燃煤鍋爐煙塵脫硫除塵系統(tǒng)設計課程設計

1、<p><b>　　大氣污染控制工程</b></p><p><b>　　課 程 設 計</b></p><p>　　燃煤鍋爐煙塵脫硫除塵系統(tǒng)設計 </p><p><b>　　目　錄</b></p><p><b>　　前　言2</b><

2、;/p><p>　　第1章 設計依據(jù)3</p><p>　　1.1、設計目的3</p><p>　　1.2、設計原始資料3</p><p>　　1.3、國家標準：4</p><p>　　第2章 鍋爐氣、塵有關數(shù)據(jù)計算4</p><p>　　2.1 燃煤鍋爐煙氣量、煙塵4</p>

3、;<p>　　2.1.1 煙氣量的計算4</p><p>　　2.1.2 工況下的煙氣流量5</p><p>　　2.2 煙塵濃度和除塵效率5</p><p>　　2.2.1 煙塵濃度5</p><p>　　2.2.2 除塵效率5</p><p>　　2.3 二氧化硫的相關計算5</p&

4、gt;<p>　　2.3.1 二氧化硫的濃度5</p><p>　　2.3.2 脫硫效率6</p><p>　　第3章 除硫方案的分析確定6</p><p>　　3.1 脫硫方案的確定6</p><p>　　3.2 吸收塔的相關計算6</p><p>　　3.2.1吸收塔內(nèi)流量計算6</

5、p><p>　　3.2.2吸收塔徑的計算6</p><p>　　3.2.3吸收塔徑的高度7</p><p>　　第4章 除塵方案的確定與選擇8</p><p>　　4.1除塵器的選擇8</p><p>　　4.1.1 旋風除塵器的結構設計及選用11</p><p>　　4.2.2 袋式除塵

6、器的選定13</p><p>　　第5章 煙囪的設計及有關計算15</p><p>　　5.1 相關背景資料15</p><p>　　5.2 煙氣釋放熱計算15</p><p>　　5.3 煙囪直徑的計算16</p><p>　　5.5 煙囪的幾何高度計算17</p><p>　　5

7、.6 煙囪阻力計算17</p><p>　　第6章 管道系統(tǒng)的設計計算17</p><p>　　6.1 管徑的相關計算17</p><p>　　6.2 摩擦阻力損失計算18</p><p>　　6.3 系統(tǒng)總阻力計算19</p><p>　　第7章 通風機、電動機的選擇19</p><p

8、>　　7.1 風機風量計算19</p><p>　　7.2 風機風壓計算19</p><p>　　7.3 風機功率計算20</p><p><b>　　結　論20</b></p><p><b>　　參考文獻21</b></p><p><b>　　

9、前　言</b></p><p>　　眾所周知，大氣污染已經(jīng)變成了一個全球性的問題，主要有溫室效應、臭氧層破壞和酸雨。而大氣污染可以說主要是人類活動造成的，大氣污染對人體的舒適、健康的危害包括對人體的正常生活和生理的影響，大氣污染已經(jīng)直接影響到人們的身體健康。近百年來，西歐，美國，日本等工業(yè)發(fā)達國家大氣污染事件日趨增多，本世紀50-60年代成為公害的泛濫時期，世界上由大氣污染引起的公害事件接連發(fā)生，例如

10、：英國倫敦煙霧事件，日本四日市哮喘事件，美國洛杉磯煙霧事件，印度博帕爾毒氣泄漏事件等等，不僅嚴重地危害居民健康，甚至造成數(shù)百人，數(shù)千人的死亡。</p><p>　　早期的二氧化硫污染限于局地，近幾十年來二氧化硫的過度排放因、引起的酸沉降引起了人們的高度重視。人們開始關注有二氧化硫等氣態(tài)物質(zhì)在大氣中形成的二次微元離子，他們不僅影響人體健康，大氣的可見度，還造成了全球氣候變化。控制二氧化硫的排放已經(jīng)成為各國針對氣候變

11、化的一項有力措施。</p><p>　　此次的課程設計主要是脫去燃煤產(chǎn)生的二氧化硫，除去其產(chǎn)生的煙塵，通過計算得出二氧化硫及煙塵的排量，來確定最佳除塵脫硫方案，及選擇最佳的脫塵除硫設備，從而使經(jīng)過這一系列脫硫除塵設備的二氧化硫及煙塵的排放達到國家排放標準。進而減少大氣的污染。</p><p><b>　　第1章 設計依據(jù)</b></p><p>

