環(huán)境工程大氣畢業(yè)設(shè)計_說明

1、. . . . 目 錄前言················································

2、;·····3第一章 設(shè)計說明書·····································41 設(shè)計目的·····

3、······························42 設(shè)計課題···················

4、;··········· 43 設(shè)計原始資料····································44設(shè)計容和深

5、度要求·························45 提交的設(shè)計成果·······················

6、;··················56 參考文獻······························

7、3;·················第二章 設(shè)計方案比較與相關(guān)選擇·············161煙氣脫硫工藝比較、選取確定的工藝··········16 2 針對設(shè)計要求與吸收塔本身性能特點，選取

8、吸收設(shè)備··3 吸收劑的選取·····································4 除塵器裝置的比較與其選擇······

9、3;··················第三章 設(shè)計計算書······························&

10、#183;·141 煙氣量的計算·································142 粉塵和SO濃度的計算···········&

11、#183;·············153 除塵系統(tǒng)的設(shè)計計算···························154 脫硫系統(tǒng)的設(shè)計計算·····

12、;·······················185 煙囪的設(shè)計計算·························

13、·····206 管道的設(shè)計計算······························22第四章 工程概算···········

14、83;····················· 25一 投資費用···························

15、···········25二 運行管理費用·······························27參考文獻·····&#

16、183;···························28心得體會·····················&#

17、183;···················· 29 前言包圍地球的空氣稱為大氣。像魚類生活在水中一樣，我們?nèi)祟惿钤诘厍虼髿獾牡撞?，并且一刻也離不開大氣。大氣為地球生命的繁衍，人類的發(fā)展，提供了理想的環(huán)境。它的狀態(tài)和變化，時時處處影響到人類的活動與生存。大氣科學是研究大氣圈層的一門科學。它研究大氣的具體情況，包括組成大氣的成分、這些成分的分布和變化、大氣的結(jié)構(gòu)、大氣的基本性質(zhì)和主導狀態(tài)的運動規(guī)

18、律.大氣的運動變化是由大氣中熱能的交換所引起的，熱能主要來源于太陽，熱能交換使得大氣的溫度有升有降?？諝獾倪\動和氣壓系統(tǒng)的變化活動，使地球陸之間、南北之間、地面和高空之間的能量和物質(zhì)不斷交換，生成復雜的氣象變化和氣候變化。大氣科學將從氣壓的變化、氣壓分布不均形成的氣壓場和氣壓系統(tǒng)、各層大氣中空氣運動的各種情況、風的現(xiàn)象和性質(zhì)等方面，深入研究大氣中各種環(huán)流系統(tǒng)、天氣系統(tǒng)，以與基于流體力學、熱力學研究大氣運動的本質(zhì)和現(xiàn)象。天氣，從現(xiàn)象上來講，絕大部分是大氣中水分變化的結(jié)果。在太陽輻射、下墊面強迫作用和大氣環(huán)流的共同作用下，形成的天氣的長期綜合情況稱為氣候。大氣科學將研究氣候的成因，不同區(qū)域的氣候狀

19、況，氣候變遷以與人類活動對氣候的影響等問題。大氣污染對大氣物理狀態(tài)的影響，主要是引起氣候的異常變化。這種變化有時是很明顯的，有時則以漸漸變化的形式發(fā)生，為一般人所難以覺察，但任其發(fā)展，后果有可能非常嚴重。大氣是在不斷變化著的，其自然的變化進程相當緩慢，而人類活動造成的變化禍在燃眉，已引起世界圍的殷切關(guān)注，世界各地都已動員了大量人力、物力，進行研究、防、治理?？刂拼髿馕廴荆Ｗo環(huán)境，已成為當代人類一項重要事業(yè)。據(jù)環(huán)?？偩纸榻B，在未來相當長的時期，我國以煤炭為主的能源格局不會改變，煤炭消耗量將將持續(xù)增長。我國發(fā)電裝機容量中火電裝機容量占74%以上，火電機組又以燃煤機組為主，是大氣污染物的主要來源之

20、一。中國環(huán)境科學研究院和清華大學等單位的研究結(jié)果表明，酸雨污染給我國造成的損失每年超過1100億元。燃煤鍋爐煙氣是氣體和煙塵的混合物，是城市大氣污染的主要原因。煙氣的成分很復雜，氣體中包括SO2 、CO、CO2、氮氧化物以與碳氫化合物等。煙塵包括燃料的灰分、煤粒、油滴以與高溫裂解產(chǎn)物等。因此煙氣對環(huán)境的污染是多種毒物的復合污染本次畢業(yè)設(shè)計是對火電廠鍋爐煙氣脫硫系統(tǒng)進行初步設(shè)計。是為了進一步消化和鞏固本課程所學容，并使所學的知識系統(tǒng)化，培養(yǎng)運用所學理論知識進行凈化系統(tǒng)設(shè)計的初步能力。通過設(shè)計，了解工程設(shè)計的容，方法與步驟，培養(yǎng)學生確定大氣污染控制系統(tǒng)的設(shè)計方案、進行設(shè)計計算、繪制工程圖、使用技術(shù)

