30th燃煤蒸汽锅炉烟气除尘脱硫系统设计毕业设计

1、上海工程技术大学毕业设计（论文）30t/h燃煤蒸汽锅炉烟气除尘脱硫系统设计 摘要我国大气环境污染以煤烟型为主，其中颗粒污染物及SO两种主要污染物对自然2生态环境和人类都造成了很大的危害，由此形成的颗粒物污染和酸雨污染已成为制约我国经济和社会可持续发展的一个重要因素。因此，探索开发燃煤锅炉烟气的除尘脱硫工艺，使烟气中污染物的浓度达到国家烟气排放标准，减少污染物的排放，有效控制燃煤烟气污染对改善我国大气质量、减少酸雨和so危害具有十分重要的意义。2本设计首先探讨研究了当今国内外主要的烟气除尘脱硫技术，通过对比各种除尘脱硫技术的优缺点，针对30t/h燃煤蒸汽锅炉的烟气排放量、烟尘含量及硫含量，依据国

2、家要求和技术现状选择了适合本设计30t/h燃煤蒸汽锅炉烟气的除尘脱硫方案，拟选用两级除尘系统，一级为旋风除尘，二级为电除尘，同时采用氧化镁脱硫工艺。其次，本设计将对旋风除尘器、电除尘器、脱硫塔、烟囱尺寸、管道等主要设备进行尺寸计算和设备选型，旋风除尘器拟选用型，静电除尘器拟选用CDPK45/3型，引风机拟选用G4-73-12D型，电动机拟选用Y315M-4型两台。最后根据设计设备参数2绘制设备外形尺寸图和总体工艺流程图。关键词：燃煤烟气，旋风除尘，静电除尘，氧化镁脱硫，管道计算DesignofFlueGasDustingandDesulfurizationSystemof30t/hCoalFi

3、redSteamBoilerABSTRACTChinasairpollutionismainlyfuliginous.SOandparticulatepollutants2aretwomajorpollutantscausinggreatharmtothenaturalenvironmentandhumans.ParticlepollutionandacidrainpollutionformedhaveaffectedChinaseconomicandsocialsustainability.Therefore,coal-firedboilerfluegasdustremovalanddesu

4、lfurizationprocessisdevelopedtomaketheconcentrationofpollutantsinfluegasreachthenationalstandardandthenreducepollutantsemission.Controllingthecoal-smokepollutioneffectivelyisofgreatsignificancetoimproveairquality,i.e.,toreduceacidrainandSOharminourcountry.2Firstly,thispaperintroducesthemaindomestica

5、ndforeignfluegasdesulphurizationanddustremovaltechnology.Selectaboilerfluegasdesulfurizationanddustremovalsystemwhichissuitablefor30t/hcoalfiredsteamboilerbycomparingtheadvantagesanddisadvantagesofvariousdesulphurizationanddustremovaltechnologies.Thedustinganddesulfurizationsystemcanmakethefluegasem

6、issions,dustcontent,sulfurcontentinthefluegascomplywithnationalrequirementsandtechnicalstatus.Thisworkselectstwodustcollectorswiththecycloneasthefirstoneandtheelectrostaticprecipitatorasthesecondoneintegratedwithmagnesiumoxidedesulfurizationprocess.Secondly,thisdesignwillcalculatethesizeandselectthe

7、devicetypeofthemaindevicesofthesystem,suchascyclone,electrostaticprecipitator,desulfurizationtower,chimneyandpipeline.ThispaperchoosesCLP/B-27.5-X # 上海工程技术大学毕业设计（论文）30t/h燃煤蒸汽锅炉烟气除尘脱硫系统设计typecyclone,45/3-CDPKtypeelectrostaticprecipitator,G4-73-12Dtypedraftfan,andtwoY315M2-4typemotors.Atlast,mainequip

8、mentsandprocessflowdiagramaredrawnbasedonallabove.Keywords:coalfiredfluegas,cyclone,electrostaticprecipitator,magnesiumdesulfurization,pipelinecalculation上海工程技术大学毕业设计（论文）30t/h燃煤蒸汽锅炉烟气除尘脱硫系统设计 上海工程技术大学毕业设计（论文）30t/h燃煤蒸汽锅炉烟气除尘脱硫系统设计30t/h燃煤蒸汽锅炉烟气除尘脱硫系统设计梁嘉伟0114112131绪论在当今中国的工业发展形势下，煤炭作为中国应用最广泛的能源，依然在我国的

9、能源系统中有着难以撼动的地位。而燃烧煤炭势必会产生对于大气造成污染的二氧化硫和各种颗粒物粉尘。在当今社会中，酸性沉降以及颗粒物已经成为污染大气的主要成分。酸性沉降造成的酸雨和细小粉尘造成的霾已经影响人们生活的重要污染。酸性沉降会带来巨大的损害，比如使湖泊变为酸性，导致水生物死亡，改变土壤性质活化土壤重金属，抑制数目生长进而使森林消亡，同时威胁森林内生物的生存，使地面水变酸，地下重金属活化导致地下水重金属含量上升影响饮用水。其次空气中的颗粒物，尤其是细颗粒物，例如PM在近年日益受到更强烈的关注。这些颗粒物的人为来源主要是燃料燃烧污染物的排放以及烟尘的排放。颗粒物所带来的危害最为明显的当数1952

10、年的伦敦烟雾事件，仅在大雾持续的五天之中就有5000多人死亡，之后的两个月内又有约8000人相继死亡。而在2013年10月17日，世界卫生组织将PM认定为致癌物。因此如何有效得减少各类颗粒物的排放成为了当今社会发展的重要课题之一。因此，随着我国的工业发展和环境保护需要，国家发布了锅炉大气污染物排放标准用以规范锅炉燃烧污染物的排放。我国燃煤工业锅炉占锅炉总量的85%，其污染物的排量也是巨大的，燃煤二氧化硫的排量占二氧化硫总排量的90%，同时我国燃煤锅炉的数量还在不断增加，这也意味着排量也会不断上升。因此给锅炉安装减少污染物排放的脱硫除尘系统是保护环境的必要手段也是达到国家标准的有效方法。本设计主

