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1、洛阳理工学院大气污染控制工程课程设计设计题目：某燃煤采暖锅炉房烟气除尘脱硫系统设计系 别：环境工程与化学系专 业：环境监测与治理班 级：学 号：姓 名：指导老师： 目录前言11总论21.1设计任务书21.1.1设计题目21.1.2设计任务21.1.3原始资料21.2设计依据和原则32主要及辅助设备设计计算42.1烟气量、烟尘和二氧化硫浓度的计算42.1.1烟气量的计算42.1.2标准状态下烟气含尘浓度的计算52.1.3标准状态下烟气中二氧化硫浓度的计算52.2 除尘脱硫设备、风机和烟囱的位置及管道的布置52.2.1各装置及管道布置的原则52.2.2管径的确定52.3硫装置的选择设计62.3.1
2、尘脱硫设计计算62.3.2工艺流程82.4烟囱设计82.4.1烟囱高度的确定82.4.2烟囱直径的计算82.4.3烟囱的抽力的计算92.5系统阻力的计算92.5.1摩擦压力损失92.5.2局部压力损失102.6电动机选择及计算112.6.1风机风量的计算112.6.2风机风压的计算112.6.3电动机功率的计算123设备一览表13小结14主要参考文献15前言随着社会经济的发展，城市化与工业化进程的加速，以及煤、油为主的能源框架，环境污染越来越严重。而在我国的能源结构中以燃煤为主，众所周知煤炭在燃烧过程中会产生较多的污染物，尤其是向大气中排放酸性污染物，在大气迁移过程中形成酸性沉降物，即酸雨，而
3、酸雨对人类产生着最直接、最严重的危害。且随着国民经济的发展，能源的消耗量逐步上升，大气污染物的排放量相应增加。而就我国的经济和技术发展就我国的经济和技术发展水平及能源的结构来看，以煤炭为主要能源的状况在今后相当长时间内不会有根本性的改变。我国的大气污染仍将以煤烟型污染为主。因此，控制燃煤烟气污染是我国改善大气质量、减少酸雨和二氧化硫危害的关键问题。本设计是某燃煤采暖锅炉房烟气除尘系统设计，主要目的就是除尘与烟气脱硫，以达到污染物排放标准，而其中最主要的是除尘与烟气脱硫系统。在常规工艺中，脱硫和除尘作为独立的单元操作分别在各自的装置中完成。而在脱硫除尘一体化工艺过程中，将脱硫和除尘两个单元操作结
4、合起来，即在一个操作单元中既达到除尘的目的又满足脱硫的要求。脱硫除尘一体化操作可以简化工艺流程，节约设备投资。但是由于其内部结构复杂，限制因素较多，故本设计采用先除尘后脱硫的常规工艺。1总论1.1设计任务书1.1.1设计题目某燃煤采暖锅炉房烟气除尘脱硫系统设计。1.1.2设计任务燃煤锅炉燃烧过程排放的烟气中含有大量的烟尘和二氧化硫，如不采取有效的治理措施，将会对周围大气环境及居民健康造成严重影响与危害。因此，本设计结合燃煤锅炉烟气排放特点，根据所提供的原始参数及资料，拟设计一套燃煤采暖炉房烟气除尘系统。要求设计的净化系统效果好、操作方便、投资省，且出口烟气浓度达到锅炉大气污染物排放标准（GB1
5、3271-2001）中二类区标准，即：烟尘排放浓度200mg/Nm3、SO2排放浓度900mg/Nm3。1.1.3原始资料锅炉型号：SZL4-13型、共2台，额定蒸发量2.8MW/h设计耗煤量：650kg/h(台)排烟温度：160烟气密度（标准状态下）：1.34kg/m3空气过剩系数：1.4排烟中飞灰占煤中灰分（不可燃成分）的比例，20烟气在锅炉出口前阻力：800Pa当地大气压力：97.86kPa冬季室外空气温度：1空气含水（标准状态下）按0.01293kg/m3烟气其它性质按空气计算。燃煤煤质如下表所示。CY=68% HY=4% SY=1.8% OY=5% NY=1% WY=6% AY=14
