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大气污染控制工程课程设计长春建筑学院大气污染控制工程课程设计题目：700t/h（耗煤量）燃煤锅炉烟气的除尘脱硫工艺设计姓名：陆滢专业：环境工程班级学号：45号指导教师：魏宏艳日期：2013年6月10日-21日陆滢700t/h（耗煤量）燃煤锅炉烟气的除尘脱硫工艺设计目录前言1.设计任务书..................................................12.设计方案的选择确定..........................................23.除尘系统的论证选择..........................................23.1旋风除尘器的结构设计及选用................................43.2预除尘设备的论证选择.....................................53.3旋风除尘器的工作原理、应用及特点..........................63.4旋风除尘器的结构设计及选用................................63.5旋风除尘器分割粒径、分级效率和总效率的计算................73.6二级除尘设备的论证选择....................................73.7袋式除尘器的选择.........................................144.锅炉烟气脱硫工艺的论证选择及喷淋塔的计算................,..155.烟囱的设计及计算...........................................216.管道计算...................................................237.阻力计算...................................................248.风机及泵的选择.............................................269.设计结果综合评价...........................................27主要参考文献大气污染控制工程课程设计1前言本次课程设计的题目是用煤量700t/年燃煤锅炉烟气脱硫除尘装置的设计。主要涉及内容包括根据锅炉生产能力，燃煤量，煤质等数据计算烟气量，烟尘浓度和SO2浓度；根据排放标准论证除尘系统和确定旋风除尘器型号，并计算旋风除尘器各部分的尺寸；根据粉尘粒径分布数据计算所设计旋风除尘器的分割粒径，分级效率和总效率；确定二级除尘设备型号，计算设备主要尺寸；计算除尘系统的总除尘效率及粉尘排放浓度，并对烟气脱硫工艺进行论证选择.陆滢700t/h（耗煤量）燃煤锅炉烟气的除尘脱硫工艺设计21大气污染工程设计任务书1.1课程设计题目3台700吨/年燃高硫无烟煤锅炉房烟气脱除尘硫系统设计1.2设计原始材料1、.煤的工业分析如下表（质量比，含N量不计）：低位发热量（KJ/Kg）CHSO灰分水分2309062%4.0%5.0%4.0%15.0%8.0%2、锅炉型号：SHS35-39型3、锅炉热效率：76%4、空气过剩系数：1.35、水的蒸发热：2560.5KJ/Kg6、烟尘的排放因子：29%7、烟气温度：180℃8、烟气密度：1.21kg/m39、烟气粘度：2.4×106pa·s10、尘粒密度：2150kg/m311、烟气其他性质按空气计算12、烟气中烟尘颗粒粒径分布：平均粒径/μm0.42.55.51120304550＞60质量频率/%4151719191453413、按锅炉大气污染物排放标准（GB13217-2001）中二类区标准执行：标准状态下烟尘浓度排放标准：≤200mg/m3；标准状态下SO2排放标准：≤900mg/m3。1.3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；净大气污染控制工程课程设计3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3张A2图，并包括系统流程图一张。陆滢700t/h（耗煤量）燃煤锅炉烟气的除尘脱硫工艺设计42.设计方案的选择确定2.1除尘系统的论证选择设1kg燃煤时燃料成分名称可燃成分含量/g可燃成分的量/mol理论需氧量/mol废气中组分/molCHSO水灰分6204050408015051.67201.5625——————51.67101.5625-1.25————51.67201.5625——4.4——理论需氧量：51.67+62.56×0.79/0.21=297.9(mol/kg)理论空气量:61.9825×4.78=296.28(mol/kg)在标准状态下的体积为：296.28×22.4×10-3=6.64(m3/kg)烟气量：61.9825×3.78+51.67+20+1.5625+4.4=311.93mol/kg在标准状态下理论烟气体积：311.93×22.4×10-3=6.99m3/kg在标准状态下实际烟气体积：6.99+6.64×（1.3-1）=8.982(m3)SO2的浓度：C=11133.4mg/m3烟尘的浓度：C=4843mg/m3在180℃时实际烟气量:Q=1187.2m3/h（2）烟尘的除尘效率计算按锅炉大气污染物排放标准（GB13217-2001）,可以计算出烟尘的除尘效率要达到：≧96﹪(3)SO2的脱硫效率计算按锅炉大气污染物排放标准（GB13217-2001），计算出SO2的脱硫效率要达到：≧92﹪（4）方案初步设计先用二级除尘系统除尘（一级预除尘用旋风除尘器、二级用袋式除尘器），再用石灰石/石灰湿法脱硫。