11、要针对30t/h燃煤蒸汽锅炉的烟气除尘脱硫系统进行设计，以保证其排放量满足国家排放标准。1.1脱硫技术发展现状当今的脱硫技术种类繁多，按照燃烧过程可分类为燃烧前脱硫（即选煤、微生物脱硫等），燃烧中脱硫（即固硫），燃烧后脱硫（即烟气脱硫）1这三类。燃烧前脱硫燃烧前脱硫是对原煤进行脱硫处理，通过物理或者化学方法对煤炭进行净化以达到去除硫和灰分的目的。我国广泛使用的物理方法-选煤技术包括重力选煤和浮游选煤，重力选煤包括淘汰选煤和重介质选煤。此种方法主要是利用煤的构成物质与煤炭中其他物质之间比重的不同将其分离。浮选法则主要通过表面润湿性的差别来分离脱硫。这类物理方法尽管工艺简单，投资少成本低，脱硫能力

12、却并不好尤其难以脱除有机硫。化学方法主要针对有机硫，利用化学反应将煤炭中的硫转变为不同形态的硫而使之脱离。当前主要的方法有：碱水液法、硫酸铁氧化法、空气氧化法、二氧化氮氧化法、氯分解法等。值得指出的是还有一种通过细菌产生的酶使硫氧化成硫酸盐脱硫的生物化学方法，称之为微生物脱硫技术。燃烧中脱硫燃烧中脱硫技术即是指煤在炉内燃烧时，向炉内喷入脱硫剂，脱硫剂利用炉内温度进行煅烧，煅烧产物与煤燃烧所生成的SO、SO进行反应从而生成硫酸盐和亚硫酸TOC o 1-5 h z HYPERLINK l bookmark74 23盐以固体形式排出，达到脱硫的目的。当今常用的脱硫剂有石灰石、白云石等。以石灰石为例主

13、要的反应为：CaCOCaO+CO32CaO+SOfCaSO HYPERLINK l bookmark539 232CaSO+O2CaSO3242CaO+SO+OTaSO HYPERLINK l bookmark255 224燃烧后脱硫3燃烧后脱硫，即烟气脱硫技术（FGD），是直接对排入大气中的烟气内的二氧化硫进行脱除的技术，也是当今工业行业大规模使用的，非常有效的脱硫方法，并且仍将长期作为燃煤电厂控制二氧化硫排放的主要方法。此种技术在国内研究和应用历史较长，技术较为成熟。而且该种技术直接针对排入大气的二氧化硫进行脱硫，脱硫效率达90%以上，是燃煤锅炉脱硫的首选。烟气脱硫的基本形式分为三类：湿法

14、脱硫工艺、干法脱硫工艺以及半干法脱硫工艺。湿法脱硫工艺所谓湿法脱硫工艺就是指用含有吸收剂的溶液或者浆液在湿状态下脱硫和处理产物，系统位于烟道的末端。它是气液反应，脱硫速度快，脱硫效率高且设备简单，上海工程技术大学毕业设计（论文）3Ot/h燃煤蒸汽锅炉烟气除尘脱硫系统设计适用于大型燃煤电站。但是这种方法存在的问题是湿法烟气脱硫存在严重腐蚀，投资大，运行维护费用高及会造成废水处理二次污染等问题。尽管如此，湿法脱硫工艺仍然是世界上应用最多的脱硫技术，湿法脱硫不仅脱硫效率明显高于干法和半干法，而且针对我国煤炭种类繁多，含硫量差别大的情况其适用面非常广泛。湿法脱硫其本身由于使用的吸收剂的不同还分为多种不

15、同的工艺，他们主要是：石灰石/石灰-石膏法、氨法、海水法、双碱法、氧化镁法和柠檬酸钠法等，下面将主要介绍这些方法。干法脱硫工艺干法烟气脱硫主要是指用干粉或者粒状吸收剂、吸附剂或催化剂（如SorbacalSP和SorbacalH90Z）来处理二氧化硫烟气。此方法工艺简单，不需要处理污水，能耗低，净化后烟气温度高不用二次加热，利于烟囱排气的扩散，腐蚀性小。但是其脱硫效率较低且设备庞大，投资大同时占地面的也大，操作技术要求高不易控制。干法脱硫工艺主要有：喷雾干式烟气脱硫技术、粉煤灰干式烟气脱硫技术、电子束照射脱硫法技术。半干法脱硫工艺半干法脱硫工艺结合了湿法和干法的优点，采用湿态吸收剂，在吸收过程中

16、被烟气的热量干燥并与SO反应产生干粉脱硫产物。这种方法工艺简单，反应物易于处理2且无废水，但脱硫效率和脱硫剂利用率低。该种工艺主要有：旋转喷雾干燥法、循环流化床法、增湿灰循环法等。1.2除尘技术发展现状咖烟气中除了二氧化硫还有大量的烟（粉）尘，燃烧后的飞灰如果通过烟气排出会增加大气中的细颗粒物和可吸入颗粒物的数量。因此，在将烟气排出之前，还需要进行一个步骤一烟气除尘。所谓烟气除尘，是指把燃料及其他物质燃烧过程产生的烟尘，以及对固体物料破碎、筛分和输送等机械过程产生的烟尘，除尘就是把这些烟尘从烟气中分离出来并加以捕集、回收的过程当今主要的除尘技术包括机械式除尘技术，静电除尘技术，过滤式除尘技术，

