DLP2-13型锅炉中硫烟煤烟气旋风除尘湿式脱硫系统设计

课程设计说明书课程名称：大气污染控制工程班级：1360050108姓名：丁婷婷指导教师：王丹丹能源与水利学院大气污染课程设计任务书一、课程教学目的大气污染控制工程课程设计是大气污染控制工程课程的重要实践性环节，是环境工程专业学生在校期间第一次较全面的大气污染控制设计能力训练，在实现学生总体培养目标中占有重要地位。

通过本课程学习，掌握《大气污染控制工程》课程各基本原理和基本设计方法的应用，培养环境工程专业学生解决实际问题的能力。

结合前续课程《大气污染控制工程》的内容，本课程内容为，运用各种污染物的不同控制、转化、净化原理和设计方法，进行除尘、除硫、脱氮等大气污染控制工程设计，使学生在大气污染控制工程方面得到工程训练。

（1）通过课程设计实践，树立正确的设计思想，培养综合运用大气污染控制设计课程和其他先修课程的理论与生产实际知识来分析和解决大气污染控制设计问题的能力。

（2）学习大气污染控制设计的一般方法、步骤，掌握大气污染控制设计的一般规律。

（3）进行大气污染控制设计基本技能的训练：例如计算、绘图、查阅资料和手册、运用标准和规范。

二、设计题目1.DLP2-13型锅炉中硫烟煤烟气旋风除尘湿式脱硫系统设计2.设计原始资料锅炉型号：DLP2-13 即，单锅筒纵置式抛煤机炉，蒸发量2t/h，出口蒸汽压力13MPa设计耗煤量：350kg/h设计煤成分：C Y=60.5% H Y=3% O Y=4% N Y=1% S Y=1.5% A Y=18% W Y=12%；V Y＝15％；属于中硫烟煤排烟温度：160℃空气过剩系数＝1.4飞灰率＝21％烟气在锅炉出口前阻力650Pa污染物排放按照锅炉大气污染物排放标准中2类区新建排污项目执行。

连接锅炉、净化设备及烟囱等净化系统的管道假设长度50m，90°弯头10个。

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A4图，并包括系统流程图一张。

摘要根据资料对DLP2-13型锅炉中硫烟煤烟气旋风除尘湿式脱硫系统进行设计研究根据燃煤的原始数据首先计算锅炉燃烧产生的烟气量，烟尘和二氧化硫浓度，以确保能达到国家排放标准其次对净化系统设计方案进行分析，讨论与其他除尘器比较旋风除尘器的优点，讨论湿式脱硫方法的工作原理及特点，还有运行参数的选择与设计，净化效率的影响因素等。

然后分别进行除尘设备，脱硫设备，烟囱设计计算，接着对管道系统进行设计，还有阻力的计算和风机电机的选择最后根据计算结果绘制设计图，并进行简要说明目录前言 (3)1燃烧技术 (4)1.1实际耗空气量的计算 (4)1.2 产生烟气量的计算 (5)1.3 灰分浓度及二氧化硫浓度的计算 (5)2净化系统设计方案分析 (6)2.1 旋风除尘器的设计方案分析及参数选择 (6)2.1.1 除尘器的选择 (6)2.1.2 旋风除尘器的工作原理 (6)2.1.3 运行参数的选择与设计 (3)2.1.4 除尘器净化效率的影响因素 (3)2.2湿式石灰法脱硫 (4)2.2.1 湿式石灰法脱硫的原理 (4)2.2.2 设备运行过程中的问题及出现这种问题的原因 (5)2.2.3 操作影响因素 (6)3除尘结构设备设计和计算 (8)3.1进气口设计计算 (8)3.2旋风除尘器高度计算 (9)3.3旋风除尘器排气管的设计计算 (10)3.4排灰管的设计计算及卸灰装置的选择 (10)3.5 流体阻力计算 (11)4脱硫设备结构计算 (12)4.1 喷淋塔内流量计算 (12)4.2 喷淋塔经计算 (12)4.3喷淋塔高计算 (20)5烟囱设计计算 (14)5.1烟气释放热计算 (14)5.2烟气抬升高度 (15)5.3烟囱直径计算 (15)5.4烟囱阻力计算 (16)5.5烟囱高度校核 (16)6管道系统设计计算 (17)6.1 管径的计算 (17)6.2摩擦阻力损失计算 (17)6.3局部阻力损失计算 (18)6.4风机、电机的选择 (18)7总结 (20)8参考资料 (21)前言我国大气污染程度越发严重，而由于我国环境治理中，仅水污染与固体废弃物治理的市场化程度较高，其余如大气污染治理由于易受天气影响并且会在不同地域间转移，因此一直以来，政府对大气污染治理的积极性较低，这部分市场也较为薄弱。

但随着华北地区出现的大量雾霾天气，这一现象引发了社会对大气污染的关注。

事实上，我国早在几年前，对大气污染防治工作已经陆续展开，自2002年以来，我国出台了各项政策，加大了节能减排的力度，如2002年1月30日发布的《燃煤二氧化硫排放污染防治技术政策》，政策从能源合理利用、煤炭生产加工和供应、煤炭燃烧、烟气脱硫、二次污染防治等方面进行了详细的规定。

