1、1 燃燒計算鍋爐型號：DLP4-13 即，單鍋筒橫置式拋煤機爐，蒸發量4t/h，出口蒸汽壓力13MPa設計耗煤量：610kg/h設計煤成分: CY=72% HY=2% OY=2% NY=1% SY=3% AY=18% WY=2% ；VY8 屬于高硫無煙煤； 排煙溫度：160；空氣過剩系數1.4；飛灰率21 。煙氣在鍋爐出口前阻力650Pa污染物排放按照鍋爐大氣污染物排放標準中2類區新建排污項目執行。連接鍋爐、凈化設備及煙囪等凈化系統的管道假設長度50m，90°彎頭10個。解：以1kg該煤燃燒為基礎，則表1.1煙氣成分成分質量/g物質的量/mol消耗O2的量/mol生成物生成物的量/m

2、olC7206060CO260H20205H2O10O201.25-0.625N100.714S300.93750.9375SO20.9375W201.111H2O1.111A180理論需氧量為假定干空氣中氮和氧的摩爾比（體積比）為3.78，則1kg該煤完全燃燒所需要的理論空氣量為 空氣過剩系數=1.4，則實際空氣量為理論煙氣量為160C時實際煙氣體積為設計煤耗量下的排煙煙氣體積為煙氣含塵質量為煙氣含塵質量濃度為生成SO2的質量為排煙溫度下的SO2的濃度為2 旋風除塵器設計2.1 旋風除塵系統重要組成旋風除塵器由帶錐行的外圓筒、進氣筒、排氣筒（內圓筒）、圓錐筒和貯灰箱及排灰閥等組成。排氣管插入

3、外圓筒形成內圓筒，進氣管與外圓相切，外圓筒下部是圓錐筒，圓錐筒下部是貯灰箱。2.2 旋風除塵器原理含塵氣流以1425m/s的速度由進管官沿切線方向進入旋風除塵器后，氣流將由直線運動變為圓周運動。由于受到外圓筒蓋及內圓筒壁的限流，迫使氣流沿器壁由上而下作旋轉運動，這股旋轉向下的氣流稱為外旋氣流。氣流在旋轉過程中產生較大的離心力，塵粒在慣性離心力推動下，逐漸被甩向外壁，接觸到外壁的塵粒失去慣性而在重力作用下沿壁面下落，進入貯灰箱。旋轉向下的外旋氣流到達錐體時，因受到圓錐行收縮的影響而向除塵器匯集。根據“旋轉矩”不變原理，其切向速度不斷提高，氣流下降到一定程度時，開始返回向上，從底部轉而沿軸心向上旋

4、轉運動，即內旋氣流。內旋氣流不含大顆粒粉塵，所以比較干凈，經排氣管向大氣排出。見圖1. 圖12.3 旋風除塵器的影響因素 工作條件(1)進口速度增大，則切向速度增大，dcp減小，效率增大。但不能過大，過大會影響氣流運動的方向（劇烈、方向混亂），破壞了正常的渦流運動，另外阻力會加大，故常選用V=1225m/s。(2)除塵器的結構尺寸一般而言，直徑越小，Ft越大，則效率越小，過小易逃逸。出口管直徑減小，則r0減小，減少了內渦旋，則效率增大。但dpp減小阻力會增大，故不能太小。筒體長度增大，則效率增大，但過大阻力會增大，所以，筒體長度不大于5倍筒體直徑。另外，希望錐體長度大一點，這樣會使切向速度大和

5、距器壁短。旋風器斜放對效率影響不大。 流體性質對于氣體而言，增大對除塵不利，dcp增大，效率減小。溫度增大，則增大，溫度高或增大都會使效率減小。粉塵粒徑與密度：離心力跟粒徑的三次方成正比，向心力跟粒徑的一次方成正比。綜合來說，dp增大則效率增大， 分離器的氣密性漏風率：0% 、 5% 、 15%： 90%、 50%、 0要求保證旋風器的嚴密性。旋風器一般：用于粒子較大（>10m）的場合，除塵效率不太高，濃度較高時作為初級處理，可串聯使用。2.4 旋風式除塵器的選型 選型原則 (1) 旋風式除塵器凈化氣體量應與實際需要處理的含塵氣體量一致。選擇旋風式除塵器直徑時應盡量小些，如果要求通過的風