17、湿式除尘技术等。1.2.1机械式除尘技术机械式除尘技术是利用机械力，例如重力、惯性力和离心力来净化含尘气体的一种除尘方式，这类方法较为传统而且除尘效率并不高，因此往往作为预除尘器在烟气上海工程技术大学毕业设计（论文）30t/h燃煤蒸汽锅炉烟气除尘脱硫系统设计上海工程技术大学毕业设计（论文）30t/h燃煤蒸汽锅炉烟气除尘脱硫系统设计30t/h燃煤蒸汽锅炉烟气除尘脱硫系统设计 上海工程技术大学毕业设计（论文）净化过程中使用。重力除尘器重力除尘器是一种较为古老的，简易的除尘方式。它的原理是突然降低气流流速和改变流向，较大颗粒的灰尘在重力和惯性力作用下与烟气分离，沉降到除尘器底部。这种除尘器的主要优点

18、是价廉、易于维护；但是明显的缺点是它不能处理细微颗粒。惯性除尘器惯性除尘器（见图1.1）的工作原理是使含尘气体与挡板撞击或者急剧改变气流方向，利用惯性力分离烟气中较大颗粒的灰尘并进行捕集。这种除尘器也被称为惰性除尘器。由于运动气流中灰尘颗粒与气体具有不同的惯性力，含尘气体急转弯或者碰撞时，灰尘颗粒的运动轨迹将分离出来使得气体得以净化。其主要优点同样是价廉，易于维护，它还可以处理高温气体，主要缺点仍然是不能处理微粒。4注图1.1惯性除尘器离心式除尘器（旋风除尘器）旋风除尘器（见图1.2）的工作原理是使含尘气流作旋转运动，借助离心力将灰尘颗粒从气流中分离出来并在器壁捕集，再借助重力作用使其落入灰斗

19、。这类除尘器的优点主要是不占场地，可以处理高温气体，适合含尘浓度较高的气体。缺点是压力损失大，不适于湿尘、粘着性大、腐蚀性大。另外，由于铸铁除尘器难以处理高温烟气，所以可采用耐高温的陶瓷旋风子的高温旋风除尘技术11使高温烟气得到更好的除尘效果。图1.2离心式除尘器静电除尘技术12）甲牲气瘵外子电蛊的灯痒井子图1.3气体电离和粉尘荷电示意图在负极（放电极）上施加高压电使其电晕放电，气体电离，生成电子和离子吸附在粉尘上，在电场力作用下，粉尘分别向放电极和收尘极运动而沉积在电极上。粉尘积厚后，借助振打机构的振打使粉尘下落至灰斗13。静电除尘器主要优点是除尘效率高（可达到99%以上），可处理高温烟气（

20、常规可处理350C的气体），维护费用低，可分类捕集不同粒径的粉尘。现今的静电除尘技术的改进有旋转电极技术14，通过物理或化学方法将微粒聚合成较大颗粒的聚并技术，其中通过荷电促使聚并的电聚并技术最为有效。以及通过使用高频高压电源替换传统可控硅相控电源12提高除尘效率和经济性的技术。过滤式除尘技术15过滤式除尘技术主是指使含尘气体通过多孔滤料，把气体中的颗粒留下使气体得到净化的技术。该技术应用最广，最典型的就是袋式除尘技术（见图1.4）。图1.4袋式除尘器袋式除尘技术主要工作原理是首先通过烟气中粉尘的惯性碰撞、重力沉降、扩散、拦截、静电效应等作用使粉尘被滤袋的纤维截留，然后其初期在滤料表面形成的粉

21、尘初层再对后来的粉尘起过滤作用，也就是一次尘滤二次尘，用烟尘来过滤烟尘提高效率。它在捕集小于2口m的细颗粒时比电除尘器效率高。布袋除尘器的主要优点有除尘效率高，投资小，可以捕集电除尘难以捕集的粉尘，性能稳定。其缺点是对湿度高的含尘气体需要保温以避免“糊袋”，滤料选择要根据烟气的温度和腐蚀性变化，压力损失较大一般为10001500Pa。气布比和气流分布都会影响其除尘效率和滤袋寿命。由于电除尘和布袋除尘各自有各自的优点和短板，因此现今较新的是一种电袋复合型除尘装置us，先使烟气经过电除尘除去70%80%的烟尘，再由滤袋过滤剩余20%30%的细微烟尘。其优点是可以捕集不同性质的粉尘，滤袋寿命长，设备

22、阻力小，能耗低，避免糊袋烧袋，运行维护费用低等。湿式除尘技术阳湿式除尘技术也叫做洗涤式除尘技术，它主要是使烟气和液体（一般为水）相互接触，将颗粒从烟气中分离。它主要分为重力喷雾除尘、旋风式除尘、自激喷雾除尘、泡沫除尘、填料床除尘、文丘里除尘和麻石水膜除尘。我国现今的脱硫技术主要运用石灰法，钠法，氨法，镁法等湿法脱硫技术，我国脱硫技术面临的问题是设备与技术主要靠引进，设备运行不当导致运行效率差、运行不稳定，脱硫技术不够先进以及脱硫成本高和脱硫产物出路难寻的问题18。因此我国还需要进一步完善脱硫效率高且应用广的湿法脱硫技术和研发体系，注意排污处理和防治工作。而我国现今的除尘技术主要是采用离心式除尘

23、，电除尘，袋式除尘技术，其中电除尘运用最为广泛，理论技术与设备较为先进成熟，除尘效率很高。而且，电除尘技术的关键设备国产化率高，技术性能可靠且运行费用低，因此成为了燃煤电站首选的技术。1.3方案论证设计原始资料1.煤质分析C兀素分析(ar,wt.%)HONS工业分析（ar,AWwt.%)VFCQnet,ar(kJ/kg)8682.锅炉热效率：75%4.5.3烟尘排放因子：32%排烟温度：190C烟气在锅炉出口前阻力为lOOOPa烟气性质按照空气计算烟气中烟尘颗粒粒径分布粒径/um510152030405060粒径分布/%5181822148546按照锅炉大气污染物排放标准（GB13271-20