21、資料、編寫設(shè)計說明書的能力。補充：摘要與英文翻譯1.設(shè)計任務(wù)書1.1設(shè)計課題火電廠燃煤鍋爐煙氣脫硫除塵系統(tǒng)初步設(shè)計。1.2設(shè)計原始資料（1）設(shè)計參數(shù) 設(shè)計燃煤量35t/h，空氣過剩系數(shù)1.3。額定蒸發(fā)量為75t/h，煤的成分見表1-1。應(yīng)用基低位發(fā)熱量為20350kJ/kg。表1-1 煤的組成成分CHONSAWV比例/%52.573.257.891.010.8326.817.6424.74（2）煙氣性質(zhì)最大煙氣量180000m3/h，排煙溫度150，灰飛率80%，煙氣最大含塵量15g/m3，煙氣露點溫度100，煙氣壓力約3000Pa。（3）煙塵性質(zhì)灰塵的成分、粒徑分布見表1-2和表1-3。 表

22、1-2 灰塵成分 單位：%SiO2Al2O3Fe2O3MgOCaOK2ONa2OP2O5TiO2SO349.7141.272.920.593.350.180.080.241.120.54表1-3 粉塵粒徑分布灰塵粒度/m55101020203030474760607474分布/%6.413.922.915.316.46.45.313.4（4）氣象條件年平均大氣壓101.27kPa，最低溫度平均值1.9，最高溫度平均值36.3，冬季室外風速平均值2.4m/s，夏季室外風速平均值1.8m/s，海拔高度6.6m。（5）排放標準要求滿足GB13223-2003火電廠大氣污染物排放標準第3時段排放標準，

23、煙塵排放濃度<50、。1.3.設(shè)計容和深度要求 除塵脫硫系統(tǒng)方案論證。包括除塵器與脫硫設(shè)備的選擇與基本工藝路線確定。 方案論證主要進行方案的技術(shù)比較，如處理效果，技術(shù)合理性和先進性；同時進行經(jīng)濟比較，如一次性投資，運行管理費用與運行管理的復雜程度。 除塵脫硫系統(tǒng)的工藝設(shè)計計算。除塵系統(tǒng)脫硫平面布置圖和系統(tǒng)立面圖。1.4.提交的設(shè)計成果 設(shè)計說明書、計算書各一份。 設(shè)計圖紙：除塵系統(tǒng)工藝流程圖，系統(tǒng)總平面布置圖、軸側(cè)圖、立面圖與主要設(shè)備構(gòu)筑圖各一。2.設(shè)計說明書 2.1除塵工藝的選擇與確定2.1.1方案選擇原則（1）.本設(shè)計方案嚴格執(zhí)行國家有關(guān)環(huán)境保護的各項規(guī)定，處理后各項均達到城市大氣污

24、染物排放要求。（2）.針對本工程的具體情況和特點，在技術(shù)上滿足工藝生產(chǎn)與環(huán)境保護對含塵氣體的治理要求，在經(jīng)濟上是最合算的。（3）.選用的方案盡量做到消耗資源少，并且對環(huán)境影響最小。（4）.管理、運行、維修方便，盡量考慮操作方便，減少勞動強度。（5）.在不影響處理效果的前提下，盡量減少占地面積和運行成本。（6）.在具體選型設(shè)計時要結(jié)合生產(chǎn)實際狀況、參考國外類似工作的實際經(jīng)驗和先進技術(shù)全面考慮，處理好三個技術(shù)性能指標的關(guān)系。2.1.2除塵設(shè)備的選擇2.1.2.1 除塵器的種類在日常工業(yè)上用于粉塵顆粒物分離的設(shè)備主要有：重力沉降式除塵器、慣性除塵器、電除塵器、濕式除塵器、過濾式除塵器、旋風除塵器&#

25、183; （1）重力除塵器     重力除塵器是使含塵氣體中的粉塵借助重力作用自然沉降來達到凈化氣體的裝置。它的沉降速度太小，僅為離心沉降速度的幾十分之一。實際應(yīng)用中，結(jié)構(gòu)簡單，阻力小、但體積大、除塵效率低、設(shè)備維修周期長。  （2）慣性除塵器     這是一種利用粉塵在運動中慣性力大于氣體慣性力的作用，將粉塵從含塵氣體中分離出來的除塵設(shè)備。這種除塵器結(jié)構(gòu)簡單，阻力較小，但除塵效率較低，一般應(yīng)用于一級除塵。  （3）電除塵器     電除塵器中的含塵氣體在

26、通過高壓電場電離時，塵粒荷電并在電場力作用下，塵粒沉積于電極上，從而使塵粒與含塵氣體相分離的一種除塵設(shè)備。它能有效地回收氣體中的粉塵，以凈化氣體。各種電除塵器由于具有效率高、阻力低、能適用于高溫和除去細微粉塵等優(yōu)點，獲得了比其他除塵器更快的發(fā)展，但投資大。關(guān)于減少電除塵器的耗電量，運用空調(diào)技術(shù)使高電阻含塵氣體也能獲得很好效果，使除塵器操作處于最佳條件和提高除塵效率等問題正在開展研究。  （4）濕式除塵器     這種除塵器是使含塵氣體與水或其它液體相接觸，利用水滴和塵粒的慣性碰撞與其它作用而把塵粒從氣流中分離出來。濕式除塵器以水為媒介物，因此它

27、適用于非纖維性的、能受冷且與水不發(fā)生化學反應(yīng)的含塵氣體，不適用于除去黏性粉塵。濕式除塵器具有投資低，操作簡單，占地面積小，能同時進行有害氣體的凈化、含塵氣體的冷卻和加濕等優(yōu)點。特別適用于處理高溫度高濕度和有爆炸性危險氣體的凈化，但由于采用了水為凈化物，會帶來了二次污染。  （5）袋式除塵器     主要依靠編織的或氈織的慮布作為過濾材料來達到分離含塵氣體中粉塵的目的，由于粉塵通過濾布時產(chǎn)生的篩分、慣性、黏附、擴散和靜電作用而被捕集分離。袋式除塵器適應(yīng)性比較強，不受粉塵比電阻的影響，也不存在水的污染問題。在選取適當?shù)闹鸀V劑條件下，能同時脫除氣體中