12、;<b>　　1.1、設計目的</b></p><p>　　通過課程設計的綜合訓練，進一步消化和鞏固本課程所學的內(nèi)容，并使所學的知識系統(tǒng)化。培養(yǎng)運用理論知識進行凈化系統(tǒng)設計的初步能力，使我們掌握《大氣污染控制工程》課程所要求的基本設計方法，具備初步的大氣污染控制工程方案及設備的獨立設計能力，鍛煉我們查閱和收集專業(yè)資料和設計手冊的技能。培養(yǎng)我們綜合運用所學的理論知識，獨立分析和解決大氣污染控制

13、工程實際問題的實踐能力。通過設計，了解工程設計的內(nèi)容、方法及步驟，培養(yǎng)我們確定大氣污染控制系統(tǒng)的設計方案，進行設計計算、使用技術資料、繪制工程圖、編寫設計說明書的能力。</p><p>　　1.2、設計原始資料</p><p>　　1.鍋爐型號：SZL4-13（共6臺）； </p><p>　　2.耗煤量(標煤)：650kg/h（臺）；</p>&l

14、t;p>　　3.空氣過剩系數(shù):α=1.38；</p><p>　　4.煙氣密度（標態(tài)）：1.36kg/m3；</p><p>　　5.排煙溫度300℃；</p><p>　　6. 煙氣出口離地面2.5m；</p><p>　　7.室外空氣平均溫度；4℃；當?shù)卮髿鈮?8kPa：</p><p>　　8.鍋爐出口前煙

15、氣阻力：1200Pa；</p><p>　　9.飛灰占煤中不燃分比例：22.1%</p><p>　　10.空氣含水（標況）：0.0134kg/ m3</p><p>　　11.煙氣在鍋爐出口前阻力：800</p><p>　　12.煤的工業(yè)分析值：CY=64%；HY=2.5%；SY=2.6%；OY=2.7%； WY=3.5%；AY=24.7

16、%；</p><p>　　13.煙氣中煙塵的粒度分布：</p><p><b>　　1.3、國家標準：</b></p><p>　　按鍋爐大氣污染物排放標準（GB13271-2014）中標準執(zhí)行</p><p>　　煙塵濃度排放標準（標準狀態(tài)下）：50</p><p>　　二氧化硫排放標準（標準狀

17、態(tài)下）：300。</p><p>　　第2章 鍋爐氣、塵有關數(shù)據(jù)計算</p><p>　　2.1 燃煤鍋爐煙氣量、煙塵</p><p>　　燃煤量：650×6=3900kg/h</p><p><b>　　設1kg燃煤時</b></p><p>　　2.1.1 煙氣量的計算</p&

18、gt;<p>　　標準狀態(tài)下理論空氣量</p><p>　　理論空氣量： 58.70×4.78=280.61(mol/kg)</p><p>　　標準狀態(tài)下的體積為: 280.61×22.4×10-3=6.29m3/kg</p><p>　　標準狀態(tài)下理論煙氣量</p><p>　　理論煙氣量: 5

19、9.54×3.78+53.33+12.5+0.81 + 1.94= 293.64mol/kg </p><p>　　標準狀態(tài)下理論煙氣體積：293.64×22.4×10-3=6.58 m3N/kg</p><p>　　標準狀態(tài)下實際煙氣量</p><p>　　在空氣過剩系數(shù)α=1.38時：</p><p

20、>　　實際煙氣量：6.58+6.38×（1.38-1）=9.00 m3N/kg</p><p>　　標準狀態(tài)下的排煙量為Q=Vf*設計耗煤量，即 3900×9.00=35100 m3N/h </p><p>　　2.1.2 工況下的煙氣流量</p><p>　　每臺煙氣量: 76150/6=12692 m3/h </p>&l

21、t;p>　　2.2 煙塵濃度和除塵效率</p><p>　　2.2.1 煙塵濃度</p><p><b>　　標準狀態(tài)煙氣濃度：</b></p><p>　　24.7×106 ×22.1%/9.00=6065.22（mg/m3）</p><p><b>　　實際煙氣濃度: </b

