h燃煤鍋爐煙氣除塵脫硫裝置設計

1、目錄一、課程設計目的2二、方案比較與選擇22.1 方案比較22.2 設計任務書3三、工藝計算設計43.1煙氣計算43.2文丘里除塵器的設計計算53.3煙氣冷卻需冷卻水計算63.4脫硫旋流板的設計73.5除霧板的設計113.6旋流板的制作與組裝113.7 堿液系統(tǒng)計算和水泵選擇123.8 冷卻水泵的選擇133.9 風機的選擇13四、設計總結(jié).1335/h燃煤鍋爐煙氣除塵脫硫裝置設計一、課程設計目的我國的環(huán)境污染非常嚴重，二氧化硫排放是大氣污染的主要污染源之一。由于電力企業(yè)是二氧化硫的排放大戶，因此，控制二氧化硫的排放，成為電力環(huán)境治理的主要問題。通過對燃煤煙氣中二氧化硫污染物凈化系統(tǒng)的工藝設計，

2、初步掌握氣態(tài)污染物凈化系統(tǒng)設計的基本方法，培養(yǎng)學生利用已學理論知識、綜合分析問題和解決實際問題的能力、繪圖能力以及使用設計手冊和相關(guān)資料的能力。二、方案比較與選擇2.1 方案比較一般熱電廠脫硫和除塵過程分別進行，除塵裝備一般采用靜電電除塵和布袋除塵。靜電除塵缺點： (1)設備龐大，耗鋼多，需高壓變電和整流設備，通常高壓供電設備的輸出峰值 電壓為70100KV，故投資高。 (2) 制造、安裝和管理的技術(shù)水平要求較高。 (3) 除塵效率受粉塵比電阻影響大，一般對比電阻小于104105·cm或大于10101011·cm的粉塵,若不采取一定措施,除塵效率將受到影響.(4) 對初始濃

3、度大于30g/cm3的含塵氣體需設置預處理裝置. (5) 不具備離線檢修功能，一旦設備出現(xiàn)故障，或者帶病運行，或者只能停爐檢修。 布袋除塵缺點：（1） 對于不同類型氣體，應選用相應類型的布袋；且需要經(jīng)常更換布袋，布袋消耗量較大。（2） 收集濕度高的含塵氣體時，應采取保濕措施，以免因結(jié)露而造成“糊袋”，因此布袋除塵氣對氣體的濕度有一定的要求。（3） 阻力較大，一般壓力損失為10001500Pa。（4） 對于高溫氣體，必須采用降溫措施。（5） 接收粒徑大的含塵氣體時，布袋較易磨損。 對于小區(qū)供暖系統(tǒng)，所需鍋爐設備和除塵脫硫裝置無需太大，在小區(qū)附近占地面積盡量小，而靜電除塵設備型號大，不適合于小區(qū)地

4、段，且對粉塵有一定要求，所以靜電除塵不可取。對于布袋除塵，經(jīng)過一段時間后，需經(jīng)常更換布袋，工作較繁瑣，且對濕度有要求，又需增設除濕裝置，所以布袋除塵不可取。 濕式除塵裝備而言，除塵效果較好，對塵粒無過多要求。這里采用文丘里除塵器，它是濕式洗滌器中效率最高的一種除塵器，只是動力消耗比較大，無大礙。又因盡量縮小占地面積，將文丘里洗滌器文氏管后的脫水裝置改為旋流板塔，用于脫硫和除霧，實現(xiàn)一個裝置多種效果，而且效率較高，并且減小了制作成本。旋流板是一種噴射塔板，塔板形狀如固定的風車葉片。氣體通過葉片時產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)和離心運動，流體通過中間盲板被分配到各葉片，形成薄液層，與旋轉(zhuǎn)向上的氣流形成攪動，噴成細小液滴

5、，堿液與煙氣中的二氧化硫接觸充分，傳質(zhì)效果好，用于除霧和除塵效果更為顯著，這里利用旋流板的噴射裝置用于煙氣脫硫處理。2.2 設計任務書針對某北方城市一新建住宅小區(qū)的集中供暖系統(tǒng)的35t/h燃煤鍋爐，設計一套濕法除塵脫硫裝置，現(xiàn)擬采用文丘里裝置作為除塵脫硫裝置，在文丘里反應器后外加一立式煙氣除霧器。設計原始數(shù)據(jù)及相關(guān)具體參數(shù)如下： 燃用煤種的工業(yè)分析及元素分析：C：65.7%；S：3.2%；H：4.80%；O：2.3%。(含N量不計)，Vy=18.5%；Ay=25.5%；Qy=20500kJ/kg，耗煤量7.1t/h。 假設：鍋爐爐膛出口到文丘里裝置入口的管路阻力為800pa，進入文丘里除塵脫硫

