锅炉房除尘脱硫系统设计汇总.docx

大气课程设计学校：洛阳理工学院指导老师：刘琼姓名：徐亚楠学号:B11070204一、设计概况31.l设计目的31.2设计资料31.3设计内容及规定4二、燃煤锅炉排烟量及烟尘和二氧化硫浓度的计算4三、净化系统设计方案的分析确定6四、除尘脱硫设备的比较和选择74.1 除尘器的选择和设计74.2 脱硫设备设计9五、管网的布置及计算105.1管道布置原则105.2管道管径计算105.3烟囱设计115. 4系统阻力计算13六、风机和电机的选择设计135.1 泵的选择136. 2风机风量计算147. 3风机风压计算146.4电机功率计算15七、总结15八、重要参照文献16摘要：目前，大气污染已经变成了一种全球性的问题，重要有温室效应、臭氧层破坏和酸雨。我国伴随经济的迅速发展，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。由于我国部分地区燃用高硫煤，燃煤设备未能采用脱硫措施，致使二氧化硫排放量不停增长，导致严重卧J环境污染甚至已经直接影响到人们B身体健康。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0烟气污染物浓度达标，而不至于污染环境和危害人体健康。关键词：燃煤锅炉除尘脱硫课程设计一、设计概况1.1. 设计目的通过课程设计的综合训练，深入消化和巩固本课程所学的内容，并使所学的知识系统化。培养运用理论知识进行净化系统设计0初步能力，使我们掌握大气污染控制工程课程所规定0¾基本设计措施，具有初步B大气污染控制工程方案及设备的独立设计能力，锻炼我们查阅和搜集专业资料和设计手册的技能。培养我们综合运用所学的理论知识，独立分析和处理大气污染控制工程实际问题B实践能力。通过设计，理解工程设计的内容、措施及环节，培养我们确定大气污染控制系统的设计方案，进行设计计算、使用技术资料、绘制工程图、编写设计阐明书B能力。1.2. 设计原始资料1 .锅炉型号:SZLlOT.6型（共3台）2 .燃煤量：1550kgh（台）3 .空气过剩系数：1.364 .当地大气压：98kPa5 .飞灰占煤中不燃分比例：18%6 .排烟温度：1507 .烟气密度（标态）：L3kgm38 .烟气出口处离地面2.5m9 .年平均气温18.6；极端最高气温39.9C,极端最低气温T.9C；10 .空气含水（标况）：0.016kgm311 .烟气其他性质按空气计算12 .煤的I工业分析值：CY=67.85%,HY=4.12%,0Y=5.56%,SY=2.52%,AY=16.12%,WY=3.83%粒径/Um1525815583'531含量/%3.64.859.227.14.21.113 .烟气中烟尘颗粒粒径分布：14 .按锅炉大气污染物排放原则（GB13217-2023）中二类区标准执行:原则状态下烟尘浓度排放原则：200mgm3;原则状态下SO2浓度排放原则：900mgmi;1.3. 设计内容及规定1、编写设计计算书设计计算内容包括如下几方面：（2）净化系统设计方案B分析确定。（3）除尘脱硫设备日勺比较和选择：确定除尘脱硫设备日勺类型、型号及规格，并确定其重要运行参数。（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）风机及电机日勺选择设计：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）需要阐明B¾其他问题。（7）编写设计阐明书：设计阐明书按设计程序编写，包括方案确实定、设计计算、设备选择和有关设计的简图等内容。课程设计阐明书应有封面、目录、序言、正文、小结及参照文献等部分，文字应简要、通顺、内容对的完整，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重要构造型式。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）重要除尘脱硫设备剖面图。只需标出设备0¾重要性能参数（重要尺寸），内部构造不用细画。二、燃煤锅炉排烟量及烟尘和二氧化硫浓度的计算燃煤量：1550×3=4650kgh设Ikg燃煤时燃料成分名称可燃成分含量()可燃成分B量(%)理论需氧量mol烟气中组分molC67.8556.5456.5456.54H4.1220.6010.3020.6005.56-1.74S2.520.790.790.79水10.300.570.57灰分16.12合计65.89原则状态下理论空气量理论空气量：65.89×4.78=314.95(molkg)原则状态下日勺体积为:314.95X22.4X10=7.06m7kg(2)原则状态下理论烟气量理论烟气量：65.89X3.78+56.54+20.6+0.79+0.57=327.56mol/kg原则状态下理论烟气体积：327.56×22.4×1O-3=7.34m7kg(3)原则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)=9.88m3kg465Okg煤的烟气量:4650X9.88=45949.44m7h(4)工况下总烟气量Q'=-(m3h)=45949.44×423/273X101.