SHF35-39型锅炉低硫烟煤烟气旋风除尘湿式脱硫系统设计说明书

1.设计题目SHF35-39型锅炉低硫烟煤烟气旋风除尘湿式脱硫系统设计2.设计原始资料锅炉型号：SHF35-39即，双锅筒横置式沸腾炉，蒸发量35t/h，出口蒸汽压力39MPa设计耗煤量：4.2t/h设计煤成分：CY=55.2%HY=8%OY=4%NY=1%SY=0.8%AY=16%WY=15%；VY＝18％；属于低硫烟煤排烟温度：160℃空气过剩系数＝1.2飞灰率＝35％烟气在锅炉出口前阻力820Pa污染物排放按照锅炉大气污染物排放标准中2类区新建排污项目执行。连接锅炉、净化设备及烟囱等净化系统的管道假设长度200m，90°弯头40个。3.设计内容及要求（1）根据燃煤的原始数据计算锅炉燃烧产生的烟气量，烟尘和二氧化硫浓度。（2）净化系统设计方案的分析，包括净化设备的工作原理及特点；运行参数的选择与设计；净化效率的影响因素等。（3）除尘设备结构设计计算（4）脱硫设备结构设计计算（5）烟囱设计计算（6）管道系统设计，阻力计算，风机电机的选择（7）根据计算结果绘制设计图，系统图要标出设备、管件编号、并附明细表；除尘系统、脱硫设备平面、剖面布置图若干张，以解释清楚为宜，最少4张A4图，并包括系统流程图一张。中北大学课程设计任务书2009/2010学年第二学期学院：化工与环境学院专业：环境工程学生姓名：学号：课程设计题目：起迄日期：月日～月日课程设计地点：指导教师：系主任：下达任务书日期:年月日课程设计任务书1．设计目的：通过本课程设计，掌握《大气污染控制工程》课程要求的基本设计方法，掌握大气污染控制工程设计要点及其相关工程设计要点，具备初步的大气污染控制工程方案及设备的独立设计能力；培养环境工程专业学生综合运用所学的理论知识独立分析和解决大气污染控制工程实际问题的实践能力。2．设计内容和要求（包括原始数据、技术参数、条件、设计要求等）：1.设计题目DZL2-13型燃煤锅炉烟气袋式除尘系统设计2.设计原始资料锅炉型号：DZL2-13即，单锅筒纵置式链条炉，蒸发量2t/h，出口蒸汽压力13MPa设计耗煤量：350kg/h设计煤成分：CY=76%HY=2%OY=4%NY=1%SY=3%AY=10%WY=4%；VY＝8％属于无烟煤排烟温度：160℃空气过剩系数＝1.3飞灰率＝16％烟气在锅炉出口前阻力700Pa污染物排放按照锅炉大气污染物排放标准中二类区新建排污项目执行。连接锅炉、净化设备及烟囱等净化系统的管道假设长度50m，90°弯头10个。3.设计内容及要求（1）根据燃煤的原始数据计算锅炉燃烧产生的烟气量，烟尘和二氧化硫浓度。（2）净化系统设计方案的分析确定，包括除尘器的工作原理及特点；运行参数的选择与设计；除尘效率的影响因素等。（3）除尘设备结构设计计算（4）烟囱设计计算（5）管道系统设计，阻力计算，风机电机的选择（6）根据计算结果绘制设计图，最少三张A4图，并包括系统流程图一张。3．设计工作任务及工作量的要求〔包括课程设计计算说明书(论文)、图纸、实物样品等〕：课程设计计算说明书一份，并按照规定格式打印装订；课程设计所需若干图纸，要求作图规范，A4纸打印。课程设计任务书4．主要参考文献：1.郝吉明，马广大.大气污染控制工程.第二版.北京：高等教育出版社，20022.黄学敏，张承中.大气污染控制工程实践教程.北京：高等教育出版社，20033.刘天齐.三废处理工程技术手册·废气卷.北京：化学工业出版社，19994.张殿印.除尘工程设计手册.北京：化学工业出版社，20035.童志权.工业废气净化与利用.北京：化学工业出版社，20036.周兴求，叶代启.环保设备设计手册—大气污染控制设备，北京：化学工业出版社，20037.罗辉.环保设备设计与应用.北京：高等教育出版社，20035．设计成果形式及要求：一、说明书装订顺序：说明书封面，任务书，目录，正文、参考文献、附图。