22、></p><p>　　6065.22×573.15/273.15×101.325/98=13158.43（mg/m3）</p><p>　　2.2.2 除塵效率 </p><p>　　式中：C—煙氣含塵濃度，mg/m3N；</p><p>　　Cs—鍋爐煙塵排放標準中規(guī)定值，50mg/

23、m3N。</p><p>　　2.3 二氧化硫的相關計算</p><p>　　2.3.1 二氧化硫的濃度</p><p>　　標準狀態(tài)SO2的濃度：</p><p>　　CSO2===5760（mg/m3）</p><p>　　2.3.2 脫硫效率</p><p>　　式中：C´SO2

24、——標準狀態(tài)下鍋爐二氧化硫排放標準中規(guī)定值，300。</p><p>　　SO2——標準狀態(tài)下二氧化硫濃度，5.8427103；</p><p>　　第3章 除硫方案的分析確定</p><p>　　3.1 脫硫方案的確定</p><p>　　本設計為高濃度的二氧化硫去除,經(jīng)過比較全面考慮,選用石灰石/石灰煙氣法，除去煙氣中的SO2。</

25、p><p>　　3.2 吸收塔的相關計算</p><p>　　3.2.1吸收塔內(nèi)流量計算</p><p>　　假設噴淋塔內(nèi)平均溫度為，壓力為110KPa，則噴淋塔內(nèi)煙氣流量為：</p><p>　　其中： —吸收塔內(nèi)煙氣流量，；</p><p>　　Q—標況下煙氣流量，m3/s；</p><p>　

26、　K—除塵前漏氣系數(shù)，0～0.1；</p><p>　　=11.36（m3/s）</p><p>　　3.2.2吸收塔徑的計算</p><p>　　依據(jù)石灰石煙氣脫硫的操作條件參數(shù)，可選擇吸收塔內(nèi)煙氣流速，則吸收塔截面A為：</p><p><b>　　m2</b></p><p><b&g

27、t;　　則塔徑d為：</b></p><p><b>　　m</b></p><p><b>　　取塔徑 。</b></p><p>　　3.2.3吸收塔徑的高度</p><p>　　吸收塔可看做由三部分組成，分成為吸收區(qū)、除霧區(qū)和漿池。</p><p>　?。?/p>

28、1）吸收區(qū)高度：依據(jù)石灰石法煙氣脫硫的操作條件參數(shù)得，設吸收塔噴氣液反應時間t=4s，則吸收塔的吸收區(qū)高度為：</p><p>　　吸收區(qū)一般設置3～6 個噴淋層，每個噴淋層都裝有多個霧化噴嘴，本設計中設置4 個噴淋層，噴淋層間距為3m，入口煙道到第一層噴淋層的距離為2m， 最后一層噴淋層到除霧器的距離1m。除霧區(qū)高度：除霧器設計成兩段，每層除霧器上下各設有沖洗噴嘴，最下層沖洗噴嘴距上層3.4～3.5m,則取除霧

29、區(qū)高度為：</p><p>　?。?）漿池高度：漿池容量按液氣比漿液停留時間確定：</p><p>　　式中：—液氣比，一般為15～25，取15；</p><p>　　Q—標況下煙氣量，；</p><p>　　—漿液停留時間，s，一般為，本設計中取值為；</p><p>　　選取漿池直徑等于吸收塔，本設計中選取的漿池直

30、徑為2700mm，然后再根據(jù)計算漿池高度：</p><p>　　式中：—漿池高度，m；</p><p><b>　　—漿池容積，；</b></p><p>　　從漿池液面到煙氣進口底邊的高度為0.8-2m。本設計中取為1.5m。</p><p><b>　?。?）吸收塔高度：</b></p&g

31、t;<p>　　第4章 除塵方案的確定與選擇</p><p><b>　　4.1除塵器的選擇</b></p><p>　　表4-1 該鍋爐粉塵粒徑分布表本性能</p><p>　　表4-2 除塵設備的分類及基本性能</p><p>　　4.1.1 旋風除塵器的結構設計及選用</p><