28、的固、氣兩相污染物。但其存在過濾速度低、壓降大、占地面積大、換袋麻煩等缺點。  （6）旋風除塵器      旋風除塵器是利用旋轉(zhuǎn)的含塵氣體產(chǎn)生的慣性離心力，將粉塵從氣流中分離出來的一種干式氣-固分離裝置。這種除塵器主要優(yōu)點：結(jié)構(gòu)簡單，本身無運動部件，不需要特殊的附屬設(shè)備，占地面積??；操作、維護簡便，壓力損失中等，動力消耗不大，運轉(zhuǎn)、維護費用較低；操作彈性較大，性能穩(wěn)定，不受含塵氣體的濃度、溫度限制，對于粉塵的物理性質(zhì)無特殊要求。目前，旋風除塵器廣泛應(yīng)用于化工、石油、冶金、建筑、礦山、機械、輕紡等工業(yè)部門。 

29、0;2.1.2.2 除塵器使用圍和性能比較型式除塵器種類 適用圍不同粒徑除塵效率%投資比粒徑濃度溫度阻力5051初投資年成本干式慣性除塵器>15>10<4002010096163<1<1旋風除塵器>5<100<4004020094672711.5電除塵器>0.05<30<4001020>99>99969.53.8袋式除塵器>0.1310<30080200>99>99996.84.2濕式自激式洗滌器0.05100<100<40080100010093402.72.1高壓噴霧洗滌器&l

30、t;10<40010096752.61.52.1.2.3 除塵器的方案的確定 在本設(shè)計中采用靜電除塵器，它運行維護方便，造價和運行費用都較低，并且煙氣中的水蒸汽對電除塵器運行是有利的；而且增濕可以降低粉塵比電阻，提高除塵效率，在正常情況下水蒸汽不會引起極板的腐蝕。因而，選擇靜電除塵器作為除塵設(shè)備2.2 脫硫工藝的選擇與確定2.2.1 常見脫硫工藝當前應(yīng)用的煙氣脫硫方法大致有三類：干法脫硫、半干法脫硫和濕法脫硫。三種脫硫技術(shù)綜合對比如下表：干法半干法濕法環(huán)境性能一般一般好工藝流程簡易情況簡單較簡單吸收劑制備要求較高，流程較復雜工藝技術(shù)指標脫硫率可達90%以上，并可除一部分氮脫硫率80%，鈣

31、硫比1.5，利用率50%脫硫率95%，鈣硫比1.1，利用率90%吸收劑獲得一般較易容易脫硫副產(chǎn)品副產(chǎn)品為硫氨和硝氨混合物，含氮量20%以上，可用做氮肥或復料脫硫渣為煙塵、CaSO、CaSO、Ca(OH)的混合物，目前尚不能利用脫硫渣為CaSO與少量煙塵，可綜合利用或送堆渣場堆放技術(shù)成熟度國已工業(yè)示商業(yè)化商業(yè)化對鍋爐、除塵器與的影響脫硫工藝在除塵器之前，對除塵器的運行有較大的影響脫硫工藝在除塵器之前，對除塵器的運行有較大的影響脫硫工藝在除塵器后面，對鍋爐燃燒和除塵系統(tǒng)基本沒有影響FGD占電廠總投資的比例1015%812%1319%脫硫成本（元/噸）14001600900120010001400占

32、地面積小中大根據(jù)上表對比可知，濕法煙氣脫硫不斷技術(shù)成熟，運行可靠性高，而且成本也不高，并且不影響除塵系統(tǒng)的運行；另外根據(jù)電廠相關(guān)產(chǎn)業(yè)政策，本設(shè)計決定選用目前應(yīng)用最廣泛濕法煙氣脫技術(shù)。2.2.2 工藝比較2.2.3 方案確定在濕法煙氣脫硫技術(shù)中，常用的方法有石灰石/石灰法脫硫、循環(huán)流化床脫硫等石灰石/石灰濕法脫硫此技術(shù)的優(yōu)點為技術(shù)成熟，是世界上最成熟的脫硫技術(shù)之一，已廣泛應(yīng)用于世界各地；鈣硫摩爾比較低，一般在1.051.10；脫硫效率高，一般可達95%以上；脫硫劑利用率高，一般大于90%；煙氣處理量大，特別適合大機組；煤種適應(yīng)性強，低、中、高硫煤均可，對高硫煤優(yōu)勢突出；脫硫產(chǎn)物石膏可作為建筑等材

33、料。此技術(shù)的缺點為投資費用高；運行費用較高；占地面積大；電耗較高，；脫硫塔構(gòu)件易發(fā)生腐蝕；塔底部的持液槽易結(jié)垢、堵塞與腐蝕；耗水量相對較大；排出廢水需要處理；對石灰石/石灰顆粒的粒徑要求比較嚴格；凈化后的煙氣會對尾部煙道與煙囪產(chǎn)生腐蝕；脫硫成本相對較高；系統(tǒng)管理操作復雜。石灰石/石灰濕法是當今世界最成熟、使用最為廣泛的煙氣脫硫技術(shù)。除塵后的鍋爐煙氣經(jīng)增壓風機增壓，通過氣氣熱交換器交換熱量降溫后從底部進入脫硫塔，與石灰石漿液發(fā)生反應(yīng)，除去煙氣中的SO2。凈化后的煙氣經(jīng)除霧器除去煙氣中攜帶的液滴，通過氣氣熱交換器升溫后從煙囪排出。反應(yīng)生成物CaSO3進入脫硫塔底部的漿液池，被通過增氧風機鼓入的空氣