325/98=71196.39(m3/h)每台烟气量:71196.39/3=23732.13m7h(5)原则状态SO2的浓度：Cs2=0.79×64×103÷9.88=5117.41mgm3(6)原则状态烟气浓度：161.2×IO3×18%9.88=2936.84mgmj(7)实际烟气浓度：2936.84X423/273XlOl.325/98=4704.88mgm3(8)除尘效率计算：C=1-/=1-(200/470488)=95.75%式中：6烟气含尘浓度，mgm;C、一锅炉烟尘排放原则中规定值，200mgm'(9)脱硫效率计算Cso=1_1l2LX=1_900/5117.41=82.42%Cso2式中：C,so2原则状态下锅炉二氧化硫排放原则中规定值，900mgI府。CsSo2原则状态下二氧化硫浓度，5.11741×10mgm3；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B¾气体进入脱硫塔，以湿式石灰石/石灰一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脱湿法半干法干法硫石工灰炉IJeIT艺石钠氨冏内*石膏法法法法Zh法叫钙/Jii化床999997766OOOOOOOOO2*X三>*9999999879O88888O55O可靠性高高3.高般高般般高i易不不不不不易不结结结结结结结易易结9垢垢垢垢W垢垢堵塞堵塞堵塞不堵塞不堵塞不堵塞不堵塞堵塞堵塞堵塞不增塞大小中小大lIr中,l,中运行费高很高般低高低般般般般用投资大小较小小大较小较小小较小大通过对脱硫除尘工艺湿法、半干法、干法B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0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1528r粒径/Um558531含量/%3.64.859.227.14.21.1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4-2除尘设备的分类及基本性能表4-3效率较高的除尘器对不同样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、制作以便，体积除尘器名称合用的粒径范围/Um效率/%阻力/Pa一设备费一运行费重力沉降室>50<5050130少少旋风除尘器53060708001500少中文丘里洗涤器0.519098400010000少多电除尘器0.51909850130多中上袋式除尘器0.51959910001500中上多0551010201044>44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小、价格廉价，因此，选用旋风除尘器的XCZ型组合旋风除尘器。4.1.1旋风除尘器的构造设计及选用1、尺寸计算(1)烟气处理量:Q=71196.39(m3h)(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g=5.8每个烟气处理量：71196.39/11=6472.4m7h)u=(2Pp)os=2×900/(1.3×5.8)os=15.45ms在这里取u=16msP=876<900Pa进口面积A=Qu=6472.4/16/3600=0.1124m2根据XLP/B型旋风除尘器尺寸比例入口宽度b=(A2)o5=O.237m筒体直径D=3.33b=0.789m参照XLP/B型旋风除尘器产品系列，取D=820mm,则是XLP/B-8.2-Y型号参数见表型号外形尺寸DHH1LWCC1aa1bb1D1DD3D4质量kgXLP823605492111055452429495349531619214/B-Y005567400851060657.68XLP/B型旋风除尘器外形尺寸(3)选型论证a×b=O.1201?入口风速u=Q=14.98ms旋风除尘器压力损失：ZXP=g/P/2=845.90PaXLP/B型旋风除尘器B分割粒径、分级效率和总效率的计算dc=(18××vr×r0p×vto2)z2=(18×2.4×105×0.56X0.1715/2.l×103×22.44)1/2=2.97m平均粒径/口m0.5246.511.520粒径分布/%1.14.227.159.24.83.6分级效率/%,17.740.757.970.283.791.6总效率/%.66.5通过预除尘后(一级处理),烟尘浓度是4704.88X(1-66.5%)=1576.13mgm3二级除尘B¾效率将要抵达：(1576.13-200)/1576.13=87.3%二级除尘设备选择在选择除尘技术时，应充足考虑经济性、可靠性、合用性和社会性等方面的影响。除尘技术确实定受到当地条件、现场条件、燃烧煤种特性、排放原则和需要抵达的除尘效率等多种原因的影响。通过各方面原因比较，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，并且其强度和频率都可以调整，因此清灰效果好。综合比较，将选用脉冲袋式除尘器4.2脱硫技术的选择我国由于地区广阔，各地经济条件，燃煤煤质、脱硫剂来源、环境保护规定等不尽相似，结合有关材料，该锅炉脱硫技术的选用应考虑如下重要原则：1.