35h燃煤锅炉烟气除尘脱硫装置设计教程文件.doc

35h燃煤锅炉烟气除尘脱硫装置设计精品文档目录一、课程设计目的2二、方案比较与选择22.1 方案比较22.2 设计任务书3三、工艺计算设计43.1烟气计算43.2文丘里除尘器的设计计算53.3烟气冷却需冷却水计算63.4脱硫旋流板的设计73.5除雾板的设计113.6旋流板的制作与组装113.7 碱液系统计算和水泵选择123.8 冷却水泵的选择133.9 风机的选择13四、设计总结.1335/h燃煤锅炉烟气除尘脱硫装置设计一、课程设计目的我国的环境污染非常严重，二氧化硫排放是大气污染的主要污染源之一。由于电力企业是二氧化硫的排放大户，因此，控制二氧化硫的排放，成为电力环境治理的主要问题。通过对燃煤烟气中二氧化硫污染物净化系统的工艺设计，初步掌握气态污染物净化系统设计的基本方法，培养学生利用已学理论知识、综合分析问题和解决实际问题的能力、绘图能力以及使用设计手册和相关资料的能力。二、方案比较与选择2.1 方案比较一般热电厂脱硫和除尘过程分别进行，除尘装备一般采用静电电除尘和布袋除尘。静电除尘缺点： (1)设备庞大，耗钢多，需高压变电和整流设备，通常高压供电设备的输出峰值 电压为70100KV，故投资高。 (2) 制造、安装和管理的技术水平要求较高。 (3) 除尘效率受粉尘比电阻影响大，一般对比电阻小于104105cm或大于10101011cm的粉尘,若不采取一定措施,除尘效率将受到影响.(4) 对初始浓度大于30g/cm3的含尘气体需设置预处理装置. (5) 不具备离线检修功能，一旦设备出现故障，或者带病运行，或者只能停炉检修。 布袋除尘缺点：（1） 对于不同类型气体，应选用相应类型的布袋；且需要经常更换布袋，布袋消耗量较大。（2） 收集湿度高的含尘气体时，应采取保湿措施，以免因结露而造成“糊袋”，因此布袋除尘气对气体的湿度有一定的要求。（3） 阻力较大，一般压力损失为10001500Pa。（4） 对于高温气体，必须采用降温措施。（5） 接收粒径大的含尘气体时，布袋较易磨损。 对于小区供暖系统，所需锅炉设备和除尘脱硫装置无需太大，在小区附近占地面积尽量小，而静电除尘设备型号大，不适合于小区地段，且对粉尘有一定要求，所以静电除尘不可取。对于布袋除尘，经过一段时间后，需经常更换布袋，工作较繁琐，且对湿度有要求，又需增设除湿装置，所以布袋除尘不可取。 湿式除尘装备而言，除尘效果较好，对尘粒无过多要求。这里采用文丘里除尘器，它是湿式洗涤器中效率最高的一种除尘器，只是动力消耗比较大，无大碍。又因尽量缩小占地面积，将文丘里洗涤器文氏管后的脱水装置改为旋流板塔，用于脱硫和除雾，实现一个装置多种效果，而且效率较高，并且减小了制作成本。旋流板是一种喷射塔板，塔板形状如固定的风车叶片。气体通过叶片时产生旋转和离心运动，流体通过中间盲板被分配到各叶片，形成薄液层，与旋转向上的气流形成搅动，喷成细小液滴，碱液与烟气中的二氧化硫接触充分，传质效果好，用于除雾和除尘效果更为显著，这里利用旋流板的喷射装置用于烟气脱硫处理。2.2 设计任务书针对某北方城市一新建住宅小区的集中供暖系统的35t/h燃煤锅炉，设计一套湿法除尘脱硫装置，现拟采用文丘里装置作为除尘脱硫装置，在文丘里反应器后外加一立式烟气除雾器。设计原始数据及相关具体参数如下： 燃用煤种的工业分析及元素分析：C：65.7%；S：3.2%；H：4.80%；O：2.3%。(含N量不计)，Vy=18.5%；Ay=25.5%；Qy=20500kJ/kg，耗煤量7.1t/h。 