24、14）新建锅炉标准执行:烟尘排放浓度限值（标准状况下）：50mg/m3SO排放浓度限值（标准状况下）：300mg/m32按照环境空气质量标准（GB3095-2012）二类区适用标准执行：3SO32技术路线首先对我国环境现状进行研究，依照现状分析在中国对烟气进行脱硫和除尘以保护环境的迫切性，然后调查国内外脱硫和除尘技术发展现状，通过所燃烧的煤种和烟气特性对脱硫和除尘的技术进行对比，选择除尘和脱硫工艺。接着进行设计计算，对除尘设备结构、脱硫设备结构、烟囱、管道系统及阻力进行设计计算，再分析方案的可行性与经济性。最后，通过以上的设计使得烟气达到如下技术指标：烟尘排放浓度限值（标准状况下）：50mg/

25、m3,SO排放浓度限值（标准状况下）：300mg/m3o3；SO日22平均排放浓度限值（标准状况下）：0.30mg/msa。方案选择本设计拟采用二级除尘与氧化镁脱硫技术。根据粒径分布，烟气温度，煤种含硫量作为依据，一级除尘拟采用旋风除尘器，二级除尘拟采用电除尘器，脱硫拟采用氧化镁脱硫。本设计将在每一章对脱硫除尘工艺进行方案与设备的选择。2一级除尘工艺计算2.1一级除尘工艺选择通常而言，第一级预除尘主要去除大颗粒物，且除尘要求不高，通常采用重力沉降室、惯性除尘器、旋风除尘器、多管旋风除尘器和喷淋洗涤塔等。详细性能对比见表： # 上海工程技术大学毕业设计（论文）备注(um)除尘器名称阻力（Pa）除

26、尘效率（）初投资运行费用重力沉降室501504060少少惯性除尘器1005005070少少旋风除尘器40013007092少中多管旋风除尘器80015008095中中喷淋洗涤塔1003007595中中表各种除尘器设备费用、耗钢量及能耗量指标除尘器名称所占空间体积（m3/（1000m3/h）存储设备费（比值）耗钢量(kg/(m由于本设计的烟气颗粒粒径分布主要在5-20um，占72%，外加通过对比发现旋风除尘器技术成熟，制作方便，体积小，价格便宜，因此采用一级旋风除尘器进行预除尘。另外，考虑到压力损失过大对除尘器的影响，作为一级除尘器要求不高，因此确定旋风除尘器选型时阻力不大于800Pa。2.2烟

27、气量、烟尘和二氧化硫浓度计算烟气量计算20利用低位发热量、锅炉热效率和水的蒸发热计算需煤量。/h)能耗量（kj/m3）重力沉降室2040惯性除尘器30t/h燃煤蒸汽锅炉烟气除尘脱硫系统设计表除尘设备基本性能旋风除尘器多管旋风除尘器表各种除尘器阻力温度指标除尘器最佳粒径除尘器名称投资比较阻力（Pa）温度（C）作用占地面积重力沉降室重力100低低200100050低4001200400除尘效率低旋风除尘器离心力520400200060粒径分布g1i/%1i5181822148546n/%n1=Eni1i分级效率n/%i总效率ngi1i预处理后含尘浓度：n=c(1-n)x100%(2.28)21式中

28、：n二级除尘所需效率，%；耳=5.3x10-3x106x1-256.91100丿xlOO%=97.8%二级除尘工艺计算二级除尘方案选择在选择二级除尘器时，应考虑其经济性、可靠性、适用性和社会性等方面的影响。除尘器的选择受当地条件，现场条件，燃煤特性，排放标准和除尘效率需求等多种因素影响。因此，在选择二级除尘装置时，本设计对比了目前国内对颗粒物除尘效率较高、工艺较为成熟而且应用广泛的静电除尘和袋式除尘，从而选择出合适的除尘工艺。见表。的颗粒有较好的除尘效率粒有较好的除尘效率烟气温度可处理350C的高温烟气依据滤料材质而定，常见材料：棉毛织物可处理80C90C烟气，尼龙织物最高温度80C,奥纶材料

29、最高130C，涤纶材料最高140C，玻璃纤维最高250C压力损失100200Pa10002000Pa腐蚀不易腐蚀易腐蚀使用寿命至少810年，长则可达15滤袋设计寿命一般为34年,年实际使用时可能缩短至12年初投资适中适中运行维护费用较低高运行可靠性较咼高上海工程技术大学毕业设计(论文)30t/h燃煤蒸汽锅炉烟气除尘脱硫系统设计上海工程技术大学毕业设计(论文)30t/h燃煤蒸汽锅炉烟气除尘脱硫系统设计 #根据表2.7的对比可见，对于本设计中高达190C的烟气温度和lOOOPa的锅炉出口前阻力而言，若使用袋式除尘器，普通的滤料材质会引发烧袋，若采用耐高温的玻璃纤维则造价昂贵，同时由于袋式除尘器的压

30、力损失极大，因此为了满足锅炉出口前阻力和袋式除尘器的压力损失，势必要采用风量更大的风机，这样运行投资就进一步上升导致经济性不佳。因此，从经济性角度而言，对于高温烟气，静电除尘器适应性较好，使用寿命较长，运行稳定，维护费用也较低。所以本设计采用电除尘工艺作为第二级除尘。3.2电除尘器尺寸计算集尘板总面积集尘板板间距选取为2b=300mm。总平均粒径：3.1)Edga=pi1l1100式中：ai总平均粒径，口m；d一分级粒径，口m；pig一粒径分布，%。1i0.5x5+5x18+10 x18+15x22+20 x14+30 x8+40 x5+50 x4+60 x6a=1100=18.825pm驱进

