大气污染控制工程课程设计报告30、武汉钢铁公司火力发电厂锅炉的烟气治理*名：***学号：**********专业：环境工程指导教师：***2013年11月25日1、设计任务1.1 设计题目发电厂锅炉的烟气治理系统设计1.2 设计原数据2台670T/h的燃煤锅炉（WCZ670/73.7-87型）排放的烟气，烟气量为Q ＝161.5×104m3/h，含尘浓度为19.62g/Nm3，SO2浓度为6.72 g/Nm3。
烟尘浓度和SO2排放达到空气质量二级标准。
废气最终排放温度为420℃，当地年平均气温为22.3℃。
设计要求（1）根据已知的气象条件，计算出各方向的污染系数，求得最佳位置，以免污染到居民区。
（2）计算脱硫装置的主要设备尺寸。
（3）计算和选择风机型号及风管管径。
（4）烟囱的排放口直径3.0m，试确定烟囱高度。
1.3 设计内容及要求（1）根据已知的气象条件，计算出各方向的污染系数，求得最佳位置，以免污染到居民区。
（2）计算脱硫装置的主要设备尺寸。
（3）计算和选择风机型号及风管管径。
（4）烟囱的排放口直径3.0m，试确定烟囱高度。
2、设计计算2.1 计算烟气各方向的污染系数2.1.1 污染系数计算公式污染系数=风向频率/平均风速2.12 污染系数计算表格置为居民区的西北方向。
2.2 脱硫设备的设计与计算2.2.1 石灰石/石灰法湿法烟气脱硫技术的原理采用石灰/石灰石浆液吸收烟气中的SO 2,分为吸收和氧化两个阶段。
先吸收生成的亚硫酸钙.然后将亚硫酸钙氧化成硫酸钙(即石膏)。
该方法的实际反应机理是很复杂的.目前还不能完全了解清楚。
这个过程发生的反应如下：吸收: 22Ca(OH)O H CaO =+ O H 21O H 21CaSO SO Ca(OH)22322+•=+ ↑+•=++223223CO O H 21CaSO O H 21SO CaCO 232224)Ca(HSO O H 21SO O H 21CaSO =++• 由于烟气中含有2O ，因此吸收过程中会有氧化副反应发生。
氧化：在氧化过程中，主要是将吸收过程中所生成的O H 21CaSO 23•氧化称为O 2H CaSO 24•： O 2H 2CaSO O 3H O O H 212CaSO 242224•=++•由于在吸收过程中生成了部分23)Ca(H SO ，在氧化过程中，亚硫酸氢钙也被氧化，分解出少量的2SO ： 2242223SO O 2H CaSO O H O 21)Ca(HSO +•=++设备运行过程中的可能出现问题：设备腐蚀，结垢和堵塞，除雾器的堵塞。
2.2.2 石灰石/石灰法湿法烟气脱硫技术的工艺流程石灰石/石灰法湿式烟气脱硫技术的工艺流程如图1所示。
锅炉烟气经除尘、冷却后送入吸收塔，吸收塔内用调配好的石灰石或石灰浆液洗涤含2SO 的烟气，洗涤净化后的烟气经除雾和再热后排放。
吸收塔内排出的吸收液流入循环槽，加入新鲜的石灰石或石灰浆液进行再生。
图1石灰石/石灰法湿法烟气脱硫技术的工艺流程2.2.3 吸收塔内流量计算假设吸收塔内平均温度为80℃,压力为120KPa,则吸收塔内烟气流量为:式中：—喷淋塔内烟气流量，m3/s ；—标况下烟气流量，m3/s；K—除尘前漏气系数，0～0.1；代入公式得：Q=1615000/3600*(273+80)/273*101.325/120*(1+0.05)=514.3M22.2.4吸收塔径计算依据石灰石烟气脱硫的操作条件参数，可选择喷淋塔内烟气流速v=3m/s，则喷淋塔截面A为：A=514.3/3=171.4M2 则塔径d为：d2=4*171.4/3.14=218.34, D=14.8 取塔径D=15m2.2.5 吸收塔高度计算喷淋塔可看作由三部分组成，分成为吸收区、除雾区和浆池。
