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1、课程设计说明书 某燃煤锅炉房除尘脱硫系统设计 专业： 环境工程13-1 姓名： 陈启帆 学号： 23 2016年 6 月 21目 录1 概述21.1设计目的21.2设计原始资料21.3设计内容32 燃煤锅炉排烟量，烟尘浓度、二氧化硫浓度的计算42.1标准状态下理论空气量42.2标准状态下理论烟气量42.3标准状态下实际烟气量42.4标准状态下烟气含尘浓度52.5标准状态下烟气中二氧化硫浓度的计算53 除尘器的选择73.1除尘器应该达到的除尘效率73.2除尘器的选择7 3.3脱硫设备的设计与计算84 确定除尘器、风机和烟囱的位置及管道的布置124.1各装置及管道布置的原则124.2管径的确定12
2、5烟囱的设计135.1烟囱高度的确定135.2烟囱直径的计算135.3烟囱的抽力146 系统阻力计算156.1摩擦压力损失156.2局部压力损失167风机和电动机的选择及计算197.1标准状态下风机风量计算197.2风机风压计算197.3电动机功率计算20参考文献211 概述1.1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。1.2设计原始资料1、锅炉耗煤及排烟情况锅炉
3、型号：SZL8-1.25型（共3台）燃煤量：1196 kg/h（台）烟气出口处离地面2.5m排烟温度：160烟气密度（标态）：1.304kg/m3空气过剩系数：1.40飞灰占煤中不燃分分比例：19%2、煤质分析CY=65.5%，HY=5.5%，OY=4.5%，NY=1%，SY=1%，AY=15.5%，WY=6%，VY=1%3、粉尘粒径分布粒径（m）15258155835131含量（%）3.64.849.237.14.21.14、气象资料当地气象资料显示：该地区年平均气压97.86kPa；空气中含水（标态）：0.0129kg/m3；年平均气温18.6 ；极端最高气温38.5 ；极端最低气温-1
4、。出口烟气按锅炉大气污染物排放标准（GB13271-2014）中二类标准执行。烟尘浓度排放标准（标准状态下）：50mg/m3二氧化硫排放标准（标准状态下）：300mg/m31.3设计内容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、管网布置及计算：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、 编写设计说明书，约11.5万字。7、图纸
5、要求：（1）除尘系统图一张（推荐图幅A2）。系统图应按比例绘制、标出设备、管件编号，并附明细表。（2）除尘系统平面图一张（推荐图幅A2）。2 燃煤锅炉排烟量、烟尘和二氧化硫浓度的计算2.1标准状态下理论空气量建立煤燃烧的假定：1. 煤中固定氧可用于燃烧；2. 煤中硫主要被氧化为 SO2；3. 不考虑NOX的生成；4. 煤中的N在燃烧时转化为N2。标准状态下理论空气量： m/kg式中 =65.5%，=5.5%，=1%，=4.5%分别为煤中各元素所含的质量分数。结果为=7.02 m/kg2.2标准状态下理论烟气量标准状态下理论烟气量： m/kg 式中 标准状态下理论空气量，； 煤中水分所占质量分数
6、，6%； N元素在煤中所占质量分数，1%。结果为=7.59 2.3标准状态下实际烟气量标准状态下实际烟气量： m/kg式中 空气过量系数； 1.40 标准状态下理论烟气量，； 标准状态下理论空气量，；标准状态下烟气流量应以计，因此，结果为 =10.44 2.4标准状态下烟气含尘浓度标准状态下烟气含尘浓度： kg/m式中 排烟中飞灰占煤中不可燃成分的质量分数，19%； 煤中不可燃成分的含量；15.5% 标准状态下实际烟气量，。结果为 C=0.00282 =2820 2.5标准状态下烟气中二氧化硫浓度的计算 mg/m式中 煤中含可燃硫的质量分数；1% 标准状态下燃煤产生的实际烟气量, 。结果为 =
7、1915.7 3 除尘器的选择3.1除尘器应该达到的除尘效率 标准状态下烟气含尘浓度，； 标准状态下锅炉烟尘排放标准中规定值，。结果为 =98.2%脱硫效率计算： 式中： 标准状态下锅炉二氧化硫排放标准中规定值为300。 标准状态下二氧化硫浓度1915.7；3.2除尘器的选择工况下烟气流量： m/h式中标准状态下的烟气流量，工况下烟气温度，K标准状态下温度，273 K结果为= 19804 根据工况下的烟气量、烟气温度及要求达到的除尘效率确定除尘器：选择LDB-70脉冲袋式除尘器，产品性能规格见表3.1型号过滤面积/袋数量/条滤袋规格/（L）设备阻力/Pa过滤效率（%）入口含尘浓度/（g/m）过
8、滤风速/（m/min）LDB-70132901205000120099.50%1513外形尺寸（长宽高）/mm设备质量/kg喷吹压力处理风量/（m/h）脉冲数量/个脉冲控制仪2000220080002700（2040）10480002370020电控表3.1LDB-70脉冲袋式除尘器产品性能规格根据资料得滤袋规格为直径高：1205000mm，外形尺寸为长宽高：200022008000mm。（4）袋径及长径比袋径取d=0.12m，滤袋的长度取L=5m，则长径L/D=5/0.12=41.6（5）.工艺中袋式除尘器中滤料面积的计算（6）确定滤袋尺寸：直径d=0.12m，高度l=5m，则每条滤袋面积a
9、： 滤袋条数： 过滤面积为A=881.88=165.4（7）核算过滤气速 在2-5m/min的范围内，符合要求。除尘器入口烟气高度设为3m，出口烟气高度为7m3.3 脱硫设备的设计与计算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
10、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SO2，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(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
11、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。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。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.吸收塔内流量
