大气污染控制工程课程设计-锅炉烟气除尘脱硫处理

1、目录 TOC o 1-5 h z 1设计任务书2课程设计题目2 HYPERLINK l bookmark17 o Current Document 设计原始资料2 HYPERLINK l bookmark19 o Current Document 执行标准2 HYPERLINK l bookmark21 o Current Document 2设计方案的选择确定2除尘系统选择的相关计算2用煤量计算2烟气量、烟尘和二氧化硫浓度的计算3数质量衡算、处理效率及达标验算4大气污染物排放限值4计算实现达标排放、污染治理设备及工艺处理效率需到达的理论值%5旋风除尘器设计5除尘效率5工作状况下烟气流量5旋风

2、除尘器的尺寸6脱硫吸收塔（喷淋吸收空塔）的设计8工况下烟气中二氯化硫浓度的计算9喷淋塔9新鲜浆料及浆液量确实定113确定除尘器、风机、烟囱的位置及管道布置12各装置及管道布置的原那么12管径确实定12烟囱的计算13烟囱高度确实定13烟囱直径的计算13烟囱的抽力14系统阻力的计算14摩擦压力损失15局部压力损失15系统总阻力15风机和电动机的选择及计算15标准状态下风机风量的计算15风机风压的计算16电动机功率的计算16参考文献17VT,k-g/h)V 加二829.504x423 =2赧28(n?/h) 花 273式中：V标准状态下烟气流量，(m3h)T工况下烟气温度,423K标准状态下温度,2

3、73K那么烟气流速：用探=需=0的源/S) 所以采用旋风除尘器旋风除尘器的尺寸出于平安考虑，旋风除尘器按烟气流量为150() n?/h进行设计。(1)确定旋风除尘器的进口气流速度v通常锅炉的烟气流速为12哼5m/s，可设计23m/s。(2)确定旋风除尘器的几何尺寸a 。1500 nni2 2.口 朴用工n A = = 0.01A.进口截面积 V 3600 x23式中：Q-设计烟气流量，15()() m7h；V烟气流速,23m/s;B.入口高度：h=V2A =V2x0.018 =0.190m ;C.入口宽度：b = D = F = 0.095m；D.筒体直径：D = 3.33b = 3.33x0

4、.095 = 0.31 6/h ；参考XLP/B产品系列，取D=420mmE,排出筒直径：4 =0.60 = 0.6x420 =252niii ；F.筒体长度：L = 1.70 = 1.7x420 = 714；G,锥体长度：” = 2.3。= 2.3x420 = 966加；H,灰口直径：& =0.430 = 0.43x420 = 180.6；I,排气管插入深度：s = 0.3。= 0.3x420 = 126mm；选取XLP/B-4.2型号;(3)求以(分割直径)假设接近圆筒壁处的气流切向速度近似等于气流的入口速度，那么v, =23m/s,取内外涡旋交界圆柱直径4)=0.64 =0.6x252

5、=151.2mm涡旋指数： =1 1 0.67（0 严 4（贵产=0.54气流在交界面上的切向速度:%, = vix=23 x= 4 oo, / 0.144外泯旋气流的平均径向速度:分割直径4:18x2.2x10-52万x（L + ” S）2000 x4 LOO2= 4.91x10 6/h此时旋风处理器的分割直径为4.91 /m o(4)计算压力损失423K时烟气浓度可近似取为:p = 1.293x273423=0.834kg/ mA 16x0.018= 4.54P = g 刎3 = 0.5 X 4.54 X 0.834 x232 = l OOlPtz(4)分级除尘效率依据经验公式:h来计算h

6、粒级阿9070452510质量频率 （%）50.710.412. 512. 713.7分级除尘 效率（%）99.799.5198.8296.2980.57（5）总除尘效率由公式： = ?心来求解。（g/,为质量频率） i得： =97.82%（6）影响除尘效率的因素a.入口风速由临界计算式知，入口风速增大，4降低，因而除尘效 率提高。但是风速过大，压力损失也明显增大b.除尘器的结构尺寸其他条件相同，筒体直径愈小，尘粒所受的离 心力愈大，除尘效率愈大。筒体高度对除尘效率影响不明显，适当增 大锥体长度，有利于提高除尘效率。减小排气管直径，有利于提高除 尘效率。C,粉尘粒径和密度大粒子离心力大，捕集效