34、強制氧化，生成CaSO4，繼而生成石膏。為了使生成的石膏不斷排出，新鮮的石灰石/石灰漿液需連續(xù)補充，才能得到純度較高的石膏。    煙氣循環(huán)流化床脫硫技術(shù)  鍋爐排出的未經(jīng)除塵或經(jīng)除塵后的煙氣從脫硫塔底部進入，脫硫塔下部為一文丘利管，煙氣在喉部得到加速，在漸擴段與加入的消石灰粉和噴入的霧化水劇烈混合，Ca(OH)2和煙氣中的SO2、SO、HCl和HF等發(fā)生化學反應(yīng)，生成CaSO3、CaSO4、CaCl2、CaF2等。同時煙氣中有CO2存在，還會消耗一部分Ca(OH)2生成CaCO3。凈化后的煙氣在脫硫塔出口煙塵質(zhì)量濃度高達1000 g/m3，進入除塵器前

35、先經(jīng)過一個百葉窗式分離器，該百葉窗式分離器的除塵效率為50%左右。經(jīng)靜電除塵后的煙氣溫度在7075 ，不必再熱，可直接從煙囪排出。從百葉窗分離器與靜電除塵器下部捕集的干灰，一部分送回循環(huán)脫硫塔的再循環(huán)灰入口，另一部分送至灰?guī)臁?#160;   此技術(shù)優(yōu)點初投資較低；運行費用較低；鈣硫摩爾比較?。?.21.5）；脫硫效率高，可達90%以上；系統(tǒng)電耗??；占地面積較少；適于各種含硫煤種；工藝成熟，流程簡單，系統(tǒng)設(shè)備少，不需專職人員進行操作和維護；系統(tǒng)可靠性高；能同時有效脫除氯化物和氟化物等有害氣體；此技術(shù)缺點對石灰品質(zhì)和顆粒粒徑要求高；脫硫系統(tǒng)對除塵器除塵效率有一定影響；生成的C

36、aSO3比CaSO4多，CaSO3需經(jīng)處理才可成為CaSO4，副產(chǎn)品不能利用。  。 2.3 吸收裝置選擇2.3.1吸收塔的選擇原則：脫硫吸收塔的選擇原則, 主要是看其液氣接觸條件、設(shè)備阻力以與吸收液循 環(huán)量2.3.2常用的吸收塔設(shè)備類型與特點吸收設(shè)備的類型裝置示意圖工作過程工藝特點噴淋吸收塔石灰石漿液通過霧化噴嘴形成霧滴，均勻地噴淋于塔中；進入吸收塔的煙氣與自由移動的液滴緊密接觸(一般是以逆流方式布置，且不設(shè)氣流限制裝置)；凈化后的煙氣所攜帶的液態(tài)霧滴由除霧器捕獲。噴淋塔優(yōu)點是塔構(gòu)件少，故結(jié)垢可能性小，壓力損失也小。逆流運行有利于煙氣與吸收液充分接觸，但阻力損失比順流大填

37、料塔填料塔操作時，液體自塔上部進入，通過液體分布器均勻噴灑于塔截面上。在填料層，液體沿填料表面自動分散呈膜狀流下。氣體自塔下部進入，通過填料縫隙自由空間，從塔上部排出。與板式塔相比，填料塔的基本特點是結(jié)構(gòu)簡單、壓降低、填料可用耐腐蝕材料制造。板式塔板式塔正常工作時，液體在重力作用下自上而下橫向通過各層塔板后由塔底排出；氣體在壓差推動下，經(jīng)均布在塔板上的開孔由下而上穿過各層塔板后由塔頂排出。板式塔的空塔速度較高，因而生產(chǎn)能力較大，塔板效率穩(wěn)定，操作彈性大，且造價低，檢修、清洗方便文丘里洗滌器氣體進入擴散管后，流速增大。洗滌液通過喉管的噴嘴進入，液滴被高速氣流霧化和加速，由于液滴與粒子之間慣性碰撞

38、，使微細塵粒被捕集。在擴散管中使塵粒凝聚，形成直徑較大的含塵液滴而隨水排出。是一種高效濕式洗滌器，常用于高溫煙氣降溫和除塵。由于高速氣流要加速和霧化液滴，因此壓降較大，一般為3000-9000Pa，甚至更高。噴射鼓泡吸收塔煙氣通過噴射器直接噴散到洗滌液中，經(jīng)處理后的煙氣經(jīng)過升氣管進入上層的混氣室，然后經(jīng)除霧器后由煙囪排出。取消了復雜的漿液再循環(huán)系統(tǒng)，簡化了工藝過程，也降低了能耗，因而使基建投資和運行費用都有所減少。該工藝另一個重要特點是低pH低（3.5-4.5），而一般的FGD工藝pH為5-72.3.3脫硫吸收設(shè)備的性能比較 脫硫吸收器對比表 吸收器 類型持液量逆流接觸防堵性能操作彈性設(shè)備阻力