32、;p>　　煙氣處理量Q==76150m3/h</p><p>　　初步選用XLP/B型旋風除塵器，處理煙氣量大，將選用10個并聯(lián)，取ξ=5.8，=900pa。</p><p>　　每個除塵器煙氣處理量qv為76150m3/h</p><p>　　=(2△P/ρ ξ)0.5 ={2×900/（1.36×5.8）}0.5=15 m/s</

33、p><p>　　的計算值與旋風除塵器的主要尺寸比例中氣速與壓力降數(shù)據(jù)基本一致。</p><p>　?。?）旋風除塵器其他部件的尺寸：</p><p><b>　?、?進口截面積: </b></p><p>　?、?入口寬度: =830mm</p><p>　?、?入口高度: =1670mm

34、</p><p><b>　　④ 筒體直徑: </b></p><p>　　參考型號XLP/B品系列的旋風除塵器，將筒體直徑修正為2800mm</p><p><b>　?、?排出筒直徑: </b></p><p>　　⑥ 筒體長度: </p><p>　?、?椎體長

35、度: </p><p>　?、?灰口直徑: </p><p>　　將除塵器各部件尺寸整理如下表：</p><p>　　表4-2 除塵器各部件尺寸</p><p><b>　?。?）除塵效率計算</b></p><p>　　根據(jù)旋風除塵器的特征長度，得出交界圓柱面的高度：</p>

36、;<p>　　由交界圓柱面直徑, 得</p><p><b>　　平均徑向速度</b></p><p><b>　　漩渦指數(shù)：</b></p><p>　　氣流在交界面上的切向速度:</p><p><b>　　分割直徑：</b></p><p

37、>　　分級效率： </p><p>　　各分級除塵效率計算結果如下表：</p><p>　　表2-5 分集除塵效率</p><p>　　經(jīng)過XLP/B-9.4型旋風除塵器（一級處理），</p><p>　　煙塵濃度是13310.11（1-0.8582）=1887.37mg/m3</p><p>　　二級除

38、塵效率需要要達到：（1887.37-50）/1887.37=0.9408=97.3%</p><p>　　4.2.2 袋式除塵器的選定</p><p>　　袋式除塵器是使用最多的過濾式除塵器。其除塵效率高，對亞微米級粉塵也有很高的除塵效率，不會造成二次污染，且便于直接回收干料。尤其是近年來，袋式除塵器在大氣污染的治理方面作出了巨大貢獻，在國內(nèi)外及多領域應用越來越廣，已占除塵設備的80%。當

39、今國內(nèi)，焦化、鋼鐵、有色行業(yè)袋式除塵系統(tǒng)的使用比例已達到95%左右；水泥行業(yè)通過結構調(diào)整，袋式除塵系統(tǒng)使用比例已達到80%左右；電力行業(yè)袋式除塵系統(tǒng)的應用比例已達到將近30%。通過對各類除塵器的比較分析，再結合相關的詳細資料知道，袋式除塵器的初投資和后期運行管理費用都不是很高，并且具有良好的除塵性能和效率，運行管理也很方便。</p><p>　　袋式除塵器是使含塵氣體通過濾袋濾去其中離子的分離捕集裝置，是過濾&#

40、160;式袋式除塵器中一種，其結構形式多種多樣，按不同特點可分為圓筒形和扁形；上進氣和下進氣，內(nèi)濾式和外濾式，密閉式和敞開式；簡易，機械振動，逆氣流反吹，氣環(huán)反吹，脈沖噴吹與聯(lián)合清灰等不同種類,其性能比較如下表</p><p>　　表4-1袋式除塵器種類分析</p><p>　　袋式除塵器的總過濾面積：</p><p>　　式中：—欲處理的煙氣量(工況下總煙氣量)，

41、m3/h</p><p>　　—機械振動清灰：v=1.0-2.0m/min?，選取2.0m/min </p><p>　　通過計算，除塵器的過濾面積必須大于等于634.58m2 。</p><p>　　由過濾面積及工況下的煙氣量等綜合考慮，選取型氣箱脈沖袋式除塵器。下表為所選用的除塵器的相關性能參數(shù)。</p><p>

