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XXXX学院 《废气处理实施设计与运行课程设计报告》 时间 班级 姓名 班内 序号 设计 题目 :某燃煤采暖锅炉房烟气除尘系统设计 指导 教师 教研室主任: 系教学主任: 20xx年xx月目录

第一章 总论

2 1.

1概述

2 1.2设计任务书

2 1.2.1设计题目:某燃煤采暖锅炉房烟气除尘系统设计

2 1.2.2课程设计的目的

2 1.2.3设计原始资料

3 1.2.4设计内容和要求

5 1.3设计依据和原则

7

第二章 除尘工艺流程确定

7 2.1方案确定与论证

7 2.2工艺流程描述

8 a、烟气脱硫除尘工艺流程

8

第三章 主要及辅助设备设计与选型

10 3.1烟气量、烟气和二氧化硫浓度的计算

10 3.1.1标准状态下理论空气量

10 3.1.2标准状态下理论烟气量

10 3.1.3标准状态下实际烟气量

11 3.1.4标准状态下烟气含尘浓度

11 3.1.5标准状态下烟气中二氧化硫浓度的计算

12 3.2 除尘器的选择

12 3.3确定除尘器、风机和烟囱的位置及管道的分布

15 3.3.1各装置及管道布置的原则

15 3.3.2管径确定

16 3.4烟囱的设计

16 3.4.1烟囱高度的确定

16 3.4.2烟囱直径的计算

16 3.5系统中烟气温度的变化

18 3.5.1烟气在管道内的温度降

18 3.5.2烟气在烟囱中的温度降

19 3.6系统阻力的计算

19 3.6.1摩擦压力损失

19 3.6.2局部压力损失

20 3.7风机和电动机选择及计算

20 3.7.1风机风量的计算

20 3.7.2风机风压的计算

21

第四章 设备及布置图

22 4.1设备一览表

22 4.2净化处理设施的总平面 剖面布置

22 参考文献

23 致谢

24 设计小结

25 附录

26

第一章 总论 1.1概述 随着经济和社会的发展,燃煤锅炉排放的二氧化硫严重地污染了我们赖以生存的环境.由于中国燃料结构以煤为主的特点,致使中国目前大气污染仍以煤烟型污染为主,其中尘和酸雨危害最大,且污染程度还在加剧.因此,控制燃煤烟尘的SO2对改善大气污染状况至关重要. 高温气体净化主要包括脱硫和除尘两部分,此外还须脱除HCI、HF和碱金属蒸汽等有害杂质.在常规工艺中,脱硫和除尘作为独立的单元操作分别在各自的装置中完成.而在脱硫除尘一体化工艺过程中,将脱硫和除尘两个单元操作结合起来,即在一个操作单元中既达到除尘的目的又满足脱硫的要求.脱硫除尘一体化操作可以简化工艺流程,节约设备投资.因而,研究开发适合于我国燃煤锅炉烟气脱硫除尘一体化设备具有重要的使用价值. 目前烟气脱硫除尘一体化装置主要是通过工艺改造和设备优化组合来实现脱硫除尘的目的,很少有人来通过改良脱硫除尘剂的配方来实现这一目的.假如能够在现有的成熟的高效率脱硫工艺的基础上,在投资成本和运营成本都不高的情况下,通过一些工艺的改良和脱硫药剂的改善来提高其除尘效率,使得该脱硫除尘一体化装置既有良好的脱硫效果,又能获得较高的除尘效率.这种技术的研制和开发一定会有很好的推广价值,产生良好的社会效益和经济效益. 1.2设计任务书 1.2.1设计题目:某燃煤采暖锅炉房烟气除尘系统设计 1.2.2课程设计的目的 性质:废气污染控制工程课程设计是废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废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. 任务与目的:通过本课程学习,掌握《废气处理设施设计与运行》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《废气处理设施设计与运行》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、脱氮等废气污染控制工程设计,使学生在废气污染控制工程方面得到工程训练. a.通过课程设计实践,树立正确的设计思想,培养综合运用废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废气污染控制设计问题的能力. b.学习废气污染控制设计的一般方法、步骤,掌握废气污染控制设计的一般规律. c.