 = 3454P

27、a总第 7 章 通风机、电动机的选择风机风量计算选择通风机的风量按下式计算：q = (1 + K)qv,0 1 v式中： q 管道计算的总风量， m3/h ；vK 考虑系统漏风所附加的平安系数，取。1q = (1 + 0.1) x 76150 = 83765m 3/h v,o风机风压计算选择通风机的风压按下式计算：Ap = (1 + K )Ap Po02 p式中： Ap 管道计算的总压力损失， Pa ；K 考虑管道计算误差及系统漏风等因素所采纳的平安系数 2一样管道取，本设计取；p 标定状态下的空气密度，关于引风机p = 0.745kg/m3；00P运行工况下进入通风机时的气体密度。Ap -

28、(1 + 0.12) x 3445 x 0.745 - 2113.61Pa 01.36风机功率计算风机功率N - Kqv0 Ap01000qq x 360012式中 K-电机平安系数，取耳1-风机效率，取75%耳2 机械效率，取N =尺 100爲3600 =1-15 5 佶；2；驚600 = 65J7KW12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，本设计采纳Y9-35型锅炉引风机。表7-1 Y9-35 型引风机性能参数引风机型号流量 m3/h全压 Pa功率 kwY9-354430 47300055045401050结论通过本次的课程设计，让我个人对烟气除尘脱硫的工艺流

29、程有了加倍 深刻的了解，在此进程中涉及到工艺方案的选择。也让我对本来书本上不 是专门了解的知识有了加倍深刻的了解，真正做到了把书本上的知识转化 到实践上了。在这次的计算中，刚开始的时候数据计算并非是一帆风顺的， 出了好多的错误，我就跟班上其他的同窗多次讨论，最终得出了正确的答 案。还有工艺的选择、设备的选择都是通过烈火讨论多方查找资料，通过 各类的尽力才使得课程设计书一步步的完整。但毕竟是第一次接触这种课 题的课程设计，但这其中不免存在很多的错误或不足的地方，希望教师能 够批评指正，从而使课程设计加倍完善。依照计算二氧化硫的浓度为 5760 (m g/m 3)依照排放标准计算的除硫 效率为 %

30、左右，因此选用脱硫效率达 95%的石灰石 /石灰湿式烟气脱硫技 术。而除尘方案的确信那么依照算出其烟尘量 13158.43 (mg/m 3)依照排放 标准计算的除尘效率为 99%左右，进而选用了除尘效率较高的袋式除尘器， 又通过度析选用了除尘率高达 99%的脉冲喷吹袋式除尘器。然后依照确信 的设备依照有关的布局标准完成了整个工艺的整体个平面布局。 参考文献1. 大气污染操纵工程 郝吉明，马广大主编 高等教育出版社2 .工业锅炉除尘设备国家环保局支持 中国环境科学出版社3. 除尘设备设计 化工设备设计全书编辑委员会编著 上海科学 技术出版社4. 锅炉房工艺与设备 刘新旺主编 科学出版社出版社5. 环保设备原理设计与应用 郑铭主编，陈万金副主编 化学工业出版社6. 环保工作者有效手册 杨丽芬，李友琥主编 科学出版社7. 大气污染操纵工程 王丽萍主编煤炭工业出版社8. 燃煤二氧化硫污染操纵技术手册郝吉明，王书肖，陆永琪主编 化学工业出版社9. 锅炉及锅炉房设备 奚士光等主编北京 中国建筑工业出版社10. 大气污染操纵工程 宜纶 化学工业出版社教材出版中心11. 除尘设备设计 金国淼主编 上海科学技术出版社