大气污染控制工程课程设计教材

1、锅炉房烟气净化系统设计摘要 大气污染已经变成了一个全球性的问题。主要的大气污染现象有光化学烟 雾、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， 大气污染对人体健康的危害包括对人的正常生活和生理方面的影响。现在，大气污染已经直接影响到人们的身体健康。燃煤采暖锅炉房的大气污染主要是颗粒污染物，而且是颗粒污染物，而且排放量比较大，所以必须通过有效的措施进行治理，不至于影响到人们的健康生活。本次课程设计内容是为一套锅炉设备设计除尘及脱硫工艺并选择型号，绘制完整的设计图。通过燃煤锅炉排烟量及烟尘和二氧化碳浓度的计算，确定净化系统设计方案，并进行除尘器的比较和选择。然后，进行管网布置

2、和计算，以及风机及电机的选择设计关键词：大气污染 ；除尘；课程设计；湿式除尘脱硫器System design of boiler flue gas purificationAbstractCurrently, air pollution has become a global problem, the main manifestations of the greenhouse effect, ozone depletion and acid rain. The air pollution can be mainly due to human activities, atmospheric po

3、llution on human health hazards, including the normal life of people and physiological implications. Now, air pollution has a direct impact on people's health. Coal-fired heating boiler room of major air pollutants are particulate pollutants and emissions than the larger, so the adoption of effe

4、ctive measures must be to govern, and will not affect people's health and lives. This course is designed for a set of content boiler equipment design and dust removal and choose desulfurization process model, draw a complete design. Through the coal boiler exhaust quantity and smoke and the calc

5、ulation of the concentration of carbon dioxide, to determine the purification system design scheme, and the comparison of the dust and choice. Then, on pipeline network layout and calculation, and the choice of fan and motor designKey words：Air pollution ；Dust ；curriculum design；Dust remover目录第一章 绪论

6、11.1大气污染现状11.2 烟气除尘的主要技术21.3国内烟气脱硫技术应用情况51.4 锅炉烟气除尘脱硫一体化装置92.1课程设计的目的142.2设计原始资料142.3工艺流程15第三章 设计计算163.1烟气量、烟尘和二氧化硫浓度的计算163.2除尘脱硫设备的选择173.3 WDL-型湿式烟气脱硫除尘净化器183.4 确定除尘器、风机和烟囱的位置及管道的位置223.5烟囱的设计253.6风机及电动机的选择及计算273.7 系统中烟气温度的变化30第四章 结 论325.1关于除尘脱硫设备的选择325.2关于风机电机的选择325.3石灰石湿法脱硫工艺的特点32谢辞34参考文献35锅炉房烟气净化

7、系统设计第一章 绪论1.1大气污染现状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，使环境更加适合于人类生存。在人为活动影响下形成的环境，称为次生环境。工农业生产排 放大量有毒有害污染物，严重污染大气、水、土壤等自然环境，破坏生态平衡，使人类生活环境的质量急剧恶化，人类生产和生活活动排入环境各种污染物，特别是 生产过程排放的污染物种类极多，而且随着科学技术和工业的发展，环境中污染物的种类和数量还在与日俱增。这些污染物随同空气、饮水和食物进入人体后，对人 体健康产生各种有害影响 。大气污染是随着产业革命的兴起，现代工业的发展，城市人口的密集，煤炭和石油燃料的迅猛增长而产生的。近

8、百年来，西欧，美国， 日本等工业发达国家大气污染事件日趋增多，本世纪50-60年代成为公害的泛滥时期，世界上由大气污染引起的公害事件接连发生，例如：英国伦敦烟雾事件， 日本四日市哮喘事件，美国洛杉矶烟雾事件，印度博帕尔毒气泄漏事件等等，不仅严重地危害居民健康，甚至造成数百人，数千人的死亡。我国随着经济的快速发 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。空气污染以煤烟型为主，主要污染物是二氧化硫和烟尘。据统计，1990年全国煤炭消耗量 10.52亿吨，到1995年煤炭消耗量增至12.8亿吨，二氧化硫排放量达2232万吨。超过欧洲和美国，居世界首位。由于我国部分地区燃用高硫煤，

9、燃 煤设备未能采取脱硫措施，致使二氧化硫排放量不断增加，造成严重的环境污染。国家发改委能源研究所副所长李俊峰在演讲中指出我国在2007年煤炭消耗已达到年30亿吨，如今由于我国的煤炭消耗未发生结构性转变所以我国的煤炭消耗就一然后持续增加，因而已经到了我们不得不面对的时候，我们这里我们将用科学的态度去面对去防治。1.2 烟气除尘的主要技术除尘装置的分类除尘器种类繁多，按除尘过程中是否采用润湿剂，除尘器可以分为干式除尘器和湿式除尘器。按除尘 过程中的基本作用原理可以分为机械除尘器、湿式除尘器（主要是洗涤式除尘器）、过滤式除尘器、电除尘器和声波除尘器。以下将从后一种分类角度对各种除尘器的工作机理，特点