39、除塵性能噴淋塔 低 是 中 較好 低 差填料塔 高 是 差 較好 中 中鑿球塔 中 是 好 中 中 較好篩板塔 中 是 中 中 中 較好旋流板塔 高 是 好 好 低 好2.3.4 脫硫吸收設(shè)備的比較與選擇 由以上對比，可知：物料系統(tǒng)易起泡沫；高粘性物料；具有腐蝕性的介質(zhì)宜用填料塔；有懸浮固體和殘渣的物料，或易結(jié)垢的物料，宜用板式塔孔徑篩板塔、十字架型浮閥和泡罩塔等；對于處理過程中有熱量放出或須加入熱量的系統(tǒng)；當初系統(tǒng)的液氣比L/G小時，宜采用板式塔。 最終選擇填料塔，作為脫硫吸收設(shè)備2.4 吸收劑的選取2.4.1濕法脫硫吸收劑的選擇原則吸收能力好，選擇性能好揮發(fā)性低，無毒，不易燃燒，化學穩(wěn)定性

40、好，凝固點低，不發(fā)泡，易再生，粘度小，比熱小不腐蝕或腐蝕小，以減少設(shè)備投資或維護費用來源豐富，容易得到，價格便宜便于處理和操作，不易產(chǎn)生二次污染2.4.2 常見吸收劑經(jīng)過長期的生產(chǎn)實踐，目前選用作為鐵水脫硫劑的主要是Ca、Mg、Na等元素的單質(zhì)或化合物，常用的脫硫劑主要有：Ca系：電石粉（CaC2）、石灰（CaO）、石灰石（CaCO3）等Mg系：金屬Mg粉Na系：打（Na2CO3）2.4.3 常見的吸收劑性能比較2.4.3.1 CaC2脫硫有如下特點：1)在高碳系鐵水中，CaC2分解出的Ca離子與鐵水中的硫有極強的親和力。因此CaC2有很強的脫硫能力，在一定的鐵水條件下，用CaC2脫硫，脫硫反

41、應(yīng)的平衡常數(shù)可達6.9×105，反應(yīng)達到平衡時，鐵水中硫含量可達4.9×10-7。2)用CaC2脫硫，其脫硫反應(yīng)是放熱反應(yīng)，有利于減少鐵水的溫降。2.4.3.2 脫硫有如下特點：1)在高C和一定含硅量的鐵水中，有較強的脫硫能力，在1350時，用脫硫，反應(yīng)達平衡時，鐵水中硫含量可達，比的脫硫能力要弱得多。2)脫硫渣為固體渣，扒渣方便，對鐵水缶、混鐵車侵蝕較小，但用量較大，故形成的渣量也大，鐵損也較高，鐵水溫降也較大。3)石灰粉資源廣、價格低、易加工，使用安全。2.4.3.3鎂粉脫硫有如下特點：1)Mg有很強的鐵水脫硫能力，13500C時，用Mg粉脫硫，反應(yīng)的平衡常數(shù)為3.17

42、×105，反應(yīng)達到平衡時，鐵水中含硫量可達l.6×10-7，大大高于Ca0的脫硫能力。2)Mg的沸點為ll070C，Mg加入鐵水后，變成Mg蒸氣，形成氣泡，使Mg的脫硫反應(yīng)在氣液相界面上進行，另外由于金屬Mg變成Mg蒸氣使得反應(yīng)區(qū)附近的流體攪拌良好，大大增強Mg的脫硫效果。3)Mg在鐵水中有一定的溶解度，鐵水經(jīng)過Mg飽和后能防止回硫，這部份飽和的Mg在鐵水處理后的運送過程中仍能起到脫硫作用。2.4.4 吸收劑的確定由實踐證明石灰是煙氣脫硫較為理想的吸收劑，而且工業(yè)上常常選取石灰或石灰石做為吸收SO2的吸收劑。故此次設(shè)計選用石灰石（石灰）做為吸收劑2.5 石灰石/石灰法的吸收

43、機理石灰石的溶解過程：吸收過程：                    反應(yīng)產(chǎn)物的氧化：        結(jié)晶生成石膏：     2.6 填料塔填料的選擇確定設(shè)計填料塔的填料類型選用50×50×45規(guī)格，瓷拉西環(huán)填料（亂堆）；填料參數(shù)=50，3. 設(shè)計計算書3.

44、1.煙氣量的計算以1Kg煤燃燒為基礎(chǔ)，則（以質(zhì)量計）重量/g摩爾數(shù)/mol需氧量/molC52.57525.7 43.81 43.81H3.25 32.5 16.25 8.125 O7.89 78.9 2.47 - 2.47S0.838.30.26 0.26N1.01 10.1 5.05水分（W）7.64 76.44.24揮發(fā)分(V)24.74 247.4 / /灰分（A）26.81 268.1 / / 假定干空氣中氮氧的摩爾比（體積比）為3.78，則1kg樣煤完全燃燒所需的理論空氣量為49.725×（3.78+1）=237.6855 mol/Kg煤實際空氣量為：237.6855&#

45、215;1.3=308.99mol/Kg煤理論情況下煙氣的組成（單位：mol）COHOSON 43.814.24+8.125=12.365 0.265.05+49.725×3.78=193.21理論煙氣量為:43.81+12.365+0.26+193.21=249.645mol/Kg煤實際煙氣量為：249.645+237.6855×（1.3-1）=320.9506mol/Kg煤所以燃燒1Kg煤，產(chǎn)生煙氣體積為：320.9506×=7.189m/ Kg由PV=nRT知,在煙氣溫度為150時，實際煙氣體積為：V =(150+273.130)/273.13×7

