1、中北課程設計說明書PAGE 第 頁中北課程設計說明書目錄TOC o 1-2 h u HYPERLINK l _Toc25042 1摘要 PAGEREF _Toc25042 1 HYPERLINK l _Toc8574 2 燃煤鍋爐排煙量及煙塵和二氧化硫濃度的計算 PAGEREF _Toc8574 2 HYPERLINK l _Toc2960 3 凈化方案設計 PAGEREF _Toc2960 4 HYPERLINK l _Toc9418 3.2 濕式石灰法煙氣脫硫的運行參數 PAGEREF _Toc9418 5 HYPERLINK l _Toc6840 3.4 濕式石灰法運行中存在的問題 PA

2、GEREF _Toc6840 6 HYPERLINK l _Toc23626 3.5 濕式石灰法改進措施 PAGEREF _Toc23626 6 HYPERLINK l _Toc13553 4設備結構計算 PAGEREF _Toc13553 7 HYPERLINK l _Toc31888 4.1 除塵效率 PAGEREF _Toc31888 7 HYPERLINK l _Toc29671 4.2 文丘里除塵器的設計計算 PAGEREF _Toc29671 7 HYPERLINK l _Toc6774 4.3 湍流塔的設計計算 PAGEREF _Toc6774 10 HYPERLINK l _T

3、oc23422 4.4 物料平衡計算 PAGEREF _Toc23422 13 HYPERLINK l _Toc11002 5煙囪的設計計算 PAGEREF _Toc11002 14 HYPERLINK l _Toc12990 6管道系統的設計計算 PAGEREF _Toc12990 18 HYPERLINK l _Toc28409 7 風機和電動機選擇及計算 PAGEREF _Toc28409 20 HYPERLINK l _Toc23840 8 設計數據的核算 PAGEREF _Toc23840 23 HYPERLINK l _Toc4569 9設計總結 PAGEREF _Toc4569

4、24 HYPERLINK l _Toc32532 10參考文獻 PAGEREF _Toc32532 25 HYPERLINK l _Toc14942 11附圖 PAGEREF _Toc14942 251摘要本文主要介紹了SHL10-25型鍋爐高硫無煙煤煙氣濕式石灰法除塵脫硫一體化系統設計，煙氣濕式石灰法脫硫除塵技術已經是一種技術成熟且較為經濟的應用技術，面對我國目前能源以燃煤為主，SO2排放量呈上升趨勢的現狀有重要意義。本文首先對對應鍋爐計算其排煙量及其煙塵和二氧化硫濃度的計算，再對除硫除塵設備進行設計分析。對設計好的設備尺寸，除塵效率進行計算。煙囪是除塵、脫硫工藝中除脫硫除塵設備后較重要的組

5、成。因此，要對煙囪的幾何尺寸進行計算確定。幾何高度確定后，要通過抬升高度算出煙囪的有效高度。并對所排出去的煙氣進行地面濃度校核，確定是否達到國家標準。然后再通過流量選取合適的風機。2 燃煤鍋爐排煙量及煙塵和二氧化硫濃度的計算標準狀態下理論空氣量 式中 分別為煤中各元素所含的質量分數。 標準狀態下理論煙氣量 （設空氣含濕量） +7.45 式中 標準狀態下理論空氣量，； 煤中水分的質量分數； 元素在煤中的質量分數。標準狀態下實際煙氣量 式中 空氣過剩系數； 標準狀態下理論煙氣量，； 標準狀態下理論空氣量；。煙氣含塵濃度 式中 排煙中飛灰占煤中不可燃成分的質量分數；煤中不可燃成分的含量；標準狀態下實

6、際煙氣量，。 標準狀態下煙氣中二氧化硫濃度的計算 式中 煤中硫的質量分數； 標準狀態下燃煤產生的實際煙氣量，。 工況下煙氣流量 式中 標準狀態下的煙氣流量，； 工況下煙氣溫度，； 標準狀態下溫度，。 (7) 進口氣體流量 3 凈化方案設計3.1 凈化設備的工作原理： 在現代的煙氣脫硫工藝中，煙氣用含亞硫酸鈣的石灰漿液洗滌，SO2與漿液中的堿性物質發生化學反應生成亞硫酸鹽和硫酸鹽，新鮮石灰漿液不斷加入脫硫液的循環回路。漿液中的固體（包括燃燒飛分）連續的從漿液中分離出來并排往沉淀池，達到同時除塵脫硫的目的?；瘜W反應方程式如表2.1所示。表2.1 石灰法煙氣脫硫反應機理脫硫劑石灰主要反應總反應3.2

7、 濕式石灰法煙氣脫硫的運行參數表2.2石灰法煙氣脫硫的操作條件項目范圍煙氣流速15PH78石灰漿質量濃度10%15%液氣比825L/ m3氣液反應時間35s噴嘴出口流速10m/s一般噴淋層36層再熱煙氣溫度750C脫硫系統阻力25003000pa3.3 濕式石灰法的優缺點:優點：技術成熟,脫硫效率高,可達95%以上;煙氣處理量大,煤種適用性強,吸收劑利用率高1。缺點：設備易腐蝕,易于結垢、堵塞,投資費用高,占地面積大,耗水量相對較大,有少量廢水排放2。3.4 濕式石灰法運行中存在的問題在濕式石灰法運行中,常會發生設備腐蝕、結垢和堵塞、除霧器堵塞、脫硫劑的利用率降低等問題,其主要原因為:在較高的