10、、适用场合、除尘效率作一个简单的介绍。（一）机械除尘器 机械除尘器是通过质量力的作用达到除尘目的的除尘装置。质量力包括重力、惯性力和离心力，主要的机械除尘器有重力沉降室、惯性除尘器和旋风除尘器等。这种除尘器构造简单、投资省、动力消耗低，除尘效率一般在 40%90%之间，是国内常用的一种除尘设备。重力沉降室重力沉降室是利用粉尘与气体的密度不同，使含尘气体中的尘粒依靠自身的重力从气流中沉降下来，从而达到净化目的的一种装置。当含尘气流从管道进入沉降室后，由于截面扩大，气体的流速减慢。沉降速度大于气流速度的沉粒就沉降下来。重力沉降室分为水平气流沉降室和垂直气流沉降室两种。重力沉降室的性能特点是结构简单

11、，投资小， 维修管理方便，体积大。其气流速度一般为 0.51m/s，一般只能捕集粒径大于 50m 的尘粒，除尘效率， 干式沉降室为 50%60%，湿式沉降室为 60%80%。主要适用于烟气量较小，尘粒较粗，现场较宽敞及 环境要求较低的场合，或者作为高效除尘的预处理装置。惯性除尘器惯性除尘器是使含尘气流冲击在挡板上，气流方向发生急剧转变，借助尘粒本身的惯性力作用使其与气流分离的装置。惯性除尘器的性能特点是压力损失大、除尘效率较低。其烟流速度在 1215m/s 范围内，适用于捕集 粒径大于 20m 的尘粒，除尘效率约为 50%70%。主要适用于非黏性、非纤维性的且密度和粒径较大的 金属或矿物性粉尘

12、，多用于多级除尘中的第一级除尘。旋风除尘器旋风除尘器是使含尘气流按一定方向作旋转运动，借助离心力作用将尘粒从气流中分离出来的装置，也称为离心式除尘器。在机械式除尘器中，旋风除尘器是效率最高的一种，这种除尘器历史悠久、广泛应用、型式繁多，其 中多管旋风除尘器具有布置紧凑，外形尺寸小，处理效率高的特点。旋风除尘器烟流速度约 1520m/s， 对于大于 10m 的尘粒除尘效率高，一般可达 7090%，多用于锅炉烟气除尘、多级除尘和预除尘。其主 要缺点是对粒径小于 5m 的细小尘粒去除效率低。（二）湿式除尘器湿式除尘也称为洗涤除尘，是利用烟气流与液体互相密切接触，使尘粒与液膜、液滴或雾沫碰撞而被吸附，

13、凝聚变大，最终使尘粒从烟气中分离出来的装置。 湿式除尘器既能净化烟气中的尘粒，也能脱除气态污染物，适宜于净化气态污染物及非纤维性、不与水发生化学作用的粉尘，尤其适用于高温、易燃、易爆烟气净化，还能用于烟气的降温、加湿和除雾等操 作。其主要的性能特点是结构简单，造价低，占地少，操作及维修方便，压力损失小，处理效率高。湿式 除尘器可有效去除 0.120m 的液态或固态粒子，对于大于 10m 的尘粒的除尘效率可达 9095%以 上 。 低能洗涤器常用于焚烧炉、化肥制造、石灰窑及铸造车间化铁炉的除尘；高能洗涤器，如文丘里洗涤器，净化效率达 95%以上，常用于炼铁、炼钢、造纸及化铁炉烟气除尘。湿式除尘器

14、种类很多，按造作特性，大致可分为以下几类：喷洒式此类除尘器设备中，含尘气流是连续相，液体可以是分散相，也可以是连续相，相接触面有限，分离效率不高。这一类型包括淋洒式洗涤塔、旋风水膜式洗涤器、填料塔洗涤器等。泡沫洗涤除尘器气体呈分散相，液体是连续相和分散相共存，泡沫的形成是由于气体的鼓泡作用，湍动程度和相际接触面积大，除尘效率高。压力喷射除尘器。气体和液体在压力作用下，喷射形成微粒分散在另一相中（多是液相分散在气相中），湍动程度和相接触面均很高，冲击强度也高，除尘效率高。喷雾洗涤塔、喷射洗涤器、文丘里洗涤 器等都是这一类型。（三）过滤式除尘器过滤式除尘器是利用棉、毛、人造纤维等纺织物品或固体颗粒

15、物的过滤作用来分离、捕集气体中固体或液体粒子的处理方法。过滤式除尘的过程比较复杂，按照不同粒径的粉尘在流体中运动的不同力学特征， 发生惯性碰撞效应、截面效应、扩散效应、静电效应、筛滤效应等。过滤式除尘器可分为内部过滤式和外部过滤式两种。内部过滤式颗粒层除尘器属于内部过滤式，它以一定厚度的颗粒物作为过滤层，耐高温、耐腐蚀、滤料可长期使用，除尘效率较高，适用于一般工业窑炉。外部过滤式如袋式除尘器，这也是目前采用最广泛的过滤除尘装置。袋式除尘器是使含尘气体通过过滤袋来滤去粉尘的分离装置。其不受粉尘浓度、粒度和空气量变化的影响，具有除尘效率高，适用范围广，可处理不同类型颗粒污染物，操作弹性大，结构简单