进行废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. d.培养学生理论联系实际、科学、严谨、求实的工作作风,踏实苦干、勇于创新的敬业精神. 通过课程设计进一步消化和巩固专业课程所学内容,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、编写设计说明书的能力. 1.2.3设计原始资料 锅炉型号:GWWG2.8-95/70-Ⅲ型,共4台(SZL4―13型,共四台(2.8MW*4) 设计耗煤量:728kg/h(台)600kg/h(台) 排烟温度:190℃(160℃) 烟气密度(标准状态下):1.34kg/m3 空气过剩系数:α=1.4 排烟中飞灰占煤中不可燃成分的比例:16% 烟气在锅炉出口前阻力:800Pa 当地大气压力:97.86KPa 冬季室外空气温度:-1℃ 空气含水(标准状态下)按0.01293kg/m3 烟气其他性质按空气计算 煤的工业分析值: CY=68% HY=4% SY=1% OY=5% NY=1% WY=6% AY=15% VY=13% 按锅炉大气污染物排放标准(GB13271-2001)中二类区标准标准执行. 表1 -1锅炉烟尘最高允许排放浓度和烟气黑度限值 锅炉类别 适用区域 烟尘排放浓度(mg/m3) 烟气黑度 (林格曼黑度,级) Ⅰ时段 Ⅱ时段 燃煤锅炉自然通风锅炉 (8)除尘器出水pH为5左右.采用碱性水作为补充水并起中和作用,一般能使循环水呈中性(pH=6~8),可减少尾部系统的酸性腐蚀,同时除尘器的脱硫效率可提高到80%(见表2).但这种方法需要大量的碱液(以35t/h锅炉为例,需碱液量为7t/d). 脱硫装置按其结构不同分喷淋塔式、水浴式、文丘里式及水膜式等.但基本上都由喷射装置、罐(塔)体、旋流板、灰水池、清水池、循环泵及管路系统等部分组成(如图1). 脱硫装置的折算阻力一般300 Pa以下, 根据国家标准规定,除尘器的折算阻力必须小于1

200 Pa,因此在多管除尘器后加装脱硫装置时,首先应对多管除尘器的阻力进行测试,如多管除尘器的阻力小于900 Pa,则可直接串联脱硫装置;

如果多管除尘的阻力大于900 Pa,串联脱硫装置后,整个除尘、脱硫系统的总阻力就有可能大于1

200 Pa,原锅炉配套引风机就不能满足正常运行要求,使锅炉易产生正压燃烧,这时只需在原有型号的基础上将引风机的电机功率加大一号,即可满足锅炉运行要求. 其次,在脱硫改造时,可根据锅炉除尘室的实际情况,灵活布置脱硫装置,该装置既可安装在多管除尘器与引风机之间(负压段),也可安装在引风机之后(正压段).安装在负压段的优点是:因脱硫装置进一步去除了烟气中的粉尘,可减轻粉尘对引风机叶轮的磨擦,延长风机使用寿命.安装在正压段的优点为:可避免因脱硫装置脱水不良,引起的风机及烟道腐蚀.两者均有利弊. 另外,由于组合式除尘脱硫系统先由多管除尘器去除了大部分粉尘,脱硫装置所需的灰水沉淀池,比其他湿式除尘器的灰水沉淀池小得多,耗水量也比其他湿式除尘器小. 因此这种除尘脱硫系统既适合于场地窄小的锅炉房的脱硫改造.也适合新建锅炉房的除尘脱硫. 2.2工艺流程描述 a、烟气脱硫除尘工艺流程 锅炉烟气由引风机抽出,首先进入文丘里喉管,与雾化的循环脱硫液接触进行降温以吸收长雾滴,从脱硫吸收塔下部切线方向进入旋流塔内,再与水膜接触降温吸收,烟气与脱硫液再次接的是烟气通过旋流板上一定角度的缝隙时所产生的旋流来切割连续的碱性水,使水分散成雾滴与烟气充分接触,液滴中的碱性物质与烟气中的二氧化硫起化学反应,把二氧化硫的生成物由气入液相,完成除尘脱硫过程,含有大量烟气的脱硫液流入塔底液封池,自流出塔进入沉淀池,经过沉降池沉降,清液由循环池被送到旋流塔内循环吸收,经旋流板除尘脱硫之后烟气继续上升进入板,分离下雾滴,再进入除雾塔,经引风机排人烟囱. 图3 脱硫除尘工艺流程图 脱硫装置内壁以铸石衬里和防腐涂料作耐温耐磨防腐处理,延长了设备的使用寿命.脱硫装置所用吸收(洗涤)液为碱性液体,在脱硫器内捕集灰尘、吸收SO2后,排入灰水池,经沉淀后循环使用. b、烟气脱硫除尘基本原理 由于脱硫除尘一体化,脱硫除尘同时进行,既有化学反应,又有物理过程.湿式烟气脱硫常采用的方法是吸收法.用水或水溶液作吸收剂吸收烟气中SO2的方法称为湿法脱硫.湿式脱硫的主要作用一般有两个: 一是水对SO2的物理吸收,即SO2溶于水, 这是一个可逆过程,其脱硫效果受到最大溶解度的限制;