8、PH值(石灰系統PH8.0)會發生相關反應生成軟垢;在石灰系統中,較高的PH值下煙氣中二氧化碳的再碳酸化生成沉積物;脫硫塔中部分和被煙氣中氧化為,最終生成沉淀, 的溶解度很小(0.223kg/100H2O),易從溶液中結晶出來,在塔壁和部件表面形成很難處理的硬垢。3.5 濕式石灰法改進措施 為了避免石灰漿液直接接觸煙氣進行脫硫所帶來的軟垢堵塞,工業上的脫硫系統必須采取以下兩條措施加以改進:（1）設置脫硫循環池: 循環池可設在脫硫塔外,也可將脫硫塔的下部作為循環池.操作中來自制漿池的石灰漿液不是被送到塔內與煙氣直接接觸進行脫硫反應,而是被打入循環池與塔內的脫硫產物反應并再生出再循環的中間脫硫劑3

9、，是一個再生反應器。（2）嚴格控制循環池內漿液的PH值對石灰系統,池內漿液PH值宜控制在78,當循環池內的漿液打入塔內脫硫時,氣液接觸后的實際PH值將低于循環池內的PH值4，的PH值條件下,石灰系統溶入水中的SO2以形態存在。4設備結構計算4.1 除塵效率 式中 標準狀態下煙氣含塵濃度，； 標準狀態下鍋爐煙塵排放標準中規定值，。 標準狀態下煙塵濃度排放標準：2004.2 文丘里除塵器的設計計算(1)喉管a 喉管截面積 式中 喉管的截面積，； 在進氣溫度下的進口氣體流量，； 通過喉管的氣流速度，一般取100； b 圓形喉管直徑的計算 式中 喉管直徑，。 c 喉管長度的計算 式中 喉管長度, ;

10、喉管的當量直徑，。 喉管截面為圓形時，喉管的當量直徑為喉管直徑(2) 收縮管a 進氣端截面積。進氣端截面積一般按與之相連的進氣管道形狀計算。 式中 收縮管進氣端的截面積，； 收縮管進氣端氣流速度，此速度與進氣管內的氣流速度相同，一般選取。 b 圓形截面收縮管進氣端的直徑 式中 收縮管進氣端直徑，；一般按與之相連的管道直徑確定，一般取。 c 收縮管長度的計算 式中 圓形截面收縮管長度，m； 收縮角，一般取。 (3) 擴散管a 出氣端截面積 式中 擴散管出氣端的截面積，； 擴散管出氣端氣流速度，；一般??； b 圓形擴散管出氣端直徑 式中 擴散管出氣端管直徑，； c 擴散管長度的計算 式中 圓形擴散

11、管的長度, ； 擴張角，一般取。 (4) 壓力損失 式中 文氏管壓力損失，； 含塵氣體的密度，； 液氣比，。 4.3 湍流塔的設計計算4.3.1 塔的高度煙氣流速為15，氣液反應時間35，取=3，=4，則又所以=124.3.2 塔的直徑4.3.3 靜止床層的高度靜止床層高度與塔徑之比1時，容易發生節涌和溝流現象，此外，若靜止床層高度超過接觸區高度的50%，則失去了湍球塔的特性。一般靜止床層高度取接觸區高度的12%40%，取=0.5。4.3.4塔的總體高度儲液罐儲藏液體，并進行液體循環的地方，由液氣比計算出來的液體量，可取液體高度為2500mm，液體上面的區域長度為1000mm，所以整個儲液罐的

12、高度為3500mm.即為3.5米。由于湍球塔的塔身為12m，儲液罐的高度為3.5m，再加上塔頂上的高度1m，所以塔的總高為15.5m，由于湍流塔的高徑比為4-8，取其中的5，所以塔徑為3.1m。4.3.5 填料球的直徑和個數塔徑與小球的直徑之比大于10，因為時，易產生節涌現象，即小球呈集團狀上下運動，影響氣液的良好接觸，取=38，時，床層平均空隙率為定值，可取0.4，時，的平均值可取0.45，此時的最大誤差不超過10%。球數：4.3.6 塔的壓降湍球塔的壓降可以視為又三部分組成，即支承板壓降，球體湍動引起的壓降及床層持液量產生的壓降。支承板的干板壓降（）可按多空板的局部阻力計算方法考慮：式中，

13、支承板的自由截面率（即開空率）；取0.45； 支承板厚度，；取0.05； 空氣速，；取3； 氣相密度，；取0.7； 氣相黏度，；=0.1；當量直徑；對于篩空=，所以=246Pa。球體湍動引起的壓降（）式中，重力加速度，9.81； 球體總質量，； 塔截面積，； 床層高度，；取0.5； 小球密度，；400； 氣體密度，；取0.7； 空隙率。為0.4。所以=4127。床層持液量做產生的壓降()式中，修正系數； 液相密度； 重力加速度，9.81； 床層持液量，； 塔徑，；則，湍球踏的總壓降為=5295。4.4 物料平衡計算 56 64 172 301250因根據經驗一般鈣/硫為：1.051.1，此處設

