燃煤鍋爐煙塵脫硫除塵系統(tǒng)設(shè)計課程設(shè)計

大氣污染操縱工程課程設(shè)計燃煤鍋爐煙塵脫硫除塵系統(tǒng)設(shè)計目錄TOC\o"1-5"\h\z、八 、?前言\o"CurrentDocument"第1章設(shè)計依據(jù) 3\o"CurrentDocument"、設(shè)計目的 3\o"CurrentDocument"、設(shè)計原始資料 4\o"CurrentDocument"、國家標準： 5\o"CurrentDocument"第2章鍋爐氣、塵有關(guān)數(shù)據(jù)計算 5\o"CurrentDocument"燃煤鍋爐煙氣量、煙塵 5煙氣量的計算 5標準狀態(tài)下理論空氣量 5標準狀態(tài)下理論煙氣量 5標準狀態(tài)下實際煙氣量 5工況下的煙氣流量 6煙塵濃度和除塵效率 6煙塵濃度 6標準狀態(tài)煙氣濃度： 6實際煙氣濃度: 6除塵效率 6二氧化硫的相關(guān)計算 6二氧化硫的濃度 6標準狀態(tài)SO2的濃度： 6脫硫效率 6\o"CurrentDocument"第3章除硫方案的分析確信 7\o"CurrentDocument"脫硫方案的確信 7\o"CurrentDocument"吸收塔的相關(guān)計算 7吸收塔內(nèi)流量計算 7吸收塔徑的計算 7吸收塔徑的高度 7\o"CurrentDocument"第4章除塵方案的確信與選擇 9\o"CurrentDocument"除塵器的選擇 9旋風除塵器的結(jié)構(gòu)設(shè)計及選用 10\o"CurrentDocument"袋式除塵器的選定 12\o"CurrentDocument"第5章煙囪的設(shè)計及有關(guān)計算 14\o"CurrentDocument"相關(guān)背景資料 14\o"CurrentDocument"煙氣釋放熱計算 14\o"CurrentDocument"煙囪直徑的計算 14\o"CurrentDocument"煙囪的幾何高度計算 15\o"CurrentDocument"煙囪阻力計算 15\o"CurrentDocument"第6章管道系統(tǒng)的設(shè)計計算 16\o"CurrentDocument"管徑的相關(guān)計算 16\o"CurrentDocument"摩擦阻力損失計算 16\o"CurrentDocument"系統(tǒng)總阻力計算 17\o"CurrentDocument"第7章通風機、電動機的選擇 17\o"CurrentDocument"風機風量計算 17\o"CurrentDocument"風機風壓計算 18\o"CurrentDocument"風機功率計算 18結(jié) 論 19參考文獻 19-LX. —1—前言眾所周知，大氣污染已經(jīng)變成了一個全世界性的問題，要緊有溫室效應(yīng)、臭氧層破壞和酸雨。而大氣污染能夠說主若是人類活動造成的，大氣污染對人體的舒適、健康的危害包括對人體的正常生活和生理的阻礙，大氣污染已經(jīng)直接阻礙到人們的軀體健康。近百年來，西歐，美國，日本等工業(yè)發(fā)達國家大氣污染事件日趨增多，本世紀50-60年代成為公害的泛濫時期，世界上由大氣污染引發(fā)的公害事件接連發(fā)生，例如：英國倫敦煙霧事件，日本四日市哮喘事件，美國洛杉磯煙霧事件，印度博帕爾毒氣泄漏事件等等，不僅嚴峻地危害居民健康，乃至造成數(shù)百人，數(shù)千人的死亡。初期的二氧化硫污染限于局地，近幾十年來二氧化硫的過度排放因、引發(fā)的酸沉降引發(fā)了人們的高度重視。