大气污染控制工程课程设计某燃煤采暖锅炉房烟气除尘脱硫系统设计

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1、大气污染控制工程课程设计系别：专业：姓名：学号：日期：2011某燃煤采暖锅炉房烟气除尘脱硫系统设计一、课程设计目的：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系统净化设计的初步能力。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、绘制工程图、使用技术资料、编写设计说明书的能力。二、原始资料锅炉型号：SZL4-13型，额定蒸发量2.8MW/h设计耗煤量：见附表。排烟温度：160烟气密度（标准状态下）：1.34kg/m3空气过剩系数：1.4排烟中飞灰占煤中灰分（不可燃成分）的比例，见附表。烟气在锅炉出口

2、前阻力：800Pa当地大气压力：97.86kPa冬季室外空气温度：1空气含水（标准状态下）按0.01293kg/m3烟气其它性质按空气计算。燃煤煤质如下表所示。表 燃煤煤质（按质量百分含量计，%）组别CYHYSYOYNYWYAYVY(3)6841.451614.613净化系统布置场地如图1所示的锅炉房北侧20m以内。三、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：（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

3、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。（2）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

4、有方位标志（指北针）。（3）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。（4）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。四、提交成果（1）完成设计说明书1份。（A4）（2）附图：工艺流程图1张（A4）、平面布置图1张（A4或A3）、除尘脱硫系统图1张（A4或A3）、主要除尘脱硫设备剖面图12张（A4）。学号锅炉台数设计耗煤量kg/h/台烟尘排放因子煤质组别23265021（3）五、课程设计说明计算1.烟气量、烟尘和二氧化硫浓度的计算：（1）标准状态下理论空气量Qa=4.76(1.867CY+5.56HY+0.7SY-0.7OY)

5、=4.76(1.867*68%+5.56*4%+0.7*1.4%-0.7*5%) =(1.5018-0.7*5%)*4.76=6.9818(m3/kg)式中：CY, HY, SY, OY 分别为煤中各元素所含的质量分数。（2）标准状态下理论湿烟气量（设空气含湿量12.93g/m3）Qs=1.867(CY+0.375SY)+11.2HY+1.24WY+0.016Qa+0.79Qa+0.8NY =1.867(68%+0.375*4%)+11.2*4%+1.24*6%+0.016*6.9818+0.79*6.9818+0.8*1%=1.2794+6.1577=7.4371 ( m3/kg)式中：Qa

6、标准状态下理论空气量，m3/kg； WY煤中水分所占质量分数，%； NYN元素在煤中所占质量分数，。（3）标准状态下实际烟气量Qs=Qs+1.016(a-1) Qa =7.4371+1.1016*(1.4-1)*6.9818=10.2745(m3/kg)式中： a空气过量系数 Qs标准状态下理论烟气量，m3/kg； Qa标准状态下理论空气量，m3/kg。（4）标准状态下烟气含尘浓度 =21%*14.6%/10.2745=0.002984(kg/m3)式中：dsh排烟中飞灰占煤中灰分（不可燃成分）的质量分数，排放因子，； AY煤中灰分（不可燃成分）的含量，； Qs标准状态下实际烟气量，m3/kg

7、。（5）标准状态下烟气中二氧化硫浓度的计算=2*0.8*1.4%/10.2745*106 =2.1802*103(mg/m3)式中：SY煤中含可燃硫的质量分数； Qs标准状态下燃煤产生的实际烟气量，m3/kg。2、除尘脱硫装置的选择设计（1）除尘脱硫装置应达到的净化效率：=1-200/(2.984*103)=93.30%(2)除尘器的脱硫效率：=1-900/2.1802*103=58.72%式中：C标准状态下烟气含尘、SO2浓度，mg/m3； Cs标准状态下锅炉烟尘、SO2排放标准中规定值，mg/m3。 (3)产生烟气量：Q=2*QS*W =2*10.2745*650 =13356.85 (m

8、3/h) (4)除尘器的选择：结合除尘效率和烟气的性质选用带式除尘器、由烟气的物理性质及烟气的排放要求选择玻璃纤维做滤料，选择逆气流清灰方式。综合以上要求选择DFC-6-524型反吹袋式除尘器，参数及性质如下表示附表：DFC-6-524型反吹袋式除尘器主要参数及规格编号处理风量M3/h流速m/min过滤面积/m2滤袋除尘器阻力/kpa使用温度/。c室数尺寸/mm条数材质DFC-6-524188640.6524180x6100152玻璃纤维1.5-2.02804规格HH1H213abdDFC-6-524810153986060492039384012700（5）脱硫装置采用先除尘后脱硫工艺，本设