假设：锅炉炉膛出口到文丘里装置入口的管路阻力为800pa，进入文丘里除尘脱硫的烟气温度为150，文丘里出口的烟气温度为80；当地大气压力：冬季大气压为97.86kpa，平均气温为-6；夏季大气压为95.72kpa，平均气温为31； 碱液系统： 脱硫碱液pH值设为10，碱液池距离文丘里除尘脱硫装置为200m，期间有4个拐弯，液气比为1.2，文丘里喉部喷嘴选用压力式喷嘴，喷嘴出口压力为，文丘里装置水平放置，其中心线距离地面高度为1m。 三、工艺计算设计3.1烟气计算 燃用煤种的工业分析及元素分析：C：65.7%；S：3.2%；H：4.80%；O：2.3%。(含N量不计)，Vy=18.5%；Ay=25.5%；Qy=20500kJ/kg，耗煤量7.1t/h。 以1kg煤燃烧为基础则， 质量/g 煤成分物质的量/mol 理论需氧量/molC65754.75 54.75S 32 1 1H4824 12O23 0.71875 -0.71875则理论需氧量为 ：54.75+1+120.71875=67 mol/kg煤所需要的理论空气量为：67（3.78+1）=320.41 mol/kg 煤即设空气过剩系数=1.2，理论空气量条件下烟气组成（mol）为：CO2：54.75 H2O：24 SO2：1 N2：673.78=253.26则理论烟气量为：则实际烟气量为：一小时烟气量为：这是标况下烟气流量，需转化为150下烟气流量由于锅炉压力大致与当地大气压相等，则则150下烟气流量 3.2文丘里除尘器的设计计算 从锅炉炉膛出口通过管道输送到文丘里除尘器进行湿式除尘，下面进行文丘管的设计，设文氏管截面是圆形。选择压力式喷嘴。喉管直径喉管中气体流速一般为50-120m/s，设喉管气体流速Vgt=100m/s，则喉管直径喉管长度 L0=D0=0.60m渐缩管进口直径渐缩管长度渐缩角一般为渐扩管出口直径 渐扩管长度渐扩角一般为。文氏管阻力计算 由以下计算得 目前应用的比较多的是海思克斯经验公式，即粉尘沉降效率根据经验公式得出捕集以下的尘粒效率为：3.3烟气冷却需冷却水计算还是以1kg煤为基础，烟气总物质的量为143.83mol。由以上各组分物质的量可以求出各组分的摩尔分数 ，则烟气平均分子量为：由于进入文丘里除尘器烟气温度为150，而文丘里出口烟气温度为80，查表得在两温度下各烟气比热如下：CO2N2O2SO2水蒸气150比热（kJ/kgk）0.944541.03240.93870.68411.912580比热（kJ/kgk）0.884261.0260.920260.642241.880此温度区间平均值0.91441.02920.929480.663171.89625则此温度区间的平均比热为：冷却水比热容C（H2O）=4.2（kJ/kgk）设冷却水进口温度为24，出口温度为30，由等式烟气温度下降失去的热量正好被冷却水吸收，而使温度上升，则则液气比为：为简化计算起见，可以将文丘管前的烟气量乘以0.90-0.95系数，作为管后或捕集器后的烟量，即3.4脱硫旋流板的设计进旋流板塔温度为80，进口压强为根据克拉伯龙方程有： 标况下烟气的重度取为旋流板外径Dx旋流板叶片的外径Dx大小由塔顶气液负荷决定。Dx可以按照气流穿孔后的动能因子计算，在仰角，动能因子F0=10-11的条件下，可近似按以下公式计算： 取布液板直径Dm 旋流板中间有一盲板区，起到连接叶片及支撑叶片的作用，用时也起到分配气体的作用。盲板直径的大小影响开孔面积，同时Dm过大会影响塔板的开孔率。