2022年某燃煤锅炉房烟气除尘脱硫系统设计方案-大气课程设计方案汇总 .docx

精选学习资料 - - - - - - - - - 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 名师归纳总结 - - - - - - -第 1 页,共 17 页精选学习资料 - - - - - - - - - 目 录一、设计简况3 4 3 1.1 设计目的 . 1.2设计资料 . 3 1.3 设计内容及要求. 4 二、燃煤锅炉排烟量及烟尘和二氧化硫浓度的运算7 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挑选7 4.1 除尘器的挑选和设计. 4.2 脱硫设备设计. 9 五、管网的布置及运算10 10 5.1 管道布置原就 . 5.2 管道管径运算 . 10 5.3 烟囱设计 . 11 5.4 系统阻力运算. 13 六、 风机和电机的挑选设计13 6.1 泵的挑选 13 名师归纳总结 6.2 风机风量运算. 14 6.3 风机风压运算. 14 6.4 电机功率运算. 15七、总结15 第 2 页,共 17 页八、主要参考文献16 - - - - - - -精选学习资料 - - - - - - - - - 摘要 ：目前,大气污染已经变成了一个全球性的问题,主要有温室效应、臭氧层破坏和酸雨；我国随着经济的快速进展,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,燃煤设备未能实行脱硫措施,致使二氧化硫排放量不断增加,造成严峻的 环境污染甚至已经直接影响到人们的身体健康；通过设计合适的除尘脱硫 系统对烟气进行处理,从而尽量使排放的烟气污染物浓度达标,而不至于 污染环境和危害人体健康；课程设计 关键词 ：燃煤锅炉除尘脱硫 一、设计简况 1.1 、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 使所学的学问系统化；培育运用理论学问进行净化系统设计的初步才能,使我们把握大气污染掌握工程课程所要求的基本设计方法,具备初步 的大气污染掌握工程方案及设备的独立设计才能,锤炼我们查阅和收集专 业资料和设计手册的技能；培育我们综合运用所学的理论学问,独立分析 和解决大气污染掌握工程实际问题的实践才能；通过设计,明白工程设计 的内容、方法及步骤,培育我们确定大气污染掌握系统的设计方案,进行 设计运算、使用技术资料、绘制工程图、编写设计说明书的才能；1.2 、设计原始资料1.锅炉型号： SZL10-1.6 型 共 3 台 39.9 ,极端最低气温-2.燃煤量： 1550kg/h （台）3.空气过剩系数： 1.36 4.当地大气压： 98kPa 5.飞灰占煤中不燃分比例：18% 6.排烟温度： 1507.烟气密度（标态）： 1.3 kg/m38.烟气出口处离地面2.5m 9.年平均气温18.6 ；极端最高气温1.9 ； 10. 空气含水（标况）： 0.016 kg/m3 11. 烟气其他性质按空气运算 12. 煤的工业分析值： CY=67.85%, HY=4.12%, OY=5.56%, SY=2.52%, AY=16.12%, WY=3.83% 13.烟气中烟尘颗粒粒径分布：1 1.1 准执行：粒径 / m 1525 815 58 35 13 含量 /% 3.6 4.8 59.2 27.1 4.2 14.按锅炉大气污染物排放标准（GB13217-2001）中二类区标标准状态下烟尘浓度排放标准：200mg/m 3；标准状态下 SO2浓度排放标准： 900mg/m 3；1.3 、设计内容及要求1、编写设计运算书设计运算内容包括以下几方面：名师归纳总结 - - - - - - -第 3 页,共 17 页精选学习资料 - - - - - - - - - （1）燃煤锅炉排烟量及烟尘和二氧化硫浓度的运算；（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挑选：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）管网布置及运算：确定各装置的位置及管道布置；并运算各管段的管径、长度、烟囱高度和出口内径及系统总阻力；（ 5）风机及电机的挑选设计：依据净化系统所处理烟气量、烟气温 度、系统总阻力等运算挑选风机种类、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、设计运算、设备挑选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；（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 