9、计脱硫设施采用填料塔进行吸收净化，只确定其塔径和填料层高度。具体步骤如下：吸收剂的选择：选用石灰石浆液作为洗手液填料的选择：陶瓷拉西环其特性如下表所示填料尺寸实际尺寸(外径*高*厚)比表面积（A）/(m2/m3)孔隙率/(m2/m3)堆积密度(pp)/(kg/m3)填料因子/m-1陶瓷拉西环（乱堆）2525*25*21900.78505450（二）最少吸收剂用量的计算：Mcaco3=V*C so2*Mcaco3/Mso2/Fr*St=13356.85x2.1802x58.72%x100.09/64.06/92%x1.03=29911.5958(Kg/h)式中：mCaCO3 石灰石消耗量，kg/

10、h V 烟气流量：m3/h C so2原烟气中SO2含量： g/Nm 3 =脱硫率：58.72% M CaCO3 CaCO3的摩尔量，100.09kg/kmol M SO2 SO2的摩尔量，64.06kg/kmol FR 石灰石纯度，92% St钙硫比：1.03(三)液泛气速与填料塔的压降填料塔的压降影响动力消耗和正常操作费用。影响压降和液泛气速的因素很多，主要有填料的特性。气体和液体的流量及物理性质等。埃克特（Echert）等人提出的填料塔压降。液泛和各种因素之间的关系见图1。图1 填料塔液泛点与压降的通用关系图图中横坐标为=(1.34/1230)0.5(29911.5958/13356.8

11、5/1.34)=0.055选用乱堆填料泛点线查图1通用关系图得纵坐标为Uf()=0.175解得：Uf=2.1447m/s取U。=0.7Uf=0.7x2.1447=1.5013 m/s其中， 液气比 、气体、液体密度，kg/m3 液体粘度，Pas; 填料因子，m-1 水的密度与液体的密度之比； 空塔气速，m/s Uf 泛点气速，m/s g 重力加速度 (2)就算压降：则纵坐标=(1.50132x450x1000/1230x1.34x0.720.2)/(9.81x1230)=0.08575横坐标为=(1.34/1230)0.5(29911.5958/13356.85/1.34)=0.055查表得压

12、降为：1000Pa/m（四）填料塔塔径的计算填料塔直径D取决于处理的气体量Q和适宜的空塔气速，即：D=1.774m/s(五) 伴有化学反应的吸收塔填料层高度的计算气相总传质单元数可由实验测得，常用吸收设备的总传质高度值在（0.15-1.5）m本实验吸收设备的总传质高度取1.2填料层高度：Z=HOGxNOG=0.12xLn（y1/y2）=0.12xLn（m1/m2）=0.12x Ln（2180.2/900）=1.062m其中：NOG：气相总传质单元数因为二氧化硫含量很小，y1/y2约等于m1/m23、确定除尘脱硫设备、风机和烟囱的位置及管道的布置（1）各装置及管道布置的原则根据锅炉运行情况和锅炉

13、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。（2）管径的确定取V=12m/s =（4x13356.85/3600）/（3.14x12）0.5=0.628（m）式中： Q工况下管内烟气流量，m3/s； v烟气流速，m/s，（查有关手册，对于锅炉烟尘v10-15m/s）圆整后取d=0.6m则此时V=13.13m/s4、烟囱的设计（1）烟囱高度的确定根据锅炉大气污染物排放标准（GB132712001）规定（见表2）确定烟囱高度表2 锅炉烟囱高度表锅炉房装机总容量MW0.70

14、.71.41.42.82.877141428t/h1122441010202040烟囱最低允许高度m202530354045取烟囱的最低高度为H=35m（2）烟囱直径的计算烟囱出口内径可按下式计算=0.0188（13356.85/8）0.5=0.768m式中：Q通过烟囱的总烟气量，m3/h； u查有关标准，选取的烟囱出口烟气流速，8m/s。烟囱底部直径：=0.768+2x0.025x35=2.518m式中：d2烟囱出口直径，m； H烟囱高度，m； i烟囱锥度，通常取i=0.025（3）烟囱的抽力： =0.0342*35*【1/（273-1）-1/（273+160）】*97.86*103=160