6、 量較大，可采用幾個小直徑的旋風除塵器并聯為宜。 (2)旋風式除塵器入口風速要保持1823m/s，過低時除塵效率下降：過高時阻力損失及耗電量 均要增加，且除塵效率提高不明顯。 (3)所選擇的旋風式除塵器的阻力損失小，動力消耗少，且結構簡單、維護簡便。 (4)旋風式除塵器能捕集到的最小粉塵粒子應稍小于被處理氣 體中的粉塵粒度。 (5)含塵氣體溫度很高時旋風式除塵器應設有保溫設施，以避 免水分在其內凝結而影響除塵效果。 (6)旋風式除塵器的密封要好，確保不漏風。 (7)氣體中含有易燃易爆粉塵時旋風式除塵器應設有防爆裝置。 選型步驟 (1)首先通過計算來確定需要處理的氣體量。當氣體溫度。密 度、水蒸

7、氣含量等變化較大時，要對氣體量進行換算，以便確定 除塵器直徑。 (2)根據需要處理的氣體量確定除塵器進口氣流速度。進 而確定旋風式除塵器是否并聯使用。 (3)按給定條件計算旋風式除塵器的分離界面粉塵粒徑和預期達到的除塵效率。或直接按照“旋風式除塵器主要技術性能”表選 擇；或將性能數據與計算結果核對。 (4)旋風式除塵器必須設置氣密性好的卸塵閥，以防除塵器 本體下部漏風、保證除塵效果。 (5)并聯時旋風式除塵器必須是同型號、同規格，并需要合理地設計連接風管，使每個除塵器處理的氣體量相等，以免除塵器之間產生串流現象而降低除塵效率。3 除塵器設備結構計算采用旁路式式（XLP型）旋風除塵器(圖2)圖2

8、 旋風器結構示意圖3.1 實際煙氣流量計算煙氣處理量為考慮到實際情況，漏風、清灰維修等因素影響，附加以120%來計算煙氣流量為3.2 各部分尺寸計算 . 進口截面積 (3-1)式中：A進口截面積，m2；Q煙氣流量，m3/h；u進口氣流速度，取12m/s；n旋風除塵器的個數，取n=6。代入數據得： . 矩形進氣管尺寸 (3-2)式中：A進口截面積，m2； b進氣管寬度，m；h進氣管高度，m。 代入數據得： 主體各部分尺寸如下：筒體直徑 D=3.33b=1.066m排氣筒直徑 筒體長度 L=1.7D=1.813m錐體長度 灰口直徑 3.3 旋風除塵器阻力計算 (3-3)式中：P旋風除塵器壓力損失，

9、Pa；XLP/B旋風除塵器阻力系數；取(=5.8);氣體密度，kg/m3；取(160C時，=1.34× =0.84kg/m3);u流體平均流速，m/s；代入數據得：4 脫硫設備結構設計計算4.1 脫硫工藝的比較與選擇表 幾種脫硫工藝比較石灰石石膏法簡易氨法噴霧干燥法LIFAC電子束法新氨法磷氨肥法環境性能很好好好好很好好好工藝流程簡易情況石灰漿制備要求較高，流程也復雜流程較簡單流程較簡單流程簡單流程簡單，為干法過程流程復雜，要求電廠和化肥廠聯合實現脫硫流程簡單，制肥部分復雜工藝技術指標脫硫率95%，鈣硫比1.1，利用率90%脫硫率70%，鈣硫比1.1，利用率90%脫硫率80%，鈣硫比

10、2，利用率50%脫硫率80%，鈣硫比2，利用率50%脫硫率可達90%以上，并可脫一部分氮脫硫率85%-90%，利用率大于90%脫硫率95%以上吸收劑獲得容易容易較易較易一般一般一般脫硫副產品脫硫渣為CaSO4及少量煙塵，可以綜合利用，或送堆渣場堆放脫硫渣為CaSO4及少量煙塵，可以綜合利用，或送堆渣場堆放脫硫渣為煙塵、CaSO4、CaSO3、Ca(OH)2的混合物，目前尚不能利用脫硫渣為煙塵、CaSO4、CaSO3、CaO的混合物，目前尚不能利用副產品為硫銨和硝銨混合物，含氮量20%以上，可作氮肥或復合肥料，無二次污染副產品為磷酸銨和高濃度二氧化硫氣體（7%-11%），可直接用于工業硫酸生產脫