人們開始關(guān)注有二氧化硫等氣態(tài)物質(zhì)在大氣中形成的二次微元離子，他們不僅阻礙人體健康，大氣的可見度還造成了全世界氣候轉(zhuǎn)變。操縱二氧化硫的排放已經(jīng)成為各國針對氣候轉(zhuǎn)變的一項有力方法。這次的課程設(shè)計主若是脫去燃煤產(chǎn)生的二氧化硫，除去其產(chǎn)生的煙塵，通過計算得出二氧化硫及煙塵的排量，來確信最正確除塵脫硫方案，及選擇最正確的脫塵除硫設(shè)備，從而使通過這一系列脫硫除塵設(shè)備的二氧化硫及煙塵的排放達到國家排放標準。進而減少大氣的污染。第1章設(shè)計依據(jù)、設(shè)計目的通過課程設(shè)計的綜合訓練，進一步消化和鞏固本課程所學的內(nèi)容，并使所學的知識系統(tǒng)化。培育運用理論知識進行凈化系統(tǒng)設(shè)計的初步能力，使咱們把握《大氣污染操縱工程》課程所要求的大體設(shè)計方式，具有初步的大氣污染操縱工程方案及設(shè)備的獨立設(shè)計能力，鍛煉咱們查閱和搜集專業(yè)資料和設(shè)計手冊的技術(shù)。培育咱們綜合運用所學的理論知識，獨立分析和解決大氣污染操縱工程實際問題的實踐能力。通過設(shè)計，了解工程設(shè)計的內(nèi)容、方式及步驟，培育咱們確信大氣污染操縱系統(tǒng)的設(shè)計方案，進行設(shè)計計算、利用技術(shù)資料、繪制工程圖、編寫設(shè)計說明書的能力。、設(shè)計原始資料鍋爐型號：SZL4-13（共6臺）；耗煤量（標煤）：650kg/h（臺）；空氣多余系數(shù)：a二；煙氣密度（標態(tài)）：m3；排煙溫度300°C；煙氣出口離地面；7?室外空氣平均溫度；4C；本地大氣壓98kPa：鍋爐出口前煙氣阻力：1200Pa；飛灰占煤中不燃分比例：%空氣含水（標況）： m3煙氣在鍋爐出口前阻力：800Pa煤的工業(yè)分析值：CY=64%；HY=%；SY=%；OY=%； WY=%；AY=%煙氣中煙塵的粒度散布：粒徑范圍平均粒徑質(zhì)量百分數(shù)（卩m）（卩m）分布<535?1010?302030?604560?8070>8090、國家標準：按鍋爐大氣污染物排放標準(GB13271-2021)中標準執(zhí)行

煙塵濃度排放標準(標準狀態(tài)下)：50(mg/m3)

二氧化硫排放標準(標準狀態(tài)下)：300(mg/m3)。第2章鍋爐氣、塵有關(guān)數(shù)據(jù)計算燃煤鍋爐煙氣量、煙塵燃煤量：650X6=3900kg/h設(shè)1kg燃煤時燃料成分名稱可燃成分含量(％)可燃成分的量(％)理論需氧量/mol煙氣中組分/molCHOS水灰分合計煙氣量的計算標準狀態(tài)下理論空氣量理論空氣量：X=(mol/kg)標準狀態(tài)下的體積為：XX10-3=kg標準狀態(tài)下理論煙氣量理論煙氣量：X++++=kg標準狀態(tài)下理論煙氣體積：XX10-3=m3/kgN標準狀態(tài)下實際煙氣量在空氣多余系數(shù)a二時：實際煙氣量：+X()=m3/kgN標準狀態(tài)下的排煙量為Q=V*設(shè)計耗煤量，即3900X=35100m3/hfN