6、.2% VY=13%净化系统布置场地如图1所示的锅炉房北侧20m以内。1.2设计依据和原则锅炉设备是燃料的化学能转化为热能，又将热能传递给水，从而产生一定温度和压力的蒸汽和热水的设备。锅炉型号：SZL413型，SZ双锅筒纵置式，L链条炉排，4蒸汽锅炉额定蒸发量为若干t/h 或热水锅炉额定供热量为若干104kcal/h新单位制应为MW。燃料燃烧就是供给足够的氧气，也就是想炉膛内供给足够的空气。冬季室外温度：-1，设备安装在室外，考虑在冬天设备的防冻措施，以及冬季排气冷凝形成的水雾、烟雾等。按锅炉大气污染物排放标准（GB 132712001）中二类区标准执行，故建地应在二类区：城镇规划中确定的居住
7、区、商业交通居民混合区、文化区、一般工业区和农村地区。在设计过程中要考虑各除尘器的除尘效率，设备用费等各项技术经济条件。通过计算，根据工况下的烟气量、烟气温度及达到的除尘效率选择除尘器。2主要及辅助设备设计计算2.1烟气量、烟尘和二氧化硫浓度的计算2.1.1烟气量的计算（1）标准状态下理论空气量Qa=4.76(1.867CY+5.56HY+0.7SY-0.7OY) (m3/kg)式中：CY, HY, SY, OY 分别为煤中各元素所含的质量分数。Qa=4.76(1.86768+5.564+0.71.8-0.75)=7.0 (m3/kg)（2）标准状态下理论湿烟气量（设空气含湿量12.93g/m
8、3）Qs=1.867(CY+0.375SY)+11.2HY+1.24WY+0.016Qa+0.79Qa+0.8NY (m3/kg)式中：Qa标准状态下理论空气量，m3/kg； WY煤中水分所占质量分数，%； NYN元素在煤中所占质量分数，。 Qs=1.867(68+0.3751.8)+11.24+1.246+0.0167.0+0.797.0+0.81 = 7.46 (m3/kg)（3）标准状态下实际烟气量Qs=Qs+1.016(a-1) Qa (m3/kg)式中：a空气过量系数 Qs标准状态下理论烟气量，m3/kg； Qa标准状态下理论空气量，m3/kg。注意：标准状态下烟气流量Q以m3/h计
9、，因此，Q= Qs设计耗煤量Qs=7.46+1.016(1.4-1)7.0=10.30 (m3/kg) Q= 10.30650=6695 (m3/h)2.1.2标准状态下烟气含尘浓度的计算 (kg/m3)式中：dsh排烟中飞灰占煤中灰分（不可燃成分）的质量分数，排放因子，； AY煤中灰分（不可燃成分）的含量，； Qs标准状态下实际烟气量，m3/kg。 C=2014.2/10.30 = 2.7610-3 (kg/m3)2.1.3标准状态下烟气中二氧化硫浓度的计算 (mg/m3)式中：SY煤中含可燃硫的质量分数； Qs标准状态下燃煤产生的实际烟气量，m3/kg。 = 20.81.8106/10.3
10、0 = 2796.12 (mg/m3)2.2 除尘脱硫设备、风机和烟囱的位置及管道的布置2.2.1各装置及管道布置的原则根据锅炉运行情况和锅炉房现场的实际情况确定各装置的位置。一旦确定了各装置的位置，管道的布置也就基本可以确定了。对各装置及管道的布置应力求简单，紧凑，管路短，占地面积小，并使安装、操作和检修方便。2.2.2管径的确定 （m）式中：Q工况下管内烟气流量，m3/s； v烟气流速，m/s，（可查有关手册确定，对于锅炉烟尘v1015m/s）。管径计算出以后，要进行圆整（查手册），再用圆整后的管径计算出实际烟气流速。实际烟气流速要符合要求。 已知标况下Q=6695 (m3/h) ，则工况
