燃煤锅炉烟气的除尘脱硫工艺设计(1)

燃煤锅炉烟气的除尘脱硫课程设计专业：环境工程班级：B080703学号：B08070304姓名：曹书杰指导老师：高辉-2-目录前言………………………………………………………………………31设计任务书………………………………………………………………41.1课程设计题目……………………………………………………………41.2设计原始材料……………………………………………………………42设计方案的选择确定……………………………………………………42.1除尘系统选择的相关计算……………………………………………42.2旋风除尘器的工作原理、应用及特点………………………………62.3旋风除尘器的结构设计及选用|……………………………………62.4旋风除尘器分割粒径、分级效率和总效率的计算………………72.5脉冲袋式除尘器的工作原理、应用及特点……………………………72.6袋式除尘器的结构设计及选型………………………………………83除尘系统效果分析……………………………………………………84锅炉烟气脱硫工艺的论证选择…………………………………………95风机和泵的选用及节能设备……………………………………………137设计结果综合评价………………………………………………………14-3-前言近20年来,随着国民经济的迅速发展,我国的SO2排放量连年增长,SO2的排放已导致许多地区出现了严重的酸雨现象,由此引起我国酸雨区不断扩大,造成全国每年经济损失1000亿元以上,接近当年国民生产总值的2%。烟气脱硫是当前环境保护的一项重要工作。在大气污染防治技术的研究开发方面，近年来我国取得众多成果，与此同时，大气污染的治理也取得了很大进展。本次课程设计的题目是蒸发量为20t/h燃煤锅炉烟气脱硫除尘装置的设计。主要涉及内容包括根据锅炉生产能力，燃煤量，煤质等数据计算烟气量，烟尘浓度和SO2浓度；根据排放标准论证除尘系统和确定旋风除尘器型号，并计算旋风除尘器各部分的尺寸；根据粉尘粒径分布数据计算所设计旋风除尘器的分割粒径，分级效率和总效率；确定二级除尘设备型号，计算设备主要尺寸；计算除尘系统的总除尘效率及粉尘排放浓度，并对烟气脱硫工艺进行论证选择，其中初步设计要求绘制除尘器结构图和烟气净化系统图各一张，设计深度为一般设计深度。通过本次课程设计应掌握旋风除尘器和二级除尘设备袋式除尘器的工作原理，其中旋风除尘器的工作原理为含尘气流由进气管以较高的速度沿切向方向进入除尘器内在圆筒体与排气管之间的圆环内做旋转运动，尘粒在离心力的作用下，穿过气流流线向外筒壁移动，达到器壁后，失去其惯性，在重力和二次涡流的作用下，尘粒沿器壁向下滑动，直至排灰口排出。设计标准主要参考《大气污染物排放限值》，工艺运行设计达到国家GB13271--91锅炉大气污染物排放标准。除尘脱硫设计原则(1)脱硫率80%。除尘效率97%;(2)技术较为成熟,运行费用低;(3)投资省;(4)能利用现有设施;(5)建造工期短,方便;(6)系统简便,易于操作管理;(7)主体设备的使用寿命8ａ;(8)烟气脱硫以氧化镁为主要吸收剂,并充分利用锅炉排渣水的脱硫容量,达到以废治废,降低运行成本的目的。能用于烟气脱硫和除尘的设备很多，但要满足运转稳定可靠、不影响生产同时去除且压力降较小等要求，以袋式除尘器和旋流板为宜。41.设计任务书1.1课程设计题目设计蒸发量为20t/h的燃煤锅炉烟气的除尘脱硫装置1.2.设计原始材料1.煤的工业分析如下表（质量比，含N量不计）：2.锅炉型号：FG-35/3.82-M型3.锅炉热效率：75%4.空气过剩系数：1.25.水的蒸发热：2570.8KJ/Kg6.烟尘的排放因子：30%7.烟气温度：473K8.烟气密度：1.18kg/m39.烟气粘度：2.4X10-6pa·s10.尘粒密度：2250kg/m311.烟气其他性质按空气计算12.烟气中烟尘颗粒粒径分布：平均粒径/μm0.537.5152535455560粒径分布/％3201520161063713.按锅炉大气污染物排放标准（GB13217-2001）中二类区标准执行：标准状态下烟尘浓度排放标准：≤200mg/m3；标准状态下SO2排放标准：≤900mg/m3；2.设计方案的选择确定2.1除尘系统选择的相关计算（1）锅炉烟气含尘、含硫量计算9.0%18.1%2.3%1.7%3.2%65.7%20939水分灰分OSHC低位发热量（KJ/Kg）（kJ/kg）5利用低位发热量、锅炉热效率、水的蒸发热求需煤量蒸发量为20t/h的锅炉所需热量为需煤量设1kg燃煤时燃料成分名称可燃成分含量(﹪)可燃成分的量(﹪)理论需氧量/mol废气中组分/molCHSO水灰分65.73.21.72.39.018.154.75160.53——————54.7580.53-0.75————54.75CO216H2O0.53SO2——5H2O——合计62.56理论烟气量：62.56+62.56×0.79/0.21=297.9(mol/kg)在标准状态下的体积为：297.9×22.4×10-3=6.67(m3/kg)理论废气量：62.56×0.79/0.21+54.75+16+0.53+5=311.62mol/kg在标准状态下理论废气体积：311.62×22.4×10-3=6.98(m3)在标准状态下实际烟气体积：6.98+6.67×（1.2-1）=8.31(m3)SO2的浓度：C=4082mg/m3烟尘的浓度：C=6534mg/m3在473T时实际烟气量:Q=47951m3/h（2）烟尘的除尘效率计算按锅炉大气污染物排放标准（GB13217-2001）,可以计算出烟尘的除尘效率要达到：≧97﹪(3)SO2的脱硫效率计算按锅炉大气污染物排放标准（GB13217-2001），计算出SO2的脱硫效率要达到：≧78﹪（4）方案初步设计先用二级除尘系统除尘（一级预除尘用旋风除尘器、二级用袋式除尘器），再用旋流板塔氧化镁法脱硫。