46、.189=11.14m/ Kg， 由于鍋爐耗煤量為35t/h;所以標準狀況下的煙氣流量為7.189×35000=251615m3/h=69.89 m3/s 實際情況下的煙氣流量為11.14×35000=389900m3/h;3.2 煙塵和SO濃度的計算在標準狀況下，由于飛灰率為80%，則煙塵濃度為：= 29834mg/m；SO濃度為：=2314.65 mg/m在煙氣溫度為150時，由于飛灰率為80%，則煙塵濃度為：= 19253.1mg/m33.3 除塵系統(tǒng)的設(shè)計計算3.3.1.除塵效率概算粉塵經(jīng)除塵器后進入脫硫系統(tǒng)，由于脫硫系統(tǒng)還有50%的除塵率，故除塵器的除塵效率可由下

47、式計算：C×（1-）×（1-50%）50 即29834×（1-）×（1-50%）50 得99.66%設(shè)計除塵效率為99.7%,則除塵器出口粉塵濃度：29834×(1-99.7%)=89.5mg/m煙囪出口處粉塵濃度為：89.5×(1-50%)=44.75mg/m3.3.2靜電除塵器的設(shè)計計算3.3.2.1確定主要部件的結(jié)構(gòu)型式靜電除塵器的主要部件是電暈極線和收塵極板。本設(shè)計中電暈線采用芒刺線， 集塵板采用管式極板， 3.3.2.2確定電場風速本設(shè)計中,選用靜電除塵器凈化鍋爐飛灰, 采用經(jīng)驗法取電場風速為1.15m/s。3.3.2.3確

48、定粉塵的驅(qū)進速度本設(shè)計中的粉塵為鍋爐灰塵，采用經(jīng)驗法取有效驅(qū)進速度為0.12m/s。3.3.2.4計算電場斷面積電場斷面積是指靜電除塵器垂直于氣流方向的有效斷面積。計算式如下：式中：F電除塵器電場的有效斷面積，m; Q通過電除塵器的煙氣量，;此處為251615m3/h;合69.89 V煙氣通過電場的風速，m/s所以F´=69.89/1.15=60.77m 取電場的有效斷面積為61 m對管式靜電除塵器而言，其電場斷面為圓形，其中高略大于寬 （一般高寬比為11.3），確定高、寬中的一個值即可確定電場的高（H）與寬（B）。根據(jù)上面計算確定電場的高為9m，寬為7m。3.3.2.5計算集塵極板

49、總面積由多依奇公式可知，當已知煙氣處理量Q、有效驅(qū)進速度和設(shè)計所要求的除塵效率，便可確定所需的收塵極板面積A，本設(shè)計中取e=0.12 m/sA= =3378取收塵極板面積為3380m。應(yīng)考慮各種參數(shù)的準確性和電除塵器結(jié)構(gòu)等方面的影響，應(yīng)將極板面積適當增加一定的余量，一般按5考慮。則A=A（1+5）=35493.3.2.6比集塵面積=50.78m23.3.2.7電場數(shù)n的確定先計算收塵極與放電極的間距和排數(shù)收塵極的排數(shù)可以根據(jù)電場斷面寬度和收塵極的間距確定：式中：n收塵極排數(shù)； B電場斷面寬度，根據(jù)前面計算為7m；收塵極板間距(2b)，根據(jù)經(jīng)驗多取2b=400mm.所以 收塵級的排數(shù) n=7/0

50、.4+1=17.5,取18則放電極的排數(shù)為n-1=17排. 通道數(shù)（每兩個集塵極之間為一個通道）n-1=17個再算電除塵器的電場總長度L為：L=3549/（2×17×9）=11.60m，取電場總長度為12m. 于是電場個數(shù)為n=L/l=12/4=3(單一電場長度通常選取l=34m）3.3.2.8電場高度h=5.5 m2,圓整后取h=6 m 3.3.2.9同極距（2s）的確定本設(shè)計寬間距電除塵器，加寬極間距可以提高兩極的工作電壓，粉塵的驅(qū)進速度也相應(yīng)提高且電除塵器電極的安裝和維修方便，在處理一樣煙氣量和達到一樣集塵效率條件下，所需的集塵面積也少。故，本次設(shè)計采用400的同極距

51、。3.3.2.10電場斷面F=61.56 m2實際風速=1.14m/s3.3.2.11選型結(jié)果如下表所示選型結(jié)果序號名稱單 位數(shù)量序號名稱單位數(shù)量 1型號CDPK20/2 7除塵效率99.7% 2 數(shù)量 個1 8有效驅(qū)進速度12 3處理煙氣量251615 9集塵極面積3549 4煙氣溫度150 10比集塵面積50.78 5電場風速1.14 11電場數(shù)個 3 6截面積61.56 12電場長度123.3.2.12每個電場的有效長度=5.48m根據(jù)所選陽極板看,板寬為480 ，則電場長度方向需要的陽極板數(shù)為：=11.41 圓整后取n=12故需要的板的塊數(shù)為12塊，則電場的有效長度為：L=480

52、15;12=5760mm 3.3.2.13 灰斗的設(shè)計計算采用四棱臺狀（角錐形）灰斗,斗壁傾角為60,灰斗出料口的尺寸由排灰量大小確定,排灰量由式 G=3QC/n 計算: 式中,系數(shù)3是考慮排灰能力增大倍數(shù), n是沿寬度方向上的灰斗數(shù)。 所以G=1.04Kg/s=3.7t/h角錐形灰斗排灰量灰斗下口寬B/mm300×300350×350400×400500×500排灰量/t203550100根據(jù)上表可以確定灰斗的下口寬為300mm×300mm,灰斗的高度為:式中：B靜電除塵器壁寬，mm B灰斗下口寬度，mm所以=2771.2mm 設(shè)計灰斗高度為