31、速度：O=7.4kGar)625(3.2)0式中：O一计算驱进速度，一般在0.040.2m/s，m/s；0k平均粒度影响系数，Q约等于20，选取1；Sar烟气中硫含量，。该式在板间距选取为400mm时需乘以1.3。7.4xlx(0.9.625o二二0.069m/s0100将驱进速度进行圆整为3=0.07m/s。集尘板比面积：上海工程技术大学毕业设计（论文）30t/h燃煤蒸汽锅炉烟气除尘脱硫系统设计上海工程技术大学毕业设计（论文）30t/h燃煤蒸汽锅炉烟气除尘脱硫系统设计 3.3)式中：f一集尘板比面积，mz/ms/s；耳一需要的二级除尘效率，。2In11-0.978-Q/=54.58m2/m3

32、/s0.07集尘板总面积：A二q-/b0v式中：A集尘板总面积，m2；b0q实际工况下烟气流量，m3/h。vA=86158.01x54.58=1306.35m2b0实际集尘板总面积：3.4)A二k-Ab1b0式中：A实际集尘板总面积，m2；bk储备系数，选取1。1(3.5)A二1x1306.35二1306.35m2b3.2.2电场风速根据除尘工程设计手册P210表4-100，电厂锅炉飞灰的电场风速在0.71.4m/s,本设计预选电场风速为u=lm/s。0电场断面积：F=20u0式中：F一预选电场风速下的电场断面积，m2；0u预选电场风速，m/s。0F二8615801二23.93m201x360

33、0(3.6)通道数量：极板有效高度：3.7)h（F）2-（23.934.89mb00实际板高小于8m,按照0.5m进行圆整，实际板高圆整为：h=5m。b电场宽度：F23.93B04.79mbh5b计算通道数：3.9)式中：Z一计算通道数，个；02b一板间距，mm。4.79Z1596Z0-300-15.9610003.10)通道数为整数，根据计算取整为Z=16个。实际电场风速：有效宽度：B有效-Z2b1004.8m3.11)电场实际断面：Fh-B5x4.824m2b有效实际电场风速校核：2）3.13)m3/h。式中：u一实际电场风速，m/s；q一实际工况下烟气流量，v86158.01u0.997

34、m/s24x3600预选风速u与实际校核风速u0电除尘器内部尺寸计算的差值为0.003，小于0.1，合格。本设计划分电场数为3电场。单电场长度：上海工程技术大学毕业设计（论文）30t/h燃煤蒸汽锅炉烟气除尘脱硫系统设计上海工程技术大学毕业设计（论文）30t/h燃煤蒸汽锅炉烟气除尘脱硫系统设计柱距长： 柱距长： 7A/=b02n-Z-h1b式中：1单电场长度，m；0n电场数，个。11306.351=2.72m02x3x16x53.14)单电场长度圆整为l=3m。总有效电场长度：L二n-1二3x3二9m1除尘器内壁宽度：3.15)B=2b-Z+2A（3.16）n式中：B除尘器内壁宽度，m；nA最外

35、层极板中心线与内壁距离，一般取0.050.1m，m；B=300 x16+2x0.1=5mn1000柱间距：50MW机组每炉宜采用1台双室或单室电除尘器，而25MW及以下机组每炉宜采用1台单室电除尘器。锅炉功率：30000 x(沁7-汕)=22.65MW3600 xlOOO3.17)根据锅炉功率22.65MW小于25MW确定采用单室电除尘器。柱间距：（B+e）km3.18)式中：L柱间距，m；ke一中间小柱宽度，按照经验选择0.3m；m电除尘器室数，个。(5+0.3)_1=5.3m上海工程技术大学毕业设计(论文)30t/h燃煤蒸汽锅炉烟气除尘脱硫系统设计 上海工程技术大学毕业设计（论文）式中：F

36、030t/h燃煤蒸汽锅炉烟气除尘脱硫系统设计L二l+21+C（3.19）dad式中：L柱距长，m；d1单电场长度，m；1立柱至阳极板边缘的垂直距离，一般选择500、1000mm，本设计选择a500mm；C柱的宽度，一般在380440mm之间，本设计选择400mm。dL二3+2x0.5+0.4二4.4md进出气烟箱尺寸计算电除尘器进出口大端截面积：集尘极排数：n=Z+1=16+1=17个（3.20）电除尘器进出口大端截面积：3.21)F二(n-l)2b+2Ahkb式中：F电除尘器进出口大端截面积，m2；k最外层极板中心线与内壁距离，一般取0.050.1m。二(17-l)x0.3+2x0.1x5二

37、25m2进出气烟箱截面积：3.22)veF一进出气烟箱计算截面积，m2；0v进出气口风速，本设计选择8m/s；e86158.01二2.99m28进出气烟箱截面积圆整为F”=3m2。分布板开孔率因气体速度而异，对于1m/s,选取开孔率50%较合理。进气烟箱长度：进出气烟箱高度和宽度取与电场断面相似，取进出气烟箱高度h=1.5m,进出气烟箱宽度b=2m。3.23)L=0.35(aa)+250212式中：L进气烟箱长度，m；2a进气烟箱大端最长边，m；1a进气烟箱小端最长边，m。2当使用导流装置时，上式系数为0.35，当不使用导流装置时，上式系数取0.550.56。250L二0.35x(5-2)+二