42、　　表4-3 型氣箱脈沖袋式除塵器參數(shù)</p><p>　　其影響因素：過濾風速、濾料風速、濾料種類、清灰方式、入口含塵濃度、處理氣體性質(zhì)、凈化物料種類等。</p><p>　　第5章 煙囪的設計及有關計算</p><p>　　5.1 相關背景資料</p><p>　　查相關資料得到，具有一定速度的熱煙氣從煙囪出口排除后由于具有一定的初始動量

43、,且溫度高于周圍氣溫而產(chǎn)生一定浮力，所以可以上升至很高的高度。這相對增加了煙囪的幾何高度，因此煙囪的有效高度為：</p><p>　　式中：H—煙囪的有效高度，m；</p><p>　　—煙囪的幾何高度，m；</p><p>　　—煙囪抬升高度，m。</p><p>　　5.2 煙氣釋放熱計算</p><p>　　式中

44、：—煙氣熱釋放率，；</p><p>　　—大氣壓力，98kPa；</p><p><b>　　—實際排煙量，</b></p><p>　　—煙囪出口處的煙氣溫度，573；</p><p><b>　　—環(huán)境大氣溫度</b></p><p>　　環(huán)境大氣溫度=(273+4)K

45、，大氣壓力=98kPa</p><p>　　環(huán)境大氣壓下的煙氣流量： </p><p>　　=12.17（m3/s）</p><p>　　5.3 煙囪直徑的計算</p><p>　　煙囪出口內(nèi)徑可由下式計算</p><p><b>　　校核流速</b></p><p>　　

46、5.4煙氣抬升高度計算</p><p><b>　　由，可得</b></p><p>　　式中：—煙囪出口流速，取20；</p><p><b>　　—煙囪出口內(nèi)徑，；</b></p><p>　　—煙囪出口處平均風速，取10.</p><p>　　5.5 煙囪的幾何高度計算

47、</p><p>　　本設計的鍋爐燃煤量為3900，根據(jù)表2中鍋爐總容量與煙囪最低允許高度的關系，取煙囪幾何高度為。</p><p>　　表5-2 鍋爐房總容量與煙囪最低允許高度關系</p><p>　　煙囪的有效高度為： </p><p>　　5.6 煙囪阻力計算</p><p>　　標準狀況下的煙氣密度為，則可

48、得在實際溫度下的密度為：</p><p>　　煙囪阻力可按下式計算：</p><p>　　式中：—摩擦阻力系數(shù)，無量綱，本處取0.02；</p><p>　　—管內(nèi)煙氣平均流速，；</p><p><b>　　—煙氣密度，；</b></p><p><b>　　—煙囪長度，；</b

49、></p><p><b>　　—煙囪直徑，</b></p><p>　　第6章 管道系統(tǒng)的設計計算</p><p>　　6.1 管徑的相關計算</p><p>　　假設管道采用薄皮鋼管，管內(nèi)煙氣流速取，則管道直徑</p><p>　　式中：—300時的煙氣流量，；</p>&

50、lt;p><b>　　—煙氣流速，；</b></p><p><b>　　代入相關值得： </b></p><p>　　參照圓形通風管道規(guī)格，取為，則實際煙氣流速為</p><p>　　6.2 摩擦阻力損失計算</p><p>　　根據(jù)流體力學原理，空氣在任何橫截面形狀不變的管道內(nèi)流動時，摩擦

51、阻力可用下式計算：</p><p>　　式中：—摩擦阻力系數(shù)，無量綱；</p><p>　　—管內(nèi)煙氣平均流速，；</p><p><b>　　—煙氣密度，；</b></p><p>　　—管道長度，設計的是175；</p><p><b>　　—管道直徑，；</b><

52、/p><p>　　對于薄皮鋼管，查閱相關資料的鋼管的。代入相關數(shù)值得：</p><p>　　煙氣管道局部阻力損失可按下式計算：</p><p>　　式中：—設計彎頭個數(shù)為6；</p><p>　　—局部阻力系數(shù)，無量綱；</p><p><b>　　—煙氣密度，；</b></p><

53、;p>　　—管內(nèi)煙氣平均流速，；</p><p>　　在煙氣管道中一般采用的是二中節(jié)二端節(jié)型90°彎頭，其局部阻力損失系數(shù)，所以感到局部阻力損失為：</p><p><b>　　管道總阻力損失為：</b></p><p>　　6.3 系統(tǒng)總阻力計算</p><p>　　系統(tǒng)的總阻力包括煙氣在鍋爐出口前的阻

