20th（蒸发量）燃煤锅炉烟气的除尘脱硫工艺设计.doc

1、目录前言3一：设计任务书 5 1.1课程设计题目51.2 设计原始材料5二、 除尘设计52.1燃煤锅炉排烟量及烟尘和SO2浓度的计算52.2除尘效果 62.3确定除尘器，风机，烟囱的位置及管道布置6 2.31各装置及管道布置的原则 72.32烟囱直径的计算72.4确烟气流通管道的计算82.5袋式除尘器相关数据计算 82.6袋式除尘器的压力损失 102.7系统阻力计算 12二、 脱硫设计123.1 反应原理123.2 文丘里洗涤器的几何尺寸123.3 文丘里洗涤器的工作状况 13四、风机的选择：根据整个系统的压降选择风机14五.设备布置原则 14六、小结15七、参考资料15附图1 脉冲袋式除尘器

2、结构图 附图2 烟气净化系统图【前言】人类不仅能适应自然环境，而且还能开发利用自然资源，改造自然环境。随着人们生活水平的日益提高，工农业排放大量的有毒有害物质，由此产生了对环境有危害的固体废物、污水、废气等。大气污染随着产业革命的兴起，现代工业的发展，城市人口密集，煤炭和石油燃料的迅猛增长产生的，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。而大气污染可以说主要是人类活动造成的，大气污染对人体的舒适、健康的危害包括对人体的正常生活和生理的影响，大气污染已经直接影响到人们的身体健康。大气污染物主要分为颗粒态污染物和气态污染物。河南省拥有丰富的煤炭资源，因此燃煤在工业

3、与生活中均占有重要的地位。由电厂燃煤、锅炉取暖燃煤、生活取暖燃煤等造成的大气颗粒物污染非常严重。因此对于燃煤烟气除尘系统的优化设计尤为重要。故我们将用科学的方法选用合适的装置设计脱硫除尘系统。锅炉大气污染物排放按GB13271-2001中的二类区二时段标准执行：烟尘浓度排放标准（标准状况）200mg/m3SO2浓度排放标准（标准状况）900mg/m3【关键字】大气污染 颗粒物 SO2 袋式除尘器一.设计任务书1.1课程设计题目设计蒸发量为20t/h的燃煤锅炉烟气的除尘脱硫装置1.2. 设计原始材料 1.煤的工业分析如下表（质量比，含N量不计）：低位发热量 KJ/KgCHS0灰分水分209396

4、5.7%3.2%1.7%2.3%18.1%9.0% 2.锅炉型号：FG-35/3.82-M型3.锅炉热效率：75%4.空气过剩系数：1.25.水的蒸发热：2570.8KJ/Kg6.烟尘的排放因子：30%7.烟气温度：473K8.烟气密度：1.18kg/m39.烟气粘度：2.4X10-5 pas10.尘粒密度：2250kg/m311.烟气其他性质按空气计算12.烟气中烟尘颗粒粒径分布： 平均粒径/m0.537.5152535455560粒径分布/%32015201610637 13.按锅炉大气污染物排放标准（GB13217-2001）中二类区标准执行： 标准状态下烟尘浓度排放标准：200mg/m

5、3； 标准状态下SO2排放标准：900mg/m3；4.脱硫除尘系统布置在锅炉房北侧15米内 二、 除尘设计21燃煤锅炉排烟量及烟尘和SO2浓度的计算 （1）煤成分分析及计算：以1000g为标准 表一 设计参数值成分质量/g物质的量 /mol产物物质的量/mol消耗O2物质的量C65754.75CO2 54.7554.75S170.53SO2 0.530.53H3232H2O 168O231.440.72-0.72灰分181181-0H2O9090H2O 50（2）标准状态下理论需氧量为：54.75+0.53+8-0.72=62.56 mol/Kg 干空气中N2:O2=3.78:1 则标准状态下

6、理论空气量为：62.56（1+3.78）=299.0368 m/Kg 即：Vao=299.036822.4/1000=6.6984 m3/Kg （3）标准状态下理论烟气量为： 54.75+0.53+16+5+62.563.78=312.7568 mol/Kg 即：Vfg0=312.756822.4/1000=7.01 m3/Kg（4）标准状态下实际烟气量为：Vfg=Vfg0+Va0(-1)= 7.0058+6.6984(1.2-1)=8.35 m3/Kg（5）蒸发量为20t/h的锅炉所需热量为2570.820103 = 51.4106 KJ/h需煤量： 51.4106/2093975% = 3