12、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： 式中： 吸收塔内烟气流量，； 标况下烟气流量，； 4.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： 则塔径d为： 取塔径。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=3s，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2m，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
13、1m。（2）除雾区高度：除雾器用来分离烟气所携带的液滴,在吸收塔中,由上下两极除雾器(水平或菱形) 及冲水系统(包括管道、阀门和喷嘴等) 构成。每层除雾器上下各设有冲洗喷嘴。最后一层喷淋层到除雾器的距离1m,除雾器的高度为2.5m ,除雾器到吸收烟道出口的距离为0.5m。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： 式中：液气比，一般为1525，取16； 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2000mm，然后再根据计算浆池高度： 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
14、.82m。本设计中取为1.2m（4）喷淋塔烟气进口高度设计： 喷淋塔烟气进口高度，烟气出口高度与进口高度相同（5）吸收塔高度： 4 确定除尘器、风机和烟囱的位置及管道的布置4.1各装置及管道布置的原则根据锅炉运行情况及锅炉现场的实际情况确定各装置的位置。一旦确定各装置的位置，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管径的确定管道直径：式中工况下管道内烟气流量，烟气流速 m/s (对于锅炉烟尘=10-15 m/s)取=14 m/s结果为 m圆整并选取风道:表4.5 风道直径规格表外径D/mm钢制板风管外径允许偏差/m
15、m壁厚/mm70011内径 :700-21=698mm由公式可计算出实际烟气流速： m/s5烟囱的设计5.1烟囱高度的确定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（表5.1）确定烟囱的高度。表5.1 锅炉烟囱的高度锅炉总额定出力/(t/h)11-22-66-1010-2020-35烟囱最低高度/m202530354045锅炉总额定出力：38=24（t/h）,故选定烟囱高度为45 m 5.2烟囱直径的计算烟囱出口内径可按下式计算： m式中 通过烟囱的总烟气量，； 按表5.2选取的烟囱出口烟气流速，m/s表5.2烟囱出口烟气流速/ (m/s)通风
16、方式运行情况全负荷时最小负荷时机械通风10-204-5自然通风6-102.5-3选定=4m/s结果为 : = 2.29m取d=2.3 m。烟囱底部直径： (m)式中 烟囱出口直径，m； 烟囱高度，m； 烟囱锥度（通常取i=0.02-0.03）。 取i=0.02结果为:d=4.1（m）5.3烟囱的抽力 (Pa)式中 烟囱高度，m； 外界空气温度， C 烟囱内烟气平均温度，C 当地大气压，Pa。结果为:烟囱烟气入口高度与风机水平。6 系统阻力计算6.1摩擦压力损失（1）对于圆管： Pa式中 摩擦阻力系数（实际中对金属管道可取0.02.对砖砌或混凝土管道可取0.04）。 管道直径,m 烟气密度，kg
17、/m3 管中气流平均速率, m/s 管道长度,m对于直径700mm圆管：L=60m结果为: Pa6.2局部压力损失 Pa式中 异形管件的局部阻力系数， 与相对应的断面平均气流速率，m/s 烟气密度，kg/m3图中2为渐缩管。 图6.2 除尘器入口前管道示意图45度时，=0.1，取=45度，=14.2m/s结果为：L1=0.05tan67.5=0.12（m）图中三为渐阔管 查大气污染控制工程附表十一，并取=30度，则图中1为渐扩管45度时，=0.1，取=30度，=14.2m/s结果为：一共3处，所以损失为：8.13=24.3Pa图中1、2均为90度弯头 D=700，取R=D则=0.23结果为：两
18、个弯头一共9处总损失为37.29=334.8Pa对于如图中所示T形三通管V1l1V2l2V3l3T形三通管示意图=0.78对于T形合流三通=0.55结果为：一共四处，总损失为：44.44=177.6Pa系统总阻力（其中锅炉出口前阻力为800Pa，除尘器阻力1128Pa）为: 7 风机和电动机的选择及计算7.1标准状态下风机风量计算式中 1.1风量备用系数， 标准状态下风机前表态下风量，m3/h 风机前烟气温度，若管道不太长，可以近似取锅炉排烟温度, C 当地大气压，kP结果为(m3/h)7.2风机风压计算 Pa式中 1.2风机备用系数； 系统总阻力，Pa； 烟囱抽力，Pa 风机前烟气温度，C
19、风机性能表中给出的试验用气体温度，C 标准状态下烟气密度，kg/m3结果为 根据Hy和Qy，选定Y6-41-11No9C型的引风机表7.2 Y6-41-11No9C引风机性能表转速/r/min流量/m3/h全压/Pa内效率/%所需功率/kw14702480337117918.5风机出口和入口烟气高度均设0.52m7.3电动机功率计算 式中风机风量，m3/h风机风压，Pa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）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=0.950.98，用V型带传动时=0.95电动机备用系数，对引风机，=1.3根据电动机的功率、风机的转速、传动方式选定Y225S-4B3型电动机。参考文献1 周兴求主编。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，20042 张殿印主编。除尘器手册。北京：化学改天出版社，20073 黄学敏主编。大气污染控制工程实践教程。北京：化学工业出版社，20034 陆耀庆主编。供暖通风设计手册。北京：中国建筑工业出版社，20035航天部第七研究设计院编。工业锅炉房设计手册。北京：中国建筑工业出版社，1986