20th蒸发量燃煤锅炉烟气的除尘脱硫工艺设计

课程设计题目：20t/h（蒸发量）燃煤锅炉烟气的除尘脱硫工艺设计班级：学号：姓名：指导老师：-2-目录前言………………………………………………………………………31设计任务书………………………………………………………………51.1课程设计题目……………………………………………………………51.2设计原始材料……………………………………………………………52.设计方案的选择确定……………………………………………………52.1除尘系统的论证选择……………………………………………………72.1.1.2旋风除尘器的结构设计及选用|……………………………………82.1.1预除尘设备的论证选择………………………………………………82.1.1.1旋风除尘器的工作原理、应用及特点………………………………82.1.1.2旋风除尘器的结构设计及选用………………………………………82.1.1.3旋风除尘器分割粒径、分级效率和总效率的计算………………102.1.2二级除尘设备的论证选择……………………………………………102.1.2.1二级除尘设备的工作原理、应用及特点……………………………152.1.2.2二级除尘的结构设计………………………………………………172.1.3除尘系统效果分析……………………………………………………172.2锅炉烟气脱硫工艺的论证选择…………………………………………172.3风机和泵的选用及节能设备……………………………………………242.4投资估算和经济分析……………………………………………………242.5设计结果综合评价………………………………………………………253附图1旋风除尘器结构图附图2烟气净化系统图-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%。据统计,我国目前约有30万台中小型燃煤工业锅炉,耗煤量占全国原煤产量的1/3。而这些锅炉中,大部分没有安装脱硫设备,致使许多地区酸雨频频发生,严重危害了工农业生产和人体健康。因此,烟气脱硫是当前环境保护的一项重要工作。目前,国内外成熟的脱除工艺有十几种,但都需要较高的基建投资和运行费用。在我国目前的经济状况下,这对于绝大多数企业来说都是难以承受的。由于工程基建费用是很难缩减的,而运行费用可以通过改良工艺和优化运行参数等得到降低。我国大气治理概况我国大气污染严重，污染废气排放总量处于较高水平。为控制和整治大气污染，“九五”以来，我国在污染排放控制技术等方面开展了大量研究开发工作，取得了许多新的成果，大气污染的防治也取得重要进展。在“八五”、“九五”期间，国家辟出专款开展全球气候变化预测、影响和对策研究，在温室气体排放和温室效应机理、海洋对全球气候变化的影响、气候变化对社会经济与自然资源的影响等方面取得很大进展。近年来，我国环境监测能力有了很大提高，初步形成了具有中国特色的环境监测技术和管理体系，环境监测工作的进展明显。我国国民经济的高速发展推动了我国环保科技研究领域不断拓展，我国早期的环境科学偏重单纯研究污染引起的环境问题，现在扩展到全面研究生态系统、自然资源保护和全球性环境问题；特别是污染防治，由工业“三废”治理技术，扩展到综合防治技术，由点源的治理技术，扩展到区域性综合防治技术，并研究开发了无废少废的清洁生产工艺、废物资源化技术等。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，如表1所列，大气污染的治理也取得了很大进展。表1近年我国大气污染治理取得的一些进展大气污染防治1995年1996年1997年1998年1999年2000年工业废气治理率（%）82.584.486.387.185.189.8建成城市烟尘控制区数（个）300223192339244623642718烟尘控制区面积（平方公里）125321296115791137961600018000-4-“九五”期间全国主要污染物排放总量控制计划基本完成。在国内生产总值年均增长8.3%的情况下，在大气污染防治方面，2000年全国二氧化硫、烟尘、工业粉尘等项主要污染物的排放总量比“八五”末期分别下降了10～15%。结合经济结构调整，国家取缔、关停了8.4万多家技术落后、浪费资源、质量低劣、污染环境和不符合安全生产条件的污染严重又没有治理前景的小煤矿、小钢铁、小水泥、小玻璃、小炼油、小火电等“十五小”企业，对高硫煤实行限产，有效地削减了污染物排放总量。全国23万多家有污染的工业企业中，90％以上的企业实现了主要污染物达标排放。46个考核的环境保护重点城市中，25个城市实现了大气质量按功能分区达标，有19个城市（区）被授予国家环境保护模范城市（区）。重点区域的污染治理也取得了阶段性成果。“两控区”二氧化硫排放总量降低，酸雨范围和频率得到控制，保持稳定。北京市环境治理初见成效。重点区域的污染治理带动了全国污染防治工作的全面展开。大气污染防治技术为控制和整治大气污染，“九五”以来，我国在煤炭洁净加工开发技术、煤炭洁净高效燃烧技术、煤炭洁净转化技术、污染排放控制技术等方面开展了大量研究和开发，取得了许多新的成果。与此同时，我国大气污染的防治也取得重要进展。酸雨和二氧化硫控制区的污染防治工作已深入展开。“两控区”内175个地市和电力、煤炭等行业编制了二氧化硫污染防治规划。关停小火电机组198台（装机容量208万千瓦）。8个省、自治区、直辖市开始限制燃煤含硫量。目前，“两控区”年削减二氧化硫排放量近80万吨，93个城市二氧化硫的浓度达到国家环境质量标准。如果中国的燃煤电站的烟气排放要达到目前发达国家规定的水平，SO2的排放量将从每年680万吨下降至170万吨，NOx的排放量将从100％下降至30％，CO2也将减排2500万吨。中国控制和整治大气污染任重而道远。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。51.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：2.4X10-5pa·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除尘系统的论证选择（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）6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hKJ/104.5110208.257063hthKg/3.3/103.3%7520939104.51367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。3.1除尘系统的论证选择3.1.1预除尘设备的论证选择烟气的预除尘设备一般选用重力沉降室、惯性除尘器、旋风除尘器、多管旋风除尘器和喷淋洗涤塔等。它们基本性能如表2—1示。表2—1除尘设备的基本性能除尘器名称阻力（Pa）除尘效率(﹪)初投资运行费用重力沉降室50~15040~60少少惯性除尘器100~50050~70少少旋风除尘器400~130070~92少中多管旋风除尘器800~150080~95中中喷淋洗涤塔100~30075~95中中表2—2各种除尘器设备费、耗钢量及能耗量指标除尘器名称所占空间体积［m3/(1000m3/h)］存储设备费（比值）耗钢量［kg/(m3/h)］能耗量（Kj/m3）重力沉降室20~401.0惯性除尘器0.7~1.23.0~6.00.15~0.3旋风除尘器约1.751.0~4.00.05~0.10.8~1.6多管旋风除尘器3.92.5~5.00.07~0.151.6~4.08表2—3通过比较，旋风除尘器管理、制作方便，体积小、价格便宜，因此，选用旋风除尘器作为二级除尘系统中的预除尘。2.1.1.1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。2.1.1.2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个并联除尘器名称除尘作用力最佳粒径/μ