1、 大气课程设计学校：洛阳理工学院指导老师：刘琼姓名：徐亚楠学号：B11070204洛阳理工学院课程设计（论文）目 录一、设计概况 .31.1 设计目的 .31.2 设计资料 .31.3 设计内容及要求 .4二、燃煤锅炉排烟量及烟尘和二氧化硫浓度的计算 .4三、净化系统设计方案的分析确定 .6四、除尘脱硫设备的比较和选择 .74.1 除尘器的选择和设计 .74.2 脱硫设备设计 .9五、管网的布置及计算 .105.1 管道布置原则 .105.2 管道管径计算 .105.3 烟囱设计 .115.4 系统阻力计算 .136、风机和电机的选择设计 .136.1 泵的选择 .136.2 风机风量计算 .
2、146.3 风机风压计算 .146.4 电机功率计算 .15七、总结 .15洛阳理工学院课程设计（论文）八、主要参考文献 .16摘要：目前，大气污染已经变成了一个全球性的问题，主要有温室效应、臭氧层破坏和酸雨。我国随着经济的快速发展，因燃煤排放的二氧化硫、颗粒物等有毒有害的污染物质急剧增多。由于我国部分地区燃用高硫煤，燃煤设备未能采取脱硫措施，致使二氧化硫排放量不断增加，造成严重的环境污染甚至已经直接影响到人们的身体健康。通过设计合适的除尘脱硫系统对烟气进行处理，从而尽量使排放的烟气污染物浓度达标，而不至于污染环境和危害人体健康。关键词：燃煤锅炉 除尘脱硫 课程设计1、设计概况1.1、设计目的
3、通过课程设计的综合训练，进一步消化和巩固本课程所学的内容，并使所学的知识系统化。培养运用理论知识进行净化系统设计的初步能力，使我们掌握大气污染控制工程课程所要求的基本设计方法，具备初步的大气污染控制工程方案及设备的独立设计能力，锻炼我们查阅和收集专业资料和设计手册的技能。培养我们综合运用所学的理论知识，独立分析和解决大气污染控制工程实际问题的实践能力。通过设计，了解工程设计的内容、方法及步骤，培养我们确定大气污染控制系统的设计方案，进行设计计算、使用技术资料、绘制工程图、编写设计说明书的能力。1.2、设计原始资料1. 锅炉型号：SZL10-1.6 型(共 3 台)2. 燃煤量：1550kg/h
4、（台）3. 空气过剩系数：1.364. 当地大气压：98kPa5. 飞灰占煤中不燃分比例：18%6. 排烟温度：1507. 烟气密度（标态）：1.3 kg/m 38. 烟气出口处离地面 2.5m9. 年平均气温 18.6；极端最高气温 39.9，极端最低气温-1.9；10.空气含水（标况）：0.016 kg/m311.烟气其他性质按空气计算12.煤的工业分析值：CY=67.85%, HY=4.12%, OY=5.56%, SY=2.52%, AY=16.12%, WY=3.83%13.烟气中烟尘颗粒粒径分布：14.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
5、下烟尘浓度排放标准：200mg/m 3;标准状态下 SO2浓度排放标准：900mg/m 3;1.3、设计内容及要求1、编写设计计算书粒径/m 1525 815 58 35 13 1含量/% 3.6 4.8 59.2 27.1 4.2 1.1洛阳理工学院课程设计（论文）设计计算内容包括以下几方面：（1）燃煤锅炉排烟量及烟尘和二氧化硫浓度的计算。（2）净化系统设计方案的分析确定。（3）除尘脱硫设备的比较和选择：确定除尘脱硫设备的类型、型号及规格，并确定其主要运行参数。（4）管网布置及计算：确定各装置的位置及管道布置。并计算各管段的管径、长度、烟囱高度和出口内径及系统总阻力。（5）风机及电机的选择设
6、计：根据净化系统所处理烟气量、烟气温度、系统总阻力等计算选择风机种类、型号及电动机的种类、型号和功率。（6）需要说明的其他问题。（7）编写设计说明书：设计说明书按设计程序编写，包括方案的确定、设计计算、设备选择和有关设计的简图等内容。课程设计说明书应有封面、目录、前言、正文、小结及参考文献等部分，文字应简明、通顺、内容正确完整，书写工整、装订成册。不少于 4000 字。2、绘制设计图（1）工艺流程示意图。（1）平面布置图。应按比例绘制，锅炉房及锅炉的绘制可以简化，但应能表明建筑外形和主要结构型式。在平面布置图中应有方位标志（指北针） 。（2）锅炉烟气除尘脱硫系统图。应按比例绘制、标出设备、管件
7、编号，并附明细表。（3）主要除尘脱硫设备剖面图。只需标出设备的主要性能参数（主要尺寸） ，内部结构不用细画。二、燃煤锅炉排烟量及烟尘和二氧化硫浓度的计算燃煤量：15503=4650kg/h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烟气中组分/mol洛阳理工学院课程设计（论文）CHOS水灰分67.854.125.562.5210.3016.1256.5420.600.7956.5410.30-1.740.790.5756.5420.600.790.57合计 65.89(1)标准状态下理论空气量理论空气量： 65.894.78=314.95(mol/kg)标
8、准状态下的体积为:314.9522.410 -3=7.06m3/kg(2)标准状态下理论烟气量理论烟气量： 65.893.78+56.54+20.6+0.79 + 0.57=327.56 mol/kg 标准状态下理论烟气体积：327.5622.410 -3=7.34 m3/kg(3)标准状态下实际烟气量在空气过剩系数 =1.36 时：实际烟气量：7.34+7.06（1.36-1）=9.88 m 3/kg4650kg 煤的烟气量：46509.88=45949.44 m 3/h(4)工况下总烟气量)/(7196.310.325/842/759.)(3 hmhTQ每台烟气量:71196.39/3=2