38、1.3m21000出气烟箱尺寸计算：出气烟箱大端高度：170H二0.8a+0.2a+170二0.8x5+0.2x2+二4.57m(3.24)1121000出气烟箱长度：L二0.8L二0.8xl.3二1.04m(3.25)w2出气烟箱大端顶端到顶梁下距离选取为035m，出气烟箱底板斜度应大于60,本设计选取出气烟箱底板斜度为60。灰斗计算灰斗选择为四棱台状灰斗，根据一个电场配置一个灰斗的原则，沿气流方向的灰斗数为n=3个、垂直气流方向的灰斗数为n=1个，总灰斗数为3X1=3个。23灰斗下口宽度选取为B=0.3m，灰斗壁斜度选应大于60，本设计选取灰斗壁斜h度为60。灰斗高度：羽有效-B1忑xf4

39、80.3、nhiH=-3-=3.9m(3.26)222灰斗下端至支柱基础面距离选取为H=0.8m。3灰斗上口面积：3.27)BB5x4.8S=n_有效=8m2nn3x123电除尘器总体尺寸除尘器总长：L二L+nL+L二1.3+3x4.4+1.04二15.54m(3.28)总21dw上海工程技术大学毕业设计（论文）30t/h燃煤蒸汽锅炉烟气除尘脱硫系统设计除尘器总宽：走台宽度选取为d=1.8m。走D二2d+mL二2x1.8+1x5.3二8.9m（3.29）总走k除尘器总高：根据经验，顶部大梁高度选取H=1.7m,顶部遮拦高度H=1.2,底部卸灰高度H梁遮=0.6m。底H二h+H+H+H+H二5+

40、3.9+1.7+1.2+0.6二12.4m（3.30）总b2梁遮底3.3高压电源配置高压整流变压器输出电流：I二j-A（3.31）0b式中：I高压整流变压器输出电流，mA；0jmA/m2mA/m2。额定电压：V二b-V（3.32）0式中：V额定电压，kV；0V一V/cm，本设计选取3.5kV/cm。V=22x3.5二52.5kV02x10根据额定电流和电压选取整流设备型号：GGAJ020.2A/60kV，实际额定电流为0.2A，实际额定电压为60kV。3.4电除尘器选型根据烟气处理量、总除尘面积、允许气体温度等条件，选取型号为CDPK45/3的单室三电场电除尘器。其详细参数见表3.2。表3.2

41、CDPK45/3电除尘器技术参数项目单位数值电场有效断面积m2处理气体量m3/h67000112000总除尘面积m21330最高允许气体温度C300上海工程技术大学毕业设计(论文)30t/h燃煤蒸汽锅炉烟气除尘脱硫系统设计上海工程技术大学毕业设计(论文)30t/h燃煤蒸汽锅炉烟气除尘脱硫系统设计 最高允许气体压力Pa80阻力损失Pa3%为高硫煤，含硫量在0.51%1%之间的为低硫煤)，根据以上优劣分析，本方案决定采用湿式氧化镁法脱硫工艺。吸收塔尺寸计算吸收塔需要的吸收效率TOC o 1-5 h zC-C、耳二SO2px100%(4.1)SO2CSO2式中：耳一需要的二氧化硫吸收效率，%；SO2

42、C标准状态下烟气中二氧化硫浓度，mg/m3；SO2C锅炉大气污染物排放标准(GB13271-2014)中二氧化硫排放浓度p限值，mg/m3。SO21794.57-3001794.57x100%二83.28%吸收塔内部烟气特性计算烟气原水分：HarWar22.4一+22.4丄+0.015aV0W=100X2100 x18ax100%(4.2)1Vfg式中：w1烟气原水分，%；Har煤中所含氢的质量分数，%；War煤中所含水的质量分数，%；a空气过剩系数；V0一理论空气量，ms/kg。a3.55822.4x+22.4x+0.015x1.45x6.58W二2x10018x100二6.38%110.0

43、3出口烟气特性计算：根据经验出口烟气温度为50C。出口烟气密度：P=P-P2-T20pTn2式中：p出口烟气密度，kg/m3；24.3)p出口大气压力，Pa；2T出口烟气温度，K。2P二1.293x101325x273二1.09kg/m32101325273+50每千克烟气体积：V=丄=丄=0.915m3dp1.092出口温度下烟气饱和含水体积4.4)V=22.4-旦w18Tn式中：V出口温度下烟气饱和含水体积，m3；wd50C空气饱和水含量，查表，g/kg干空气。w4.5)V二22.4x87x273+50二0.128m3w18x1000273出口温度下烟气饱和含水比例：V0.128W=d=x

44、100%=12.28%2V+V0.915+0.128wd增加水分体积：标准状况下烟气流量：V=仝=50801.59=14.11m3/sn360036004.6)增加水分体积流量：4.7)V=(W-W)V=(12.28%-6.38%)x14.11=0.83m3/s221n喷淋塔内气体流量：标准状况下吸收的二氧化硫流量：VSO222.4CSO64SO22.4x1794.57x14.11x83.28%64x1000000=0.0074m3/s4.8)标准状况下吸收的二氧化硫质量流量：1794.57G=C-V-n=x14.11x83.28%=0.021kg/s(4.9)SO2SO2nSO2100000

45、0所需氧气的质量流量：氧化镁脱硫反应式：MgO+SOTMgSO(4.10)231MgSO+OTMgSO(4.11)3224根据反应式可以得出每去除1千克二氧化硫，需要提供0.25千克的氧气。G=0.25G=0.25x0.021=0.0053kg/s(4.12)O2SO2所需空气质量流量：G=吨a0.230.23=0.023kg/s4.13)所需空气体积流量：=-G=0023=0.018m3/s(4.14)a1.2931.293剩余氮气量：=(1-0.21)V=(1-0.21)x0.018=0.014m3/s(4.15)N2a喷淋塔内气体流量：V=V+V+V=14.11+0.83+0.014=1