大气污染控制工程课程设计5注：考虑到压损过大对除尘器的不利影响和对操作的要求高，作为一级预除尘除尘要求不高，因此，确定旋风除尘器型号时要求阻力不大于900Pa。3.1除尘系统的论证选择3.1.1预除尘设备的论证选择烟气的预除尘设备一般选用重力沉降室、惯性除尘器、旋风除尘器、多管旋风除尘器和喷淋洗涤塔等。它们基本性能如表2—1示。表2—1除尘设备的基本性能除尘器名称阻力（Pa）除尘效率(﹪)初投资运行费用重力沉降室50~15040~60少少惯性除尘器100~50050~70少少旋风除尘器400~130070~92少中多管旋风除尘器800~150080~95中中喷淋洗涤塔100~30075~95中中表2—2各种除尘器设备费、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/(m3/h)］能耗量（Kj/m3）重力沉降室20~401.0惯性除尘器0.7~1.23.0~6.00.15~0.3旋风除尘器约1.751.0~4.00.05~0.10.8~1.6多管旋风除尘器3.92.5~5.00.07~0.151.6~4.0陆滢700t/h（耗煤量）燃煤锅炉烟气的除尘脱硫工艺设计6表2—3各种除尘器的比较通过比较，旋风除尘器管理、制作方便，体积小、价格便宜，因此，选用旋风除尘器作为二级除尘系统中的预除尘。3.1.1.1旋风除尘器的工作原理、应用及特点旋风除尘器是利用旋转气流所产生的离心力将尘粒从合尘气流中分离出来的除尘装置。它具有结构简单，体积较小，不需特殊的附属设备，造价较低．阻力中等，器内无运动部件，操作维修方便等优点。旋风除尘器一般用于捕集5-15微米以上的颗粒．除尘效率可达80％以上，近年来经改进后的特制旋风除尘器．其除尘效率可达95％以上。旋风除尘器的缺点是捕集微粒小于5微米的效率不高．旋风除尘器内气流与尘粒的运动概况：旋转气流的绝大部分沿器壁自圆简体，呈螺旋状由上向下向圆锥体底部运动，形成下降的外旋含尘气流，在强烈旋转过程中所产生的离心力将密度远远大于气体的尘粒甩向器壁，尘粒一旦与器壁接触，便失去惯性力而靠入口速度的动量和自身的重力沿壁面下落进入集灰斗。旋转下降的气流在到达圆锥体底部后．沿除尘器的轴心部位转而向上．形成上升的内旋气流，并由除尘器的排气管排出。自进气口流人的另一小部分气流，则向旋风除尘器顶盖处流动，然后沿排气管外侧向下流动，当达到排气管下端时，即反转向上随上升的中心气流一同从诽气管排出，分散在其中的尘粒也随同被带走。3.1.1.2旋风除尘器的结构设计及选用1、尺寸计算（1）烟气处理量：Q=3562(m3/h)除尘器名称除尘作用力最佳粒径/μm投资比较阻力Pa温度℃备注重力尘降室重力100低200~1000400占地面积大，除尘效率低惯性除尘器惯性力50低400~1200400除尘效率较低旋风除尘器离心力5~20中400~2000400大气污染控制工程课程设计7（2）初步选用XLP/B型旋风除尘器，处理烟气量小，将选用1个，取ξ=5.8u=(2△P/ρξ)0.5=(2×900/（1.21×5.8）)0.5=16.02m/s在这里取u=16m/s△P=898﹤900进口面积A=Q/u=3562/16/3600=0.062m2根据XLP/B型旋风除尘器尺寸比例入口宽度b=(A/2)0.5=0.18m入口高度h=(2A)0.5=0.36筒体直径D=3.33b=0.6m进口直径0.5D=0.3m参考XLP/B型旋风除尘器产品系列①，取D=700mm,则是XLP/B-7.0-Y型号参数见表2—4表2—4XLP/B型旋风除尘器外形尺寸(3)选型论证a×b=0.0882m2u=Q/A=11.2m/s△P=ξu2ρ/2=780.2△P=440Pa﹤900Pa符合要求。B编号外形尺寸/mmDHH1H2H3H4C1C1C3L1L2L3D1D2D3AB质量/kgXLP/B-7.0700308018207854751260470391210246391124420114780210420173.24陆滢700t/h（耗煤量）燃煤锅炉烟气的除尘脱硫工艺设计83.1.1.3XLP/B型旋风除尘器的分割粒径、分级效率和总效率的计算表2—5XLP/B型旋风除尘器分级效率和总效率平均粒径/μm0.42.55.5112030455060粒径分布/％41517191914534分级效率/％10.830.845.661.375.283.690.491.894.0总效率/％61.5％经过预除尘后（一级处理），烟尘浓度是4843×（1-61.5﹪）=1864.6mg/m3二级除尘的效率将要达到：（1864.6-200）/1864.6=89.3﹪3.1.2二级除尘设备的论证选择在选择除尘技术时，应充分考虑经济性、可靠性、适用性和社会性等方面的影响。除尘技术的确定受到当地条件、现场条件、燃烧煤种特性、排放标准和需要达到的除尘效率等多种因素的影响。针对目前环保要求、污染物排放费用的征收情况以及静电除尘器和布袋除尘器在性能上的差异和在各行各业应用的实际情况，对两种除尘器在实际应用中的基本性能做一个简单客观的对比。1）除尘效率布袋除尘器：对人体有严重影响的重金属粒子及亚微米级尘粒的捕集更为有效。通常除尘效率可达99.99%以上，排放烟尘浓度能稳定低于50mg/Nm3，甚至可达10mg/Nm3以下，几乎实现零排放。从目前电力行业燃煤锅炉应用的情况来看，布袋除尘器的排放能保证在30mg/Nm3以下。呼和浩特电厂两台200MW机组的锅炉烟气净化采用了布袋除尘器，从CEMS系统长期自动监测的结果和权威检测单位的测试人员人工采样测试的结果来看，排放浓度均低于27mg/Nm3。电除尘器：随着国家环保标准的进一步提高和越来越多的电厂燃用低硫煤（或者经过了高效脱硫），比电阻大，即使达标也变得越来越困