9、3732.13m 3/h (5)标准状态 SO2的浓度：=0.79641039.88=5117.41 mg/m32SOC(6)标准状态烟气浓度：161.210 3 18%/9.88=2936.84 mg/m3(7)实际烟气浓度: 2936.84423/273101.325/98=4704.88mg/m 3(8)除尘效率计算: .75%98)(20/4.-1Cs式中： C烟气含尘浓度，mg/m 3N；Cs锅炉烟尘排放标准中规定值，200mg/m 3N。(9)脱硫效率计算%42.81.57/90-12so式中：CSO 2标准状态下锅炉二氧化硫排放标准中规定值，900 。3/mg洛阳理工学院课程设计
10、（论文）SO2标准状态下二氧化硫浓度，5.11741 103 ；sC 3/mg三、 净化系统设计方案的分析确定本组资料中，燃煤锅炉为三台。粉尘捕集后的气体进入脱硫塔，以湿式石灰石/石灰石膏法进行脱硫处理。处理后的达标烟气通过风机的作用从烟囱排放入大气中。工艺流程图见附图。脱硫除尘工艺比较选择：脱硫除尘工艺比较表湿法 半干法 干法脱硫工艺石灰石石膏法钠法双碱法氧化镁法氨法海水法喷雾干燥炉内喷钙循环流化床等离子体脱硫效率/%90989098909890989098709070856075609090可靠性高 高 高 高 一般 高 一般 一般 高 高结垢易结垢不结垢不结垢不结垢不结垢不结垢易结垢易
11、易不结垢堵塞堵塞堵塞不堵塞不堵塞不堵塞不堵塞堵塞堵塞堵塞不堵塞占地面积大 小 中 小 大 中 中 中 中 中运行费用高 很高 一般 低 高 低 一般 一般 一般 一般投资 大 小较小 小 大较小较小 小较小 大通过对脱硫除尘工艺湿法、半干法、干法的对比分析:石灰石-石膏法工艺非常成熟,因此,本方案选用石灰石石膏法工艺。洛阳理工学院课程设计（论文）四、 除尘脱硫设备的比较和选择4.1 除尘器的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。表 4-1 该锅炉粉尘粒径分布表本性能 4-2 除尘设备的分类及基本性能表 4-3 效率较高的除尘器对不同粒径粉
12、尘的除尘效通过粒径、风量等各方面的比较，旋风除尘器管理、制作方便，体积小、价格便宜，因此，选用旋风除尘器的 XCZ 型组合旋风除尘器。4.1.1 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=71196.39 (m 3/h)粒径/m 15258155835131含量/% 3.6 4.8 59.2 27.1 4.2 1.1除尘器名称适用的粒径范围/m效率/%阻力/Pa设备费运行费重力沉降室50 50 50130 少 少 旋风除尘器530 6070 8001500少 中文丘里洗涤器0.51 9098 400010000少 多电除尘器 0.51 9098 50130 多 中上袋式除尘器
13、0.51 9599 10001500中上 多 05 510 1020 1044 44长椎体旋风除尘器84.2 40 79 92 99.5 100电除尘器 97.0 90 94.5 97 99.5 100文丘里洗涤器 99.5 99 99.5 100 100 100袋式除尘器 99.7 99.5 100 100 100 100洛阳理工学院课程设计（论文）（2）初步选用 XLP/B 型旋风除尘器，处理烟气量大，将选用 11 个并联，取 =5.8每个烟气处理量 ： 71196.39/11=6472.4m 3/h)u=(2P/ ) 0.5 =2900/（1.35.8） 0.5=15.45m/s在这里取
14、 u=16m/sP=876900 Pa进口面积 A=Q/u= 6472.4/16/3600=0.1124m2根据 XLP/B 型旋风除尘器尺寸比例入口宽度 b=(A/2) 0.5=0.237m筒体直径 D=3.33b=0.789m参考 XLP/B 型旋风除尘器产品系列 ，取 D=820mm,则是 XLP/B-8.2-Y型号参数见表XLP/B 型旋风除尘器外形尺寸(3) 选型论证 ab=0.1201 m2入口风速 u=Q/A=14.98m/s旋风除尘器压力损失：P=u 2/2=845.90 Pa XLP/B 型旋风除尘器的分割粒径、分级效率和总效率的计算dc=(18vrr0/ pvto2)1/2
15、=(182.410-50.560.1715/2.110322.44)1/2=2.97m平均粒径 /m0.5 2 4 6.511.5 20粒径分布 / 1.1 4.2 27.1 59.2 4.8 3.6分级效率/ 17.7 40.7 57.9 70.2 83.7 91.6外形尺寸型号 D H H1 H2 L W C C1 a a1 b b1 D1 D2 D3 D4 质量/kgXLP/B-Y820360054592511671040550458245291490536490536165197214.68洛阳理工学院课程设计（论文）总效率/ 66.5经过预除尘后（一级处理） ，烟尘浓度是 4704.