工況下的煙氣流量=76150 (m3/=76150 (m3/h)98*273.15每臺煙氣量:76150/6=12692m3/h煙塵濃度和除塵效率煙塵濃度標準狀態(tài)煙氣濃度：/X106X%/=(mg/m3)0實際煙氣濃度:XX98=(mg/m3)除塵效率1-(50/13158.43)=99.62%式中：C一煙氣含塵濃度，mg/m3；NC一鍋爐煙塵排放標準中規(guī)定值，50mg/m3。sN二氧化硫的相關(guān)計算二氧化硫的濃度標準狀態(tài)SO2的濃度：C=SO2Sy*64*1000QC=SO2Sy*64*1000Qs0.81*64*100090=5760mg/m3)脫硫效率C'so耳=1———2=1-300/5842.70=94.86%Cso300mg/m300mg/m3。式中：C‘so?——標準狀態(tài)下鍋爐二氧化硫排放標準中規(guī)定值,Cso——標準狀態(tài)下二氧化硫濃度，xmg/m3；s2

第3章除硫方案的分析確信脫硫方案的確信本設(shè)計為高濃度的二氧化硫去除,通過比較全面考慮,選用石灰石/石灰煙氣法，除去煙氣中的SO2。吸收塔的相關(guān)計算吸收塔內(nèi)流量計算假設(shè)噴淋塔內(nèi)平均溫度為80C0,壓力為llOKPa,那么噴淋塔內(nèi)煙氣流量為：QV=Qxx(1+K)QV=Qxx(1+K)x273P其中：QV—吸收塔內(nèi)煙氣流量，m3/s；Q—標況下煙氣流量，ms/s；K—除塵前漏氣系數(shù)，0?；Q二9.00x273+80x101.325x(1+0.06)=(ms/s)273 110吸收塔徑的計算依據(jù)石灰石煙氣脫硫的操作條件參數(shù)，可選擇吸收塔內(nèi)煙氣流速v=2m/s，那么吸收塔截面A為：11.362=11.362=5.68m2那么塔徑d為：d1d1，乎rT2.7取塔徑d=2700mm吸收塔徑的高度吸收塔可看做由三部份組成，分成為吸收區(qū)、除霧區(qū)和漿池。(1)吸收區(qū)高度：依據(jù)石灰石法煙氣脫硫的操作條件參數(shù)得，設(shè)吸收塔噴氣液反映時刻t=4s，那么吸收塔的吸收區(qū)高度為：H廣vxt=2?5x4=10m吸收區(qū)一樣設(shè)置3?6個噴淋層，每一個噴淋層都裝有多個霧化噴嘴,本設(shè)計中設(shè)置4個噴淋層，噴淋層間距為3m,入口煙道到第一層噴淋層的距離為2m,最后一層噴淋層到除霧器的距離lm。除霧區(qū)高度：除霧器設(shè)計成兩段，每層除霧器上下各設(shè)有沖洗噴嘴，最基層沖洗噴嘴距上層?,那么取除霧區(qū)高度為：H=3.5m2（3）漿池高度：漿池容量V按液氣比漿液停留時刻t確信：llV二LxQxt1G式中：——液氣比，一樣為15?25L/m3，取15L/m3；GQ一標況下煙氣量，m3/h；t—漿液停留時刻，s，一樣t為4min~8min，本設(shè)計中取值為114min；V=-1^x35100x—=35.1m3

i1000 60選取漿池直徑等于吸收塔D，本設(shè)計當選取的漿池直徑D為012700mm，然后再依照V計算漿池高度：14VnD21m；式中：Hm；3V—漿池容積，14X⑹二6.13m3.14x2.72從漿池液面到煙氣入口底邊的高度為。本設(shè)計中取為。（4）吸收塔高度：H二H+H+H二10+3.5+6.13+1.5二21.13m123第4章除塵方案的確信與選擇除塵器的選擇表4-1該鍋爐粉塵粒徑散布表本性能粒徑范圍平均粒徑質(zhì)量百分數(shù)（卩m）（卩m）分布<535?1010?302030?604560?8070>8090表4-2除塵設(shè)備的分類及大體性能除塵器名稱重力沉降室旋風除塵器適用的粒徑效率范圍/um /%>50 V505?30 60?70運行力/Pa501308001500文丘里洗滌器電除塵器袋式除塵器90?9890?9895?99400010000501301000中上中上旋風除塵器的結(jié)構(gòu)設(shè)計及選用（1）煙氣處置量Q=V=76150m3/h（2）初步選用XLP/B型旋風除塵器，處置煙氣量大，將選用10個并聯(lián)，取^=Ap=900pa。