技术成熟、运行可靠，至少在国外己经有商业化先例，并有较多日勺应用业绩。2 .脱硫后烟气中BSO2抵达(GBI3271-2023)中二类原则。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%如下，烟气脱硫后发电成本增长不超过0.03元/(KWh)4 .脱硫剂供应有保障，占地面积小，脱硫产物可回收运用或卫生处理处置。5 .通过之前对基础资料的物料衡算，该燃煤锅炉日勺脱硫效率应抵达77.20%o综合以上的分析和规定，我们组最终决定选用石灰石/石灰一石膏法作为该锅炉的脱硫工艺。采用该工艺B优势如下：1 .首先石灰石/石灰一石膏法开发较早，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)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%。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、冷却后送入吸取塔，吸取塔内用配置好的石灰石或石灰浆液洗涤含S02烟气，经洗涤净化B¾烟气经除雾和再热后排放。石灰浆液在吸取SO2后，成为具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6080C下被4.9×IO5Pa的压缩空气氧化。生成H石膏经增稠器使其沉积，上清液返回吸取循环系统，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状况和锅炉房现场0实际状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争简朴，紧凑，管路短，占地面积小，并使安装、操作和检修以便。5.2管道管径计算=用书=三=")(4-1)（三）惮接格岩壁摩M科PHmDX2002503003504004505006007008009001000UOOj1200UOO116000255S5555566668677婵接球堀曾（Q235A20）0655666667T778869IO105566677899IO11H1216；667788910111213K15162.5789910111213151602533333.53.53.5444454.5簿授不铸帆曾0.6333.53.53.5444.55566103.53.54454555.567781.6445567789102.556789910121315式中。一一工况下管道内B烟气流量，m3s;烟气流速，ms,（可查有关手册确定，对于锅炉烟尘厂1015ms)o¢(v=14ms,取整d=140Om?表5-1焊接钢管壁厚内径：di=1400-2x7=1386nun由公式d=栏可计算出实际烟气流速:4。4 x 71196.39/3600d2万(1.386)213.12("zs)5.3烟囱设计5.3.1烟囱高度计算有三台锅炉，每台10th,根据锅炉大气污染物排放原则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/(th)11-2266-1010202635烟囱最低高度/m202530354045锅炉总B蒸发量/(t/h)：3x10=30,则烟囱最低高度45m。5.3.2烟囱直径计算表5-3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10"2045自然通风682.53烟囱出口内径可按下式计算:“2=0.0188JW=1.12(m)Q通过烟囱的工况总烟气量，/v一一按表三选用B¾烟囱出口烟气流速，加/S。根据表5-3取20加IS求得4=1.12m3.6烟囱B¾抽力S,=0.0342”(E-加JB(N)式中H烟囱高度，m；4外界空气温度，"C；%烟囱内烟气平均温度，B当地大气压，0。°s=0.0342 × 45 ×(1273 + 18.61273 + 150)×98×103=160.67(Pd)5.4系统阻力计算摩擦压力损失式中：L管道长度，?;d管道直径，m；p烟气密度,V管中气流平均速率,m/s；2一一摩擦阻力系数,是气体雷诺数Re和管道相对粗糙度K/dB¾函数。查手册得：实际中对金属管道值可取002,对砖砌或混凝土管道可取0.04o对于614OOnIm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抵达20ms,锅炉出口烟气流速经计算靠近12?/S(粗略计算，忽视除尘器、脱硫装置的减速)。