《環(huán)境工程綜合設計》大作業(yè)

科技學院《環(huán)境工程綜合設計》大作業(yè)(2017--2018年度第一學期)名 稱： 20t/h燃煤鍋爐煙氣脫硫系統(tǒng)設院 系：班 級：學 號學生姓名：成 績：日期：2017年12月PAGEPAGE16目錄一、設計資料和依據(jù) 4（一）設計參數(shù) 4（二）設計依據(jù) 4（三）排放要求 4二、脫硫方式 4（一）脫硫工藝 4（二）脫硫裝置 6三、脫硫系統(tǒng)設計 6（一）脫硫劑制備系統(tǒng) 6脫硫劑的選擇 6脫硫劑消耗量 7脫硫劑液箱容量與設計 7（二）煙氣系統(tǒng) 8增壓風機 8煙氣加熱設計 8（三）二氧化硫吸收系統(tǒng) 8塔內(nèi)流量計算 8塔徑的計算 8脫硫塔高度計算 9（四）.煙囪直徑的計算 10（五）.管網(wǎng)布置 12（六）.系統(tǒng)阻力計算 131.摩擦阻力損失 133.系統(tǒng)總阻力 14（七）風機和電動機的計算 14風機風量 14風機風壓 14電動機功率 16四、工藝流程圖和主要構筑物簡圖 17脫硫系統(tǒng)工藝流程圖 17噴淋塔 17五、投資估算 18雙減法投資估算 18六、效益評估和主要經(jīng)濟指標分析 181、運行費用估算 182、經(jīng)濟效益評估 20七、附錄 21一、設計資料和依據(jù)（一）設計參數(shù)額定蒸發(fā)量：20t/h鍋爐煙氣量：60000Nm3/h鍋爐煙氣出口溫度：150℃SO濃度2 ：

2000mg/Nm3；鍋爐出口負壓：-1800Pa；（二）設計依據(jù)《鍋爐大氣污染物排放標準》GB13271-2014《大氣污染物綜合排放標準》GB16297-1996（三）排放要求煙氣SO2

脫除率：≥90%，凈煙氣SO2

排放濃度≤200mg/m3；漏風率≤1.5%。二、脫硫方式（一）脫硫工藝目前，脫硫工藝基本可以分為三類:濕法、干法、半干法。如下表有一些常用的煙氣脫硫工藝：表一常用的煙氣脫硫工藝脫濕法半干法干法硫石灰鈉法雙減法氧化氨法海水噴霧爐內(nèi)循環(huán)等工石/石鎂法干燥噴鈣流化離藝膏法法法床子體脫90～90～90～9890～90～70～70～60～60～≥硫989898989085759090效率吸CaCONaOHNaOHMgONH海水CaOCaOCaONH333收NaCO2 3劑2CaO可高高高高一般高一般一般高高靠性結大大中小大中中中中中垢運高很高一般低高低一般一般一般一行般費用投大小較小小大較小較小小小大資相對于半干法和干法脫硫工藝，濕法脫硫工藝具有脫硫效率高、工藝成熟、可靠性高等優(yōu)點。所以選擇濕法脫硫。（二）脫硫裝置通常，噴淋塔、填料塔、板式塔、文丘里吸收塔等能滿足這些要求。各種吸收塔的性能比較見表二。吸收器類持液量表二逆流接觸常見吸收塔性能比較防堵性能操作彈性設備阻力除塵性能噴淋塔 低是中 較好低差填料塔 高是差 較好中中湍球塔 中是好 中中較好篩板塔 中是中 中中較好文丘里 低否較好 差高好由表中可知，噴淋塔持液低，逆流接觸，操作彈性較好，設備阻力低。所以選擇噴淋塔。三、脫硫系統(tǒng)設計（一）脫硫劑制備系統(tǒng)脫硫劑的選擇9020090%的過篩率。碳酸鈣選用市場上純的最高的。脫硫劑消耗量生石灰消耗量鈣硫比（Ca/S）1：1；SO2

質量流量：M（SO）=SO濃度2 2代入數(shù)據(jù):M(SO)=60000×2000=120kg/h23)生石灰中CaO的含量為90%，生石灰質量流量為：m=1.1×120×