54、力、煙囪阻力、管道總阻力與脫硫設備的阻力之和。查相關資料，脫硫設備的阻力為500Pa，一級除塵的阻力為800Pa,二級除塵的阻力位1200Pa，則系統(tǒng)總壓力損失為：</p><p>　　第7章 通風機、電動機的選擇</p><p>　　7.1 風機風量計算 </p><p>　　選擇通風機的風量按下式計算：</p><p>　　式中：—管道計

55、算的總風量，；</p><p>　　—考慮系統(tǒng)漏風所附加的安全系數(shù)，取0.1。</p><p>　　7.2 風機風壓計算</p><p>　　選擇通風機的風壓按下式計算：</p><p>　　式中：—管道計算的總壓力損失，；</p><p>　　—考慮管道計算誤差及系統(tǒng)漏風等因素所采用的安全系數(shù)，一般管道取0.1～0.

56、15，本設計取0.12；</p><p>　　—標定狀態(tài)下的空氣密度，對于引風機；</p><p>　　—運行工況下進入通風機時的氣體密度。</p><p>　　7.3 風機功率計算</p><p><b>　　風機功率</b></p><p>　　式中 K---電機安全系數(shù)，取1.15<

57、;/p><p>　　---風機效率，取75%</p><p>　　---機械效率，取1.0</p><p><b>　　=</b></p><p>　　結合通風機風壓及總風量，選用引風機的型號及其配套的電機。經(jīng)選擇，本設計采用Y9-35型鍋爐引風機。</p><p>　　表7-1 Y9-35型引風機

58、性能參數(shù)</p><p><b>　　結　論</b></p><p>　　通過本次的課程設計，讓我個人對煙氣除塵脫硫的工藝流程有了更加深刻的了解，在此過程中涉及到工藝方案的選擇。也讓我對原本書本上不是特別了解的知識有了更加深刻的了解，真正做到了把書本上的知識轉(zhuǎn)化到實踐上了。在這次的計算中，剛開始的時候數(shù)據(jù)計算并不是一帆風順的，出了好多的錯誤，我就跟班上其他的同學多次討

59、論，最終得出了正確的答案。還有工藝的選擇、設備的選擇都是經(jīng)過熱烈討論多方查找資料，經(jīng)過種種的努力才使得課程設計書一步步的完整。但畢竟是首次接觸這種課題的課程設計，但這其中難免存在不少的錯誤或不足之處，希望老師能夠批評指正，從而使課程設計更加完善。</p><p>　　根據(jù)計算二氧化硫的濃度為5760 (mg/m3）根據(jù)排放標準計算的除硫效率為94.86%左右，因而選用脫硫效率達95%的石灰石/石灰濕式煙氣脫硫技術

60、。而除塵方案的確定則根據(jù)算出其煙塵量 (mg/m3）根據(jù)排放標準計算的除塵效率為99%左右，進而選用了除塵效率較高的袋式除塵器，又通過分析選用了除塵率高達99%的脈沖噴吹袋式除塵器。然后根據(jù)確定的設備根據(jù)相關的布局標準完成了整個工藝的整體個平面布局。</p><p><b>　　參考文獻</b></p><p>　　1. 《大氣污染控制工程》 郝吉明，馬廣大主編

61、高等教育出版社</p><p>　　2 .《工業(yè)鍋爐除塵設備》 國家環(huán)保局支持 中國環(huán)境科學出版社</p><p>　　3. 《除塵設備設計》 化工設備設計全書編輯委員會編著 上?？茖W技術出版社</p><p>　　4. 《鍋爐房工藝與設備》 劉新旺主編 科學出版社出版社 </p><p>　　5. 《環(huán)保設備原理設計與應用》

62、 鄭銘主編，陳萬金副主編 化學工業(yè)出版社</p><p>　　6. 《環(huán)保工作者實用手冊》 楊麗芬，李友琥主編 科學出版社</p><p>　　7. 《大氣污染控制工程》 王麗萍主編 煤炭工業(yè)出版社</p><p>　　8. 《燃煤二氧化硫污染控制技術手冊》 郝吉明，王書肖，陸永琪主編 化學工業(yè)出版社</p><p>　　9