4=%且X(LM+Zo)=OO2×-LL-×(5×202+75×122)=ll8.86(Pa)2d2×1.45.4.2局部压力损失(Pa)P=X=0.2×12×k312=224M(Pa)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：C异形管件的局部阻力系数可查到，取J=0.2V一一与像对应B断面平均气流速率,m/sP烟气密度，kgm35.4.3系统总阻力（除尘器的压力损失在100O1500Pa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泵时选择水泵其作用是将地下水的水送往循环水冷却塔，于地面安装，提高高度5m,流量90m7h,查工业水处理设备手册，选用型号为IS80-65160的水泵2台，一用一备，性能参数如下：表6T水泵性能参数程流量$功率机功率率第速量出口径0m120m3/h6.79kW.5kw8%2900rmin4kg5mm循环水泵其作用是将冷却水从集水池提高到冷却塔，于地面安装，提高高度13.8m,流量90m3h,查工业水处理设备手册，选用型号为ISlOO-80T25日勺水泵2台，一用一备，性能参数如下:表6-2循环水泵性能参数表程流量功率机功率率取速量出口径172045m3/.28kIk4900r1OmmmhWW%min3kg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取塔，选用型号为665-50-125时泵2台，一用一备，性能参数如下：表6-3碱液泵性能参数电机功率电动机转速流量扬程率轴功1.5kW2900r/min12.5m3h32mkw1.796.2风机风量计算式中：1.1-风量备用系数；。-工状态下风机前标态下风量，myh,-风机前烟气温度，150,B-当地大气压力，kPaoC273+150101.325CCCrrlr/3/JQy=LlX45949.44××=80973.17(n3/h)6.3风机风压计算对于除尘器后装B¾风机风压计算:口10.v,-273+f0101.3251.293_Hv=1.2(>-5v)-××Pa，乙“273+%Bpy式中：1.2-风压备用系数；24人-系统总阻力，PaxSY-烟囱抽力，Pa;%-风机前烟气温度；外-风机性能表中给出的试验用气体温度；4-原则状况下烟气密度，1.35依/加。11IC八UCCU1"Nf273÷150101.3251.293IUQICU11HV=I.2x(1593.5-160.67)x××=1581.25(Pa)'273÷200981.3根据以上计算，对照常用风机性能表选定Y5-50-12.6C型号0¾风机，其性能规格如下表6-4所示。表6-4Y6-41-7.IC型锅炉离心引风机风机性能表型号转速(rmin)流量(m3h)全压(Pa)有效功率(KW)Y6-41-7.IC22001581981712454348318.546.4电机功率计算NQR/Ne=;:(W)3600x10007%式中。,-风机风量，M3;Hy-风机风压，Pa7-风机在全压头时B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=1，用联轴器连接时4=0.950.98,用V形带传动时=0.95；夕-电动机备有系数，对引风机，=3= 60.84(Aw)“0973.17x1581.25x1.33600×l000×0.8×0.95根据电动机B¾功率Ne,选定与Y280M-2型电动机。其性能表如表6-5所示。表6-5Y280M-2型电动机的性能表电动机转速(rmin)功率(KW)Y280M-2297090七、总结7.1方案的优势1.最终排放烟气中污染物浓度估计为:S205(K)mgm3,烟尘100mgm3°不仅低于排放原则，并且在后来23年内排放原则再严格也有合用。2 .通过一级除尘后，除去大部分粗粉尘,对背面日勺二级除尘起了很大日勺作用。除尘效果更好，对二级除尘器的损害，有很好的保护，从而减少对仪器的维修费用，提高仪器的使用寿命。3 .通过二级除尘，减少压损，减少对滤袋、除尘仪器均有不利日勺影响，减少仪器0¾操作规定和运行耗能。4 .废气通过二级除尘系统后，已抵达烟尘排放原则(W200mgn?),再通过背面的旋流板塔氧化镁湿法脱硫工艺，估计可以抵达99%,使用本方窠烟尘排放不会超标。7.2方案的可持型：1.通过二级除尘，设计总除尘效率抵达96%,减少压损，减少对滤袋、除尘仪器均有不利B¾影响，减少仪器B操作规定和运行耗能。同步也为后来日勺排放原则更为严格留了很大的I空间。2 .除尘系统过于复杂庞大，总体站0¾面积大，维护维修量大，一次性投资大,又加上投资的周转回报慢，对一般中小型的生产单位难于承受。3 .脱硫产物的运用和回收，在老式上大多是采用抛弃法，目前这方面的市场有待开发，根据当地区盛产甘蔗、香蕉，可以在作肥料这方面开发。4 .因此可以考虑，目前不用二级除尘，而是只通过一级初处理后（使用旋风除尘器，提高风速，使除尘效率抵达85%）,直接进入脱硫工艺，加强旋流板塔氧化镁湿法脱硫的除尘效率，使除尘脱硫都可以达标，产物可以直接作肥料。这样可以省去本方案中的二级处理的投资费用，减少仪器的维护维修费用，也减少能耗。从而抵达既可以达标排放，又可以节省成本，提高企业的盈利。5 .改善的要点1）一级初处理使用旋风除尘器，使用大功率风机，提高入口风速，使除尘效率抵达85%。2）在气体进旋流板塔前，加个文丘里管，使切入速度加大，气体分散，使气液更充足接触。八、参照文献郝吉明、马广大主编，大气污染控制工程第三版，高等教育出版社周敬宜主编，环境保护设备及课程设计，北京：化学工业出版社柴晓利、冯沧、党小庆等编著，环境工程专业毕业设计指南，北京：化学工业出版社马广大主编，大气污染控制技术手册，北京：化学工业出版社童华主编，环境工程设计，北京：化学工业出版社