53、2772mm。3.4.脫硫系統(tǒng)的設(shè)計計算3.4.1 脫硫效率概算 由SO初始濃度（C=2314.65 mg/m）和排放要求(400 mg/m)計算脫硫效率為：1- C / C=1-400/2314.65=82.72% 設(shè)計脫硫效率為83%,則SO出塔濃度為2314.65×(1-83%)=393.49 mg/ m33.4.2吸收劑用量的計算SO的吸收量為（2314.65 -393.49）mg/ m3×251615 m3/h=483392.7×103mg/h=483.4Kg/hSO與吸收劑（CaCO）發(fā)生的化學反應(yīng)如下：SO+ CaCO+2HO CaSO·2

54、HO+CO則CaCO用量為483.4Kg/h×=755.31Kg/h石灰石顆粒（含量為93%）經(jīng)球磨機磨成粉末后，制成石灰石漿液（質(zhì)量分數(shù)為20%）。則整個過程中石灰石顆粒用量為755.31/93%=812.16Kg/h； 溶質(zhì)水的用量為755.31×=3021.24 Kg/h；設(shè)計石灰石供給量為815Kg/h；水的供給量為3024 Kg/h。3.5 填料塔的設(shè)計計算3.5.1確定吸收劑的用量CG1=-3 =0.036 mol/m3CG2=-3=0.00625mol/m3Lsmin CB2=251615×(0.036-0.00625)=7485.5mol/h又知石

55、灰石中不是百分之百都還有，還還有一部份雜質(zhì)，本設(shè)計選用含有約83的石灰石，則理論需要量為：7485.5×MCaCO3×83=621.3kg/h實際用量一般為理論用量的（1.83）倍，為減少結(jié)垢，在循環(huán)槽加入己二酸，加入量為2kg/t(石灰石)，則實際石灰石的用量為1118.3 kg/h1863.9kg/h；加入己二酸的量為：1.73kg/h2.89kg/h3.5.2填料塔塔徑計算填料塔的塔徑可按下式計算：式中 Q處理煙起量，一般由吸收任務(wù)給定，；混合氣體的空塔氣速，即按空塔截面積計算的混合氣體線速度，m/s，其中填料塔的空塔氣速一般為0.31.5m/s，針對本設(shè)計選用3.5

56、m/s作為需要設(shè)計的填料塔中的空塔氣速。將已知條件代入（27）式中，可得該填料塔塔徑：,實際工程中取4.8米3.5.3確定填料塔的吸收系數(shù)吸收液 排氣yG2吸收塔yG1=0.8110-3=0.08%PG1=0.08×101325=81.7payG2=0.00625×22.4×10-3=0.014 yG1混合氣PG2=0.014×101325=14.18pa石灰石吸收SO2的氣速宜在1.62.5m/s圍，液氣比在0.88.2l/m3當氣速為2.5m/s，液氣比為1.42l/m3時，傳質(zhì)阻力受氣膜控制3.5.3填料塔的橫截面的面積=17.3m23.5.4任一

57、截面上的氣體質(zhì)量流率GG=649.3Kmol/(m)3.5.5填料層的高度H：=8.8m圓整后，填料層高度取H=9m3.6.煙囪的設(shè)計計算3.6.1煙囪徑的計算為了利于煙氣抬升,煙氣出口流速不宜過低,一般宜在2030m/s。本設(shè)計中取煙氣出口流速=20 m/s。則煙囪出口徑=2.11m取煙囪出口徑為2.11m，反算=20.10m/s3.6.2煙氣抬升高度的計算由當?shù)卮髿鈼l件為中性D類，可采用霍蘭德公式計算煙氣抬升高度：= 式中：煙囪出口處平均風速，此處近似取年平均風速2.2m/s；煙囪出口處煙氣溫度，此處取433K(160)；環(huán)境大氣溫度,此處取年平均氣溫288.6。所以 =6.85m3.6.

58、3 煙囪高度的計算由計算式 式中 Q源強，SO源強為89.5×251615/3600 =6255.4mg/s； 粉塵源強為44.75×251615/3600 =3127.7mg/s國家標準規(guī)定的SO和粉塵濃度限值，此處取二級標準,分別為0.5mg/m(小時標準)和0.3mg/m(日標準);環(huán)境中SO和粉塵本底濃度,分別為0.30 mg/m (小時均值) 和0.225 mg/m(日均值)；常數(shù)，一般取0.51，此處取1。所以 -6.85=50.87m-6.85=59.80m 設(shè)計煙囪高度為60m。3.7 管道的設(shè)計計算管道壓力損失計算的目的是確定管道斷面尺寸和系統(tǒng)的壓力損失，

59、并由總風量和總壓力損失選擇適當?shù)娘L機和電機。又由于該工程所處理的是鍋爐中所產(chǎn)生的含塵煙氣，且設(shè)該通風管道為截面為圓形的除塵風管。因此根據(jù)除塵技術(shù)手冊中表9-1可知煙氣在除塵管道中的分布為：垂直管-14m/s;水平管16m/s3.7.1 壓力損失計算整個除塵系統(tǒng)采用鋼板管道(粗糙度k=0.15mm)。除塵系統(tǒng)管道圖如下：通風管道設(shè)計計算的目的，是根據(jù)生產(chǎn)工藝的特點與管道配置，確定系統(tǒng)的總抽風量、管道尺寸與系統(tǒng)的總阻力，然后選擇相匹配的風機。（1）凈化系統(tǒng)的管段直徑按下式計算： （1）式中：D管道直徑，m；Q通過除塵管道的氣體量，m³/h；凈化系統(tǒng)管道風速，m/s。（2）管道摩擦阻力損失