二是化学吸收,烟气中的SO2与水中碱性物质发生中和反应.其反应机理如 湿式脱硫主要依靠脱硫剂对烟气中的SO2的化学吸收. c、湿式除尘脱硫的废水处理 对于文丘里湿式除尘脱硫塔的废水采用循环处理工艺,即将除尘脱硫后的废水经二级混凝沉淀分离,除去大部分有机物和尘粒,过滤后的清水泵入塔内循环回用,文丘里出口排水pH值在6以上,尾部系统酸性腐蚀明显减轻,且灰管不结垢.该套装置改造后已正常运行一年,脱硫率维持60~70%.冲击式除尘脱硫塔的废水也循环使用,当废水中沉淀较多时,排入沉淀池沉淀,澄清后的水泵入塔内继续使用.为了防止脱硫废水对设备的酸性腐蚀,塔内涂防酸防碱防腐涂料,且须经常向水中投加碱性脱硫剂,或将冲灰渣后的碱性水泵入塔内使用

第三章 主要及辅助设备设计与选型 3.1烟气量、烟气和二氧化硫浓度的计算 3.1.1标准状态下理论空气量 式中――分别为煤中各元素所含的质量分数. 已知:,,

,;

代入公式得: 3.1.2标准状态下理论烟气量 (设空气含湿量12.39) 式中――标准状态下理论空气量,;

――煤中水分所占质量分数,%;

――N元素在煤中所占质量分数,%. 已知:,,

,,

, ;

代入公式得 : 3.1.3标准状态下实际烟气量 式中――空气过量系数;

――标准状态下理论烟气量,;

――标准状态下理论空气量,. 已知:,,

;

代入公式得: 又因为:标准状态下烟气量以计,因此, 所以:已知,设计耗煤量得则标准状态下总烟气流量 3.1.4标准状态下烟气含尘浓度 式中――排烟中飞灰占煤中不可燃成分的质量分数;

――煤中不可燃成分的含量;

――标准状态下实际烟气量,. 已知:,,

;

代入公式得: 3.1.5标准状态下烟气中二氧化硫浓度的计算 式中――煤中可燃硫的质量分数;

――标准状态下燃煤产生的实际烟气量, . 已知:,;

代入公式得: 3.2 除尘器的选择 a.除尘器应达到的除尘效率 式中――标准状态下烟气的含尘浓度,;

――标准状态下锅炉烟尘排放标准中规定值,. 已知:,,

;

代入公式得: b.除尘器的选择 工况下烟气流量 式中――标况下烟气量;

――工况下烟气温度;

――标况下烟气温度,273K. 已知:,,

;