11、下的烟气流量为取v12 m/s则 d = (421990/(36003.1412)1/2 = 0.81（m）圆整后d =0.80m，则实际烟气流速为v = 12.16m/s. 单台锅炉的Q = 21990/2 =10995 (m3/h) d=0.57(m)圆整后d =0.56 m 实际烟气速度为12.41 m/s.2.3硫装置的选择设计注：可以选择湿式脱硫除尘一体化装置，亦可采用先除尘后脱硫工艺。本设计采用先除尘后脱硫工艺。2.3.1尘脱硫设计计算（1）除尘脱硫装置应达到的净化效率：式中：C标准状态下烟气含尘、SO2浓度，mg/m3； Cs标准状态下锅炉烟尘、SO2排放标准中规定值，mg/m3
12、。 除尘效率：-200/2760 = 92.75 脱硫效率： 900/2796.12 = 67.81（2）除尘器的选择根据烟尘的粒径分布和种类、工况下的烟气量、烟气温度及要求达到的除尘效率确定除尘器的种类、型号及规格。确定除尘器的运行参数，如气流速度、压力损失等。本设计选用QMC64-5气箱式脉冲袋式除尘器。其性能参见表1.表1 QMC64-5气箱式脉冲袋式除尘器性能参数规格处理风量(m3/h)过滤风速(m/min)总过滤面积(m2)净过滤面积(m2)除尘器室数(个）滤袋总数(个）除尘器阻力(Pa)承受负压(Pa)QMC64-5223001.231024853201470-17705000其结
13、构见 图4 QMC64-5气箱式脉冲袋式除尘器。(3)脱硫装置烟气脱硫常采用的方法是吸收法。本设计用石灰石浆液剂，在塔内与烟气接触，吸收SO2，生成石膏。该法优点是原料易得，价格低廉。吸收塔的直径D，可由吸收塔出口实际烟气体积流量和烟气流速确定,烟气流速通常为3.0-4.5m/s,工程实践表明,3.6-4.2m/s是性价比较高的流速区域,因此,本工程的设计烟气流速为3.6m/s。吸收塔直径可根据下列公式计算:取1.5m吸收塔高的计算工程设计中，吸收区的高度一般指烟气进口水平线到喷淋塔层中心线的距离。根据吸收塔高度参考表，吸收区的高度一般为515m。烟气接触反应时间一般为25s，设计接触反应时间
14、为2s，则吸收区高度h=23.4=6.8m，本工程设计值取6.8m。吸收区一般设置36层喷淋塔，每个喷淋层都装有多个雾化喷嘴，喷淋覆盖率达200%300%。由于要求脱硫效率不高，本设计设置3个喷淋层，喷淋层间距一般为1.22m，为了检修和维护，层间距设为1.5m。；最顶层喷淋层到除雾器的距离一般为1.22m，本设计采用1.5m；除雾器高度一般为23m，本设计采用2；除雾器到吸收塔出口的距离一般为0.51m，本设计采用0.5m。因此，吸收塔的高度为H=6.8+1.52+1.5+2+0.5=13.8m吸收塔结构图见图5.2.3.2工艺流程锅炉烟气由风机抽出，首先经过袋式除尘器，除尘后的烟气进入吸收塔进行脱硫。即石灰石浆液在配置槽中配置，送入循环槽，由循环泵送到吸收塔顶部喷淋。吸收SO2后，得到含亚硫酸钙和硫酸钙的混合浆液由塔底流回循环槽。将PH值调到4左右由泵送入氧化塔，向氧化塔内鼓入空气，进行氧化得到石膏。所得的石膏浆料经过增稠离心过滤和清洗获得石膏产品。滤液除去杂质后送至石灰