11、硫產品為含N+P2O5%以上的氮磷復合料適用情況或應用前景燃高中硫煤鍋爐，當地已有石灰石礦燃燒高中硫煤鍋爐，當地有石灰石礦燃燒中、低硫煤鍋爐燃燒中、低硫煤鍋爐燃燒高中硫煤鍋爐，附近有液氨供應燃高中硫煤鍋爐，附近有聯合化肥廠和液氨燃燒高硫煤鍋爐，附近有磷礦對鍋爐及煙道的負面影響腐蝕出口煙囪腐蝕出口煙囪增加除塵器除灰量，塔壁易積灰影響鍋爐和除塵器效率腐蝕煙道腐蝕煙道4.2.1 煙氣脫硫（FGD）工藝經濟性能比較表6 幾種煙氣脫硫（FGD）工藝經濟性能比較工藝流程濕式石灰石-石膏法噴霧干燥法LIFAC法CDSI 法適用煤種含硫量(%)1.51-322Ca/S1.11.52.01.5鈣的利用率(%)9

12、040-4535-404-45脫硫成效(%)9080-8570-7560-70投資占電廠投資比例(%)13-198-123-52-4脫硫費用(元/tSO2脫除)900-1250750-1050600-900600-800設備占地面積大中小極小灰渣狀態濕干干干煙氣再熱需無需無需無需脫硫方案的確定目前, 燃煤企業脫硫技術大體可概括為干法、半干法和濕法, 而技術比較成熟、應用最廣泛的是濕法石灰石/石膏法, 但是該工藝存在投資運行費用高、易結垢、易腐蝕等問題, 造成設備腐蝕快、維護費用高, 現場應用也受到一定限制。 “雙堿流程”是石灰石-石膏法的一種變形。它是克服了石灰石-石膏法容易結垢后的弱點，提高

13、了SO2的去去除率。所以本設計采用“鈉鈣雙堿法”。鈉鈣雙堿法是濕法中一種非常重要的工藝，尤其對中、鍋爐煙氣脫硫來說，具有脫硫除塵效率高，投資少，占地面積小，運行費用低等優點，非常適合中國的國情,本設計采用鈉鈣雙堿法。4.2.3 鈉鈣雙堿法的脫硫工藝原理鈉鈣雙堿法多極噴霧強旋流脫硫除塵工藝的主體部分是洗滌吸收塔。首先迫使煙氣以一定的速度切向進入塔體,并使其螺旋下降,而脫硫劑液則以霧化狀態同向噴入,并形成多道強勁的環形水霧區域,當鍋爐煙氣強旋流通過時,就能和水霧充分混合接觸,并發生一系列的物理化學反應,大部分硫化物和煙塵在離心力和重力的雙重作用下從筒壁四周流下,經出灰口到沉淀池,灰渣沉淀后清理外運

14、,灰水則循環使用,煙氣則進入內筒進一步凈化后,經風機進入煙囪排入空中。雙減法有如下優點：塔內鈉基清液作為吸收液，大大降低了結垢機率；鈉基吸收二氧化硫速率高，在較低的液氣比下可得到較高的脫硫率，同時還可大大提高石灰的利用率。鈉鈣雙堿法脫硫機理1）化學反應原理該法使用或液吸收廢氣中的，生成與再用再生，反應方程式如下：2）脫硫過程吸收：（1）（2）其中；式（1）為過量時，溶液吸收的主反應，式（2）為不足時，溶液吸收的主反應。吸收：（3）（4）其中：式（3）為過量時，溶液吸收的主反應； 式（4）為不足時，溶液吸收的主反應；3）氧化過程（副反應）4）再生過程4.3設計工藝流程表4.3 工藝流程圖換熱裝置

15、燃煤鍋爐高效脫硫除塵裝置引風機煙囪鈉堿液鈉堿液池石灰池石灰漿液多級沉淀池污泥泵高位水池工藝流程說明：煙氣從燃煤鍋爐中出來,通過換熱裝置切線進入脫硫除塵塔，經強旋流噴霧脫硫除塵后，進入換熱裝置進行加熱升溫，然后通過引風機進入煙囪排到空中。處理裝置產生的灰水經沉淀后回用，灰渣沉淀后清理外運。當脫硫除塵裝置維修時，煙氣從換熱裝置內管直接進入外管，通過風機進入煙囪排到空中。當換熱裝置維修時，煙氣直接進入脫硫除塵裝置，處理后通過風機進入煙囪排到空中。4.4 脫硫塔類型選擇目前較常用的吸收塔主要有噴淋塔、填料塔、噴射鼓泡塔和道爾頓型塔四類 。噴淋塔是濕法脫硫工藝的主流塔型，而填料塔作為氣液兩相在塔內連續接