6、的煙氣溫度為150，文丘里出口的煙氣溫度為80；當?shù)卮髿鈮毫Γ憾敬髿鈮簽?7.86kpa，平均氣溫為-6；夏季大氣壓為95.72kpa，平均氣溫為31； 堿液系統(tǒng)： 脫硫堿液pH值設為10，堿液池距離文丘里除塵脫硫裝置為200m，期間有4個拐彎，液氣比為1.2，文丘里喉部噴嘴選用壓力式噴嘴，噴嘴出口壓力為，文丘里裝置水平放置，其中心線距離地面高度為1m。 三、工藝計算設計3.1煙氣計算 燃用煤種的工業(yè)分析及元素分析：C：65.7%；S：3.2%；H：4.80%；O：2.3%。(含N量不計)，Vy=18.5%；Ay=25.5%；Qy=20500kJ/kg，耗煤量7.1t/h。 以1kg煤燃燒為

7、基礎(chǔ)則， 質(zhì)量/g 煤成分物質(zhì)的量/mol 理論需氧量/molC65754.75 54.75S 32 1 1H4824 12O23 0.71875 -0.71875則理論需氧量為 ：54.75+1+120.71875=67 mol/kg煤所需要的理論空氣量為：67×（3.78+1）=320.41 mol/kg 煤即設空氣過剩系數(shù)=1.2，理論空氣量條件下煙氣組成（mol）為：CO2：54.75 H2O：24 SO2：1 N2：67×3.78=253.26則理論煙氣量為：則實際煙氣量為：一小時煙氣量為：這是標況下煙氣流量，需轉(zhuǎn)化為150下煙氣流量由于鍋爐壓力大致與當?shù)卮髿鈮合?/p>

8、等，則則150下煙氣流量 3.2文丘里除塵器的設計計算 從鍋爐爐膛出口通過管道輸送到文丘里除塵器進行濕式除塵，下面進行文丘管的設計，設文氏管截面是圓形。選擇壓力式噴嘴。喉管直徑喉管中氣體流速一般為50-120m/s，設喉管氣體流速Vgt=100m/s，則喉管直徑喉管長度 L0=D0=0.60m漸縮管進口直徑漸縮管長度漸縮角一般為漸擴管出口直徑 漸擴管長度漸擴角一般為。文氏管阻力計算 由以下計算得 目前應用的比較多的是海思克斯經(jīng)驗公式，即粉塵沉降效率根據(jù)經(jīng)驗公式得出捕集以下的塵粒效率為：3.3煙氣冷卻需冷卻水計算還是以1kg煤為基礎(chǔ)，煙氣總物質(zhì)的量為143.83mol。由以上各組分物質(zhì)的量可以求

9、出各組分的摩爾分數(shù) ，則煙氣平均分子量為：由于進入文丘里除塵器煙氣溫度為150，而文丘里出口煙氣溫度為80，查表得在兩溫度下各煙氣比熱如下：CO2N2O2SO2水蒸氣150比熱（kJ/kgk）0.944541.03240.93870.68411.912580比熱（kJ/kgk）0.884261.0260.920260.642241.880此溫度區(qū)間平均值0.91441.02920.929480.663171.89625則此溫度區(qū)間的平均比熱為：冷卻水比熱容C（H2O）=4.2（kJ/kgk）設冷卻水進口溫度為24，出口溫度為30，由等式煙氣溫度下降失去的熱量正好被冷卻水吸收，而使溫度上升，則則