=128.33????/?64 0.92.2鈉堿消耗量NaCO2 30.05mol（NaCO）/1mol（SO）補充量，則2 3 2m鈉堿=128.33

×0.05106=10.63????/?（100%NaCO

計算）64 2 3脫硫劑液箱容量與設計3.1石灰消化池采用化灰池攪拌器，得含固率為15%的石灰漿液，其密度為1.2t/m3，熟石灰質量流量為128.3356

×78=178.74kg/h。按照《工業(yè)鍋爐及爐窯濕法煙氣脫硫工程技HJ462-20092h消耗量，所以，熟石灰的漿液箱容量為：V

178.74

×2=1.986??315%×1.2×1000所以漿液箱取整后容積為2m3（二）煙氣系統(tǒng)增壓風機增壓風機的風量：Q=60000×110%=66000煙氣加熱設計150≤1.5%。（三）二氧化硫吸收系統(tǒng)1.塔內(nèi)流量計算假設噴淋塔內(nèi)平均溫度為60℃，壓力為1800KPa，則噴淋塔內(nèi)煙氣流量為：273t 101.324Q Q (1k)V s 273 PaV式中：Q ——噴淋塔內(nèi)煙氣流量，m3s；VQ ——標況下煙氣流量，m3s；Sk——除塵前漏氣系數(shù)，0～0.1。代入公式得：Q=60000×27360

×101.324×(1 =V3600 273

101.3242.塔徑的計算取噴淋塔內(nèi)煙氣流速v3.5m/s，則噴淋塔截面A為：AQ

21.96

/s)v 3.5d

4Aπd 4Aπ取整則D=3m3.脫硫塔高度計算噴淋塔可看做由三部分組成，分成為吸收區(qū)、除霧區(qū)和漿池。吸收區(qū)高度依據(jù)操作條件參數(shù)得，選擇噴淋塔噴氣液反應時間t=4s，則噴淋塔的吸收區(qū)高度為：Hvt14(m)除霧區(qū)高度上層(3.4～3.5)m。取除霧區(qū)高度為： H3.4m2漿池高度漿池容量V1

按液氣比漿液停留時間t1LQt

確定：V 11 G式中：LG —液氣比，取18Lm3；Q—工況下煙氣量，m3 h；t—漿液停留時間，s；11t為4min~8min5min，則漿池容積為：1V31選取漿池直徑等于或大于噴淋塔 D0

，本設計中選取的漿料池直徑為D3m，然后再根據(jù)V0

計算漿池高度：4vh 0

1 20h0

—漿池高度，m；Vm3；1D0m。代入數(shù)據(jù)得：h=1.7m0噴淋塔高度噴淋塔高度為：HHh1 2 0

19.1m（四）.煙囪直徑的計算表煙囪出口煙氣流速通風方式

全負荷時10~206~8

運行情況

最小負荷4~52．5~3煙囪出口內(nèi)徑可按下式計算：Qd 0.Q2

(m)Q——通過煙囪的工況總煙氣量，m3/h選取的煙囪出口煙氣流速，m /s。根據(jù)表取18m /s求得d2取整d2

1.09m煙囪底部直徑：d d1 2

2iH(m)式中 d2

——煙囪出口直徑，m；H——煙囪高度，m；i——煙囪錐度，通常取i=0.02～0.03。取i=0.022d3.3m1C）.煙囪抽力計算S 0.0342Hy

1273tk

1273tp

)B(Pa)式中H——煙囪高度，m；t——外界空氣溫度，oC；ktpoCB——Pa。GB13271-2014鍋爐房裝機總容量鍋爐房裝機總容量MW＜0.70.7～＜1.41.4～＜2.8t/h＜11～＜22～＜42.8～＜74～＜7～＜1410～＜≥14≥煙囪最低允許高度102020m202530354045選取煙囪高度為50m。S0.034250(y52.033Pa

)101.3241031 27320 273501 D）.煙囪內(nèi)溫降t 2

HADC)DC)式中：H-煙囪高度，m；D-合用統(tǒng)一煙囪的所有鍋爐額定蒸發(fā)量之和，t/h；A-溫降系數(shù)?？捎杀聿榈?，選取A=0.4D,H參看后面分別取20t/h，5020500.420t 2