应能说明建筑形状和主要结构型式；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）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；二、燃煤锅炉排烟量及烟尘和二氧化硫浓度的运算 燃煤量： 1550× 3=4650kg/h 设 1kg 燃煤时燃料成可燃成可 燃 成理论需烟气分名称分含分 的 量氧量中组量 /mol 分/mol 名师归纳总结 - - - - - - -第 4 页,共 17 页精选学习资料 - - - - - - - - - C 67.85 56.54 56.54 56.54 H 4.12 20.60 10.30 20.60 O 5.56 -1.74 S 2.52 0.79 0.79 0.79 水10.30 0.57 0.57 灰分16.12 合计65.89 1 标准状态下理论空气量理论空气量： 65.89 × 4.78=314.95mol/kg 标准状态下的体积为 :314.95 × 22.4 × 10-3=7.06m 3/kg 2 标准状态下理论烟气量理论烟气量： 65.89 × 3.78+56.54+20.6+0.79 + 0.57=327.56 mol/kg 标准状态下理论烟气体积 ： 327.56 × 22.4 × 10-3=7.34 m 3/kg 3 标准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 ）=9.88 m 3/kg 4650kg 煤的烟气量： 4650× 9.88=45949.44 m 3/h 4 工况下总烟气量Q'QT'm3/h 71196.39m3/hT45949.44423/273101.325/98每台烟气量 :71196.39/3=23732.13m3/h 5 标准状态 SO2的浓度：CSO 2=0.79× 64× 10 3÷ 9.88=5117.41 mg/m33 6 标准状态烟气浓度： 161.2 × 10 3× 18%/9.88=2936.84 mg/m37 实际烟气浓度 : 2936.84 × 423/273× 101.325/98=4704.88mg/m8 除尘效率运算 : Cs1 1-200/4704. 88 9 5 .75%C3式中： C烟气含尘浓度, mg/m N；3Cs锅炉烟尘排放标准中规定值,200mg/m N；9 脱硫效率运算1C'so 21-900/5117.4182.42%Cso 2式中： CSO2标准状态下锅炉二氧化硫排放标准中规定值,名师归纳总结 900mg/ m3；第 5 页,共 17 页- - - - - - -精选学习资料 - - - - - - - - - CsSO2标准状态下二氧化硫浓度,5.117413 10mg/ m3；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；粉尘捕集后的气体进入脱硫塔,以湿 式石灰石 / 石灰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；脱硫除尘工艺比较挑选：脱硫除尘工艺比较表脱湿法钠双氧氨海半干法炉干法等石喷循灰硫环石化雾内离工碱水流石法镁法干喷子艺法法化膏法燥钙体床法脱999997766硫000000000效9率9999998790 /% 8 8 8 8 8 0 5 5 0 高可一一一高高高高高高靠般般般性结易不不不不不易易易不结结结结结结结结垢垢垢垢垢垢垢垢垢堵堵堵不不不不堵堵堵不堵堵堵堵堵塞塞塞塞塞塞塞塞塞塞塞占地大小中小大中中中中中面积运行高很一低高低一一一一费高般般般般般用投大小较小大较较小较 小大资小小小通过对脱硫除尘工艺湿法、半干法、干法的对比分析: 石灰石 -石膏法工艺特别成熟 , 因此 , 本方案选用石灰石石膏法工艺；名师归纳总结 - - - - - - -第 6 页,共 17 页精选学习资料 - - - - - - - - - 四、除尘脱硫设备的比较和挑选4.1 除尘器的挑选 烟气的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粒径/ m 1525 818 5311 5 5 3 含量/% 3.6 4.8 59.2 27.1 4.2 1.1 4-2 除尘设备的分类及基本性能除尘器名适 用 的 粒效阻设运称径范畴 / m 率力/Pa 备行重力沉降50 /% 50130 费费50 少少室530 6070 800少中旋风除尘器0.5 1 9098 1500 少多文丘里洗4000 涤器10000 多中上0.5 1 9098 电除尘器50130 袋式除尘0.5 1 9599 1000 中上多器05 510 1500 44 ·1020 1044 长椎体旋风除84.2 40 79 92 99.5 100 尘器电除尘器97.0 90 94.5 97 99.5 100 文丘里洗涤器99.5 99 99.5 100 100 100 袋式除尘器99.7 99.5 100 