10、液氣比為：為簡化計算起見，可以將文丘管前的煙氣量乘以0.90-0.95系數(shù)，作為管后或捕集器后的煙量，即3.4脫硫旋流板的設計進旋流板塔溫度為80，進口壓強為根據(jù)克拉伯龍方程有： 標況下煙氣的重度取為旋流板外徑Dx旋流板葉片的外徑Dx大小由塔頂氣液負荷決定。Dx可以按照氣流穿孔后的動能因子計算，在仰角，動能因子F0=10-11的條件下，可近似按以下公式計算： 取布液板直徑Dm 旋流板中間有一盲板區(qū)，起到連接葉片及支撐葉片的作用，用時也起到分配氣體的作用。盲板直徑的大小影響開孔面積，同時Dm過大會影響塔板的開孔率。而當Dm<則不容易保證塔板效果。設計?。篋m=，可以算出Dm為833mm，取

11、Dm為850mm旋流板塔內(nèi)徑Dn=1.1Dx=2750mm葉片仰角和徑向角 為了降低壓降，提高除塵效率，葉片仰角一般保持在。本設計取葉片仰角為。葉片徑向角可以通過下式求出：求得，取旋流板為內(nèi)向板，因此徑向角為負值，即葉片徑向角為 。旋流板葉片厚度及葉片數(shù)m 選用的葉片厚度為4mm，旋流板的葉片數(shù)m為48個。旋流板開孔面積A0 在旋流板的設計中，開孔面積A0是一個關(guān)鍵參數(shù)，它決定氣相負荷強度。可以按照以下公式計算： 開孔率：開孔率由以下公式確定： 式中：A0為開孔面積；AT為主塔內(nèi)截面積。于是：穿孔動能因子F0穿孔動能因子F0由以下公式確定：式中：為標態(tài)下的煙氣量；為標態(tài)下煙氣的重度；為旋流板的

12、開孔面積，于是：罩筒高度 旋流板罩筒分為“高罩筒”和“低罩筒”，“高罩筒”是在旋流板問世初期被采用，以后得旋流板一般都采用“低罩筒”。這里所謂的“低罩筒”，就是使罩筒高度剛好封閉葉片外緣，這樣做不僅有利于提高傳質(zhì)塔板效率或除霧板的氣液分離效率。而且制作中一般可按罩筒高度來保證仰角的準確性。因此，準確計算對于旋流板的設計是十分重要的。罩筒高度可以按照以下公式計算： 式中，為旋流板直徑，為旋流板仰角，m為旋流板的葉片數(shù)，為旋流板葉片厚度。因此，可以求出：取罩筒高度為75mm。葉片外緣曲線弦長 葉片外緣曲線的弦長L可以按照下式計算： 其中，式中為旋流板直徑，為旋流板仰角，m為旋流板的葉片數(shù)，為徑向角

13、。根據(jù)上式可以求出=，則：塔板N及塔板間距選取塔板數(shù)N為3，塔板間距為1200mm總壓強降計算 根據(jù)以下公式計算總壓強降：式中，N為旋流板板塔板數(shù)；為穿孔動能因子；U為溢流口的流體速度。由于本設計設有溢流口，所以這一項可以不用考慮，所以總壓強降公式可以簡化為如下形式： 因此，可以求出：塔板結(jié)構(gòu)計算匯總表如下表所示。塔板結(jié)構(gòu)計算匯總表項目 符號規(guī)格尺寸單位塔徑D2750mm葉片外徑Dx2500mm布液板直徑Dm850mm塔板間距HT1200mm罩筒高度HZ75mm開孔面積A01.675m2動能因子F010.34仰角徑向角開孔率28.2% 葉片數(shù)m48葉片厚度4mm塔板數(shù)N5層葉片外緣曲線弦長L1

14、79.1mm全塔壓降615pa3.5除霧板的設計 除霧旋流板的基本尺寸與濕式除塵旋流板相同，旋流板數(shù)為兩個，不同之處主要在于：除霧旋流板為外向板，因此徑向角是正值，即=。3.6旋流板的制作與組裝1、 旋流板的制作葉片和盲板整體下料，將每片葉片的開縫線（即葉片的兩條直線）切開，把每片葉片按照規(guī)定扳成仰角，再將葉片外緣與罩筒焊接。此法制作的旋流板其盲板厚度等于葉片厚度，葉片與盲板相連處局部扭曲。2、 設備制造組裝（1） 葉片的放樣和剪裁葉片的弧線是一橢圓的長軸所對應的弧線的一部分。其橢圓是由葉片所在平面截割罩筒圓柱內(nèi)表面構(gòu)成。因為葉片與塔板平面之間有一固定的仰角，所以橢圓的長軸是，短軸是Dx。葉片