代入公式得: 根据烟的粒径分布和种类、工况下的烟气量、烟气温度计要达到的除尘效率确定除尘器的种类、型号及规格.确定除尘器的运行参数,如气流速度、压力损失、捕集粉尘量等. 表2-1 常用除尘器的性能比较 除尘器名称 适用的粒径范围/ 效率/% 阻力/Pa 设备费 运行费 重力沉降室 >

50

5 95~98 800~1200 中中冲击式除尘器 >

5

95 1000~1600 中 中上 文丘里除尘器 0.5~1 90~98 4000~10000 少大电除尘器 0.5~1 90~98 50~130 大 中上 袋式除尘器 0.5~1 95~99 1000~1500 中上 大表2-2湿式除尘装置的性能和操作范围 装置名称 气体流速/m.s-1 液气比/L.m-3 压力损失/Pa 分割直径/ 喷淋塔 0.1~2 2~3 100~500 3.0 填料塔 0.5~1 2~3 1000~2500 1.0 旋风洗涤器 154~5 0.5~1.5 1200~1500 1.0 转筒洗涤器 35075~0 0.7~2 500~1500 0.2 冲击式洗涤器 10~20 10~50 0~150 0.2 文丘里洗涤器 60~90 0.3~1.5 3000~8000 0.1 根据上表以及计算的数据我选择SCX型文丘里湿式除尘器. SCX系列高效脱硫除尘器主要适用从1-90t工业锅炉及各种炉窑的脱硫除尘.采用双碱法处理工艺,选用新颖的防堵型喷淋装置和合理的喷淋距离、接触时间.在脱硫效率、除尘效率、循环水利用率、系统阻力、水气比、烟气含湿量等各项指标均达到国家标准. 脱硫除尘工艺流程 ①喷淋室工作过程 含一定温度(约200℃)SO2气体和烟尘颗粒进入脱硫除尘器喷淋室后,防堵型喷嘴产生雾状喷雾与烟气同向运动充分接触吸收,接触时间1-2s,喷淋距离为1.2-1.5m.根据烟气进口速度,设计进口截面达到最佳速度.由于烟气温度较高,混合气体呈蒸汽状,使水气膨胀接触吸收,d>

10d的烟尘颗粒因重力加速度作用大部分进入底部循环水中,随溢流口进入中间沉淀池,在除尘的同时也吸收SO2和,此室脱硫除尘效率达到70%-80%左右. ②漩流室工作过程 从喷淋室到漩流室,首先有一个降速过程,当SO2 气体和烟尘从喷淋室到漩流室产生漩涡,SO2气体进一步进行液相与气相吸收反应.漩流室的压强低于外界压强,有利于湿润烟气,减少了水蒸气的产生.此室脱硫除尘效率达到20%左右. ③脱水室工作过程 烟气从漩流室进入脱水室时,经过脱水装置,使烟气流速恢复到一定速度,使烟气中的水气与顶部的栅板撞击成水珠,而减少烟气中的脱除在烟气流向出口处时,其雷诺数,烟气呈湍流状态.烟气的水分,在高速旋转过程中,由于离心力作用而脱离烟气.SO2气体在脱水室中进一步被吸收. 表2-3 SCX系列除尘器性能参数 型号 处理烟气量/m3.h-1 适用锅炉/t.h-1 进水压力/MPa 外形尺寸(长.宽.高)/mm 质量/t SCX-3

3000 1 0.2

260016001350 7.5 SCX-6

6000 2 0.2

280018001600 11 SCX-12

12000 4 0.2

360022001950 15.5 SCX-20

20000 6.5 0.2

400024002350 21 SCX-30

30000 10 0.25

470026002850 27 SCX-60

6000 20 0.3

640036003750 48 SCX-90

9000 30 0.3

690040004500 63 SCX-115

115000 35 0.4

700044004950 71 SCX-195

195000 65 0.4

860046005800 126 SCX-225

225000 75 0.4

900050006200 135 SCX-270

270000 90 0.4

1040056007400 150 注a.当烟气量>

270000时,采用并流式处理,即可达到540000. b.........