7、.3103 （Kg/h）= 3.3 t/h（6）标准状态下锅炉烟气流量Q；单位：m3/hQ=Vfg设计燃煤量Q = 8.353.3103 = 27555 m3/h（7）标准状态下烟气含尘浓度： C=m/Vfg =18130%1000/8.35 = 6503 mg/m3m飞灰的质量； Vfg标准状态下实际烟气量(8)标准状态下烟气含SO2浓度计算： CSO2=mSO2/Vfg = 0.53641000/8.35 = 4062 mg/m3mSO2烟气中二氧化硫的质量； Vfg标准状态下实际烟气量2.2除尘效果：（1）除尘效率：颗粒=1-Cs/C =1-200/6503 = 0.97脱硫效率：SO2

8、=1-900/4062 =0.78 （2）除尘器工作状况工况下的烟气流量Q1=QTsP/(TPs)Q = 8.35473/273.153.3103 = 47715 m3/h烟气 流速为Q/3600=47715/3600=13.254 m3/s选择：脉冲袋式除尘器 阻力选择Pa 981-1170；文丘里洗涤器脱硫23.确定除尘器，风机，烟囱的位置及管道布置。并计算各管段的管径，长度，烟囱高度和出口内径以及系统总阻力。2.3.1各装置及管道布置的原则 根据锅炉运行情况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。对各装置及管道应力求简单，紧凑，管路短，占地面积

9、小，并使安装使用方便。2.3.2烟囱：（1）因为资料不足，无法计算。取50m （2）烟囱直径的计算a.烟囱出口直径：d=0.0188(Q/)1/2 Q 工作状态下通过烟囱的烟气流量，单位：m3/h 按表二选取的烟囱出口烟气流速，单位：m/s表二 烟囱出口烟气流速通风方式 运行情况 全负荷m/m最小负荷m/s机械通风 1020 45自然通风 68 2.5 3选定=4m/s d=0.0188(21335/4)1/2 1.38m圆整取1.4m b.烟囱底部直径 d1=d+2iH d1=1.38+20.0250 =2.76md烟囱出口直径，单位：m H烟囱高度，单位：mi烟囱锥度，取i=0.02圆整取

10、2.8m2.4.烟气流通管道的计算：单位：（1）管径的确定 d=4Q/(v)1/2 = 413.254/(10) 1/2 = 1.30mQ 工作状态下管道内的烟气流量，单位：m3/s v 取烟气流速=10m/s圆整并选取管道如下表 表三 钢管规格选择内径D/mm钢制板风管外径允许偏差/mm壁厚/mm13001100内径=d=1300-2*100=1100（mm）（2）烟气流速核算由 d=4Q/(v)1/2 计算出 v=4Q/(d2) =413.254/(3.141.32) =9.99 m/s 2.5.袋式除尘器相关数据计算（1）过滤面积：A=Q1/(60vf) =47715/(60x3) =2

11、65.1 m2Vf=2.04.0m/min（2）滤袋尺寸：d=120mm； l=6000mm（3） 每条滤袋面积： a=dl =120600010-6=2.26m2（4）滤袋条数：n=A/a =265.1/2.26 =117.3 118 条 （5）滤袋布置：（A）a.滤袋分组：6； b.每组20条c.组于组之间的距离：750mm（B）组内相邻滤袋间距：70mm（C）滤袋与外壳的间距：210mm（6）喷吹管上喷吹孔距离：150mm喷吹管直径：140mm（7）脉冲喷吹耗用压缩空气量：V=nV0/T=1.5500.001/1=0.075/m3 n滤袋总数，条；T脉冲周期，min；安全系数；V0 每条

12、滤袋喷吹一次好用的压缩空气量(喷吹压力6atm)。注：每次喷吹时间为0.2秒、喷吹气速为50m/s（8）除尘器尺寸：长：2102+706+750+1208=2550mm 宽：2102+704+750+1206=2170mm底面积：2550217010-6=5.5335 高：H1+H2 +H3=6+3+0.5=9.5m H1l=6m H2分灰斗高 H3附件高度（9）卸灰斗的设计计算：（A）煤灰产量：m粉尘=60032755510-6=165.4Kg/h V粉尘=m粉尘/0.7=18.1/0.7=25.8 m3/h粉尘密度：0.7Kg/m3（B）清灰周期：0.5h（C）清灰时间：3min（D）灰斗

13、总体积：V=25.80.512.9m3 假设灰斗数量：2灰斗上底面积：2550108510-6=2.8分灰斗高：3m下底面积：1.4 分灰斗的体积：3(2.82+1.42+2.81.4/3=13.72 m3（E）灰斗数量 ：5.5335/2.8 2；验算24.45/13.72 2(数据可取) 2.5.袋式除尘器的压力损失：数据不足2.6.系统阻力计算（1）烟气流通管道（A）摩擦压力损失PL=Lcv2/(2d)L管道长度，单位：m 摩擦阻力系数c烟气密度，单位：Kg/m3 v管中气流平均速率d管道直径，单位：m对于1100圆管 L=10mc=cn273/473 =1.34273/473 =0.8