7、率高，粒子密度愈小， 越难别离。d,灰斗气密性 假设气密性不好，漏入空气，会把已经落入灰斗的粉尘 重新带走，降低了除尘效率。2.4脱硫吸收塔（喷淋吸收空塔）的设计脱硫过程主反响有以下几个：（1）S02+H20fH2s03（吸收）CaC03+H2sO3-CaSO3+CO2+H2O（中和）CaSO3+l/2 02-CaS04（氧化）CaSO3+l/2H2O-CaSO3 -1/2H2O（结晶）CaSO4+2H2O-CaSO42H2O（结晶）CaSO3+H2SO3-Ca（HS03）2（PH 控制）工况下烟气中二氧化硫浓度的计算 273?73cso2 = Cso, X= 115（）x= 742.2（x吆

8、/）假定烟气进入脱硫设备后温度降至403K,此时烟气。=829.504x （） = 1224.5 此/h273烟气含硫浓度不大且烟气量较小，可采用石灰法湿法脱硫。喷淋塔（1）喷淋塔内流量计算假设喷淋塔内平均温度为80,压力为1200KPa,那么喷淋塔内流旦出 c八/273 + 80、101.324 八公里为：QQsX 力 X门八x（l+K）式中：Qvf淋塔内烟气流量，/作Qs相况下烟气流量，加/h；K一除尘前漏气系数，0-0.1, 5X0.1；Qv = 829.504 x（27曹。卜1。1廿 x（l+ 0.1） = 920疗/2 = 0.256而 Is（2）喷淋塔径计算依据石灰石烟气脱硫的操作

9、条件参数，可以选择喷淋塔内 烟气流速v=0.5m/s,那么喷淋塔截面A为：a Q 0.256 八2A = = 0.512V 0.5那么塔径d为：d = = ().81m取塔径Do=850mm(3)喷淋塔高度计算喷淋塔可看作由三局部组成，分为吸收区、除雾区和浆池。吸收区高度：依据石灰法烟气脱硫的操作条件参数得，选择喷淋塔喷气液反响时间t=3s,那么喷淋塔的吸收区的高度为：Hx =Vxt = O.5x3 = 1.5m除雾区高度：除雾器设计成两段。每层除雾器上下各设有冲洗喷嘴。最下层冲洗喷嘴距最上层(0.50.6)m。取除雾区高度为：H、= 0.6/h浆池高度：浆池容量VI按液气比浆液停留时间U确定

10、：匕.xQxt式中：L/GT气比,取 lOL/m、Q标况下烟气量，加3/h ；tT液停留时间，S；一般11为4min8min,本设计中取值为5min,那么浆池容积为:V. =x 829.504 x5/60 = 0.69P1000选取浆池直径等于或略大于喷淋塔Do,本设计中选取的浆料 直径为Do=lm,然后再根据VI计算浆池高度：,4K% =就0式中：。一池高度，m;VIT池容积，/；Do浆池直径，m；% = (4 x 0.69) /(乃 xlxl) = 0.9？喷淋塔高度为：Ht=H,+H2 + H() =1.5 + 0.6 + 0.9 = 3m新鲜浆料及浆液量确实定(1)浆料量CaO(s)+

11、 SO?(g)+2/0(/) = CaSO3 2Hg (s)Imol Imol因为根据经验一般钙硫比为：1.051.1,此处设计取为1.05,那么有平衡计算可得lh需消耗CaO的量为：1.05 x 104x0.14375 =15.6975?。/ 15.6975x56/1000 = 0.88/?(2)浆液量10, ,a=L/GxQv =X 0.256 = 2.56x1(r3m3 / 5 = 9.216/?“1000此设计烟气脱硫效率到达95%左右，出气S02浓度400嗯/013。3,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。各装置及管道

12、布置的原那么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，占地面积小，投资省，并使安装、操作方便。管径确实定烟气流量为0.357所以，管径计算如下：代入数据得d=0.141m式中：QT：况下的烟气流量，/v-ffi气流速，取23，/s；圆整并选取风道钢制风管参数表外径钢制板风管D/mm外径允许偏差/mm壁厚/mm15011.5内径：d=150-2xl.5=147mm由公式d =栏可计算出实际烟气流速:= 21.04/h/5_ 4。_ 4x0.357就?万 x 0.1472,设计任务书课程设计