16、，运行可靠等优点，对于粒径为 0.5m 的尘 粒捕集效率达 9899%，对于粒径为 0.1m 的尘粒捕集效率也很高。但袋式除尘器的应用受到滤布的耐高温、耐腐蚀性能的限制，对于黏结性强和吸湿性强的尘粒，有可能在滤袋上黏结，堵塞滤袋的孔隙，所以对这类含尘气体的处理也不适宜。过滤式除尘器多用于工业原料气的精制，固体粉尘的回收，工业排放尾气或烟气中粉尘粒子的清除等。（四）电除尘器 电除尘器是使浮游在烟气流中的烟尘颗粒荷电，使其在高压电场产生的静电力（库仑力）的作用下作定向运动，实现固体粒子或液体粒子与气流分离的方法。电除尘器通常也被称作静电除尘器。 电除尘器具有独特的性能与特点：1）电除尘器具有优异的

17、除尘性能，对细微粉尘及雾状液滴捕集性能好，对于粉尘粒径大于 0.1m 的， 除尘效率可达99%以上。2）节省能源。由于电除尘器的气流通过阻力小，风机的动力消耗很少；又由于所消耗的电能是通过经典力直接作用于尘粒上，通过的电流很小，能耗很低。3）适用范围比较广，从低温、低压至高温、高压，在很宽的范围内均能适用。故广泛应用于冶金、 化工、建材、火力发电、纺织等工业部门。电除尘器分为管式和板式两大类型，管式用于流量小、含油雾气体或需要用水洗刷电极的场合；板式主要 用于工业上，气体处理量 2550m3/s。可回收粉尘，尤其是金属粒子。 电除尘器的主要缺点是造价偏高，安装、维护、管理要求严格，需要高压变电

18、及整流控制设备，占地面积 大等。1.3国内烟气脱硫技术应用情况高浓度SO2 烟气脱硫技术大规模工业化应用,在脱硫同时回收大量硫资源。SO2 含量高于3 %的烟气,通常称为高浓度SO2 烟气,此类烟气可采用接触催化剂制工业硫酸等方法回收硫资源,目前,我国有色金属冶炼行业基本上都采用此法,不仅有效地控制了SO2 的污染,补充了缺乏的硫资源,企业也取得了大规模效益。而低浓度SO2 烟气脱硫技术尚处于起步阶段。国内火电厂、锅炉烟气及钢铁、有色、建材等部门的工业锅炉,工业窑炉排放的主要是这类烟气,由于烟气中SO2 浓度低(一般约为0.1 %0.5 %) 采用传统的接触法脱硫制酸等方法,技术经济上难度很大

19、。国内低浓度SO2 烟气脱硫技术研究始于70 年代初,经过“七五”、“八五”攻关项目,先后引进和研究了亚钠循环法、催化氧化法、碘活性碳法、石灰石- 石膏法、喷雾干燥法、磷铵复肥法、电子束法等及其他一批符合国情的中小型烟气脱硫技术和设备1.3.1石灰石石膏法国内采用此工艺的电厂有重庆珞璜电厂、重庆电厂、太原第一热电厂、杭州电厂、北京第一热电厂等。工艺原理:用30 %的石灰石浆与含SO2 烟气在吸收塔内反应生成CaSO3 和CaSO4 ,反应如下:吸收SO2 + H2O H2SO3中和CaCO3 + H2SO3 CaSO3 + CO2 + H2O氧化CaSO3 + O2 CaSO4结晶CaSO4

20、+ H2O CaSO4 2H2O 工艺特点:其原理简单,脱硫率高(79 %) ,钙硫比低(110) ,吸收剂价廉易得,副产品石膏具有综合利用价值,能适应大容量机组、高浓度SO2 含量的烟气条件。但其工艺较复杂,投资和运行费用都很高、占地面积大,适用于新建电厂且场地、资金较宽裕的项目。1.3.2旋转喷雾干燥法(SDA)采用此工艺的主要有四川白马电厂和山东黄岛电厂等。工艺原理:将30 %的石灰浆(<100 目) 在高速旋转(12000r/ min) 的离心喷雾机作用下雾化成极细的雾滴,在吸收塔内与烟气中SO2 发生反应生成Ca2SO3 和CaSO4 ,同时雾滴被烟气加热干燥形成固体粉末,被除

21、尘器收集。反应如下:Ca (OH) 2 + SO2 CaSO3 1/ 2H2OCaSO3 1/ 2H2O + O2 CaSO4 1/ 2H2O工艺特点:脱硫产物为干燥固体,无废水与腐蚀,与石灰石- 石膏法相比投资和运行费用均为前者的70% ,占地面积小。但该法钙硫比较高,要求生产管理水平高。其脱硫率中等,适用于燃用中、低硫煤的锅炉。1.3.3炉内喷钙增湿活化法(L IFAC)采用此工艺的有辽宁抚顺电厂、南京下关电厂、贵州轮胎厂等。工艺原理:用高压风机将< 100 目的石灰石粉喷入炉膛内900 1200 的温度区, CaCO3 迅速分解成CaO 和CO2 ,部分CaO 和SO2 反应,生成