2012年8月，我国发布了《节能减排“十二五”规划》，政策中对电力与非电力行业脱硫脱硝效率提出了具体的发展目标。

以上各项节能减排政策对我国大气污染防治起到了一定的推动作用。

分析认为，目前我国大气污染的主要来自于工业端排放，最新数据显示，2011年，我国工业二氧化硫废气排放中，电力行业所占比例高达47.52%，而钢铁、水泥建材、有色冶金行业的二氧化硫排放量分别达10.64%、13.26%、6.04%。

从我国大气污染排放量来看，2000-2011年，中国工业废气排放量年均增速为19.06%，由2000年的138145亿标立方米增长至2011年的674509亿标立方米，11年间增长了2.39倍。

因此开发新型除尘设备技术日益紧迫，本文主要研究了旋风除尘器湿式脱硫技术的设计与选型1 燃烧计算1.1 实际耗空气量的计算表1-1 1kg 应用煤的相关计算成分质量)(g摩尔数)(mol燃烧耗氧量)(mol生成气体量)(mol生成气体体积)(LC 605 50.41 50.41 50.41 1129.184 H 30 15 7.5 15 336 O 40 1.25 -1.25 —— 28 N 10 0.36 —— 0.36 8.064 S 15 0.47 0.47 0.47 10.528 水分 120 6.67 —— —— 149.408 灰分180————————1Kg 该煤完全燃烧时所需要标准状况下的氧气的体积o V 为：kg m V 30 1.2810004.22)25.10.477.550.41(=⨯-++=1Kg 煤完全燃烧时所需要的理论空气量体积k V 为：kg m V k 36.124.781.28=⨯=实际消耗空气量体积'k V 为： kg m 8.5686.124.13'=⨯=k V1.2 产生烟气量的计算理论烟气量：kgm V V V V V V N SO O H CO 31.6372.916.670.360.471550.412222==++++=++++=水分kg m 36.471.28-6.121.63=+实际烟气量：m 8.9184.012.647.63=⨯+=y V则，在160℃时的实际烟气体积为'y V 为：kg m V y 3'14.1415.273/8.918)15.273160(=⨯+= 该锅炉一小时产生的烟气流量Q 为：s m h kg V Q y /37.135014.143503'=⨯=⨯=1.3 灰分浓度及二氧化硫浓度的计算烟气中灰分的浓度A C 为：33/102.3714.14/%21160m mg C A ⨯=⨯=烟气中2SO 的浓度2SO C 为：33/102.1314.14/640.472m mg C SO ⨯=⨯=2 净化系统设计方案分析2.1 旋风除尘器的设计方案分析及参数选择2.1.1 除尘器的选择旋风除尘器一般有带有一锥形的外圆筒，进气管，排气管，圆锥观和贮灰箱的排气阀组成。

当含尘气流以一定的速度（一般在14～25m/s之间，最大不超过35m/s）由进气管进入旋风除尘器后，气流由直线运动变为圆周运动。

由于受到外圆筒上盖及圆筒壁的限流，迫使气流作自上而下的旋转运动。

旋转过程中产生较大的离心力，尘粒在离心力的作用下，被甩向外筒壁，失去惯性后在重力的作用下，落入贮灰箱中，与气体分离。

而旋转下降的气流到达锥体时，因锥体收缩的影响，而向除尘器中心汇集，根据“旋转矩”不变理论，其切向速度不断升高，气流下降到一定程度时，开始方向上升，经排气管排出。

研究表明，在旋风除尘器内，，外旋气流逐渐向下旋转，内旋气流逐渐向上旋转，向上和向下旋转气流分界面上各点的轴向速度为零，分界面以外的气流切向速度随与轴心距离的减小而增大，越接近轴心切线速度越大，分界面以内的气流切向速度随其与轴心的距离的减小而降低。

值得注意的是，旋风除尘器内气流径向速度方向与尘粒的径向速度方向相反，尘粒由内向外运动，气体则由外向轴心运动。

由于气流旋转的原因，旋风除尘器内压强越接近轴心处越低，因此，在排灰管至贮灰箱之间有任何漏风，都会使得旋风除尘器的除尘效率明显降低。

2.1.2 旋风除尘器的工作原理现在的旋风除尘器具有结构简单、应用广泛、种类繁多等特点；具有分离效率高可以有效地清除微粒；处理气体量大且阻力低；适用于高温和腐蚀性气体；运行费用低；应用广泛等优点。

但由于旋风除尘器内气流和粒子流动状态复杂，准确测定较困难，至今在理论研究方面仍不够完善，许多关键问题尚需实验确定。

2.1.3 运行参数的选择与设计根据相关资料及实际运行情况，本设计中烟气的入口速度取为s=。

20mv/根据国家相关规定及标准确灰分风的最高允许排放浓度为3mg。

则本设中/200m要求达到的除尘效率η为：η2370(==200⨯-91.56%%1002370/)2.1.4 除尘器净化效率的影响因素影响旋风除尘器效率的因素有：二次效应、比例尺寸、烟尘的物理性质和操作变量。

二次效应即捕集粒子重新进入气流，在较小粒径区间内，理应逸出的粒子由于聚集或被较大尘粒撞向壁面而脱离气流获得捕集，实际效率高于理论效率；在较大粒径区间，实际效率低于理论效率。

通过环状雾化器将水喷淋在旋风除尘器内壁上，能有效控制二次效应。

高效旋风除尘器的各个部件都有一定的比例尺寸，这些比例是基于广泛调查研究结果，某个比例关系的变动，能影响旋风除尘器的效率和压力损失，气体的密度和粘度、尘粒的大小和相对密度、烟气含尘浓度等都影响旋风除尘器的除尘效率。