某燃煤锅炉房烟气净化系统设计

前言在目前，大气污染已经变成了一个全球性的问题，主要有温室效应、臭氧层破坏和酸雨。

而大气污染可以说主要是人类活动造成的，大气污染对人体的舒适、健康的危害包括对人体的正常生活和生理的影响。

目前，大气污染已经直接影响到人们的身体健康。

随着我国经济的高速发展，我国的二氧化硫污染越来越严重，必须通过有效的措施来进行处理，以免污染空气，影响人们的健康生活。

一、题目某燃煤锅炉房烟气净化系统设计二、目的通过课程设计进一步消化和巩固本课程所学的内容，并使所学的知识系统化，培养运用所学理论知识进行净化系统设计的初步能力。

通过设计，了解工程设计的内容、方法及步骤，培养学生确定大气污染控制系统的设计方案、进行设计计算、绘制工程图、使用技术资料、查阅有关设计手册、编写设计说明书的能力。

三、原始资料锅炉型号：SZL6－1.25－AII型，共2台（每台蒸发量为6t/h）所在地区：二类区。

2006年新建。

锅炉热效率：75%，所用的煤低位热值：20939kJ/kg，水的蒸发热：2570.8kJ/kg 锅炉出口烟气温度：160℃烟气密度：（标准状态下）1.34kg/m3空气过剩系数：α=1.3排烟中飞灰占煤中不可燃成分的比例：15%烟气在锅炉出口前阻力：800Pa当地大气压力：98kPa平均室外空气温度：15℃空气含水率(标准状态下)按0.01293kg/m3烟气的其它性质按空气计算煤的工业分析：C ：65% H ：4% S ：1% O ：4% N ：1% W ：7% A ：18%净化系统布置场地如图1所示的锅炉房北侧20m 以内。

图2为锅炉立面图。

图1 锅炉房平面布置图 图2 锅炉房立面图四、 设计计算 (一)、用煤量计算每台锅炉的所需热量为：Q ＝蒸发量×水的蒸发热=6×103×2570.8=1.54×107kJ/h所需的煤量为：热η⨯n H Q =%75209391054.17⨯⨯=982.2kg/hH n ——煤的低位热值 η热——锅炉的热效率(二)、烟气量、烟尘和二氧化硫浓度的计算 以1kg 煤燃烧为基础，则重量（g ） 摩尔数（mol ） 产物摩尔数（mol ） 需氧数(mol) C 650 54.167 CO 2:54.167 54.167 H 40 40 H 2O: 20 10S 10 0.3125 SO 2: 0.3125 0.3125 O 40 2.5 O 2: 1.25 -1.25 N 10 0.714 N 2: 0.357 0 W 70 3.889 H 2O: 3.889 0 标准状态理论需氧数54.167+10+0.3125-1.25=63.23mol/kg=1.4163 m 3N /kg空气中含水量：10004.22181001293.03⨯⨯=0.01609(体积分数)1.标准状态下理论空气量0a V0a V =1.4163×4.78=6.77 m 3N /kg （干空气） 0a V =01609.0177.6-=6.88 m 3N /kg （湿空气） 2.标准状态下理论烟气量0fg VCO 2: 54.167 mol/kgSO 2: 0.3125 mol/kgN 2:0.357+3.78×65.17=246.70 mol/kg H 2O: 20+3.889+0.01609⨯6.77= 24.0 mol/kg0fg V =10004.220.2470.2463125.0167.54⨯+++）（=7.28 m 3N /kg 3.标准状态下实际烟气量fg Vfg V =0fg V +0a V (α-1)= 7.28+6.77×（1.3-1）=9.311 m 3N /kg标准状态下每台锅炉烟气流量总Q =fg V ⨯设计耗煤量 =9.311⨯982.2=9145.26 m 3/h 4.标准状态下烟气中含尘浓度烟尘ρ烟尘ρ=Vd fgsh A ⨯=311.9%18%15⨯=2.90⨯103mg/m 35．标准状态下烟气中二氧化硫浓度2SO ρ2SO ρ=V so fgm )(2=311.91000643125.0⨯⨯=2.15×103 mg/m 3(三)、净化设备的选择1. 设备应达到的净化效率烟尘ρρηs-=1式中 ρs ——标准状态下锅炉烟所排放标准中的规定值，mg/m 3；ρ——标准状态下烟气污染物浓度，mg/m 3； 由于锅炉厂所在地区为：二类地区、2006年新建根据锅炉表1锅炉烟尘最高允许排放浓度和烟气黑度限值可知道:锅炉类别适用区域烟尘排放浓（mg/m 3) 烟气黑度Ⅰ时段Ⅱ时段 燃 煤 锅 炉自然通风锅炉 （<0.7MW(1t/h)）一类区 100 80 1 二、三类区 150 120 其它锅炉 一类区 100 80 1 二类区 250 200 三类区350 250 燃油 锅 炉轻柴油、煤油 一类区 80 80 1 二、三类区 100 100 其它燃料油一类区10080*1二、三类区200 150 燃气锅炉全部区域50501表1 锅炉烟尘最高允许排放浓度和烟气黑度限值I 时段：2000年12月31日前建成使用的锅炉;II 时段：2001年1月1日起建成的使用的锅炉（含在I 时段立项未建成或未使用的锅炉和建成使用的锅炉中需要扩建、改造的锅炉）。