22、CaCO4 和CaCO3 并在尾部烟道处将水雾化喷入烟气中,使其进一步反应完全。雾滴被加热干燥,形成固体粉末被干式除尘器收集。工艺特点:其工艺流程简单,占地面积小,无废水处理问题,投资和运行费用都较低。但其钙硫比大,脱硫效率中等。适用于现有燃用低硫煤锅炉的改造。1.3.4 荷电干式喷射法(CDSI)采用此工艺的有山东德州热电厂、杭钢第二热电厂、广州造纸厂等。工艺原理:吸收剂以高速流过喷射单元产生的高压静电电晕充电区,使吸收剂带有强大的静电荷,由于吸收剂颗粒均带有同种电荷因而相互排斥,迅速在烟气中扩散,与SO2 充分接触,吸收剂颗粒表面的电晕,还提高了其活性,减少了同SO2 反应所需的时间,从而

23、有效地提高了SO2 去除率。该工艺特点:脱硫工艺简单有效,占地面积小,总投资和运行费用都很低,脱硫方法为纯干法,无废水与腐蚀问题,操作简单,但其自动化程度高,维护较复杂,既适用于新建锅炉又适合对现有锅炉的改造中。1.3.5电子束法主要应用于成都电厂示范工程,“七五”期间已由上海原子核研究所完成了25m3/ h 小试,目前,中国工程物理研究院正在建设1000m3/ h 试验装置。工艺原理: 经过除尘后的烟气冷却到65 70 ,然后进入反应器,经受高能电子束照射,使烟气中的N2 、O2 和水蒸汽等发生辐射反应,生成大量的离子、自由茎、原子和各种激发态的原子、分子等活性物质。它们将烟气中的SO2 和

24、NOX 氧化成SO3 和NO3 ,进而与水蒸汽反应生成雾状的硫酸和硝酸,并与注入的氨发生反应,生成硫铵和硝铵,最后由干式除尘器收集气溶胶式的硫铵和硝铵,净化后的烟气经烟囱排放。副产品造粒处理后储存。反应如下:SO2 + O2 + H2O H2SO4NOx + O2 + H2O HNO3NH3 + HNO3 NH 4NO3NH3 + HNO3 NH4NO2工艺特点:电子束法是一种脱硫新工艺能同时脱硫脱硝,且脱硫率达90 % ,脱硝率达80 %处理过程为干法,无废水废渣产生,占地面积小,投资和运行费用较低,副产品硫铵和硝铵可用做化肥,是烟气脱氮的一种发展方向。1.3.6 磷铵复肥法(PAFP)该法

25、是国内自主开发的一种烟气脱硫技术。由烟气脱硫和脱硫副产物的综合利用二部分组成,对于烟气脱硫,其原理是除尘后的烟气调温调湿后进入活性炭吸时吸附塔中,SO2 被活性炭吸附,脱硫后烟气排入大气。吸附在活性炭表面的SO2 在活性炭强有力的催化氧化作用下生成SO3 ,当活性炭饱和后再生采用强化洗涤,以稀硫酸的形式产出。对于脱硫副产物的综合作用,可以用来生产磷铵,硫铵和流酸盐系列产品,现已通过试验应用反应如下:(1) 烟气脱硫反应式:SO2 + 1/ 2O2 + H2O H2SO4(2) 生产磷铵复肥:CaF(PO4) + 5H2SO4 5CaSO4 + 3HP3PO4 + HFH3PO4 + NH3 (

26、NH4) H2PO4 + NH4HSO4(3) 生产硫酸亚铁:Fe + H2SO4 + 7H2O FeSO4 7H2O + H2工艺特点:不需随时投加脱硫剂,减少了脱硫剂的运输和制备,不会产生大量废渣。但其工艺流程较长,生产环节和设备较多,且对烟气的含尘量和SO2 浓度有一定要求。1.3.7 海水烟气脱硫利用海水中的碱性成份吸收烟气中的SO2 ,再通过海水恢复系统,恢复后排入大海。工艺特点:是近年来发展起来的一项新技术,利用海水做吸收剂,节省吸收剂制备系统,工艺简单,投资及运行费用低,适用于海滨电厂。1.3.8 其它方法近年来,针对中小型锅炉特点,开发出了一批符合国情的简单除尘脱硫一体化设备。

27、简易脱硫技术一般是在各类除尘的基础上,采用石灰冲渣水等碱性浆液做为吸收剂,应用水膜除尘、文丘里除尘、旋风除尘的机理和旋流塔、筛板塔、鼓泡塔、喷雾塔等机理相结合同时除尘脱硫。已形成冲激旋风除尘脱硫、湿式旋风脱硫除尘、麻石水膜除尘脱硫、脉冲供电除尘脱硫、多管喷雾除尘脱硫、喷射鼓泡技术等在同一设备内进行共同作用的烟气脱硫技术,其共同特点是设备少、流程短、投资少、操作简便、除尘脱硫同时进行。1.4 锅炉烟气除尘脱硫一体化装置目前国内外关于脱硫除尘的方法很多, 单就烟气脱硫来讲, 可将目前国内外所研究开发的脱硫除尘一体化装置分为于法和湿法装置1.4. 1 干法锅炉烟气除尘脱硫一体化装置干法锅炉烟气除尘脱