16、88（1-66.5）=1576.13 mg/m3二级除尘的效率将要达到：（1576.13-200）/1576.13=87.34.1.2 二级除尘设备选择在选择除尘技术时，应充分考虑经济性、可靠性、适用性和社会性等方面的影响。除尘技术的确定受到当地条件、现场条件、燃烧煤种特性、排放标准和需要达到的除尘效率等多种因素的影响。通过各方面因素比较，选择袋式除尘器。常用袋式除尘器有简易袋除尘器、机械振打袋式除尘器、脉冲喷吹袋式除尘器和气环式袋式除尘器。袋式除尘器清灰方式作用强度很大，而且其强度和频率都可以调节，所以清灰效果好。综合比较，将选用脉冲袋式除尘器4.2 脱硫技术的选择我国由于地域辽阔，各地经济
17、条件，燃煤煤质、脱硫剂来源、环保要求等不尽相同，结合相关材料，该锅炉脱硫技术的选用应考虑以下主要原则：1.技术成熟、运行可靠，至少在国外已有商业化先例，并有较多的应用业绩。2.脱硫后烟气中的 SO2达到(GB13271-2001)中二类标准。3.脱硫设施的投资和运行费用适中，一般应低于电厂主体工程总投资的 15%以下，烟气脱硫后发电成本增加不超过 0.03 元/（KWh）4.脱硫剂供应有保障，占地面积小，脱硫产物可回收利用或卫生处理处置。5.通过之前对基础资料的物料衡算，该燃煤锅炉的脱硫效率应达到77.20%。综合以上的分析和要求，我们组最终决定选用石灰石/石灰石膏法作为该锅炉的脱硫工艺。采用
18、该工艺的优势如下：1.首先石灰石/石灰石膏法开发较早，工艺成熟，Ca/S 比较低，且在国外应用广泛。 （美国脱硫工艺 80%是石灰石/石膏法，德国有 90%，日本洛阳理工学院课程设计（论文）也有 75%以上）2.该工艺在我国有先例：上海闸北电厂曾进行过工业试验，重庆珞璜电厂中 FGD 占电厂总投资 11.5%。4.2.1 脱硫工艺流程并流式石灰石/石灰-石膏法工艺流程。锅炉烟气经除尘、冷却后送入吸收塔，吸收塔内用配置好的石灰石或石灰浆液洗涤含 SO2烟气，经洗涤净化的烟气经除雾和再热后排放。石灰浆液在吸收 SO2后，成为含有亚硫酸和亚硫酸氢钙的混合液，在母液槽中用硫酸将其混合液的 pH 值调整
19、为44.5，用泵送入氧化塔，在氧化塔内 6080 。 C 下被 4.9105Pa 的压缩空气氧化。生成的石膏经增稠器使其沉积，上清液返回吸收循环系统，石膏浆经离心机分立得到石膏。五、网管布置及计算5.1 各装置及管道布置的原则根据锅炉运行情况和锅炉房现场的实际情况确定各装置的位置。一旦确定了各装置的位置，管道的布置也就基本可以确定了。对各装置及管道的布置应力求简单，紧凑，管路短，占地面积小，并使安装、操作和检修方便。5.2 管道管径计算（4-1）4()Qdmv )(34.16049.7mVd式中 工况下管道内的烟气流量， ； s/烟气流速，m/s， （可查有关手册确定，对于锅炉烟尘=10 15m/s） 。 取 =14m/s，取整vvmd140表 5-1 焊接钢管壁厚内径： d38672140由公式 可计算出实际烟气流速：vQ)/(12.3)386.1(0/97422 smd