60、的計算：對干凈氣體： （2）對含塵氣體： （3）式中：直管道的摩擦阻力，Pa；摩擦阻力系數(shù)；L直管道的長度，m；D直管道的直徑，m；管道氣體的流速，m/s；管道氣體的密度，kg/m³；管道粉塵的流速，m/s；c含塵氣體質(zhì)量濃度，kg/m³。由于/接近1，且c通常很小，所以可以近似用干凈氣體阻力計算式 ，計算含塵氣體。（3）局部壓力損失計算管道的氣流經(jīng)異形管件時所造成的局部壓力損失，可按下式計算： （4）式中：異形管件的局部阻力系數(shù)；管道氣體的流速，m/s；管道氣體的密度，kg/m³；A、管段：據(jù)Q1=251615m³/h，取v=16m/s，且設(shè)水平管段每

61、段管長為10m。對于垂直管段，根據(jù)實際情況設(shè)計此段管長為5m。由于垂直管道的要求最小流速比水平管道流速大，因此對于同一條管段而言，滿足水平流速的管徑也滿足垂直流速。將已知條件代入（28）式，可得管道直徑：則取D1=2400mm, 由于該管段輸送的煙氣溫度很高，其通風管道一般選用可耐高溫的鋼管，根據(jù)通風管道統(tǒng)一規(guī)格,可知該管道的壁厚為2.0mm。查除塵風道計算表：得出，實際風速為18m/s，由于煙氣的溫度為150，因此時煙氣的密度為0.789，則動壓為=127.8Pa。則管道摩擦壓力損失各管件局部壓力損失系數(shù)（查手冊）為:彎頭, 一個，；進口；鍋爐的壓力損失為650 Pa。局部壓力損失：B、管段

62、：Q2=28828.1m³/h，取v=16m/s，設(shè)水平管段管長為2m。將已知條件代入（28）式，可得管道直徑：則取D2=800，根據(jù)通風管道統(tǒng)一規(guī)格,可知該管道的壁厚為2.0mm。查除塵風道計算表：得出，實際風速為16.1m/s，由于煙氣的溫度為120，因此此時煙氣的密度為0.869,動壓為112.6Pa。則管道摩擦壓力損失各管件局部壓力損失系數(shù)（查手冊）為:出口，；進口，；該靜電除塵器壓力損失為400 Pa；局部壓力損失： C、管段：Q3=23693.3m³/h，取v=16m/s，且設(shè)水平管段長10m。對于垂直管段，從脫硫設(shè)備中導出來的垂直管段為5m將已知條件代入（28

63、）式，可得管道直徑：則取D4=730，根據(jù)通風管道統(tǒng)一規(guī)格,可知該管道的壁厚為2mm。查除塵風道計算表：得出，實際風速為15.1m/s，由于煙氣的溫度為50，因此此時煙氣的密度為1.168,動壓為125.5Pa。則管道壓力損失該管段局部壓損主要為換再器和脫硫塔的壓力損失。硫塔的壓力損失為560Pa局部壓力損失： D、煙囪的阻力損失由于煙囪的出口直徑2110mm，煙囪中煙氣的流速為25.5m/s，煙囪高度60m。設(shè)計煙囪的進口直徑2320mm，則煙氣的流速為14.3m/s因為Q=251615m3/h，取煙囪煙氣平均流速為19.9m/s，查“計算表”得=0.021，動壓191.7Pa可知煙氣在煙囪

64、的沿程阻力損失為：各管件局部壓力損失系數(shù)（查手冊）為:風帽，。局部壓力損失： E、除塵系統(tǒng)總壓力損失： 把上述結(jié)果填入表中：表10 管道計算表編號流量Q管長L（m）管徑d流速v動壓摩擦壓損局部阻損局部壓損管道總壓損283541580019.80.018598.427.31.75852.2950.628828.11580016.10.0183112.631.21.55568.9681.525893.91077016.00.0187125.5164.50560685.525893.94460019.90.021191.7177.11.2230421.7其中:流速:m/s；流量: m³/h

65、 ；管長、管徑:m；動壓、摩擦壓損、局部壓損、管段壓損累計:Pa3.7.2 選擇風機和電機選擇通風機的計算風量：式中：Q管道計算的總風量，m/hK考慮系統(tǒng)漏風所附加的安全系數(shù)。除塵管道取0.10.15，此計算取0.12，一般管道取0.1。 除塵管道：=251615×1.12=281808.8m/h 脫硫管道：=251615×1.1=276776.5m/h選擇通風機的計算風壓：式中：管道計算的總壓力損失，Pa；K考慮管道計算誤差與系統(tǒng)漏風等因素所采用的安全系數(shù)。除塵管道取0.150.2，此計算取0.2；一般管道取0.10.15，脫硫管道取0.12。 除塵管道：=604.6×1.2=725.5Pa 脫硫管道：=2982.1×1.12=3340.0Pa根據(jù)上述風量和風壓，在鍋爐風機樣本上分別選擇Y4-73,No.20D,當轉(zhuǎn)數(shù)N=730r/min時,Q=24