16、觸的典型形式。 噴淋塔含塵空氣進氣口進入除塵箱，因氣體突然擴張，流速驟然降低，顆料較粗的粉塵，靠其自重力向下沉降，落入灰斗。細小粉塵通過各種效應被吸附在濾袋外壁，經濾袋過濾后的凈化空氣，通過文氏管進入上箱體，從出氣口排出，被吸附在濾袋外壁的粉塵，隨著時間的增長，越積越厚，除塵器阻力逐漸上升，處理的氣體量不斷減少，為了使除塵器經常保持有效狀態，設備阻力穩定在一定的范圍內，就需要清除吸附在濾袋外面的積灰。4.4.2 填料塔填料塔內氣液兩相連續接觸，清灰方式作用強度很大，而且其強度和頻率都可以調節，所以清灰效果好。 本設計采用噴淋塔。4.5 脫硫塔設計計算吸收塔是脫硫裝置的核心設備，采用集冷卻、吸收

17、、除霧于一體的噴淋空塔。脫硫塔由塔筒體、吸收器、除霧器、沖洗系統等組成。由前面計算得鍋爐在160時煙氣流量為： Q1=11209m3/h=3.12m3/s4.5.1 塔徑及底面積計算塔內流速：取 因為Q1=VS=vr2 ,所以r=Q1/v=3.12/(3.14*3.0)=0.58mD=2r=1.2m 即塔徑為1.2米。底面積S=r2=1.06m2 進出口高度根據進出口煙氣流速及煙氣量確定進出口面積。一般希望進氣在塔內能分布均勻, 且煙道呈方形, 故寬/高取值較大, 進口寬度占到塔徑的80%以上，而高度尺寸則取值較小。這里取寬度。進出口面積 A=Q1/u=1.04m2則進出口高度h3=Ab=1.

18、041=1.04m 洗滌反應區高度計算 漿池高度漿池容量V1按液氣比漿液停留時間t1確定：V1=L/G×Q×t1式中： 液氣比，?。?Q標況下煙氣量，； t1漿液停留時間，s；一般t1為，本設計中取值為，則漿池容積為：選取漿池直徑等于或略大于噴淋塔D，本設計中選取的漿料直徑為D=1.2m，然后再根據V1計算漿池高度： h1=4V1/(D2)式中：h1漿池高度，m； V1漿池容積，； D漿池直徑，m。h1從漿池液面到煙氣進口底邊的高度h2經驗值為0.8-2m。本設計中取為1m。可以采用以下兩種方法計算：煙氣流速3m/s，接觸反應時間經驗值為(2. 55) s，因為脫硫率在80

19、%左右，要求不高，故取2.5s，則吸收區高度工程設計中吸收區高度一般指煙氣進口水平中心線到噴淋層中心線的距離。入口煙道到第一層噴淋層的距離一般為23.5m，噴淋層間距一般為1.22m，噴嘴布置分26 層，分別取3m,2m和4層。則吸收區高度比較、所得結果相差不大，而液氣比一定時，增加吸收區高度可提高脫硫率，故取。 4.5.4除霧區高度計算 除霧器設計為兩段，每層除霧器上下各設有沖洗噴嘴。最下層沖洗噴嘴距最上層噴淋層33. 5m ；則除霧區高度h5=3.5m最上層沖洗噴嘴距吸收塔出口的距離為塔直徑的50%100%，這里取80%，故該距離為h6= 脫硫塔總高度綜上，噴淋塔總高度H=h1+h2+h3

20、+h4+h5+h6=1+1.04+14.95+7.5+3.5+2=30m噴淋塔高度經驗值為2732m，故符合要求。4.6確定位置及管道布置各裝置及管道布置原則根據鍋爐運行情況及鍋爐現場的實際情況，確定各裝置的位置。各裝置及管道的布置應力求簡單、緊湊，管路短，占地面積小，并使安裝操作和檢修方便。4.6.2 管徑的確定 式中 Q工況條件下管內煙氣流量； V煙氣流速，一般為1525m/s。取V=20m/s。 d=4×3.12/(3.14×20)=1.073m表8外徑(D/mm)鋼制板風管500外徑允許偏差/mm壁厚/mm±14內徑d=900-2×4=892mm