二、说明书格式（1）用11.11.1.1做标题，标题左顶格，不留空格。（2）一级标题3号宋体加黑；二级标题4号宋体加黑；三级标题小4号宋体加黑；（3）“目录”居中，用小4号宋体加黑，1.5倍行距；（4）正文小4号宋体，1.5倍行距。（5）“参考文献”标题格式同一级标题，内容格式同正文小4号宋体，1.5倍行距。（6）页码排序从正文开始，用“第～页”形式，居中。三、设计图A4纸规范打印，包括图框、明细表，平面布置图中要有方位标志（指北针）。6．工作计划及进度：年月日~月日月日~月日月日~月日月日~月日月日~月日答辩或成绩考核系主任审查意见：签字：年月日请同学们注意要求：一、装订顺序：说明书封面，任务书，目录，正文、参考文献、附图。二、格式（1）用11.11.1.1做标题，标题左顶格，不留空格。（2）一级标题3号宋体加黑；二级标题4号宋体加黑；三级标题小4号宋体加黑；（3）“目录”居中，用小4号宋体加黑，1.5倍行距；（4）正文小4号宋体，1.5倍行距。（5）“参考文献”同一级标题，参考文献内容格式同正文。（6）页码排序从正文开始，用“第～页”形式，居中。1燃烧计算1.1实际耗空气量的计算表1-11Kg应用煤的相关计算成分质量)(g摩尔数)(mol燃烧耗氧量)(mol生成气体量)(mol生成气体体积)(LC70058.358.358.31305.92H2010510224O401.25————28N100.36——0.368.064S300.93750.93750.937521水分402.22————49.728灰分160————————1Kg该煤完全燃烧时所需要标准状况下的氧气的体积oV为：LV92.14104.22)25.19375.053.58(01Kg煤完全燃烧时所需要的理论空气量体积kV为：LVk7.671821/10092.1410实际消耗空气量体积kV为：LVk44.80627.67182.1'1.2产生烟气量的计算1Kg该煤完全燃烧后生成的烟气量yV为：2.07.6718100/797.6718728.492122492.13052222过剩VVVVVVNSOOHCOy325.88252mL则，在160℃时的实际烟气体积为yV为：3'08.1315.273/25.8)15.273160(mVy该锅炉一小时产生的烟气流量Q为：smhmVQy/25.15/1049.5102.43343'1.3灰分浓度及二氧化硫浓度的计算烟气中灰分的浓度AC为：33/1028.408.13/%35160mmgCA烟气中2SO的浓度2SOC为：33/1059.408.13/649375.02mmgCSO2净化系统设计方案分析2.1旋风除尘器的设计方案分析及参数选择2.1.1旋风除尘器的工作原理旋风除尘器一般有带有一锥形的外圆筒，进气管，排气管，圆锥观和贮灰箱的排气阀组成。当含尘气流以一定的速度（一般在14～25m/s之间，最大不超过35m/s）由进气管进入旋风除尘器后，气流由直线运动变为圆周运动。由于受到外圆筒上盖及圆筒壁的限流，迫使气流作自上而下的旋转运动。旋转过程中产生较大的离心力，尘粒在离心力的作用下，被甩向外筒壁，失去惯性后在重力的作用下，落入贮灰箱中，与气体分离。而旋转下降的气流到达锥体时，因锥体收缩的影响，而向除尘器中心汇集，根据“旋转矩”不变理论，其切向速度不断升高，气流下降到一定程度时，开始方向上升，经排气管排出。研究表明，在旋风除尘器内，，外旋气流逐渐向下旋转，内旋气流逐渐向上旋转，向上和向下旋转气流分界面上各点的轴向速度为零，分界面以外的气流切向速度随与轴心距离的减小而增大，越接近轴心切线速度越大，分界面以内的气流切向速度随其与轴心的距离的减小而降低。值得注意的是，旋风除尘器内气流径向速度方向与尘粒的径向速度方向相反，尘粒由内向外运动，气体则由外向轴心运动。由于气流旋转的原因，旋风除尘器内压强越接近轴心处越低，因此，在排灰管至贮灰箱之间有任何漏风，都会使得旋风除尘器的除尘效率明显降低。