由于锅炉厂所在地区为：二类地区、2006年新建，所以烟尘最高允许排放浓度为200 mg/m3 故ρρηs-=1=1-31090.2200⨯=93.10% 2．除尘器的选择工况下的烟气量12.1450527316027326.9145QQnS=+⨯==PPT T sn nS m 3/h=4.029m 3/s 锅炉出口烟气温度：160℃ 设备应达到的净化效率η=93.10% 压力降（阻力）=800Pa 确定除尘器的种类、型号及规格表2 WDL-Ⅱ型湿式烟气脱硫除尘净化器产品性能规格型号吨位/(t/h) 处理烟气量/(h m /3)除尘效率/%脱硫效率/%氮氧化物去除率/%阻力损失(pa) 林格曼黑度(级)烟尘排放浓度(mg/m 3)耗水量(t/h)WDL-11 6 1800095-9960-8060-80<=1200 <1<2000.039表3 WDL-Ⅱ型湿式烟气脱硫除尘净化器外型结构尺寸吨位外型尺寸 进烟口内出烟口内进烟口高通风机电机功率重量(t)/(t/h) L*F*H径尺寸a*b径尺寸a 1*b 1度H 1(47NO) (KW)61700*1600*3720630*630700*700 3210 8C 304.5表4 WDL-Ⅱ型湿式烟气脱硫除尘净化器基础尺寸吨位/(t/h) E E 1 F F 1 617002100160020001—汇风室 2—主机体 3—洗涤反应槽 4—水箱 5—排污系统 6—烟气入口 7—烟气出口 8—观察口 9—支架 10—基础图3 WDL-Ⅱ型湿式烟气脱硫除尘净化器外型结构尺寸 第Ⅱ时段燃煤锅炉二氧化硫最高允许排放浓度为900mg/m 3 所以，设备应达到的脱硫效率：so 2'1'ρρη-=＝1-31015.2900⨯=58.14%式中 ρ'——标准状态下锅炉SO 2所排放标准中的规定值，mg/m 3；2SO ρ——标准状态下烟气中二氧化硫浓度2SO ρ(四)、确定设备、风机和烟囱的位置及管道的布置 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.管径的确定()m v Q d 641.05.1214.3029.444=⨯⨯==π 式中Q ——工况下管内烟气流量，m 3/s ；v ——烟气流速，m/s ；（可查有关手册确定，对于锅炉烟尘v=10~15m/s ,取v=12.5m/s ） 对管径进行圆整：表5 圆断面风管统一规格外径/mm 钢板通风管外径允许偏差/mm壁厚/mm 6501±2.0内径d 1=650-2⨯2.0=646 (mm)()m vQ d π4=计算出实际烟气流速：v=24d Q π=2646.014.3029.44⨯⨯=12.30 (m/s) (五)、烟囱的设计1.烟囱高度的确定一个烟囱的所有锅炉的总蒸发量为12t/h锅炉房装机总MW <0.7 0.7～<1.41.4～<2.82.8～<7 7～<14 14～<28容量 t/h <1 1～<2 2～<4 4～<10 10～<20 20～≤40烟囱最低高度m 20 25 30 35 40 45表6 燃煤、燃油（燃轻柴油、煤油除外）锅炉房烟囱最低允许高度 查上表可得：m 40=烟囱H 2.烟囱直径的计算 烟囱出口内径可按下式计算 ()m v Q d 509.15.423600029.40188.00188.0=⨯⨯==式中Q ——通过烟囱的总烟气量，m 3/h ；v ——按表选取的烟囱出口烟气流速，m/s(取4.5m/s)。

表7 烟囱出口烟气流速（m/s ）通 风 方 式运 行 情 况全负荷时最小负荷 机械通风 10~20 4~5 自然通风5~102.5~3烟囱底部直径()m H i d d 509.340025.02509.1221=⨯⨯+=⋅⋅+=式中d 2——烟囱出口直径，m ；H ——烟囱高度，m ；i ——烟囱锥度，通常取i ＝0.02~0.03。

(选0.025) 3.烟囱的抽力()Pa B t t H S p k y 88.15510981602731152731400342.0273127310342.03=⨯⨯+-+⨯⨯=⋅⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛+-+=）（式中 H ——烟囱高度，m ；t k ——外界空气温度，℃； t p ——烟囱内烟气平均温度，℃； B ——当地大气压，Pa 。

(六)、系统阻力的计算1.摩擦阻力损失84.034.1433273=⨯=ρ kg/m 3 取管长L=1.524+1.401+0.692+0.577+1.61+3.801+2.028=11.633m对于圆管 ()Pa v d L p l 22ρλ⋅=∆=Pa 74.22230.1284.065.0633.1102.02=⨯⨯⨯式中 L ——管道长度，m ；d ——管道直径，m ； ρ——烟气密度，kg/m 3；λ——摩擦阻力系数，是气体雷诺数Re 和管道相对粗糙度dK的函数。

可以查手册得到。

（实际中对金属管道λ值可取0.02，对砖彻或混凝土管道λ可取0.04）。