14、計取為1.1 則由平衡計算可得1h需消耗的量為：查得石灰漿液的質量濃度為10%15%，取12%，則可得1h 所需消耗石灰漿的量為: 需水量為： 所以1h生成的量為： 5煙囪的設計計算具有一定速度的熱煙氣從煙囪出口排出后由于具有一定的初始動量,且溫度高于周圍氣溫而產生一定浮力,所以可以上升至很高的高度.這相對增加了煙囪的幾何高度,因此煙囪的有效高度為: 式中: H煙囪的有效高度,m; HS煙囪的幾何高度,m; 煙氣抬升高度,m;(1) 煙囪高度的確定首先確定共用一個煙囪的所有鍋爐的總的蒸發量，然后根據鍋爐大氣污染物排放標準的規定（表5-1）確定煙囪的高度。表5-1鍋爐煙囪高度鍋爐總額定出力112

15、2661010202635煙囪最低高度/m 20 25 30 35 40 45鍋爐總額定出力：煙囪最低允許高度為40m,可取煙囪幾何高度為HS=40m。 (2) 煙氣釋放熱計算: 式中:煙氣熱釋放率;Pa大氣壓力,900Pa;煙囪內煙氣流量, ;煙囪出口處的煙氣溫度,433K;環境大氣溫度,273K; (3) 煙囪直徑的計算 煙囪出口內徑可按下式計算： 式中 通過煙囪的總煙氣量，； 按表4-2選取的煙囪出口煙氣流速，表4-2煙氣出口煙氣流速/（）通風方式 運行情況全負荷時最小負荷時機械通風 1020 45自然通風 610 2.53選定 圓整取煙囪底部直徑 式中 煙囪出口直徑，； 煙囪高度, ；

16、 煙囪錐度，（通常?。Ｈ?， 取煙囪平均直徑為=1500mm,校核流速v得: (4) 煙氣抬升高度計算由可得: (5-4)式中: 煙氣熱釋放率;煙囪出口處的平均風速,取2m/s;代入數據得：;(5) 煙囪有效源高(6) 煙囪的抽力 式中 煙囪高度，；外界空氣溫度，；煙囪內煙氣的平均溫度，；當地大氣壓力，Pa。 145(Pa)(7) 最大著地濃度： 取太原地區白天大氣穩定度為C級，已知有效源高51.68m，則： 查表得：最大著地濃度： 式中：分別為y,z軸擴散參數。6管道系統的設計計算(1) 管徑的確定 式中 工況下的煙氣流量，； 煙氣流速，（對于鍋爐煙塵）。取 圓整并選取風道外徑D/mm鋼制板

17、風管外徑允許偏差/mm壁厚/mm 800 10.75內徑= 由公式可計算出實際煙氣流速： ()(2) 管道摩擦阻力損失 ()式中 管道長度，； 管道直徑，； 煙氣密度，； 管道氣流平均流速，； 摩擦阻力系數，是氣體雷諾數和管道相對粗糙度的函數?？刹楸硎謨缘玫剑▽嶋H中對金屬管道值可取0.02）。 Pa(2) 局部阻力損失 式中 異形管件的局部阻力系數，可在有關手冊中查到； 與相對應的斷面平均氣流速度，； 煙氣密度，。彎頭有兩個，則=0.23 Pa 系統總阻力（其中鍋爐出口前阻力為700Pa,除塵器阻力3129Pa,湍球塔阻力5295Pa） 7 風機和電動機選擇及計算(1) 標準狀態下風機風量的計

18、算 （）式中 1.1風量備用系數； 標準狀態下風機前風量，； 風機當前溫度，若管道很長，近似取鍋爐爐排溫度； 當地大氣壓力，。 (2) 風機風壓的計算 式中 1.2風壓備用系數 系統總阻力，； 煙囪抽力，； 風機前煙氣溫度，； 風機性能表給出的試驗溫度，； 標準狀態下煙氣密度，（）。 (3) 電動機功率的計算 式中 風機風量，； 風機風壓，； 風機在全壓頭時的效率（一般風機為0.6）； 機械傳動效率，一般為0.95； 電動機備用系數，一般為1.3。選用的風機性能指標見表產品型號轉速r /min 序號全壓 Pa 流量 m3/h 電機型號功率 kW Y4-68 NO8 D 1450 1 15401059 1588929038 Y160L4 15 8 設計數據的核算由前面的設計可得如下資料：吸收塔的吸收效率為：87.95%；生成物的煙氣含粉塵量: ；二氧化硫的初始濃度為：；進入吸收塔的煙氣量：；進入吸收塔的煙氣的溫度：取0攝氏度；有以上可得排放煙氣中二氧化硫的濃度為： （1-87.95%）1660=200.03mg/700 mg/(其為GB16297-1996現有污染源大氣污染物排放限值中二