每一個除塵器煙氣處置量qv為76150m3/hv=（2AP/pg）={2X900/（X）}=15m/s1v的計算值與旋風除塵器的要緊尺寸比例中氣速與壓力降數(shù)據(jù)大體一1致。（3）旋風除塵器其他部件的尺寸：入口截面積A:A=Q= 76150 =1.40m2v3600x151入口寬度b： b=JA/2=J1.40/2=0.83m=830mm入口高度h: h=J2A=J2x1.39=1.6加=1670mm筒體直徑D:D=3.33b=3.33x0.83=2.76m=2763mm參考型號XLP/B品系列的旋風除塵器，將筒體直徑D修正為2800mm排出筒直徑d:d=0.6D=0.6x2800=1680mmee筒體長度 L: L=1.7D=1.7x2800=4760mm椎體長度 H: H=2.3D=2.3x2800=6400mm灰口直徑 d: d=0.43D=0.43x2800=1204mm將除塵器各部件尺寸整理如下表：表4-2除塵器各部件尺寸?0~55~1010~2010~44>44長椎體旋風除塵器407992100電除塵器9097100文丘里洗滌器99100100100袋式除塵器100100100100尺寸名稱 計算公式 尺寸（mm）

入口寬度b830入口高度h1670筒體直徑D3.33b2763參考型號XLP/的旋風除塵器，將筒體直徑D修正為2800mm排出筒直徑de0.6D1680筒體長度L1.7D4760椎體長度H2.3D6400灰口直徑d10.43D1204（4）除塵效率計算依照旋風除塵器的特點長度l，得出交壤圓柱面的高度h0h=l=2.3d0(Dh=l=2.3d0(D2I"3二2.3x1?68x|爲=沁由交壤圓柱面直徑?:平均徑向速度vrd-0.7d=0.7x1.68=1.17m得r=0.588m由交壤圓柱面直徑?:平均徑向速度vr0e,得0q 76150— v—— —5.15n/s2rrh360(X2x3.14x0.58&1.1200漩渦指數(shù)n：1-0.67(D1-0.67(D)0-14T10.3麗I二1一1一0.67x2.8o.i4573|o.3283I0.71氣流在交壤面上的切向速度vT0:分割直徑dc18pvrd—c分割直徑dc18pvrd—cpV2PT0分級效率耳.：in=15x(2.8V711.176丿=27.53m/s“8x2.9x105x5.15x0.588\ 1360<27.53-0.94740-5m-9.47m(d/d)2耳—Pici1+Q/d/Pic各分級除塵效率計算結(jié)果如下表：表2-5分集除塵效率煙塵濃度是X()=m3二級除塵效率需要要達到：()/==%袋式除塵器的選定袋式除塵器是利用最多的過濾式除塵器。其除塵效率高，對亞微米級粉塵也有很高的除塵效率，可不能造成二次污染，且便于直接回收干料。尤其是最近幾年來，袋式除塵器在大氣污染的治理方面作出了龐大奉獻，在國內(nèi)外及多領(lǐng)域應(yīng)用愈來愈廣，已占除塵設(shè)備的80%?，F(xiàn)今國內(nèi)，焦化、鋼鐵、有色行業(yè)袋式除塵系統(tǒng)的利用比例已達到95%左右；水泥行業(yè)通過結(jié)構(gòu)調(diào)整，袋式除塵系統(tǒng)利用比例已達到80%左右；電力行業(yè)袋式除塵系統(tǒng)的應(yīng)用比例已達到快要30%。通過對各類除塵器的比較分析，再結(jié)合相關(guān)的詳細資料明白，袋式除塵器的初投資和后期運行治理費用都不是很高，而且具有良好的除塵性能和效率，運行治理也很方便。