28、硫一体化装置大体可分成如下几类1.4.1.1 吸附过滤法利用可循环再生的固定吸附材料, 除去烟气中的SO2 、N Ox 和烟尘, 水洗再生。该装置一般由预除尘器, 吸附塔(双塔)组成。这种装置具有很高的脱硫除尘效率, 以玉去除率大于90%, 净化气烟尘浓度小于10mg/m 3,烟气温降少, 无二次污染, 可回收副产品。但吸附塔人口烟气含尘要求<150 mg /Nm3 时, 否则易堵塞和引起吸附剂中毒。阻力降约2000 3000 p a 。吸附剂容量有限, 需经常进行再生,比较麻烦,且一次投资大。1.4.1.2 等离子体烟气除尘脱硫一体化装置等离子体烟气除尘脱硫一体化装置也是近几年发展的新

29、技术装置。工作原理为: 烟气通过脉冲放电产生的低温离子体,其中含有大量活性电子、离子、激发态粒子和光子。这些活性粒子和气体分子碰撞, 从而打开气体分子键, 生成一些单原子、分子和固体微粒。另一方面产生大量OH 、HO2,等自由基和氧化性极强的O3。由这些单原子、分子基和O3等组成的活性离子所引起的反应是将SO2 、NOX转变成H2SO4和HNO3。注人NH3凝成硫铁和硝铵。飞灰具有强烈催化吸收作用, 可使脱硫率提高31 %作为产物收集器的布袋也能起反应器作用,SO2气体穿过石灰层, 部分SO2在布袋里被除去, 可提高脱硫率10 %20 %,我国成都热电厂有30 万Nm3/hr 的工业装置。该工

30、艺流程简单, 可回收副产物, 部分降低了装置的运行费用。1.4.2 湿式除尘脱硫一体化装置1.4.2.1 文丘里、水膜除尘脱硫装置我国燃煤工业锅炉和电站锅炉中有6 0 % 左右是应用文丘里、水膜除尘脱硫装置。其除尘效率约为8 5 %9 0 %, 脱硫效果一般比较低, 不用碱液时只有10 % 左右, 使用石灰浆也在40 % 以下。效果主要在文丘里中完成。为达到耐磨防腐目的,装置用麻石构筑, 或在金属筒体内衬复合材料使用石灰液时, 水膜除尘器的溢流堰易堵塞。这种装置的主要技术参数是: 液气比0。2 0. 5 L/Nm3, 阻力< 1200Pa , 文丘里空塔速度是40 80 m /s, 水膜

31、除尘器45m /s, 气体进口速度1522m/s。该装置投资省、占地少、工艺简单, 运行费用低、固硫除尘效率低, 已成为被更新换代的产品。1.4.2.2 简易喷淋塔除尘脱硫设备含尘气体从塔底进人, 通过气流分布格栅, 均匀进人塔体, 液滴通过喷嘴从上而下喷淋。烟尘, 以无逆流与液滴碰撞, 接触、凝聚作用而除去, 经除雾后外排。这类装置主要技术参数: 进气速度69 m/s , 液气比5 1 5 L /N m3, 阻力200 400Pa , 能耗0.004Kwh/Nm 3。这类装置对10m以上的粉尘去除率在9 0 % 左右, 脱硫率6 0 % 。1.4.2.3 湿式旋风除尘脱硫装置该装备由中心文丘

32、里, 外围旋流器组成。烟气由中心自上而下流经文丘里管, 碱性溶液在文丘里内与烟气拦截碰撞, 充分接触, 由底部导流进人外围旋风除尘脱雾部件。其主要技术指标: 脱硫5 0 % ,除尘95%, 阻力小于1200Pa。1.4.2.4 塔板湿式除尘脱硫装置在改造现有水膜除尘装置时, 近年来发展了一种利用原水膜筒体, 在内部设置塔板来强化气液接触, 提高传质效果, 进而提高除尘脱硫效率的一体化装置。常见的塔板有: 筛板、泡沫板、旋流板等。在这些塔板中, 旋流板有其独到的优势。旋流板除尘脱硫装置具有高负荷、低压降、开孔率大, 不易堵塞的特点.烟气从塔底部切线方向进人塔内, 旋转烟气在塔内的旋流板及塔壁自下

33、而上与吸收液逆流接触。烟气在旋流板上旋激液体, 把液体分散成较小的液滴, 以增大传质效果。该类装置主要技术指标:脱硫>70 %, 除尘9 %, 阻力小于150 Pa, 液气比25L/Nm3, 国内已有数套该工业装置推广。1.4.2.5 气动乳化脱硫除尘装置1994年以来, 国内有人开发了气动乳化脱硫除尘一体化装置, 并应用到16 万Nm3/hr: 锅炉上。气体乳化除尘脱硫设备由三部分组成。气体首先进人均气室, 然后被均匀送入各个气动乳化过滤元件组, 最后合流通过气液分离室。该装备除尘效率达95 %99 %, 脱硫效率75 % 90 %, 系统阻力小于1200Pa , 水气比0. 2 1L

