大气污染控制工程课程设计——锅炉烟气除尘脱硫处理

目录

1设计任务书...................................................... 2..

1.1课程设计题目 ..............................................

2.

1.2设计原始资料 ..............................................

2.

1.3执行标准 ....................................................

2.. 2设计方案的选择确定 ........................................... 2.

2.1除尘系统选择的相关计算 ..................................... 2.

2.1.1用煤量计算................................................. 2.

2.1.2烟气量、烟尘和二氧化硫浓度的计算 (3)

2.2数质量衡算、处理效率及达标验算 (4)

2.2.1大气污染物排放限值........................................ 4.

2.2.2计算实现达标排放、污染治理设备及工艺处理效率需达到的理论值°5..

2.3旋风除尘器设计 ............................................. 5.

2.3.1除尘效率 (5)

2.3.2工作状况下烟气流量 (5)

2.3.3旋风除尘器的尺寸........................................... 6.

2.4脱硫吸收塔（喷淋吸收空塔）的设计 (8)

2.4.1工况下烟气中二氧化硫浓度的计算 (9)

2.4.2喷淋塔..................................................... 9..

2.4.3新鲜浆料及浆液量的确定 (11)

3确定除尘器、风机、烟囱的位置及管道布置 (12)

3.1各装置及管道布置的原则 (21)

3.1.1管径的确定 (12)

3.2烟囱的计算 (31)

3.2.1烟囱高度的确定 (13)

3.2.2烟囱直径的计算 (13)

3.2.3烟囱的抽力 (14)

3.3系统阻力的计算 (41)

3.3.1摩擦压力损失 (15)

3.3.2 局部压力损失 (15)

3.3.3系统总阻力 (15)

3.4风机和电动机的选择及计算 (3)

3.4.1标准状态下风机风量的计算 (15)

3.4.2风机风压的计算 (16)

3.4.3电动机功率的计算 (16)

参考文献 ......................................................... 1.7.

1?设计任务书

1.1课程设计题目

试根据设计原始资料，对锅炉烟尘进行污染控制系统设计，实现达标排放。

12设计原始材料

1、锅炉炉型与型号：

(1) 某厂使用锅炉为生产系统提供过热蒸汽，炉型为链条炉，额定蒸汽量分别为1、2、4

t/h，

(2) 锅炉为生产系统提供过热蒸汽，炉型为抛煤机炉，额定蒸汽量分别为6、8、10t/h ；

(3) 某电厂发电机组为12万kw，锅炉为煤粉炉，小时燃

煤量15、18、20t/h，烟气温度

423K。

2

3

4、空气过剩系数为1.3-1.4,标准状态下空气含水按0.01293kg/m3,系统漏风系数为炉膛0.1、

除尘器0.01，每米管道0.001。

5、烟气在锅炉出口前阻力为800Pa,管道摩擦阻力系数入：金属管道取入=0.02，砖砌或混凝土取入=0.04 ;除尘器设备阻力查产品手册。

6、飞灰的驱进速度0.10-0.14m/s。

1.3执行标准

各厂建厂时间为2004年，所在地区为二类地区。

执行标准：《环境空气质量标准》(GB3095 —1996);

《锅炉大气污染物排放标准》(GB13271 —2001);

《火电厂大气污染物排放标准》(GB13223 —1996)。

2.设计方案的选择确定

2.1除尘系统选择的相关计算

2.1.1用煤量计算

根据锅炉燃料耗量计算公式：B = D(i

1-i2

)

计算燃料量kg/h o

n Q y DW

B--燃料耗量、kg/h;

D--锅炉产汽量、4000kg/h;

i2--过热蒸汽、200C焓值i2=305.3kJ/ kg；

i1--给水20C焓值、i1=83.753kJ/ kg ；

Q y Dw --原料煤低位发热量、24346kJ/ kg；

n --锅炉效率、n =30-40%，取35%；

4000 (305.3 -83.753)

=104kg /h

35% x 24346

V

N 2：0.332+3.78 X 55.28125=209.30 mol/kg H 2 O: 19.05+0.4917+0.01609

5.92= 19.64 mol/kg

(47.85+0.14375 +209.3+19.64))22.4 = 276.93% 22.4

1000 1000

3. 标准状态下实际烟气量V fg

V fg

=V f0+V a 0( a -1)= 6.20+5.92 X( 1.3-1 ) =7.976 m N /kg

a -空气过剩系数，1.3~1.4，取1.3;

标准状态下每台锅炉烟气流量

V =V fg 设计耗煤量=7.976

104=829.504 m 3/h

4. 标准状态下烟气排尘量G 及烟气含尘浓度。因尘

。

d

sh

汉 A y 20% 汇21.37% 口“/ 3

'烟尘=sh ---------- = =5.36 10 mg/m

V

fg

7.976

G-- 排尘量kg/h ； B-- 燃料耗量kg/h ；

A y --灰分%

d sh --排烟带尘量，占灰分的15-25%取20% C fh --未燃烧炭8%

5 ?标准状态下烟气中二氧化硫浓度

?SC 2

2.2数质量衡算、处理效率及达标验算 2.2.1大气污染物排放限值

按《锅炉大气污染物排放标准》（GB13271-2001中二类区标准执行: 标准状态下烟尘浓度排放标准：w 120mg/m3 标准状态下SO2排放标准：w 900mg/m3