袋式除塵器是使含塵氣體通過濾袋濾去其中離子的分離捕集裝置，是過濾式袋式除塵器中一種，其結(jié)構(gòu)形式多種多樣，按不同特點可分為圓筒形和扁形；上進氣和下進氣，內(nèi)濾式和外濾式，密閉式和放開式；簡易，機械振動，逆氣流反吹，氣環(huán)反吹，脈沖噴吹與聯(lián)合清灰等不同種類 ,其性能比較如下表表4-1袋式除塵器種類分析除塵種類除塵效率％凈化程度特點簡易袋式30中凈化要求濾料薄而光滑，質(zhì)地柔軟，再過濾面上機械振動袋式90中凈化機械振動袋式90中凈化生成足夠的振動力。清灰方式作用強度很大，而且其強度和頻率脈沖噴吹袋式99細凈化脈沖噴吹袋式99細凈化都可以調(diào)節(jié)，清灰效果好適用高濕度、高濃度的含塵氣體，造價較低，氣氣環(huán)式袋式 99 細凈化 環(huán)箱上下移動時緊貼濾袋，使濾袋磨損加快，故障率較高袋式除塵器的總過濾面積：人 Q' 76150 ° .A= = =634.58m360v60x2式中：Q'—欲處置的煙氣量（工況下總煙氣量），m3/hV通過計算，一機械振動清灰：v二，選取min除塵器的過濾面積必需大于等于 。由過濾面積及工況下的煙氣量等綜合考慮，選取 96-2x7型氣箱脈沖袋式除塵器。下表為所選用的除塵器的相關(guān)性能參數(shù)。表4-396-2x7型氣箱脈沖袋式除塵器參數(shù)型號96-2x7處理風量（m3/h）94100濾袋風速（m3/min）過濾面積（mJ1308濾袋數(shù)（個）1344耗氣量（m3/min）阻力（pa）1470-1770含塵濃度（g/m）<1300其阻礙因素：過濾風速、濾料風速、濾料種類、清灰方式、入口含塵濃度、處置氣體性質(zhì)、凈化物料種類等。

第5章煙囪的設(shè)計及有關(guān)計算相關(guān)背景資料查相關(guān)資料取得，具有必然速度的熱煙氣從煙囪出口排除后由于具有必然的初始動量,且溫度高于周圍氣溫而產(chǎn)生必然浮力，因此能夠上升至很高的高度。這相對增加了煙囪的幾何高度，因此煙囪的有效高度為：H=H+AHS式中：H—煙囪的有效高度，m；H—煙囪的幾何高度，m；SAH—煙囪抬升高度，m。煙氣釋放熱計算ATQ=0.35PxQx——H avTs式中：Q—煙氣熱釋放率，kw；HP—大氣壓力，98kPa；aQ—實際排煙量，m3/svT—煙囪出口處的煙氣溫度，573K；ST—環(huán)境大氣溫度a環(huán)境大氣溫度T=(273+4)K，大氣壓力P=98kPaaaAT二T-T二573-277二296Ksa環(huán)境大氣壓下的煙氣流量：QV二QV二9?00x273+300101.325x273 98x(1+0.06)=(m3/s)AT 296Q=0.35PaxQx =0.35x12.17x =2.23kwh vT 573s煙囪直徑的計算煙囪出口內(nèi)徑可由下式計算d=0.0188”Q=0.018^,,，76550=2.32m

校核流速v=篇=Z=如)煙氣抬升高度計算由Q<1700kw，可得HATT2x(1.5vD+0.01Q)△H二 s Hu式中：V—煙囪出口流速，取20m/s;sD—煙囪出口內(nèi)徑，m；I—煙囪出口處平均風速，取 10m/s.2x(1.5x20x2.32+0.01x2.23)二13.9mu14m10△H=—二13.9mu14m10煙囪的幾何高度計算本設(shè)計的鍋爐燃煤量為3900kg/h，依照表2中鍋爐總?cè)萘颗c煙囪最低許諾咼度的關(guān)系，取煙囪幾何咼度為Hs=30m。