100 100 100 表 4-3 效率较高的除尘器对不同粒径粉尘的除尘效通过粒径、风量等各方面的比较,旋风除尘器治理、制作便利,体积小、价格廉价,因此,选用旋风除尘器的 4.1.1 旋风除尘器的结构设计及选用 1、尺寸运算XCZ型组合旋风除尘器；（1）烟气处理量： Q=71196.39 m 3/h 名师归纳总结 - - - - - - -第 7 页,共 17 页精选学习资料 - - - - - - - - - （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 =5.8 每个烟气处理量： 71196.39/11=6472.4m 3/h u=2 P/ 0.5 =2× 900/ （1.3 × 5.8 ） 0.5=15.45m/s 在这里取 u=16m/s P=876 900 Pa 进口面积 A=Q/u=6472.4/16/3600=0.1124m2依据 XLP/B型旋风除尘器尺寸比例入口宽度 b=A/2 0.5=0.237m 筒体直径 D=3.33b=0.789m 型号参考 XLP/B 型旋风除尘器产品系列 ,取 D=820mm,就是 XLP/B-8.2-Y参数见表XLP/B型旋风除尘器形状尺寸型D 形状尺寸H2 L W C C1a a1b b1 D1D2D3D4质号H H1量 /kg XLP823605492111055452429495349531619214/B-0 0 5 5 67 40 0 8 5 1 0 6 0 6 5 7 .68 Y 3 选型论证a× b=0.1201 m2入口风速 u=Q/A=14.98m/s 旋风除尘器压力缺失：P= u 2 /2=845.90 Pa XLP/B 型旋风除尘器的分割粒径、分级效率和总效率的运算 d c=18× ×vr× r 0/ p× vto 2 1/2 =18× 2.4 × 10-5× 0.56 × 0.1715/2.1 × 10 3× 22.44 1/2 =2.97 m名师归纳总结 平均粒0.2 4 6.5 1120 第 8 页,共 17 页径/ m 5 .5 粒径分1.1 4.2 27.1 59.2 4.8 3.6 布/ 分级效率17.7 40.7 57.9 70.2 83.7 91.6 / - - - - - - -精选学习资料 - - - - - - - - - 总效率 / 66.5 经 过 预 除 尘 后 （ 一 级 处 理 ） , 烟 尘 浓 度 是 3 =1576.13 mg/m4704.88 × （ 1-66.5 ）二级除尘的效率将要达到：（1576.13-200 ）/1576.13=87.3 4.1.2 二级除尘设备挑选 在挑选除尘技术时,应充分考虑经济性、牢靠性、适用性和社会性等 方面的影响；除尘技术的确定受到当地条件、现场条件、燃烧煤种特性、排放标准和需要达到的除尘效率等多种因素的影响；通过各方面因素比 较,挑选袋式除尘器；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,而且其强度和频率都可以调剂,所以清灰成效好；综合比较,将选用脉冲袋式除 尘器4.2 脱硫技术的挑选我国由于地域广阔,各地经济条件,燃煤煤质、脱硫剂来源、环保要求等不尽相同,结合相关材料,该锅炉脱硫技术的选用应考虑以下主要原就：1. 技术成熟、运行牢靠,至少在国外已有商业化先例,并有较多的应用业绩；2. 脱硫后烟气中的SO2 达到GB13271-2001中二类标准；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%以下,烟气脱硫后发电成本增加不超过0.03 元/ （KW.h）4. 脱硫剂供应有保证,占地面积小,脱硫产物可回收利用或卫生处理处 置；5. 通 过 之 前 对 基 础 资 料 的 物 料 衡 算 , 该 燃 煤 锅 炉 的 脱 硫 效 率 应 达 到 77.20%；综合以上的分析和要求,我们组最终打算选用石灰石 / 石灰石膏法作 为该锅炉的脱硫工艺；采纳该工艺的优势如下：1. 第一石灰石 / 石灰石膏法开发较早,工艺成熟,Ca/S 比较低,且在国名师归纳总结 外应用广泛；（美国脱硫工艺80%是石灰石 / 石膏法,德国有90%,日本也第 9 页,共 17 页- - - - - - -精选学习资料 - - - - - - - - - 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%；4.2.1 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 SO2 烟气,经洗涤净化的烟气经除雾和再热后排放；石灰浆液在吸取SO2 后,成为含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6080；C 下被 4.9 × 10 5Pa 的压缩空气氧化；生成的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、网管布置及运算5.1 各装置及管道布置的原就依据锅炉运行情形和锅炉房现场的实际情形确定各装置的位置；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 的布置应力求简洁,紧凑,管路短,占地面积小,并使安装、操作和检修 便利；5.2 管道管径运算名师归纳总结 d4Qmd4 Q471196 . 