2.1.2旋风除尘器的特点现在的旋风除尘器具有结构简单、应用广泛、种类繁多等特点；具有分离效率高可以有效地清除微粒；处理气体量大且阻力低；适用于高温和腐蚀性气体；运行费用低；应用广泛等优点。但由于旋风除尘器内气流和粒子流动状态复杂，准确测定较困难，至今在理论研究方面仍不够完善，许多关键问题尚需实验确定。2.1.3运行参数的选择与设计根据相关资料及实际运行情况，本设计中烟气的入口速度取为smv/200。根据国家相关规定及标准确灰分风的最高允许排放浓度为3/200mmg。则本设中要求达到的除尘效率为：%3.95%1004280/)2004280(2.1.4除尘器净化效率的影响因素影响旋风除尘器效率的因素有：二次效应、比例尺寸、烟尘的物理性质和操作变量。二次效应即捕集粒子重新进入气流，在较小粒径区间内，理应逸出的粒子由于聚集或被较大尘粒撞向壁面而脱离气流获得捕集，实际效率高于理论效率；在较大粒径区间，实际效率低于理论效率。通过环状雾化器将水喷淋在旋风除尘器内壁上，能有效控制二次效应。高效旋风除尘器的各个部件都有一定的比例尺寸，这些比例是基于广泛调查研究结果，某个比例关系的变动，能影响旋风除尘器的效率和压力损失，气体的密度和粘度、尘粒的大小和相对密度、烟气含尘浓度等都影响旋风除尘器的除尘效率。操作条件应控制在一个较适宜的范围内，过大会降低设备效率，过小会增加阻力损失，两种情况均不利于设备的高效运转。2.2湿式石灰法脱硫将石灰石粉加水制成浆液作为吸收剂泵入吸收塔与烟气充分接触混合，烟气中的二氧化硫与浆液中的碳酸钙以及从塔下部鼓入的空气进行氧化反应生成硫酸钙，硫酸钙达到一定饱和度后，结晶形成二水石膏。经吸收塔排出的石膏浆液经浓缩、脱水，使其含水量小于10%，然后用输送机送至石膏贮仓堆放，脱硫后的烟气经过除雾器除去雾滴，再经过换热器加热升温后，由烟囱排入大气。由于吸收塔内吸收剂浆液通过循环泵反复循环与烟气接触，吸收剂利用率很高，钙硫比较低，脱硫效率可大于95%。2.2.1湿式石灰法脱硫方法的原理采用石灰/石灰石浆液吸收烟气中的2SO，分为吸收和氧化两个阶段。先吸收生成的亚硫酸钙，然后将亚硫酸钙氧化成硫酸钙(即石膏)。该方法的实际反应机理是很复杂的，目前还不能完全了解清楚。这个过程发生的反应如下。a吸收：22()CaOHOCaOH232221122CaOHSOCaSOHOHO3223221122CaCOSOHOCaSOHOCO42223211()22CaSOHOSOHOCaHSO由于烟气中含有2O，因此吸收过程中会有氧化副反应发生。b氧化：在氧化过程中，主要是将吸收过程中所生成的3212CaSOHO氧化称为422CaSOHO：422242123222CaSOHOOHOCaSOHO由于在吸收过程中生成了部分42()CaHSO，在氧化过程中，亚硫酸氢钙也被氧化，分解出少量的2SO：32224221()22CaHSOOHOCaSOHOSO2.2.2设备运行过程中的问题及出现这种问题的原因（1）设备腐蚀：化石燃料燃烧的排烟中含多种微量的化学成分。在酸性条件下，对金属的腐蚀性相当强，包括吸收塔、言其后续设备。（2）结垢和堵塞：固体沉积主要以三种方式出现：湿干结垢，即因溶液水分蒸发而使固体沉积；2()CaOH或3CaCO沉积或结晶析出；3CaSO或4CaSO从溶液中结晶析出。其后是导致脱硫塔内发生结构的主要原因。（3）除雾器的堵塞：液体中的小液滴，颗粒物进入除雾器，引起堵塞。解决方法：定期(每小时数次)用高速喷嘴喷清水进行冲洗。其主要原因为：在较高Ph值会发生相关反应生成软垢；石灰系统中，较高Ph值下烟气中二氧化碳的再碳酸化生成沉淀物；在塔壁和部件表面形成很难处理的硬垢。2.2.3操作影响因素为了使吸收系统具有较高的2SO吸收率，以及减少设备的结垢与堵塞，应注意以下诸因素的影响。（1）料浆的Ph值料浆的Ph值对2SO的吸收影响很大，一般新配制的浆液Ph