表5-2鍋爐房總?cè)萘颗c煙囪最低許諾高度關(guān)系鍋爐房總?cè)萘?t/h)MW煙囪最低允許咼度(m)<1<201?2252?4304?10?73510?207?144020?4014?2845煙囪的有效咼度為：H=H+△H=30+14=44mS煙囪阻力計算標準狀況下的煙氣密度為1.36kg/m3，那么可得在實際溫度下的密度為：273273+300273273+300273二1.36x273=0.65kg/m3煙囪阻力可按下式計算：lV2pAp二入 d2式中：尢一摩擦阻力系數(shù)，無量綱，本處取;v—管內(nèi)煙氣平均流速，m/s；p一煙氣密度，kg/m3；l一煙囪長度，m；d一煙囪直徑，m二40.96pa0.02x40%I'752X啖二40.96pa1.2x2第6章管道系統(tǒng)的設(shè)計計算管徑的相關(guān)計算假設(shè)管道采納薄皮鋼管，管內(nèi)煙氣流速取 v=15m/s，那么管道直o徑d4xQ'3600兀v1式中：Q，—300°C時的煙氣流量,m3/h；v一煙氣流速，m/s式中：Q，—300°C時的煙氣流量,m3/h；v一煙氣流速，m/s；1代入相關(guān)值得：:4x76150\3600x3.14x15=1340mmf參照圓形通風管道規(guī)格，取為1400mm，那么實際煙氣流速v0為4x761503600x3.14x1.42=13.75m/s摩擦阻力損失計算依照流體力學原理，空氣在任何橫截面形狀不變的管道內(nèi)流動時，摩擦阻力Ap可用下式計算：mApmdv'2p—e-2式中：尢一摩擦阻力系數(shù)，無量綱；v'—管內(nèi)煙氣平均流速，m/s；0p一煙氣密度，kg/m3；l—管道長度，設(shè)計的是175m；d一管道直徑，m；關(guān)于薄皮鋼管，查閱相關(guān)資料的鋼管的 九=0.02o代入相關(guān)數(shù)值得:Apm二0.02Apm二0.02x175X13.752x0.652x1.4二154Pa煙氣管道局部阻力損失可按下式計算：a' 尸Pv2Ap二nZ—m2式中：n一設(shè)計彎頭個數(shù)為6；Z—局部阻力系數(shù)，無量綱；p一煙氣密度，kg/m3；v—管內(nèi)煙氣平均流速，m/s；在煙氣管道中一樣采納的是二中節(jié)二端節(jié)型90°彎頭，其局部阻力損失系數(shù)Z=0.25，因此感到局部阻力損失為：Ap'二15x0.25x0.65x13.752二230Pa

m2管道總阻力損失Ap為：Ap=154 +230 =384Pa系統(tǒng)總阻力計算系統(tǒng)的總阻力包括煙氣在鍋爐出口前的阻力、煙囪阻力、管道總阻力與脫硫設(shè)備的阻力之和。查相關(guān)資料，脫硫設(shè)備的阻力為 500Pa,-級除塵的阻力為800Pa,二級除塵的阻力位1200Pa，那么系統(tǒng)總壓力損失為：Ap=800+154+230+500+800+1200=3454Pa總第7章通風機、電動機的選擇風機風量計算選擇通風機的風量按下式計算：q=(1+K)qv,01v式中：q—管道計算的總風量，m3/h；vK—考慮系統(tǒng)漏風所附加的平安系數(shù)，取。1q=(1+0.1)x76150=83765m3/hv,o風機風壓計算選擇通風機的風壓按下式計算：Ap=(1+K)ApPo0 2p式中：Ap—管道計算的總壓力損失，Pa；K—考慮管道計算誤差及系統(tǒng)漏風等因素所采納的平安系數(shù)2一樣管道取?，本設(shè)計??；p—標定狀態(tài)下的空氣密度，關(guān)于引風機 p=0.745kg/m3；00P—運行工況下進入通風機時的氣體密度。Ap-(1+0.12)x3445x0.745-2113.61Pa0 1.36風機功率計算風機功率N-K qv0Ap01000qqx36