某厂燃煤锅炉烟气除尘脱硫设计.docx

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某厂燃煤锅炉烟气除尘脱硫设计

某厂燃煤锅炉烟气除尘脱硫设计

　　一、前言...........................................................................................................................................2二、设计任务书.......................................................................................................................3

　　1.、课程设计题目....................................................................................................................32.、原始资料............................................................................................................................3三、设计方案的选择确定...............................................................................................................3

　　1.、除尘系统选择的相关计算...............................................................................................32.、方案确定............................................................................................................................53．、烟囱的设计.....................................................................................................................54.、风机和电动机选择及计算................................................................................................63.、电动机功率的计算..........................................................................................................7四、除尘系统的设定.......................................................................................................................7

　　1.、除尘系统：

旋风除尘和袋式除尘二级除尘系统............................................................72.、旋风除尘器的工作原理、应用及特点............................................................................73.、旋风除尘器的结构设计及选用......................................................................................84.、脉冲袋式除尘器的工作原理、应用及特点...................................................................95.、袋式除尘器的结构设计及选型......................................................................................106.、过滤面积、滤袋数目的确定.........................................................................................107.、滤袋清灰时间的确定...................................................................................................118.、灰斗的计算.....................................................................................................................119.、辅助结构计算...............................................................................................................1210.、选型设计一览表.........................................................................................................12表七除尘器选型...............................................................................................................12五、除尘系统效果分析.................................................................................................................12六、锅炉烟气脱硫工艺的选择.....................................................................................................13

　　1.、脱硫吸收器比较选择...................................................................................................132.、脱硫除尘工艺设计.........................................................................................................143.、废水处理系统...............................................................................................................154.、烟气排放分析.................................................................................................................15七．、综合评价.............................................................................................................................15

　　1.、方案的优势.....................................................................................................................152．、需要改进的要点...........................................................................................................16八、

　　i——烟囱锥度，通常取i＝~。

　　、烟囱的抽力

　　SyHg（K273273y）（Pa）

　　273tK273ty式中H——烟囱高度，m；　　tK——外界空气温度，℃；　　ty——烟囱内烟气平均温度，℃；

　　K——标准状态下空气密度，kg/m3；

　　y——标准状态下烟气密度，kg/m3。

　　、系统阻力的计算1）.摩擦压力损失

　　L2对于圆管　　pL（Pa）

　　d2式中L——管道长度，m；　　d——管道直径，m；　　ρ——烟气密度，kg/m3；　　υ——管中气流平均流速，m/s；

　　λ——摩擦阻力系数，是气体雷诺数Re和管道相对粗糙度

　　查手

　　册得到。

2）.局部压力损失

　　pK的函数。

可以d22（Pa）

　　式中ξ——异形管件得局部阻力系数，可在有关手册中查到，或通过实验获得；　　υ——与ξ相对应的断面平均气流速率，m/s；　　ρ——烟气密度，kg/m3。

　　4.、风机和电动机选择及计算、风机风量的计算

　　Qy'273（m3/h）273B6

　　式中——风量备用系数；

　　Vy'——标准状态下风机前风量，m3/h；

　　tp——风机前烟气温度，℃，若管道不太长，可以近似取锅炉排烟温度；　　B——当地大气压力，kPa。

　　、风机风压的计算

　　273（Pa）Hy（hSy）273tyBy式中——风压备用系数；　　

　　h——系统总阻力，Pa；

　　Sy——烟囱抽力，Pa；　　tp——风机前烟气温度，℃；

　　ty——风机性能表中给出的试验气体温度，℃；　　ρy——标准状态下烟气密度，/m3。

　　计算出风机风量Qy和风机风压Hy后，可按风机产品样本给出的性能曲线或表格选择所需风机的型号。

　　3.、电动机功率的计算

　　Ne式中Qy——风机风量，m3/h；

　　Hy——风机风压，Pa；

　　QyHy3600100012（kW）

　　1——风机在全压头时的效率；当风机与电机直联传动时2＝1，用联轴器连接时22——机械传动效率。

　　＝~，用V形带传动时2＝；β——电动机备用系数，对引风机，β＝。

　　根据电动机效率，风机的转速，传动方式选择电动机型号。

　　四、除尘系统的设定

　　1.、除尘系统：

旋风除尘和袋式除尘二级除尘系统

　　2.、旋风除尘器的工作原理、应用及特点　　、旋风除尘器的应用及特点

　　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

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　　率不高,

　　、旋风除尘器的工作原理

　　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.、旋风除尘器的结构设计及选用、尺寸计算1）烟气处理量：