15、.1284式中： H烟囱高度，m； tk外界空气温度，-1； tp烟囱内烟气平均温度，160； P当地大气压，Pa。5、系统阻力的计算（1）摩擦压力损失，对于圆管： =0.02x40.9/0.6x1.34x13.132/2=157.47pa式中： L管道长度，40.9m； d管道直径，0.6m； 烟气密度，1.34kg/m3； u管中气流平均速率，m/s； 摩擦阻力系数，取0.02（2）局部压力损失 =0.3x1.34x13.132/2=34.652pa式中：异形管件的局部阻力系数， u与相对应的断面平均气流速率，m/s； 烟气密度，kg/m3。总的阻力：=+*3=261.429pa（3）风机

16、风压的计算 =（1+0.15）x13356.85x（273+160）/273x101.325/97.86 =25225.4278m3/h式中：K2考虑管道计算误差及系统漏风等因素所采用的安全系数。取0.15； h系统总阻力，Pa； Sy烟囱抽力，Pa；0、p0、T0风机性能表中给出的标准状态的空气密度、压力、温度。一般说，p0=101.3kPa，对于引风机T0=200，0=0.745kg/m3。、p、T运行工况下进入风机时的空气密度、压力、温度。选用Y5-48型风机其性能参数如下表：类别型号名称全压（pa）风量（m3/h）电机功率（KW输送介质温度。c适用范围锅炉用Y5-48离心引风机774-

17、44531781-688172.2-1102501-20t/h锅炉引风（4）电动机功率的计算=（25225.4278x64.768x1.3）/（3600x1000x0.6x0.95）=1.035KW式中： Qy风机风量，m3/h； py风机风压，Pa； 1风机在全压头时的效率取0.6 2机械传动效率，当风机与电动机直联传动时21，用连轴器时20.950.98，用V形带传动时20.95； 电动机备用系数。对引风机，1.3。选用Y90L-4型电机其性能如下表示；功率（KW）型号电流（A）转速（r/min）效率（%）功率因数堵转转矩堵转电流最大转矩额定转矩额定电流额定转矩1.5Y90L-43.714

18、00790.792.26.52.2六、小结：这次大气污染控制工程课程设计我们主要设计一燃煤电厂的燃煤锅炉烟气除尘系统，通过这次课程设计我们进一步消化和巩固课本中所学的内容, 这次课题让我们可以综合利用所学到的大气污染控制工程的知识.通过亲自动手查阅大量的参考书目和数据资料,分析各种除尘器的优缺点来确定除尘器的选择，确定烟尘浓度计算，除尘器设计和管网的布置。了解了许多燃煤采暖锅炉房烟气除尘设计的类型及其各自采用的设计数据，使自己具备编写设计说明书的初步能力。这次课程设计也使我了解到了我在学习上的不足，比如对于工具书的使用不熟练，有些参数甚至不会查这也为我下阶段的学习指明了方向。这次课程设计也让我

19、受益匪浅，培养了我们独立解决课程设计中遇到各种问题的能力。七、课程设计教材及主要参考资料1、课程设计教材：郝吉明，马广大等编著. 大气污染控制工程. 第1版.北京： 高等教育出版社，19892、主要参考资料：（1）张殿印、王纯主编，除尘器手册，化学工业出版社，2005（2）魏先勋主编，环境工程设计手册，湖南科学技术出版社，2002（3）蒲恩奇，任爱玲等编.大气污染治理工程. 北京：高等教育出版社，2002（4）张殿印，王纯主编.除尘工程设计手册.化学工业出版社，20003.9（5）黄学敏等主编。大气污染控制工程实践教程，化学工业出版社，2003（6）除尘设备设计安装.运行维护及标准规范操作指南(上)(中)(下).吉林音像出 版社,2003.9（7）罗辉主编. 环保设备设计与应用. 北京：高等教育出版社，1997（8）钢铁企业采暖通风设计手册.北京：冶金工业出版社，2000（9）陆耀庆主编.供暖通风设计手册.北京：中国建筑工业出版社，1987（10）同济大学等编. 锅炉及锅炉房设备. 北京：中国建筑工业出版社，1986（11）风机样本.各类风机生产厂家14