14、6Kg/m3PL=0.02100.869.992/(21.1)=7.80Pa（B）局部压力损失 P=cv2/2管件的局部阻力系数(可查于化工原理) v与对应断面平均速率 c烟气密度，单位：Kg/m3a.T形合流三通管 =0.55 (查异形管件的局部阻力系数) P=0.550.869.992/2 =23.6Pa b. 除尘器进气管 渐缩管的计算： 450时，=0.1 取 = 450 v=9.99 m/s P=0.10.869.992/2 =4.3Pa 450弯头的计算 =0.35 P=0.350.869.982/2 =15.0Pa 渐扩管的计算 =300 =0.19 P=0.190.869.99

15、2/2 =8.15Pa c. 除尘器出气管渐扩管的计算 =300 =0.19 P=0.190.869.992/2 =8.15Pa 两个 900弯头的计算 = 0.75 P=0.750.869.992/2 =32.19Pa系统总阻力(其中烟气在锅炉出口前阻力若：800Pa，除尘器阻力1100Pa)P=7.80+23.6+4.3+15.0+8.15+8.15+32.19+8002+1100 =3099Pa三、 脱硫设计由于烟气含硫量较低，去除效率要求不高，所以选择文丘里洗涤器作为脱硫设备，洗涤液为一定浓度的氨水，如此，脱硫产物可以回用。3.1 反应原理： a.主反应： 2NH3+SO2+H2O(N

16、H4)2SO3 (NH4)2SO3+SO2+H2ONH4HSO3 b.副反应： 2(NH4)2SO3+O2 2(NH4)2SO4 2NH4HSO3+O22NH4HSO4 2NH3+CO2+H2O(NH4)2CO33.2 文丘里洗涤器的几何尺寸： a.进口管直径： D1=870mm b. 出口管直径：D2=870mm c. 收缩管收缩角： 1=25o d. 扩散管扩散角： 2=5o e.喉管直径：DT喉管截面积/进口管面积=1:4 DT/D1=1:2 DT =D1 /2 =870/2 =435mmf.收缩管长度： L1= (D1-DT)/2ctg( 1/2) =(870mm-435mm)/2ct

17、g( 25o/2) =981mm g.扩散管长度： L2= (D2-DT)/2ctg( 2/2) =(870mm-435mm)/2ctg( 5o/2) =4981.6mm h.喉管长度： LT =1.2DT =1.2435 =522mm 3.3 文丘里洗涤器的工作状况:以1s计 mSO2 =QgCSO2 =9.99(43510-3/2)24.062 =6.03g 去除的MSO2 =6.03SO2 =6.030.78 =4.70g 依据反应方程式计算 mNH3 =2174.70/64 =2.497g考虑到副反应和吸收效率： MNH3 =3mNH3 =32.497 =7.49g NH4的质量浓度：

18、CNH3 =0.5g/cm3 管道中的气体速度：vT=9.98m/s 管道中的气体流量：Qg=9.99(DT/2)2 =9.99(43510-3/2)2 =1.452m3/s 喷嘴中液体的流量：Ql=(2.130/0.5)10-6 =4.2610-6m3/s 文丘里洗涤器的压力损失： P=0.863CSO2(A)0.133vT2(Ql/Qg)0.78 =0.8634.062(43510-3/2)20.1339.982(4.2610-6/1.452)0.78 =1.3210-2Pa文丘里型号外形尺寸、mm入口尺度/mm出口尺度、mm设备质量、Kg入口气体温度除尘效率%测定风速、m3/hWCG-1

19、.02100860370058086085013069810000四、风机的选择：根据整个系统的压降选择风机五.设备布置原则根据锅炉运行情况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，并使安装，操作方便。各装置安装顺序见工艺流程图。六、小结 这次大气污染控制工程课程设计主要设计一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，分析各种设备的优缺点来确定其选择。尽管已经利用各种渠道搜集了一些资料，但仍然稍嫌不足，而且能够利用的资料也比较少，所以在计算和设计时可能会出现很多的错误，还望老师多多指导。七、参考资料大气污染控制工程（第二版） 郝吉明，马广大主编 高等教育出版社除尘设备设计 化工设备设计全书编辑委员会编著 上海科学技术出版社 锅炉及锅炉房设备 同济大学等编 中国建筑工业出版社 大气污染控制工程 吴忠标主编 科学出版社除尘装置系统及设备设计选用手册唐敬麟 张禄虎主编 化学工业出版社 14