46、4.96m3/s(4.16)gn2N吸收区尺寸计算喷淋塔直径计算：(VD=2(4.17)p兀-uIp丿式中：D喷淋塔直径，m；p上海工程技术大学毕业设计（论文）30t/h燃煤蒸汽锅炉烟气除尘脱硫系统设计上海工程技术大学毕业设计（论文）30t/h燃煤蒸汽锅炉烟气除尘脱硫系统设计4.2.4除雾区尺寸 #4.2.4除雾区尺寸 u一喷淋塔内烟气流速，m/s。p14.96.3.14x3丿1=2.52m吸收区高度计算：二氧化硫摩尔分数：V0.0074y=七x100%=0.052%iV14.11n操作温度：操作温度近似认为进口温度和出口温度的平均温度。4.18)4.19)式中：t一操作温度，C；ct进口处烟

47、气温度，C；st出口处烟气温度，C。2t=190+50=120OCc24.20)吸收区高度：64T3600nuy耳722.4TaSso2h=a式中：hacga一吸收区计算高度，m；4.21)吸收塔内烟气流速，一般选取2.55m/s,本设计选取3m/s；容积吸收率，一般取5.56.5，本设计取6。ga3600 xxx3x0.052%x83.28%h0=224273+50=1.56ma4.22)为了便于计算，对吸收区高度进行圆整，吸收区高度圆整为h=1.8m。a实际吸收效率：22.4T-g-h22.4x(273+50)x6x1.8/、n=“-=x100%=96.32%(4.23)a3600 x64

48、xT-u-y3600 x64x273x3x0.052%na1喷嘴数量选择为n=20个，喷射扩散角为a=90。mm上海工程技术大学毕业设计（论文）30t/h燃煤蒸汽锅炉烟气除尘脱硫系统设计上海工程技术大学毕业设计（论文）30t/h燃煤蒸汽锅炉烟气除尘脱硫系统设计 除雾器有效流通面积选取为A=15m2，冲洗喷嘴距除雾器表面垂直距离h=0.05m。fm冲洗覆盖率：n冗h2-tg2mmS=c(9020冗x0.052xtg2込丿I2丿15xlOO%=202.81%(4.24)最下层冲洗喷嘴距最上层喷淋塔距离为3m，最下层冲洗喷嘴距最上层冲洗喷嘴距离为3.5m，除雾区高度h=3.5m。f4.2.5浆液池高

49、度4.25)浆液池容量：V=VtjGNj式中：V浆液池容量，m3；jL/G一氧化镁液气比，本设计选择5L/m3；V烟气标准状态下湿态容积，V=V,m3/s；NNgt浆液停留时间，一般取26min，本设计取4min，240s。5x14.96x2401000=17.95m3浆液池高度：Vh=i-j0.25兀D24.26)式中：h浆液池高度，m；D浆液池内径,叮Dp，m。h=竺i0.25x3.14x2.522=3.6m4.2.6吸收塔总高进口尺寸吸收塔进口宽度b=0.6D=0.6x2.52=1.51mip进口高度：4.27)4.28)式中：片一吸收塔进出口高度，mv进气口烟速，一般取1230m/s，

50、本设计选取20m/s。ih=112=0.84m出口高度与进口高度相同，h=h=0.84m，正方形进口烟道边长选择为m=lm。1i烟道口到浆液池距离为h=0.4m,2出口到除雾器最上层距离h=0.5m,4区域间距离烟道进口到第一层吸收区下端距离h=lm,烟道3喷淋层吸收区层数m=3个,喷淋层有效高度ah=0.8m，喷淋层最顶端到除雾区下端距离h=0.5m。56吸收塔总高：H=h+h+h+h+h+h+h+h+(h-m一SO2afj112345aa6=1.8+3.5+3.6+0.84+0.84+0.4+1+0.5+(0.8x3-1.8)+0.5=13.58m其他计算液体循环量：4.29)QMg=SG

51、=86m01x1000=43079m3/h喷淋层高度：第一层：h=h+h+h+h+h=3.6+0.84+0.4+1+0.8=6.64m(4.30)TOC o 1-5 h za1j1235第二层：h=h+h=7.44m(4.31) HYPERLINK l bookmark397 a2a15第三层：h=h+h=8.24m(4.32) HYPERLINK l bookmark399 a3a25每层浆液流量：Q430.79q0=Mg=143.6m3/h(4.33)jm3a每层浆液流量进行取整q0=144m3/h。j上海工程技术大学毕业设计（论文）30t/h燃煤蒸汽锅炉烟气除尘脱硫系统设计上海工程技术大

52、学毕业设计（论文）30t/h燃煤蒸汽锅炉烟气除尘脱硫系统设计3.14x44 3.14x44 #烟囱工艺计算烟囱内烟气特性由于使用喷淋塔脱硫的过程中，烟气与喷淋的浆液不仅进行了脱硫反应，同时也进行了逆流换热，使得喷淋塔出口处的烟气温度下降至50C，因此需要在进入烟囱前进行加热,使得烟囱内部烟气温度达到80C。最终使得烟囱内烟气温度达到80C，烟气压力达到100KPa。烟囱内实际烟气流量：5.1)Tpq=q0-a-n+VyvTpN2ny式中：q烟囱内实际烟气流量，m3/s；yT烟囱内烟气温度，C;yp烟囱内烟气压力，KPa；yV剩余氮气量，m3/s。N2+0.014=18.5m3/s50801.5

53、9273+80101.325xx3600273100烟囱内烟气流速烟气流速根据垂直干管，管中粉尘性质为煤灰，根据环保设备设计手册大气污染控制设备P529表3-3-12预选烟囱内烟气流速为V0=lOm/s。c烟囱截面积：q18.5A=-=1.85m2(5.2)cv010c烟囱平均直径：d0c(4x1.85、3.14丿=1.54m5.3)将烟囱平均直径按照0.1m进行圆整，因此烟囱平均直径圆整为d=1.6m。c烟气流速校核：qv=ycd2兀18.51.62=9.21m/s5.4) 上海工程技术大学毕业设计(论文)30t/h燃煤蒸汽锅炉烟气除尘脱硫系统设计5.3烟囱几何高度由于有速度的热烟气从烟囱出