4.47℃（五）.管網(wǎng)布置4Qv460000/36004Qv460000/360013式中Q——工況下管道內(nèi)的煙氣流量，m3/s；v——煙氣流速，m/s（可查有關手冊確定，對于鍋爐煙塵v=10～15m/sv=13m/s，d=1400mmd=1400-2×7=1386mm14Q4Qv

可計算出實際煙氣流速：v 2

460000/3600/s)(1.27)2（六）.系統(tǒng)阻力計算摩擦阻力損失P L

Lv2d 2式中：L——管道長度，m；dm；kg/m3；v——管中氣流平均速率,m/s；ReK/d0.02，0.04。代入數(shù)據(jù)得：n

273273150

/m3) 0.871PL

(Lv1

L2

2)0.02 20265122)2 21.4局部阻力損失(Pa)P22

0.210

0.8711222

10式中：ξ——異形管件的局部阻力系數(shù)可查到，取0.2v——與ξ像對應的斷面平均氣流速率,m/sρ——煙氣密度,kg/m3系統(tǒng)總阻力除塵器的壓力損失在1000～1500Pa之間，取1300Pa所以 系統(tǒng)總阻力=1300+70.6754+125.424=1496.0994Pa（七）風機和電動機的計算風機風量Q1.160000y

273tp273

101.324B

(m3/h)式中:1.1風量備用系數(shù)；Q工狀態(tài)下風機前標態(tài)下風量，m3/ht 風機前煙氣溫度，℃pB當?shù)卮髿鈮毫?，kPa。Q1.160000y

273150 101.324 3/h)273 101.324風機風壓對于除塵器后裝的風機風壓計算：H 1.2( hSy

273t) 273ty

101.325 1.293 Pa B y式中：1.2風壓備用系數(shù)； hPa；S Pa；yt 風機前煙氣溫度；pt 風機性能表中給出的試驗用氣體溫度；y 標準狀況下煙氣密度，1.35kg/m3。yH1.2(1496.0994-52.033)273150

101.324

1.293

y 273200 101.324 1.35常用風機性能及適用范圍型號名稱全壓范圍／風量范圍功率范介質適應范圍Pa／（m3/h）圍／kW最高溫度/℃Y4-70-11鍋爐引風機670～14102430～3.0～75250用于1～143604t/h鍋爐排煙Y9-35鍋爐引風機550～45404430～4.5～200鍋爐煙道4730001050排煙G4-73-12鍋爐通風機553～654115229～7.5～802～75t/hY4-73-12鍋爐引風機343～4029166100315200鍋爐通風15229～5.5～和排煙166100220Y8-39鍋爐引風機1167～53443242～4.0～250用于Y9-38鍋爐引風機1327～58051455332502500.5～3295～5.5～50t/h蒸139712a280汽鍋爐排煙Y9-35。3.電動機功率QHyNe yy3600

(kW)式中QyH

m3/hPa

100012y （一般風機為1 機械傳動效率，當風機與電機直聯(lián)傳動時2

1，用聯(lián)軸器連接時 0.95~0.98；2電動機備有系數(shù)，對引風機，1.3Ne

102263.73631484.2681.3)360010000.80.96四、工藝流程圖和主要構筑物簡圖脫硫系統(tǒng)工藝流程圖噴淋塔17PAGEPAGE21五、投資估算雙減法投資估算序號項目新建脫硫塔及附屬設價格（萬元）備注一備材料費256二土建施工費罐基礎、業(yè)主負責三安裝費76.8四設計及技術服務費9.9五調(diào)試及措施費16.28六基本預備費9.01七稅收27.6八合計395.59六、效益評估和主要經(jīng)濟指標分析1、運行費用估算運行費用主要有：電費、水費、人工費、藥劑費等。（按8000小時/年計算）電耗3-495.5kw0.52/kWh，800041.6電源采用380V,50Hz交流電。水費及人工費3%×408m3/h×8000h=97920元/噸，計年水費：29.37/年。本脫硫系統(tǒng)由于運行、維護管理簡便，安排人進行日常管理、維護，本脫硫系統(tǒng)設操作定員3人，年工資1.8萬元/人，共需人工費5.4萬元/年。脫硫劑費用