34、 /Nm3, 净化气含水<10%.能耗0.4 Kwh /KgSO21.4.2.6 顺流格栅填料塔除尘脱硫装置格栅填料塔除尘脱硫装置可分三段, 前段是气流扩大段; 中段是传质区, 主要布置喷头和格栅填料; 后段是气液分离装置。粉尘、SO2 因惯性作用和强化的传质动力而被除去, 主要技术参数为: 操作气速2m/s, 喷淋密度l m3/m2 h , 除尘效率90 % 96 % , 脱硫率6 0 %7 0 % , 钙利用率9 3 % , 耗电量0.005 kWh/Nm3 1.4.2.7 冲击鼓泡式烟气除尘脱硫装置本技术是日本千代化工建设公司开发的。装置的核心在气体喷头。烟气进人冲击鼓泡塔后, 在

35、特制的喷头作用下冲击吸收液, 使吸收碱液呈沸腾状,并形成一个个气泡层。烟气在向下冲击吸收液时,实现烟尘的一次捕集, 烟气向上折返穿过气泡层时再实现二次捕集, 同时进行厌无吸收, 气泡层强化了传质效果。最后进行气液分离, 系统的特点是将气体分散到吸收液体, 而不是将吸收液喷射到吸收塔内, 省去循环泵而节能。除尘率90 % 95 %, 脱硫率50 % 70 %, 耗水量仅0.02 0.05 L /Nm31.4.2.8 湍球塔除尘脱硫装置锅炉烟气由上而下通过流化填料层, 碱性吸收液在床层上方喷淋下来, 烟气与吸收液在填料表面接触强化传质, 提高除尘脱硫效果。主要技术参数: 空速3 4 m /s, 液

36、气比1 2L/Nm3, 阻力大于1000 Pa , 除尘效率达95 % , 脱硫80 % 以上。总结我国根据自己实际情况, 消化国外技术, 已开发了多种锅炉烟气除尘脱硫一体化装置, 为了将现有的较为成熟的除尘脱硫一体化装置更好地应用到工程实践, 现将这些锅炉烟气除尘脱硫装置的经济指标对比列于表1-1。由表1-1上可见, 湿法装置具有投资省, 运行可靠, 操作简便的优点。国外电厂湿法脱硫装置的投人率也在8 0 % 以上, 其技术成熟, 经验多, 适应性强。既可使用不同吸收剂, 如: 碱、海水、工业废碱, 也可调节碱硫比、液气比等参数, 保证设计目标的实现。结合我国具体情况, 湿法除尘脱硫一体化装

37、置应是重点发展的工艺装置。特别对已有装置的改造, 就如何消化吸收国外先进技术, 开发适合我国国情的除尘脱硫装备, 将是我国所面临的重要课题。表1-1 锅炉烟气除尘脱硫装置经济指标对比第二章 概述2.1课程设计的目的利用课程设计进一步巩固大气污染控制工程教材所学理论内容，通过大气污染控制系统的设计方案确定、设计计算、工程图绘制、查阅和使用技术资料、编写设计说明书等，使学生全面了解和掌握工程设计的内容、方法及步骤。培养和锻炼学生利用已学理论知识进行综合分析问题和解决实际问题的能力、绘图能力，以及正确使使用设计手册和相关资料的能力。2.2设计原始资料锅炉型号：SZL413型，共2台(2.8MW

38、15;4）设计耗煤量：590kg/h(台)排烟温度：155烟气密度(标准状态下)：1.35kg/m3空气过剩系数：1.3排烟中飞灰占煤中不可燃成分的比例：15烟气在锅炉出口前阻力：800Pa当地大气压力：97.86kPa冬季室外空气温度：一1空气含水(标准状态下)按0.01293kgm3烟气其他性质按空气计算煤的工业分析值：CY68 HY4 SY1 OY5NY1 WY6 AY15 VY13烟尘浓度排放标准（标准状态下）：80mgm3二氧化硫排放标准(标准状态下)：900mgm3净化系统布置场地如图所示的锅炉房北侧30m以内2.3工艺流程净化烟气排放NaOH溶液锅炉烟气脱硫除尘器石灰NaOH水泵

39、清水反应沉淀池碳酸钙综合利用烟道灰综合利用第三章 设计计算3.1烟气量、烟尘和二氧化硫浓度的计算3.1.1 标准状态下理论空气量：（）式中： ，,-分别为煤中各元素所含的质量分数。=4.76(1.867*0.68+5.56*0.04+0.7*0.01-0.7*0.05) =6.97(m3 /Kg)3.1.2 标准状态下理论烟气量（设空气含湿量12.93g/）(m3/Kg) 式中Qa标准状态下理论空气量，(m3/Kg)；WY煤中水分所占质量分数，6%；元素在煤中所占质量分数，1% =7.42(m3/Kg) 3.1.3 标准状态下实际烟气量式中空气过量系数；Qs标准状态下理论烟气量，(m3/Kg)