Q=936800（m3/h）

　　2）初步选用XLP/型旋风除尘器，处理烟气量大，将选用10个并联，取ξ=

　　每个烟气处理量936800/10=93680（m3/h）u=（2△P/ρξ）=（2×900/XLP/B型旋风除尘器外形尺寸：

　　表五　　XLP/B型旋风除尘器外形尺寸

　　型号DXLP3102De1861H7134外形尺寸/mmL5273b931D31334质量/kg5788

　　/B排出管直径De=；锥体长度H=；筒体长度L=；排灰口直径D3=、XLP/B型旋风除尘器的分割粒径、分级效率和总效率的计算　　表六　　XLP/B型旋风除尘器

　　平均粒径/μm粒径分布/％分级效率/％总效率/％33201515202516　　351045655394>607100bc50=（μD/（ρp-ρ）u=6（μm）

　　经过预除尘后，烟尘浓度是×=/m3

　　二级除尘的效率将要达到：

/=﹪4.、脉冲袋式除尘器的工作原理、应用及特点、袋式除尘器的分类

　　常用袋式除尘器有简易袋除尘器、机械振打袋式除尘器、脉冲喷吹袋式除尘器和气环式袋式除尘器。

　　脉冲袋式除尘器有侧喷脉冲、顺喷脉冲、对喷脉冲、气箱脉冲、大型分室脉冲、旁插扁袋脉冲、离线脉冲、环隙喷吹、回转清灰脉冲袋式除尘器等多种形式。

　　、脉冲袋式除尘器的工作原理

　　含尘空气进气口进入除尘箱，因气体突然扩张，流速骤然降低，颗料较粗的粉尘，靠其自重力向下沉降，落入灰斗。

细小粉尘通过各种效应被吸附在滤袋外壁，经滤袋过滤后的净化空气，通过文氏管进入上箱体，从出气口排出，被吸附在滤袋外壁的粉尘，随着时间的增长，越积越厚，除尘器阻力逐渐上升，处理的气体量不断减少，为了使除尘器经常保持有效状态，设备阻力稳定在一定的范围内，就需要清除吸附在滤袋外面的积灰。

　　、脉冲袋式除尘器的应用

　　消灰过程是控制仪按规定要求对各个电磁脉冲阀发出指令，依次打开阀门，顺序向各组滤袋内喷吹高压空气。

于是，气包内压缩空气经喷吹管的孔眼穿过文氏管进入滤袋。

而当喷吹的高速气流通过文氏管——引射器的一刹那，数位于一次的周围空气被诱导同时进入袋内。

于这一、二次风形成一股与过滤气流相反的强有力逆向气流射入袋内，使滤袋在一瞬

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　　间急剧从收缩——膨胀——收缩，以及气流反向作用，逐将吸附在袋壁外面的粉尘清除下来。

于清灰时向袋内喷吹高压空气是在几组滤袋间依次进行的，并不切断需要处理的含尘空气。

所以在清灰过程中，除尘器的压力损失和被处理的含尘气体量都几何不变。

这一点就是脉冲袋式除尘器的先进性之一。

　　、脉冲袋式除尘器的特点:

　　清灰方式作用强度很大，而且其强度和频率都可以调节，所以清灰效果好。

　　5.、袋式除尘器的结构设计及选型

　　、含尘气流的温度T=130℃，进气流量Q=936800m3/h,含尘浓度

　　=/m3。

　　、根据原始材料及锅炉含尘气体的性质条件，滤料选用玻璃纤维滤料。

其具有过滤性能好、阻力低、化学性能好，价格便宜等优点；其清灰方式选用逆气流清灰法清灰；

　　、参考《大气污染控制工程》，逆气流反吹清灰的过滤气速vf=～m/min；选取vf=m/min。

　　、参考《大气污染控制工程》，袋式除尘器的压力损失ppfpP，通过清洁滤袋的压力损失pf一般为100～130Pa，当压力损失p接近1000Pa时一般需要对滤袋进行清灰。