BAQ h

100(1 G) 104 21.37 20% 100 (1-8%)

=4.83kg/h

0 fg

=6.20 m N /kg

m(S02)_ 0.14375 64 1000

SOo ■

V

fg

7.976

=1.15 X 103 mg/m 3

表1锅炉烟尘最高允许排放浓度和烟气黑度限值

适用区述

- 熾尘排血锻匿

1时鈕 1 1时段

炯气黒底

煤 蝇 炉

自然通虬祸炉

[

----- 二…“ ; ------- 7

一类区 H J O 80

---------- — ---------- ;

二*三类区 ISO 120

1

苴他餵炉

一樂區 10i?

80 ------------------

二类越

1

330

2 SO

-

油 锅

一叢匱 帥

帥

二、三类区

100

100 1

苴柿槪灯油 --瓷区 .

1:fl

is 住

炉

二.三类区！

幼

0 150

1 世弐钢炉

— ------------------ . ] 全部区域-

評

50

]

i 美汛力止新理以車油“世袖为慰料的锅炉

表2锅炉二氧化硫和氮氧化物最高允许排放浓度

墀炉类刖

适用區域 SO 措放議度

1时段 E 时段 1 HfS P 时段

全珈匿域

I 200 300

工 -----------

------------------------------- -------- --- ---

- I

_ 童池■轻荒谐点油 * ???~~4 ---------

「环区域

7肿 订肿

401

闽炉！耳也魅料油

t

全部区域 1 2Q0 9Q01 _ 400'

燃气锅炉

全部凤域

100

100

-

40Q

2.2.2计算实现达标排放、污染治理设备及工艺处理效率需达到的理论值 0

2.3旋风除尘器设计 2.

3.1除尘效率

2.3.2工作状况下烟气流量

标准状态下烟尘处理效率：

P 烟尘-P 排 5 36 汉 103 -120

01=烟尘烟尘排「5.36 103 10

。％=97.76%

标准状态下S02处理效率:

%02

1.15 103 -900

1.15 103

100% = 21.74% 3

5.36 10 -120 5.36 103

100% =97.76%

P P

? SQ 八排

… ? 3

V fg 二〒(m /h)

829.504 423

3

V fg

=1285.28(m 3/h)

式中：V-----标准状态下烟气流量，(m 3/h)

T -----工况下烟气温度，423K T------标准状态下温度,273K

I 则烟气流速： 乂二匕 1285.28

=0.357(m 3/s) 3600 3600

所以采用旋风除尘器

2.3.3旋风除尘器的尺寸

出于安全考虑，旋风除尘器按烟气流量为 1500 m 3/h 进行设计

(1) 确定旋风除尘器的进口气流速度 v

通常锅炉的烟气流速为12— 25m/s ,可设v =23m/s (2) 确定旋风除尘器的几何尺寸

A.进口截面积

1500

巾0伽2

V 3600 23

式中：Q'-设计烟气流量，1500 m 3/h ;

V- 烟气流速，23m/s;

B.入口高度： h = 2A = .2 0.018 = 0.190m;

C.入口宽度：

, [A

(0.018 cccu

b-，2 二 2 =0.095m ；

D. 筒体直径：D =3.33b =3.33 0.095 =0.316m ； 参考XLP/B 产品系列，取 D=420mm

E. 排出筒直径：d e =0.6D =0.6 420 = 252mm ;

F.筒体长度： L =1.7D =1.7 420 =714mm ；

G.锥体长度： H =2.3D =2.3 420 = 966mm ；

H.灰口直径： d 1 =0.43D =0.43 420=180.6mm ；

I.排气管插入深度：s=0.3D =0.3 420 =126mm ；

VT

273

选取XLP/B-4.2型号;

（3）求d c（分割直径）

假设接近圆筒壁处的气流切向速度近似等于气流的入口速度，则W =23m/s，取内外涡旋交界圆柱直径d o =0.6d e =06 252=151.2mm

涡旋指

数：

n =1 _ 1 _0.67(D)0.14 ( T )0.3=0.54

283

气流在交界面上的切向速度:

分割直径d c：

时旋风处理器的分割直径为4.91 J m

（4）计算压力损失

423K时烟气浓度可近似

取为：

Q-7Q

卜=1.293 ——=0.834kg/m3

423

：P =丄：v21 =0.5 4.54 0.834 232 =1001 Pa

2

(4)分级除尘效率

V r

Q

2初0

帕

d c 二

? 18卩Q12件丄 2 |2

2.2X10 ---------------------

22兀2*(L +H S)

P P V2o 2000 n.002

一

=16

de"

16 0.018

2

0.252

= 4.54

=41.00m /s

外涡旋气流的平均径向速度:

11

= 4.91 10^m 此_认2o