391 . 34 m （4-1 ）第 10 页,共 17 页vV143600- - - - - - -精选学习资料 - - - - - - - - - 式中 Q工况下管道内的烟气流量,m3/s；烟气流速,m/s,（可查有关手册确定,对于锅炉烟尘 v =1015m/s）； 取 v =14m/s,取整 d 1400 mm表 5-1 焊接钢管壁厚内径：d 11400271386 mm13.12m/s 由公式d4Q可运算出实际烟气流速：vv4Q471196.39/3600d2 1.38625.3 烟囱设计5.3 1 烟囱高度运算有三台锅炉,每台10t/h, 依据锅炉大气污染物排放标准中的规定确定烟囱的高度；表 锅炉烟囱高度表名师归纳总结 锅炉总额定出力 /t/h 20 1 12 26 610 1020 2635 第 11 页,共 17 页烟囱最低高度 /m 25 30 35 40 45 - - - - - - -精选学习资料 - - - - - - - - - 锅炉总的蒸发量 /t/h：3 1030 ,就烟囱最低高度 45 m ；5.3.2 烟囱直径运算 表 5-3 烟囱出口烟气流速通风方式运 行 情 况最小负荷全负荷时机械通风 1020 45 自然通风 68 253 烟囱出口内径可按下式运算：d20.0188Q1.12mhQ通过烟囱的工况总烟气量,3 m /20v 按表三选取的烟囱出口烟气流速,m /s；依据表5-3 取m /s求得d21. 12m取整d21200mm3.6 烟囱的抽力Sy0.0342H1tk1tpB Pa273273式中 H 烟囱高度, m；kt外界空气温度,oC；oC；15098103pt烟囱内烟气平均温度,B当地大气压,P ；1Sy0.034245273118.6273160.67 Pa5.4 系统阻力运算名师归纳总结 - - - - - - -第 12 页,共 17 页精选学习资料 - - - - - - - - - 5.4.1 摩擦压力缺失式中：PLL dv22L 管道长度, m ；d 管道直径, m ；烟气密度, 1.3kg/3 m ；v 管中气流平均速率 ,m/s ；摩擦阻力系数, 是气体雷诺数Re 和管道相对粗糙度K/d 的函数；查手册得：实际中对金属管道值可取 0.04 ；0.02 ,对砖砌或混凝土管道可取对于 1400mm圆管：运算后管道约为 75m包括接出管总长 ,经风机加速后烟气流速达到 20 m s,锅炉出口烟气流速经运算接近 12 m s （粗略计算,忽视除尘器、脱硫装置的减速）；PL2dL 1v 2L2v220.020 .21.3520275122118. 86Pa1.4 5.4.2局部压力缺失v22121 .3122224.64PaPaP22在所设计的管路中有12 段弯道区,可求得局部的压力缺失：式中： 异形管件的局部阻力系数可查到,取02. v与 像对应的断面平均气流速率,m/s 烟气密度 , kg/m35.4.3 系统总阻力（除尘器的压力缺失在 10001500Pa之间,取 1250Pa,不考虑及出口气管 及三通管阻力缺失）系统总阻力 =1250+118.86+224.64=1593.5Pa 六、泵和风机的选型运算 6.1 泵的挑选 水泵名师归纳总结 其作用是将地下水的水送往循环水冷却塔,于地面安装,提上升度5m,第 13 页,共 17 页- - - - - - -精选学习资料 - - - - - - - - - 流量 90m 3/h, 查工业水处理设备手册,选用型号为泵 2 台,一用一备,性能参数如下：IS80-65 160 的水表 6-1 水泵性能参数程扬流功率轴机电率效转量质排量速出011.79k6功987249口率径6.520m 3/900r5mm m h w kw /min kg 循环水泵其作用是将冷却水从集水池提升到冷却塔,于地面安装,提上升度 13.8m,流量 90m 3/h ,查工业水处理设备手册,选用型号为IS100-80-125 的水泵 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扬流功率轴机电率效转量质排量速出021.28k7功147211口率径81k45m 3/900r0mm m h w w /min 3kg 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 IS65-50-125 的泵 2 台,一用一备,性能参数如下：表 6-3 碱液泵性能参数功率电 机电 动m 3/h 流量扬程率轴 功机转速w 1.5k290012.532m kw 1.79r/min 6.2 风机风量运算名师归纳总结 Qy11.45949.44273tp101. 