此处选取pf为100Pa。

　　、参考《除尘设备》，锅炉中颗粒的比阻系数Rp=min/（g·m）、参看《环境工程设计手册》，锅炉的堆积密度P=1500Kg/m3，含尘气流达到国家标准的排放浓度标=200mg/m3

　　、参看《袋式除尘器的设计与应用》，相邻两滤袋安装的中心距为210～250mm，滤袋与花板边界距离为200mm，单元间隔大于相邻两滤袋的间隔。

、含尘气体进气流速vi为18m/s，净气出口流速vo为3～8m/s。

6.、过滤面积、滤袋数目的确定袋式除尘器的过滤面积A=

　　Q93680060vf60根据《袋式除尘器的设计与应用》所述，滤袋长度L与直径D的比L/D的取值范围5～40，及滤袋尺寸的参考数据选取：

L=1500mm,d=160mm.

　　10

　　10359Ld故分十个单元，每个单元安装100条滤袋，按33*32布置，总计10560条滤袋。

　　7.、滤袋清灰时间的确定

　　计划所需滤袋总数n=

　　袋式除尘器的压力损失：

ppfpP　　—

　　式中pf—通过清洁滤袋的压力损失，Pa；　　pP—通过颗粒层的压力损失，Pa。

据：

pP=RPvft

　　式中Rp—颗粒比阻力系数，min/（g·m）　　vf—过滤风速，m/min　　—含尘浓度，g/m3

　　2t—清灰时间，min

　　设p达到1000Pa时清灰一次，将已知数据代入式：

1000=100+×××t　　解得：

t=30min=

　　故滤袋运行清灰一次。

　　8.、灰斗的计算

　　标200为达到二级除尘所需的除尘率：

11%

　　N5109则灰堆积速度：

q=

　　QP93680%329m3/h

　　1500取相邻两滤袋距离为60mm，即相邻两滤袋中心距为220mm。

单元间距取100mm。

每单元的截面为正方形，截面边长：

a=10×＋9×＋2×==2540mm，截面积：

S=a2==

　　取灰斗倾斜角为50°，排灰口边长a0取，排灰斗高度：

1111H=a·tan50°-a0·tan50°=××tan50°-××tan50°2222=

　　积灰高度h取6m,估算积灰体积：

　　a1h12　　V=2ha00tan50

　　3tan5032211

　　16　　=2tan50=63tan5032排灰时间t排2V2，故可知每小时排灰斗排灰一329q2次。

　　9.、辅助结构计算

　　便于进气管与灰斗连接，采用方形断面管，断面边长：

L1=

　　Q3600vi93680=

　　360018净气出流速度vo取8m/s，出口管道选圆截面管道，截面直径：

　　Q　　D=

　　3600vo49368036008==654mm，圆整到700mm。

410.、选型设计一览表

　　表七除尘器选型项目内容除尘器形分室反吹脉冲袋式除尘器式清灰方式逆气流反吹清灰过滤风速2min/（m2·s）过滤面积　　长L=1500mm,直径滤袋滤袋尺寸d=160mm.滤袋总数10560条清灰时间排灰体积329m3积灰高度6000mm灰斗排灰时间灰斗高度1330mm气流速度18m/s进气口边长300m气流速度8m/s出气口直径700mm　　故建议选用HMC-96型号HMC型气箱脉冲袋式除尘器。

五、除尘系统效果分析

　　经过二级除尘，总除尘效率达到﹪，完全达到排放要求.一般经过二级除尘，效率都可以达到%，同时压损也会很大，对滤袋、除尘仪器都有不

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　　利的影响，仪器的操作要求也会很高，运行耗能也会很大，实例说明在高效率时每降低一个百分点就会减少很大的压损，也考虑到后面要用湿法脱硫，对除尘也有一定的效率，所以降低除尘效率，降低压损，减少对滤袋、除尘仪器都有不利的影响，降低仪器的操作要求和运行耗能。