13、题目试根据设计原始资料，对锅炉烟尘进行污染控制系统设计，实现达标排放。.设计原始材料1、锅炉炉型与型号：(1)某厂使用锅炉为生产系统提供过热蒸汽，炉型为链条炉，额定蒸汽量分别为1、2、4 t/h,(2)锅炉为生产系统提供过热蒸汽，炉型为抛煤机炉，额定蒸汽量分别为6、8、10t/h；(3)某电厂发电机组为12万kv,锅炉为煤粉炉，小时燃煤量15、18、20t/h,烟气温度423K.2、燃料采用淮南煤，煤质资料见下表:vr %Cy%Hy %0y %Ny %Sy %Ay %Wy %Qy 叩 kJ/kg38.4857.423.817.160.930.4621.378.85243463、不同炉型燃煤排尘

14、量和烟尘的粒度分布见下表:炉型排尘量 lg/t粒级困7575-4848-3130-1515链条炉排27质量频率%50.710.412. 512. 713.7抛煤机炉108质量频率%61.013.79.99.16.3煤粉炉161质量频率%13.223.514.917.331.14、空气过剩系数为1.3-1.4,标准状态下空气含水按0.01293kg/n?,系统漏风系数为炉膛 0.1、除尘器0.01,每米管道0.001。5、烟气在锅炉出口前阻力为800Pa,管道摩擦阻力系数;金属管道取加0.02,砖砌或混凝 土取方0.04；除尘器设备阻力查产品手册。6、飞灰的驱进速度。执行标准各厂建厂时间为200

15、4年，所在地区为二类地区。执行标准：环境空气质量标准(GB30951996);锅炉大气污染物排放标准(GB13271-2001)；火电厂大气污染物排放标准(GB132231996)。,设计方案的选择确定除尘系统选择的相关计算用煤量计算根据锅炉燃料耗量计算公式：8 =空3计算燃料量kg/ho qQ dw烟囱的计算烟囱高度确实定确定烟囱高度，既要满足大气污染物的扩散稀释要求，又要考虑节省投资。首先确定共用一个烟囱的所有锅炉的总的蒸发量，然后根据锅炉大气污染物排放标准中的规定确定烟囱的高度。表三锅炉蒸发量与烟囱高度关系锅炉总额定出力t/h(11-22-66-1010-2026-35烟囱最低高度/20

16、2530354045由锅炉污染综合排放标准上的锅炉的总的蒸发量与烟囱高度的数据，所以我选定烟囱高度为H=30mo烟囱直径的计算烟囱出口内径可按下式计算:QHffi过烟囱的总烟气量，。一按表三选取的烟囱出口烟气流速，mis。表四烟囱出口烟气流速（m/s）h通风方式运行情况全负荷时最小负荷机械通风122045自然通风10152.53d = 0.0188/295： x 4 = Q 63(/n)选定 G=37 IS圆整取d=(). 7m烟囱底部直径4=d + 2iH4 = 0.7 + 2 x 0.02 x 30 = 1.9in式中：&一烟囱出口直径，mH-枷囱高度，m iTI囱锥度，取i=0.02烟囱

17、的抽力Sv = 0.0342 H(273 + 4273 +/B5 V =0.0342x30 x(273 + 20 273+150)x108.75x103=117.03式中HTI囱高度，m 一外界空气温度，20C囱内烟气平均温度，423/B当地大气压，108.75x1()3 2系统阻力的计算摩擦压力损失d 2式中：L管道长度，m；(13道直径，m； 夕一气密度，匕1 T中气流平均速率；擦阻力系数；对于4150圆管L=30m= 1.293x2734230.834必/，、 八小 300.834 x 21.042 力。、 p, = 0.02 xx= 738.4( Pa)0.152局部压力损失.P V2