40、；Qs标准状态下理论空气量，(m3/Kg)；=9.54(m3/Kg) 标准状态下烟气流量Q 以/h计，因此Q=Qs*燃煤烟气量=9.56*2400=5736/h3.1.4 标准状态下烟气含尘浓度式中：dsh排烟中飞灰占煤中不可燃成分的质量分数，13%；煤中不可燃成分的含量；15%标准状态下实际烟气量，m3/KgC=0.13*0.15/9.56=0.00204（m3/Kg）3.1.5 标准状态下烟气中二氧化硫浓度的计算：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,。(mg/m3)3.2除尘脱硫设备的选择3.2.1 除尘器应达到的除尘效率：CS 标准状态下锅炉烟尘排放标准中规定

41、值，mg/m3；C 标准状态下烟气含尘浓度，mg/m3。=1-80/2040=96.08%3.2.2 除尘器应达到的除硫效率：CS 标准状态下锅炉SO2排放标准中规定值，mg/m3； 标准状态下SO2浓度，mg/m3。3.2.3 除尘脱硫设备的选择根据烟尘的粒径分布或种类、工况下的烟气量、烟气温度要求达到的除尘效率确定除尘器的种类、型号及规格。确定除尘脱硫设备的运行参数，如气流速度、压 力损失、捕集粉尘量等。工况下烟气流量Q'=Q/T=11257.2×(273.15+155)/273.15=17645.14m3/h式中Q标准状态下烟气流量T工况下烟气温度T标准状态下温度则烟气

42、流速为：Q/3600=17654.14/3600=4.90m3/s根据工况下烟气流量、烟气流速及要求达到的除尘效率确定除尘器脱硫除尘器为WDL-型湿式烟气脱硫除尘净化器。3.3 WDL-型湿式烟气脱硫除尘净化器3.3.1 概述WDL-型湿式烟气脱硫除尘净化器是具有消烟、除尘、脱硫、脱氮等多项净化气体的设备。3.3.2 用途和特点WDL-型湿式烟气脱硫除尘净化器适用于生产、供暖等各种型号的燃煤锅炉，工业窑炉、电厂锅炉及各种粉尘的消烟、除尘、脱硫等气体的净化，是环境保护最佳设备。该净化器结构紧凑、新颖、工艺先进、占地面积小用料考究、造价低、耐腐蚀、耐磨损、耐高温。便于维修、操作简便等优点。3.3.

43、3结构与工作原理3.3.3.1 结构图 3-1 WDL-型湿式烟气脱硫除尘净化器装置示意图1-排污闸; 2-溢流管；3-补水水箱；4-下椎体；5-净化器主体；6-进烟口；7-入孔；8-汇风室；9-出烟室；10-管路；11-引风机；12-烟囱净化器主要由进出烟口、烟气扩散室、“S”形漩涡流室、气水分雾室、洗涤反应槽、汇风室、补水水箱、自动水位控制系统及排污装置等部分组成，如图3-1所示3.3.3.2 工作原理WDL-型湿式烟气脱硫除尘净化器是集除尘脱硫为一体，当含尘、硫烟气进入扩散室后冲击在洗涤液上，形成了大量的水花和泡沫，较大的尘粒落入洗涤反应槽。烟气及微小的尘粒进入涡流室、气水分雾室继续与水

44、气充分接触混合，扩散转移，至此实现了烟气中尘粒的捕集。在引风机负压的作用下，烟气携带部分水蒸气液滴，经挡水板，将水气分离后净化气经汇风室排出。同时烟气中的硫化物与洗涤液反应生成沉淀物，从而达到了除尘、脱硫烟气被净化的目的。3.3.3.3技术参数表 4-1 WDL-型湿式烟气脱硫除尘净化器技术参数吨位/t·h-1处理风量/m3·h-1除尘效率/%脱硫效率/%氮氧化物去除率/%阻力损失/pa林格曼黑度/级烟尘批放浓度/mg·m-3耗水量/ t·h-113000959960806080120012000.00319吨位/t·h-1处理风量/m3

45、83;h-1除尘效率/%脱硫效率/%氮氧化物去除率/%阻力损失/pa林格曼黑度/级烟尘批放浓度/mg·m-3耗水量/ t·h-126000959960806080120012000.0065412000959960806080120012000.012618000959960806080120012000.039824000959960806080120012000.0481030000959960806080120012000.0601545000959960806080120012000.1352060000959960806080120012000.101351050

46、00959960806080120012000.31540120000959960806080120012000.36075225000959960806080120012000.900续表4-1根据表 4-1 选择6吨位的WDL-型湿式烟气脱硫除尘净化器3.3.3.4 WDL-型湿式烟气脱硫除尘净化器外型结构尺寸表 4-2 WDL-型湿式烟气脱硫除尘净化器外型结构尺寸吨位/(t/h)外型尺寸L*F*H进烟口内径尺寸a*b出烟口内径尺寸a*b进烟口高度H通风机(47NO)电机功率(KW)重量(t)61700*1600*372030*630700*70032108C304.5表4-3WDL-型湿