依据石灰石法烟气脱硫的操作条件参数得，选择喷淋塔喷气液反应时间t=3s ，则喷（1）(1)淋塔的吸收区高度为：吸收区一般设置3—6 个喷淋层.每个喷淋层都装有多个雾化喷嘴，本设计中设置4个喷淋层，喷淋层间距为2m ，入口烟道到第一层喷淋层的距离为2m ，最后一层喷淋层到除雾器的距离1m 。
（2）除雾区高度：除雾器用来分离烟气所携带的液滴,在吸收塔中,由上下两极除雾器(水平或菱形) 及冲水系统(包括管道、阀门和喷嘴等) 构成。
每层除雾器上下各设有冲洗喷嘴。
最后一层喷淋层到除雾器的距离1m,除雾器的高度为2.5m ,除雾器到吸收烟道出口的距离为0.5m 。
则取除雾区高度：H 2=4m(3)浆池高度浆池容量V 1按液气比浆液停留时间t 1确定：式中： G L —液气比，一般取15~25L/m3；取15L/m3Q —标况下烟气量，h m 3；t 1—浆液停留时间，s ； 一般t 1为min 8~min 4，本设计中取值为min 5，则浆池容积为：V1=15*1615000*5/60/1000=2018.75m3选取浆池直径等于或略大于喷淋塔D 0，本设计中选取浆池直径D1为8m ，然后再根据V 1计算浆池高度：21114D V H π= 式中：h 0—浆池高度，m ；V 1—浆池容积，3m ；D 0—浆池直径，m ；H1=4*2018.75/3.14/14.8/14.8=11.74m从浆池液面到烟气进口底边的高度为0.82m 。
本设计中取为1.5m 。
(4)喷淋塔烟气进口高度设计:喷淋塔烟气进口高度m H 52.02021.34==,烟气出口高度与进口高度相同 (5)吸收塔总高度:H 总=9+4+11.74+1.5+0.52=26.76m2.3 烟囱设计计算具有一定速度的热烟气从烟囱出口排除后由于具有一定的初始动量,且温度高于周围气温而产生一定浮力�所以可以上升至很高的高度。
这相对增加了烟囱 的几何高度�因此烟囱的有效高度为: H=Hs+△H式中：H —烟囱的有效高度，m 。
Hs —烟囱的几何高度,m .ΔH —烟囱抬升高度, m 。
2.3.1 烟气释放热计算式中：H Q —烟气热释放率，kw ； a p —大气压力，取邻近气象站年平均值；v Q —实际排烟量，m 3s T —烟囱出口处的烟气温度，693K ；a T —环境大气温度，295.5K ；∆T=397.5K 环境大气压下的烟气流量;QH=0.35*101.325*397.5*514.3/693=10461.72.3.2 烟气抬升高度计算由H Q >2100kW ，T S -T a >35K,可得式中：u —烟囱出口处平均风速,取10 m/s210,,n n n —系数，1n 取1/3，2n 取2/3，0n 取1.303，则：2.3.3 烟气有效高度计算具有一定速度的热烟气从烟囱出口排除后由于具有一定的初始动量,且温度高于周围气温而产生一定浮力，所以可以上升至很高的高度。
这相对增加了烟囱的几何高度，因此烟囱的有效高度为：式中：H —烟囱的有效高度，m ；H s —烟囱的几何高度，m ；H —烟囱抬升高度，m 。
烟囱的有效高度为：H=56 + 39 = 95m 2.3.4 烟囱高度校核假设吸收塔的吸收效率为80%,可得排放烟气中二氧化硫的浓度为:二氧化硫排放的排放速率: 用下式校核：式中： z yρρ—为一个常数，一般取1~.50，此处取0.8；查国家环境空气质量二级标准,该设计符合要求。