注：考虑到压损过大对除尘器的不利影响和对操作的要求高，作为一级预除尘除尘要求不高,因此，确定旋风除尘器型号时要求阻力不大于900Pa。hKJ/104.5110208.257063hthKg/3.3/103.3%7520939104.513662.2旋风除尘器的工作原理、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微米的效率不高,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，呈螺旋状由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，并由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。2.3旋风除尘器的结构设计及选用1、尺寸计算（1）烟气处理量：Q=47951(m3/h)（2）初步选用XLP/B型旋风除尘器，处理烟气量大，将选用10个并联，取ξ=5.8每个烟气处理量47951/10=4795.1(m3/h)u=(2△P/ρξ)0.5=(2×900/（1.18×16.1）)0.5=16.2m/s在这里取u=16m/s△P=876﹤900进口面积A=Q/u=4795.1/16/3600=0.0832m2根据XLP/B型旋风除尘器尺寸比例入口宽度b=(A/2)0.5=0.203m筒体直径D=3.33b=0.676m参考XLP/B型旋风除尘器产品系列，取D=700mm,(3)选型论证a×b=0.0882m2u=Q/A=15.1m/s△P=ξu2ρ/2=780.2因为采用的是并联，所以要乘一个压力系数变化780.2×1.1=8597Pa﹤900Pa符合要求。XLP/B型旋风除尘器外形尺寸:2.4XLP/B型旋风除尘器的分割粒径、分级效率和总效率的计算bc50=0.27(μD/3.14(ρp-ρ)u=6(μm)平均粒径/μm0.537.5152535455560粒径分布/％32015201610637分级效率/％13.335.954.970.981.987.991.694100总效率/％67.2经过预除尘后（一级处理），烟尘浓度是6534×（1-67.2﹪）=2144mg/m3二级除尘的效率将要达到：（2144-200）/2144=90.67﹪2.5脉冲袋式除尘器的工作原理、应用及特点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。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。消灰过程是由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，气包内压缩空气经由喷吹管的孔眼穿过文氏管进入滤袋（称为一次风）。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（称二次风）。由于这一、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，逐将吸附在袋壁外型号外形尺寸/mmDDeH1H2LbD3质量/kgXLP/B7003506301470290.5252175173.248面的粉尘清除下来。由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。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。2.6袋式除尘器的结构设计及选型根据粉尘的性质、处理气量和效率。参考产脉冲喷吹袋式除尘器产品系列。将选用LCPM型侧喷脉冲除尘器。型号：LCPM-384-24-2700型号规格滤袋长度(mm)滤袋数(条)分室数(个)过滤面积m2过滤风速(m/s)处理风量(m3/h)设备阻力(KPa)设备重(kg)LCPM64-4-2000LCPM64-4-27002000270064448641-32880-86403840-115200.6-1.228953050LCPM96-6-2000LCPM96-6-27002000270096672964320-129605760-1728042584580LCPM128-8-2000LCPM128-8-2700200027001288961285760-172807680-2304049205380LCPM160-10-2000LCPM160-10-27002000270016010120.51607200-216009600-2880062706680LCPM192-12-2000LCPM192-12-270020002700192121441928640-2592011520-3456073707890LCPM224-14-20