324m3 h第 14 页,共 17 页273B式中: 1.1风量备用系数；m 3 /hQ工状态下风机前标态下风量,pt风机前烟气温度, 150,- - - - - - -精选学习资料 - - - - - - - - - B 当地大气压力, kPa ；Qy1.145949.44273150101. 32580973 .17m 3 h273986.3 风机风压运算对于除尘器后装的风机风压运算：Hy1.2hS y273tp101.325 1.293Pa1581. 25Pa273tyBy式中： 1.2风压备用系数；Syh系统总阻力, Pa ；烟囱抽力, Pa ；pt风机前烟气温度；yt风机性能表中给出的试验用气体温度；y标准状况下烟气密度,1.35 kg/3 m ；H y1.21593.5-160.67273150101. 3251.293273200981 .3依据以上运算,对比常用风机性能表选定 其性能规格如下表 6-4 所示；Y5-50-12.6C 型号的风机,表6-4 Y6-41-7.1C 型锅炉离心引风机风机性能表型号转速r/min 流量 m3/h 全压Pa 有效功率 KW Y6-41-7.1C 2200 158198171 24543483 18.54 6.4 电机功率运算名师归纳总结 1NeQ Hy12 kW第 15 页,共 17 页3600 1000式中Qy风机风量,m 3 /h ；0.6 ,高效风机约为 0.9 ,取0.8 ）；Hy风机风压, Pa风机在全压头时的效率（一般风机为- - - - - - -精选学习资料 - - - - - - - - - 2机械传动效率,当风机与电机直联传动时21,用联轴器连接时20.95 0.98,用 V形带传动时20.95 ；6-5 所电动机备有系数,对引风机,1.3Ne80973.171581. 2513.60.84kW360010000 .80.95依据电动机的功率Ne,选定与Y280M-2 型电动机；其性能表如表示；表 6-5 Y280M-2 型电动机的性能表电动机转速r/min 功率 KW Y280M-2 2970 90 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: SO2500mg/m3,烟尘 100mg/m3；不仅低于排放标准,而且在以后 10年内排放标准再严格也有适用；2. 经过一级除尘后,除去大部分粗粉尘,对后面的二级除尘起了很大的作用；除尘成效更好,对二级除尘器的损害,有 修理费用,提高仪器的使用寿命；很好的爱护,从而降低对仪器的3. 经过二级除尘,降低压损,削减对滤袋、除尘仪器都有不利的影响,降低仪 器的操作要求和运行耗能；4. 废气经过二级除尘系统后,已达到烟尘排放标准（200mg/m 3）,再经过后面的旋流板塔氧化镁湿法脱硫工艺,估计可以达到 排放不会超标；7.2 方案的可持型：99 ,使用本方案烟尘1. 经过二级除尘,设计总除尘效率达到 96 ,降低压损,削减对滤袋、除尘仪器都有不利的影响,降低仪器的操作要求和运行耗能；同时也为以后的排放标准更为严格留了很大的空间；2. 除尘系统过于复杂巨大,总体站的面积大,爱护修理量大,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担；3. 脱硫产物的利用和回收,在传统上大多是采纳抛弃法,现在这方面的市 场有待开发,依据本地区盛产甘蔗、香蕉,可以在作肥料这方面开发；4. 因此可以考虑,现在不用二级除尘,而是只经过一级初处理后（使用旋名师归纳总结 - - - - - - -第 16 页,共 17 页精选学习资料 - - - - - - - - - 风除尘器,提高风速,使除尘效率达到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,削减仪器的爱护修理费 用,也降低能耗；从而达到既可以达标排放,又可以节约成本,提高企业的盈 利；5. 改进的要点 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 效率达到 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 气液更充分接触；八、参考文献郝吉明、马广大主编,大气污染掌握工程第三版,高等训练出版社周敬宣主编,环保设备及课程设计,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,大气污染掌握技术手册,北京：化学工业出版社 童华主编,环境工程设计,北京：化学工业出版社名师归纳总结 - - - - - - -第 17 页,共 17 页