15、放樣劃線后，弧線部分用氣焊切割，直線部分用裁剪機剪切。（2） 葉片與罩筒、盲板及板環(huán)的焊接 把塔板罩邊和盲板邊劃線分為48等分后與環(huán)板放在同一平臺上，調(diào)好相互之間的位置，按葉片與盲板圓相切，葉片弧線與罩筒靠正相切，調(diào)整各葉片仰角并點焊上，然后對稱地焊勞各連接處。3.7 堿液系統(tǒng)計算和水泵選擇 假設煙氣進入旋流板塔中不含水分，(除塵后)的煙氣流量為，液氣比為1.2L/m3,則所需脫硫堿液量為由以上堿液量，對照管徑/流速/流量表，選擇流速為1.2m/s,管徑為150mm。下面進行堿液泵的設計,即泵全揚程的計算，設H1為吸水管水頭損失，單位為m，取阻力系數(shù) 設H2為出水管水頭損失，單位為m，取阻力系

16、數(shù) ，取，設H3為堿液池工作水位與所提升最高水位之間的高差，取H3=10m。設H4為自由水頭損失，取0.5m，設H5為四個90度彎管局部損失，取阻力系數(shù)3=0.25 沿程損失 工業(yè)管道 泵的揚程要大于13.2m。根據(jù)流體力學泵與風機選取型號FLG80-125（I）A立式防垢離心泵流量/(L/s)揚程H/m轉(zhuǎn)速r/min效率%電機功率（KW）17.4-32.211-19290065-747.53.8 冷卻水泵的選擇由原始數(shù)據(jù)喉管壓力式噴嘴出口壓力為250kpa，又在喉管壓力損失為7.26kpa，則總壓力為257260pa，喉管速度為100m/s。由上述計算得冷卻水用量106m3/s,由管徑/流速

17、/流量表得 d=150mm，V=1.6m/s，設H1為吸水管水頭損失，單位為m，取阻力系數(shù) 設H2為出水管水頭損失，單位為m，取阻力系數(shù) ，取，設H3為清水池工作水位與所提升最高水位之間的高差，取H3=1m。設H4為自由水頭損失，取1m， 則總揚程根據(jù)流體力學泵與風機選擇FLG 80-160（I）A立式防垢離心泵流量/(L/s)揚程H/m轉(zhuǎn)速r/min效率%電機功率（KW）18.2-33.821-32290067-74113.9 風機的選擇1、 鍋爐爐膛出口到文丘里裝置入口的管路阻力為800pa。2、 文丘里除塵器壓降7.26kpa。3、 從文丘管進入旋流板塔的局部損失 取局部阻力系數(shù)為0.2

18、5,則4、旋流板塔阻力損失615pa5、從旋流板塔到副塔的局部損失（2處）、從副塔進入風機的局部損失 同樣取局部阻力系數(shù)為0.25 ，取煙道流速為12m/s。6、 沿程損失 沿程大致長度為25m，取管徑d=05m ，工業(yè)管道 從鍋爐到風機的壓力損失為：根據(jù)流體力學泵與風機選擇T4-72型離心通風機3臺（壓力過大，則選擇3臺共同提供壓力），參數(shù)如下：全壓/pa：3200風量/(m3/h)：7942功率（KW）：11電機型號：Y160M1-2 （B35）轉(zhuǎn)速（r/min）：2900地腳螺栓：M10250四、設計總結(jié)此次設計包含了多個系統(tǒng)，主要為文丘管除塵器設計、冷卻水用量設計、旋流板塔設計和泵與風機的設計與選型。其中最為棘手的是冷卻水用量設計和泵與風機的設計與選型，期間遇到比熱參數(shù)問題，平均比熱量的計算問題，泵揚程與風機全壓計算問題，較為陌生，所以必須查閱相關(guān)資料來解決參數(shù)和算法問題，在此，簡化了參數(shù)的計算，取的參數(shù)可能不夠精確，但也在范圍之內(nèi)。課程設計耗時一個多星期，從無從下手到確定方向，一切都循序漸進，這次課程設計一方面鍛煉了我查閱相關(guān)資料的能力，一方面提高了我對工科設計的嚴謹性（因為基本上所有數(shù)據(jù)是相關(guān)的，對數(shù)據(jù)的精確性較為嚴謹，