而当Dm则不容易保证塔板效果。设计取：Dm=，可以算出Dm为833mm，取Dm为850mm旋流板塔内径Dn=1.1Dx=2750mm叶片仰角和径向角 为了降低压降，提高除尘效率，叶片仰角一般保持在。本设计取叶片仰角为。叶片径向角可以通过下式求出：求得，取旋流板为内向板，因此径向角为负值，即叶片径向角为 。旋流板叶片厚度及叶片数m 选用的叶片厚度为4mm，旋流板的叶片数m为48个。旋流板开孔面积A0 在旋流板的设计中，开孔面积A0是一个关键参数，它决定气相负荷强度。可以按照以下公式计算： 开孔率：开孔率由以下公式确定： 式中：A0为开孔面积；AT为主塔内截面积。于是：穿孔动能因子F0穿孔动能因子F0由以下公式确定：式中：为标态下的烟气量；为标态下烟气的重度；为旋流板的开孔面积，于是：罩筒高度 旋流板罩筒分为“高罩筒”和“低罩筒”，“高罩筒”是在旋流板问世初期被采用，以后得旋流板一般都采用“低罩筒”。这里所谓的“低罩筒”，就是使罩筒高度刚好封闭叶片外缘，这样做不仅有利于提高传质塔板效率或除雾板的气液分离效率。而且制作中一般可按罩筒高度来保证仰角的准确性。因此，准确计算对于旋流板的设计是十分重要的。罩筒高度可以按照以下公式计算： 式中，为旋流板直径，为旋流板仰角，m为旋流板的叶片数，为旋流板叶片厚度。因此，可以求出：取罩筒高度为75mm。叶片外缘曲线弦长 叶片外缘曲线的弦长L可以按照下式计算： 其中，式中为旋流板直径，为旋流板仰角，m为旋流板的叶片数，为径向角。根据上式可以求出=，则：塔板N及塔板间距选取塔板数N为3，塔板间距为1200mm总压强降计算 根据以下公式计算总压强降：式中，N为旋流板板塔板数；为穿孔动能因子；U为溢流口的流体速度。由于本设计设有溢流口，所以这一项可以不用考虑，所以总压强降公式可以简化为如下形式： 因此，可以求出：塔板结构计算汇总表如下表所示。塔板结构计算汇总表项目 符号规格尺寸单位塔径D2750mm叶片外径Dx2500mm布液板直径Dm850mm塔板间距HT1200mm罩筒高度HZ75mm开孔面积A01.675m2动能因子F010.34仰角径向角开孔率28.2% 叶片数m48叶片厚度4mm塔板数N5层叶片外缘曲线弦长L179.1mm全塔压降615pa3.5除雾板的设计 除雾旋流板的基本尺寸与湿式除尘旋流板相同，旋流板数为两个，不同之处主要在于：除雾旋流板为外向板，因此径向角是正值，即=。3.6旋流板的制作与组装1、 旋流板的制作叶片和盲板整体下料，将每片叶片的开缝线（即叶片的两条直线）切开，把每片叶片按照规定扳成仰角，再将叶片外缘与罩筒焊接。此法制作的旋流板其盲板厚度等于叶片厚度，叶片与盲板相连处局部扭曲。2、 设备制造组装（1） 叶片的放样和剪裁叶片的弧线是一椭圆的长轴所对应的弧线的一部分。其椭圆是由叶片所在平面截割罩筒圆柱内表面构成。因为叶片与塔板平面之间有一固定的仰角，所以椭圆的长轴是，短轴是Dx。叶片放样划线后，弧线部分用气焊切割，直线部分用裁剪机剪切。（2） 叶片与罩筒、盲板及板环的焊接 把塔板罩边和盲板边划线分为48等分后与环板放在同一平台上，调好相互之间的位置，按叶片与盲板圆相切，叶片弧线与罩筒靠正相切，调整各叶片仰角并点焊上，然后对称地焊劳各连接处。3.7 碱液系统计算和水泵选择 假设烟气进入旋流板塔中不含水分，(除尘后)的烟气流量为，液气比为1.2L/m3,则所需脱硫碱液量为由以上碱液量，对照管径/流速/流量表，选择流速为1.2m/s,管径为150mm。