2.4 管道系统设计计算由于烟气流量太大Q ’=Q/8×3600=56.08m 3/s2.4.1 管径的计算假设管道采用薄皮钢管.管内烟气流速为v =15m/s,则管道直径d 为：式中：Q ——烟气流量，；o v ——烟气流速，； 1.2——修正系数代入相关值得：d=2.43m结合实际情况,取为1000mm,则实际烟气流速v 0’2.4.2 摩擦阻力损失计算根据流体力学原理，空气在任何横截面形状不变的管道内流动时，摩擦阻力∆PL取m L 200=，对于圆管22ρλv d l P L •=∆ 式中： λ —摩擦阻力系数，无量纲：v —管内烟气平均流速， m/s ； ρ —烟气密度， kg/m 3；l —管道长度， m ；d —管道直径， m 对于薄皮钢管，查阅相关资料的钢管的λ= 0.02 ，代入相关数值得：2.4.3 局部阻力损失计算烟气管道局部阻力损失可按下式计算： 22'v n P M ρξ=∆式中： n —弯头个数； 30个 ζ —局部阻力系数，无量纲； ρ —烟气密度， kg/m 3， v —管内烟气平均流速， m/s ； 在烟气管道中一般采用的是二中节二端节型90°弯头.其局部阻力损失系为 ζ=0.25，所以感到局部阻力损失为：管道总阻力损失∆P 为:∆P=245.95+614.87=860.82Pa 2.4.4 系统总阻力计算系统的总阻力包括烟气在锅炉出口前的阻力、烟囱阻力、管道总阻力与脱硫设备的阻力之和。
查相关资料,脱硫设备的阻力为880Pa,则系统的总压力损失为:∆P 总=800+141.34+860.82+880=2682.16Pa2.5 通风机、电动机的选择选择通风机的风量按下式计算: v v q K q )1(11,0+=式中: q v —管道计算的总风量,m 3/h,K —考虑系统漏风所附加的安全系数,取0.01。
h m q v /4.47781447308401.0131,0=⨯+=）（选择通风机的风压按下式计算:ρρ020)1(p K p ∆+=∆ 式中: Δp —管道计算的总压力损失, Pa; K2 —考虑管道计算误差及系统漏风等因素所采用的安全系数,一 般管道取0.1-0.15,本设计取0.12;ρ0 —标定状态下的空气密度,对于引风机, ρ0 =0.745kg/m 3ρ —运行工况下进入通风机时的气体密度。
结合通风机风压及总风量,选用引风机的型号及其配套的电机。
经选择,本设计采用G-73-11型锅炉引风机及配套的 电机,其性能参数见表4表4 Y5-47-11D 型引风机及Y250M-4电机性能参数3、 小结在这次课程设计学习中，我学到了很多，也找到了自己身上的不足。
感受良多，获益匪浅。
既增加了我对专业知识的认识又培养了我独自设计的能力。
让我对烟气治理更深的认识了解了。
同时也感谢老师教育的知识和同学们的帮助，让我体会到了团结合作的重要性。
以后工作也是，要本着认真负责的态度去做每件事，去完成每一个任务。
4 参考文献[1] 郝吉明,马广大,王书肖主编.大气污染控制工程.北京:高等教育出版社,2010.1[2] 黄学敏,张承中.大气污染控制工程实践教程.北京:高等教育出版社,2000[3] 张殿印,王纯.除尘器手册.北京:化学工业出版社,2004.10[4] 刘天齐.三废处理工程技术手册·废气卷.北京:化学工业出版社,1999[5] 童志权.工业废气净化与利用.北京:化学工业出版社,2003[6] 周兴求,叶代启.环保设备设计手册—大气污染控制设备.北京:化学工业出版社,2003[7] 童志权主编.大气污染控制工程.北京:机械工业出版社,2006.7[8] 罗辉.环保设备设计与应用.北京:高等教育出版社,2003。