54、口排出后有初始动能，且温度高于周围大气温度因而产生浮力，所以可以上升相当一段距离，这即成为烟气抬升高度。因此需要计算烟囱有效高度后减去烟气的抬升高度才能得到烟囱真正需要的几何高度。烟囱出口处风速烟囱出口处风速需要按照当地检测的10m处的年平均风速，因此调查上海地区10m处年平均风速得上海地区年平均风速为3.5m/s。风速修正的计算需要按照堤防工程设计规范(GB5028698)中的公式进行计算：(Z)冬u=u-(55)10IZ丿式中：U需要求的高度处的风速，m/s；u当地10m处的风速，m/s；10Z需要修正的高度，本设计暂时选择15m；yZ已知的风速测量高度，m；a风随高度变化指数，该指数根据

55、锅炉所在区域不同而变化，本设计选择离海岸较远田野、房屋较少的村庄市郊，该指数为014016，本设计取015。(15、0.15u=3.5x=3.72m/s110丿532烟尘有效源高度处理后烟尘浓度：C=C-(1-n)-(1-H)12=5.3x10-3x106x(1-56.91%)x(1-97.8%)(56)=50mg/m3烟尘源强：Q=Cq=50 x18.5=925.13mg/s(5.7)yy0.7Qy烟尘有效源高度：5.8)max上海工程技术大学毕业设计(论文)30t/h燃煤蒸汽锅炉烟气除尘脱硫系统设计上海工程技术大学毕业设计(论文)30t/h燃煤蒸汽锅炉烟气除尘脱硫系统设计 式中：H烟尘有效

56、源高度，m；yC一烟尘最高允许浓度，给定，mg/s。max0.7x925.13V3.14xx0.15x3.72丿12=23.32m5.9)5.10)H=2SO2式中：HSO2CSmax0.7QSO2Cu丿Smax二氧化硫有效源咼度，m；二氧化硫最高允许浓度，给定，mg/s；5.11)H=2xSO20.7x1222.14V3.14xtx0.3x3.72丿1=18.96m二氧化硫有效源高度处理后二氧化硫浓度：C二C-n)=1794.57x(196.32%)=66.05mg/m3SO2SO2SO2二氧化硫源强：Q二C-q二66.05x18.5二1222.14mg/sSO2SO2y二氧化硫有效源高度：

57、为了使得烟囱的几何高度能够满足所需要的高度，因此需要在烟尘有效源高度和二氧化硫有效源高度中选择相对而言更高的有效源高度。对比烟尘有效源高度和二氧=23.32m。化硫有效源高度后，发现烟尘有效源高度更高，因此之后的计算采用烟尘有效源高度为实际有效源高度，即H有效烟气抬升高度烟气热释放率：QH式中：0.35pqATnyTyQ烟气热释放率，kW；Hp一环境大气压，hPa；nAT烟囱口烟气和环境温差，C。5.12)上海工程技术大学毕业设计（论文）30t/h燃煤蒸汽锅炉烟气除尘脱硫系统设计上海工程技术大学毕业设计（论文）30t/h燃煤蒸汽锅炉烟气除尘脱硫系统设计2x1.6 2x1.6 Q=35x1013

58、25x吩x(80-20)=1115.3kWh273+80烟气抬升高度：烟气抬升高度在此选用霍兰德公式进行计算V-d-厂crAH=c-1.5+2.7uV5.13)ATdTc丿式中：AH烟气抬升高度，m；v一烟囱内烟气流速，m/s；cd烟囱管径c9.2x1.6(4ucr601厂)COUx1.5+2.7xx1.6=8.85m273+80丿5.3.5烟囱几何高度m。605.14)H二H-AH二23.32-8.85二14.47m有效5.4其他计算5.15)5.4.1烟囱底部宽度d二d+2iHi式中：d烟囱底部直径，m；ii锥度，选定，0.02。5.16)d二1.6+2x0.02x14.47二2.18mi

59、5.4.2烟囱阻力损失烟气密度：pT100273p二pn二1.293xx二0.97kg/m3c“pT101.325273+80n烟囱阻力损失：5.17)XHv2pAP二ccc2dc式中：AP烟囱阻力损失，Pa；cX摩擦阻力系数，根据管道材质钢管选择系数为0.02。5.18)AP=O02x1447x9.22xO99=7.57Pa上海工程技术大学毕业设计（论文）30t/h燃煤蒸汽锅炉烟气除尘脱硫系统设计上海工程技术大学毕业设计（论文）30t/h燃煤蒸汽锅炉烟气除尘脱硫系统设计 阻力计算及风机、电动机选型本设计采取钢板制圆形钢管，各设备的连接管段中包括垂直管与水平管，烟气流速的选择需要同时满足垂直管

60、和水平管的最低气流速度，管中粉尘性质为煤灰。根据环保设备设计手册一大气污染控制设备P529表3-3-12进行选择，当粉尘性质为煤灰时，垂直管最低气流流速为10m/s，水平管最低气流流速为12m/s。因此管道内气流流速必须大于12m/s。管道内径计算管道内径D0t6.1)4qv-兀-v0t式中：Do管道内径，m；tv0一管道内烟气流速，本设计选择15m/s。tD0t418615801二1.43m3600X3.14X156.2)根据计算得到的管道内径进行查表选取标准管道。根据环保设备设计手册一大气污染控制设备P530表3-3-14的圆形通风管道规格，按照计算所得数值选取管道外径为D=O1400mm