47、式烟气脱硫除尘净化器基础尺寸吨位/(t/h)EE1FF1617002100160020001汇风室 2主机体 3洗涤反应槽 4水箱 5排污系统 6烟气入口7烟气出口 8观察口 9支架 10基础 3.4 确定除尘器、风机和烟囱的位置及管道的位置3.4.1 各装置及管道的布置原则根据锅炉运行情况和锅炉房现场的实际情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求简单，紧凑，管路短，占地面积小，并使安装、操作和检修方便。3.4.2 管径的确定式中：Q-工况下管内烟气流量，m3/s； V-烟气流速，m/s， (可查有关手册确定，对于锅炉烟尘V=101

48、5 m/s)取V=12 m/s则圆整d=720mm圆整d=1m查手册得知壁厚为1.0mm则内径d1=560-2*1=718mm V=4*36164.1/3600/(3.14*0.718*0.718)=12.11m/s3.4.3 系统阻力的计算3.4.3.1 摩擦压力损失式中：L管道长度，m ； d管道直径，m ； 烟气密度，kg/m3 ； v管中气流平均速率，m/s ； 摩擦阻力系数，是气体雷诺数Re和管道相对粗糙度的函数。可以查手册得到(实际中对金属管道值可取0.02，对砖砌或混凝土管道值可取0.04)；对于圆管，L=12.850m=273/（273+155）=0.85PL=0.02

49、5;12.850×0.85×12.042/0.72/2=24.95Pa3.4.3.2 局部压力损失一处渐扩管： 则二处渐缩管： 则两个90°标准弯头：三处渐缩管： 则三个90°标准弯头：T形三通管 T形合流三通管系统总阻力（其中锅炉出口阻力为800Pa，除尘器阻力1200Pa）为24.95+92.46+81.94+800+1200=2296.55Pa式中异形管件的局部阻力系数，可在有关手册中查到，或通过实验获得；v与相对应的断面平均气流速率，m/s；烟气密度，kg/m3。3.5烟囱的设计3.5.1 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

50、(t/h)，然后根据锅炉大气污染物排放标准中的规定下表确定烟囱的高度。 表4-1 锅炉烟囱高度表锅炉总额定出力（t/h）<11-22-66-1010-2026-35烟囱最低高度m202530354045确定烟囱高度:4t/h×2=8t/h查表可知烟囱高度为35m3.5.2 烟囱直径的确定烟囱出口内径可按下式计算式中： Q通过烟囱的总烟气量，m3/h ； v选取的烟囱出口烟气流速，m/s； 表3-2 烟尘出口烟气流速表通风方式运行情况全负荷最小负荷机械通风10-204-5自然通风6-102.5-3选定w=12m/s 烟囱底部直径：d1= d2+2×i×H(m)

51、 d1=0.721+2×0.02×35=2.121(m)式中: d2烟囱出口直径，m ； H烟囱高度，m ； i烟囱锥度，通常取 i=0.020.03;3.5.3 烟囱的抽力式中： H烟囱高度，m ； tK外界空气温度， ； tp烟囱内烟气平均温度， ； B当地大气压，97860Pa； Sy=0.0342×35×(1/272-1/（273+155）)×97860=156.97 (Pa)3.6风机及电动机的选择及计算3.6.1 风机风机量的计算式中: 1.1风量备用系数 ； 20 Q标准状态下风机前表态下风量，m3/h ； tp风机前烟气温度，若

52、管道不太长，可以近似取锅炉排烟温度； B当地大气压力，kPa；3.6.2 风机风压的计算 =1.2×（2196.55-156.97）×（273+155）×(273+200)（101.325/97.86）×1.293/1.35=2197.59Pa式中： 1.2风压备用系数 ； h系统总阻力，Pa Sy烟囱抽力，Pa ； tP风机前烟气温度， ； ty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，1.34kg/m3表 4-3 Y9-38N0.8D型引风机参数产品型号转速r/min序序号全 压 Pa流量 m3 / h电 动 

53、机型 号功率 kWY9-38 8 D145011232324601318917585Y180M418.522245022831978326378Y200L430经计算，风机全压为2197.59Pa，风量为20100.9m3 / h，所以选择Y9-38N0.8D型2号引风机图 3-4 引风机尺寸图图 3-5 引风机尺寸图机号进风口尺寸出风口尺寸外形尺寸D1D2D3n1-d1A1A2A3A4A5A6n2-d2EFGKMHLS1S2NO863069074012-1245050554240045248918-124305371240574031573280157960.82.4基础尺寸调节门

54、尺寸abcdefgROO1O2d520440174.559051047953554423°4°584°5810M24×630M20×500619（609）3/4表4-4 引风机尺寸3.6.3电动机功率的校核计算Nc=20100*2197.59*1.3/（3600*1000*0.6*0.95）=27.99Kw根据电动机的功率，风机的转速， Y180M-4型电动机基本可以满足要求式中 Qy风机风量，m3/h ； Hy风机风压，Pa ；1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) ； 2机械传动效率，当风机与电机直联传动时2=1，用联轴器连接时2=0.950.98，用V形带传动时2=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， Y200L-4型电动机基本可以满足要求。3.7 系统中烟气温度的变化3.7.1 烟气在管道中的温