21、 將內徑d=892mm代入公式中，則 5 煙囪尺寸計算 鍋爐的蒸發量為，污染物排放按照鍋爐大氣污染物排放標準中類區新建排污項目執行，可以確定煙囪的高度為50。 . 煙囪截面積： （4-1）式中： S煙囪截面積，m2；QV煙氣流量，m3/s；v 煙氣出口流速，取12m/s。代入數據得： . 煙囪直徑： （4-2）式中： D 煙囪直徑，m；S煙囪截面積，m2。代入數據得： 煙氣熱釋放率： （4-3）式中： QH煙氣熱釋放率，kW；QV煙氣流量，m3/s；Pa大氣壓力，取本地900，Pa；TS煙囪出口處的煙氣溫度，K；Ta環境大氣溫度，K。代入數據得： 煙氣抬升高度： （4-4） 式中：H煙氣抬升高

22、度，m；QH煙氣熱釋放率，Kw；D 煙囪直徑，m；v 煙氣出口流速，m/s； 煙囪出口處平均風速，m/s。代入數據得：煙囪高度： （5-5） 式中： H 煙囪的有效高度，m，設為50 m；H煙氣抬升高度，m；HS煙氣幾何高度，kW；代入數據得：煙囪阻力： （5-6）式中： P煙囪阻力，Pa；D煙囪直徑，m；摩擦阻力系數；u煙囪內流體平均流速，m/s；l煙囪高度，m。代入數據得：校核地面最大濃度： （5-7）式中： 取值； 根據國家地面最大允許濃度為，實際計算濃度小于國家允許濃度，因此校核合格6 管道系統設計6.1 管道、管徑計算 . 管道內流體流速的選擇 管道設計的計算任務為:確定管道的管徑和

23、管道系統的壓力損失可選水平管速為V=12m/s . 管道直徑的確定在已知流量和確定流速以后，管道直徑可按下式計算： (5.1)式中：D管道直徑，m；Q流體體積流量，m³/h；u管內流體平均流速，m/s。代入數據得：6.2 阻力計算 . 管道內流體的壓力損失對于直徑為D的圓形風管，摩擦阻力計算公式可寫為： (5.2)式中：Pm摩擦阻力，Pa；D管道直徑，m；摩擦阻力系數；u管內流體平均流速，m/s；l風管長度，取50m。代入數據得：. 局部阻力損失 (5.3)式中：Pj局部壓力損失，Pa；局部阻力系數，90°彎頭取0.75氣體密度，160C時取0.84kg/m3；u管內流體平

24、均流速，取12m/s；n彎頭個數，n=10代入數據得： 管道的總阻力 (5.4)式中：P1管道阻力，Pa；Pj局部壓力損失，Pa；Pm摩擦阻力，Pa；代入數據得：總阻力計算總阻力=鍋爐阻力+設備阻力+管道阻力+煙囪阻力6.3風機與電機的選擇標準狀態下風機風量的計算引風機全壓頭可按下式計算： (6-5)所以風機的全壓為： 引風機的風量可按下式計算： （6-6）式中：引風機的風量，；引風機容積裕度系數，取為1.1；燃料消耗量，；每公斤燃料產生的煙氣量，；當地大氣壓，；引風機入口處煙氣溫度，；代入相關值得：Vd m3/h （6-7）電機的效率 Ne=pdVd/(3600×1000×12) 式中；Ne電機功率，kW；Vd風機的總風量，m3/hpd-風機的全壓,pa-通風機全壓效率，一般取0.50.7；-機械傳動效率，對于直聯傳動為0.95；電動機備用系數，對引風機，=1.3；代入數據得： 因此可選用Y5-47鍋爐引風機，該0.2-10t/h工業鍋爐，有C式及D式傳動，風壓20005000pa，風量為500050000m3/h,功率10100Kw/h。7除塵設備的效率核算查表新污染源頭的污染物排放限值，顆粒物排放最高限度為 ；在排煙溫度下，粉塵排放濃度當轉換成標況下時， 設除塵效率為， 除塵后 ； 本設計符合排放要求。從排放速率考慮效率核算