为企业创造更多的收益。

但选用型号除尘器后，要进行必要的改装，才可以达到要求。

　　六、锅炉烟气脱硫工艺的选择

　　目前,世界上烟气脱硫工艺有上百种,但具有实用价值的工艺仅十几种。

根据脱硫反应物和脱硫产物的存在状态可将其分为湿法、干法和半干法3种。

湿法脱硫工艺应用广泛,占世界总量的%,其中氧化镁法技术成熟,尤其对中、小锅炉烟气脱硫来说,具有投资少,占地面积小,运行费用低等优点,非常适合我国的国情。

　　采用湿法脱硫工艺,要考虑吸收器的性能,其性能的优劣直接影响烟气的脱硫效率、系统的运行费用等。

旋流板塔吸收器具有负荷高、压降低、不易堵、弹性好等优点,可以快速吸收烟尘,具有很高的脱硫效率。

　　氧化镁脱硫技术是利用氢氧化镁作为脱硫剂吸收烟气中的二氧化硫，生成亚硫酸镁，并通入空气将亚硫酸镁生成溶解度更大的硫酸镁。

氢氧化镁作脱硫剂具有反应活性大、脱硫效率高、液气比小等优点，因此具有综合投资低，运行费用低等特点。

　　氧化镁吸收SO2的湿法脱硫方式是目前适合于中、小型锅炉烟气脱硫技术最为成熟的脱硫方式之一。

　　如果MgO法脱硫工艺产物，不经氧化曝气则可以把浆液脱水湿渣，其组成MgSO360~70MgSO420~30溶解状，杂质10，湿渣可以作为农用肥料。

可直接作基肥，追肥和叶面肥。

植物正常发育的所需镁量，一般为干重5g/kg左右。

施用镁肥不仅可增加作物产量，还可改善产品品质，如镁肥对甘蔗、香蕉、烟叶产量和品质都有良好作用。

1.、脱硫吸收器比较选择

　　脱硫吸收器的选择原则,主要是看其液气接触条件、设备阻力以及吸收液循量。

吸收设备中:

喷淋塔液气比高,水消耗量大;筛板塔阻力较大,防堵性能差;填料塔防堵性能差,易结垢、黏结、堵塞,阻力也较大;湍球塔气液接触面积虽然较大,但易结垢堵塞,阻力较大。

相比之下,旋流板塔具有负荷高、压降低、不易堵、弹性好等优点,适用于快速吸收过程,且具有很高的脱硫效率。

因此,选用旋流板塔脱硫吸收器。

、氧化镁法脱硫原理

　　在洗涤中采用含有MgO的浆液作脱硫剂,MgO被转变为亚硫酸镁（MgSO3）

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　　和硫酸镁（MgSO4）,然后将硫从溶液中脱除。

　　氧化镁法脱硫工艺有如下特点:

　　A、氧化镁法脱硫工艺成熟,目前日本、中国台湾应用较多,国内近年有一些项目也开始应用。

　　B、脱硫效率在%～%之间。

　　C、脱除等量的SO2,MgO的消耗量仅为CaCO3的%。

　　D、要达到%的脱硫效率,液气比在3～5L/m3之间,而石灰石-石膏工艺一般要在10～15L/m3之间。

　　E、我国MgO储量约80亿t,居世界首位,生产量居世界第一。

　　、旋流板塔吸收器脱硫原理

　　旋流板塔工作时，烟气塔底从切向高速进入，在塔板叶片的导向作用下旋转上升。

逐板下流的液体在塔板上被烟气喷成雾滴状，使气液间有很大的接触面积。

液滴在气流的带动下旋转，产生的离心力强化气液间的接触，最后被甩到塔壁上，沿壁下流，经过溢流装置流到下一层塔板上，再次被气流雾化而进行气液接触。

于塔内提供了良好的气液接触条件，气体中的SO2等酸性气体被碱性液体吸收的效果好；旋流板塔同时具有很好的除尘性能，气体中的尘粒在旋流塔板上被水雾粘附，并受离心力作用甩到塔壁而除去，从而具有较高的除尘除雾效率。

来自锅炉的含尘烟气首先切向进入塔底段，呈螺旋形上升到旋流板,从旋流板叶片