18、 = & 2 (Pa)式中：?得形管件的局部阻力系数可查到vT豫对应的断面平均气流速率,m/sTI气密度，kg/ma.渐缩管:o=45 40.1 ,v=21.04m/sa M2 gunAo = 0.1 x= S.5Pa2管路中共有两个渐缩管，故/3二2*18.5=37&b. 90弯管局部 D= 150mm取 R=D 那么 ).23a 八0.834 x 21.042 人一、p = 0.23 x= 42.5&管路中共有4个90弯管，故 P5=4x42.5=17()Pa系统总阻力(其中锅炉出口前阻力为8()0pa)Z A/z = 738.4 + 374-170+800+1001 = 2746.4Pa

19、风机和电动机的选择及计算标准状态下风机风量的计算取 tP=15()C, tY=250273+ /P273101.325Bm3/h式中：1.1风量备用系数:()标准状况下风机前风量，829.504m3/h；tP一风机前烟气温度，150C；B-当地大气压力，108.75kPa;八.1273+150 101.3253Qv = 1.1 x 829.504 xx= 1317.27/ / 273108.75风机风压的计算口 . 0 /VA, c、273+1.293 101.325Hv = 1.2x(2LA/?-5v)xxx273+A- py B式中1.2T机备用系数；ZM一系统总阻力，Pa；q VT4囱抽

20、力，Pa%一风机前烟气温度，150C一风机性能表中给出的试验用气体温度，2504TK准状态下烟气密度，kg/m5 结果为H尸3686 (Pa)电动机功率的计算Ne = _Q、xH、xB_3600 x 1000 xix2式中2y fl机风量，m/hLJ一风机风压，Pa7一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)772TL械传动效率，当风机与电机直联传动时=1,用联轴器连接时=0.95或.98,用Y型带传动时 =0.95夕一电动机备用系数，对引风机，夕=1.3对于引风机取P=L3, n=0.7,n2=0.98=2.66ZwNe=h参考文献：U大气污染控制工程（第二版），郝吉明、

21、马广大主编，高等教育出版社;2环保设备设计手册，周兴求、叶代启主编，化学工业出版社；3化工原理，姚玉英编，天津科学技术出版社；4化工工艺设计手册，医药农药工业设计组编，上海化学工业出版社；5化工设备设计手册，上海人民出版社；6三废处理工程技术手册（废气卷），化学工业出版社。7李喜，李俊.烟气脱硫技术研究进展阳.北京：化学工业出版社, 2006.8： 56资料!B-燃料耗量、kg/h；D-锅炉产汽量、4000kg/h；i2一过热蒸汽、200熔值 i2=305.3kJ/ kg；il给水 20焰值、il=83.753kJ/ kg ；Qcw-原料煤低位发热量、24346kJ/ kg；4-锅炉效率、下3

22、0-40%,取35%；“ 4000 x(3053-83.753)B = = ()4 版!h35% x 24346烟气量、烟尘和二氧化硫浓度的计算设1kg燃煤时空气中含水量：竺铲x器二。609（体积分数）燃料成分名称可燃成分含量（）摩尔数（mol）理论需氧量/mol废气中组分/molC57.4247.8547.8547.85 CO?H3.8138.19.52519.05H2O07.164.475-2.2375-N0.930.66400.332MS0.460.143750.143750.14375 502A （灰分）21.37-W （水分）8.85-合计55.28125.标准状态下理论空气量匕;噌

23、=55.28125mol/kg=1.2383m 3 kgV； =1.2383x4.78=5.92 m3kg (干空气)5.921-0.016095.921-0.01609=6.02 013kg（湿空气）.标准状态下理论烟气量啜C02 : 47.85 mol/kgS02 : 0.14375 mol/kgN2 :0.332+3.78x55.28125=209.30 mol/kgH20: 19.05+0.4917+0.01609x5.92= 19.64 mol/kgw0，“ 3 71Vf= 6.20 mN/kgfg10001000N.标准状态下实际烟气量V.vfg =V + V；(a-1)= 6.20+5.92x(1.3-1) =7.976 舄/kga-空气过剩系数，1.31.4,取1.3;标准状态下每台锅炉烟气流量V=V&x设计耗煤量=7.976x 104=829.504 m3/h.标准状态下烟气排尘量G及烟气含尘浓度p烟尘BA410(X1-5)BA410(X1-5)104x21.37x20%100 x(1-8%)= 4.83口/力0烟尘二Vfg20% x 21.37%7.976=5.36x10 mg/mG-排尘量kg/h；B