下面进行碱液泵的设计,即泵全扬程的计算，设H1为吸水管水头损失，单位为m，取阻力系数 设H2为出水管水头损失，单位为m，取阻力系数 ，取，设H3为碱液池工作水位与所提升最高水位之间的高差，取H3=10m。设H4为自由水头损失，取0.5m，设H5为四个90度弯管局部损失，取阻力系数3=0.25 沿程损失 工业管道 泵的扬程要大于13.2m。根据流体力学泵与风机选取型号FLG80-125（I）A立式防垢离心泵流量/(L/s)扬程H/m转速r/min效率%电机功率（KW）17.4-32.211-19290065-747.53.8 冷却水泵的选择由原始数据喉管压力式喷嘴出口压力为250kpa，又在喉管压力损失为7.26kpa，则总压力为257260pa，喉管速度为100m/s。由上述计算得冷却水用量106m3/s,由管径/流速/流量表得 d=150mm，V=1.6m/s，设H1为吸水管水头损失，单位为m，取阻力系数 设H2为出水管水头损失，单位为m，取阻力系数 ，取，设H3为清水池工作水位与所提升最高水位之间的高差，取H3=1m。设H4为自由水头损失，取1m， 则总扬程根据流体力学泵与风机选择FLG 80-160（I）A立式防垢离心泵流量/(L/s)扬程H/m转速r/min效率%电机功率（KW）18.2-33.821-32290067-74113.9 风机的选择1、 锅炉炉膛出口到文丘里装置入口的管路阻力为800pa。2、 文丘里除尘器压降7.26kpa。3、 从文丘管进入旋流板塔的局部损失 取局部阻力系数为0.25,则4、旋流板塔阻力损失615pa5、从旋流板塔到副塔的局部损失（2处）、从副塔进入风机的局部损失 同样取局部阻力系数为0.25 ，取烟道流速为12m/s。6、 沿程损失 沿程大致长度为25m，取管径d=05m ，工业管道 从锅炉到风机的压力损失为：根据流体力学泵与风机选择T4-72型离心通风机3台（压力过大，则选择3台共同提供压力），参数如下：全压/pa：3200风量/(m3/h)：7942功率（KW）：11电机型号：Y160M1-2 （B35）转速（r/min）：2900地脚螺栓：M10250四、设计总结此次设计包含了多个系统，主要为文丘管除尘器设计、冷却水用量设计、旋流板塔设计和泵与风机的设计与选型。其中最为棘手的是冷却水用量设计和泵与风机的设计与选型，期间遇到比热参数问题，平均比热量的计算问题，泵扬程与风机全压计算问题，较为陌生，所以必须查阅相关资料来解决参数和算法问题，在此，简化了参数的计算，取的参数可能不够精确，但也在范围之内。课程设计耗时一个多星期，从无从下手到确定方向，一切都循序渐进，这次课程设计一方面锻炼了我查阅相关资料的能力，一方面提高了我对工科设计的严谨性（因为基本上所有数据是相关的，对数据的精确性较为严谨，否则，算到最后会产生较大偏差），一方面增强我的绘图能力。这次的设计内容与我所参观实习的内容相近，为锅炉烟气处理工艺设计，与大气污染控制工程所学内容相关，但所需的知识面比所学知识广，所以就不得不查阅相关算法和结果分析，也是一次知识的实践化和知识的积累。另一方面，做课程设计虽方法相近，但许多细节设计因人而异，所以不能一味参照模板，而因有相应创新或相应算法的转换意识，真正在课程设计上学到东西，而这基本来自对课程设计的态度，如果想学，不怕学到。参考文献：1. 流体力学泵与风机蔡增基 龙天渝2. 大气污染控制工程郝吉明 马广大 王书肖3. 环保设备 刘宏4. 除尘技术5. 环境工程课程设计收集于网络，如有侵权请联系管理员删除