燃煤锅炉烟气的除尘脱硫 课程设计
专 业：环境工程 班 学 姓
级： B080703 号： B08070304 名： 曹书杰 指导老师： 高辉
目录
前言………………………………………………………………………3 1 设计任务书………………………………………………………………4 1.1 课程设计题目……………………………………………………………4 1.2 设计原始材料……………………………………………………………4 2 设计方案的选择确定……………………………………………………4 2.1 除尘系统选择的相关计算…………………………………………… 4 2.2 旋风除尘器的工作原理、应用及特点………………………………6 2.3 2.4 旋风除尘器的结构设计及选用|……………………………………6 旋风除尘器分割粒径、分级效率和总效率的计算………………7 2.5 脉冲袋式除尘器的工作原理、应用及特点……………………………7
2.6 袋式除尘器的结构设计及选型………………………………………8 3 除尘系统效果分析……………………………………………………8
4 锅炉烟气脱硫工艺的论证选择…………………………………………9 5 7 风机和泵的选用及节能设备……………………………………………13 设计结果综合评价………………………………………………………14
前言 近 20 年来,随着国民经济的迅速发展,我国的 SO 2 排放量连年增长, SO 2 的 排放已导致许多地区出现了严重的酸雨现象,由此引起我国酸雨区不断扩大,造 成全国每年经济损失 1000 亿元以上,接近当年国民生产总值的 2%。烟气脱硫是 当前环境保护的一项重要工作。在大气污染防治技术的研究开发方面，近年来 我国取得众多成果，与此同时，大气污染的治理也取得了很大进展。 本次课程设计的题目是蒸发量为 20t/h 燃煤锅炉烟气脱硫除尘装置的设计。 主要涉及内容包括根据锅炉生产能力，燃煤量，煤质等数据计算烟气量，烟尘
- 2 - 浓度和 SO2 浓度；根据排放标准论证除尘系统和确定旋风除尘器型号，并计算 旋风除尘器各部分的尺寸；根据粉尘粒径分布数据计算所设计旋风除尘器的分 割粒径，分级效率和总效率；确定二级除尘设备型号，计算设备主要尺寸；计 算除尘系统的总除尘效率及粉尘排放浓度，并对烟气脱硫工艺进行论证选择， 其中初步设计要求绘制除尘器结构图和烟气净化系统图各一张，设计深度为一 般设计深度。 通过本次课程设计应掌握旋风除尘器和二级除尘设备袋式除尘器的工作原 理，其中旋风除尘器的工作原理为含尘气流由进气管以较高的速度沿切向方向 进入除尘器内在圆筒体与排气管之间的圆环内做旋转运动，尘粒在离心力的作 用下，穿过气流流线向外筒壁移动，达到器壁后，失去其惯性，在重力和二次 涡流的作用下，尘粒沿器壁向下滑动，直至排灰口排出。 设计标准主要参考《大气污染物排放限值》，工艺运行设计达到国家 GB13271--91 锅炉大气污染物排放标准。 除尘脱硫设计原则(1)脱硫率>80%。除尘效率>97%;(2)技术较为成熟,运行 费用低;(3)投资省;(4)能利用现有设施;(5)建造工期短,方便;(6)系统简便,易 于操作管理;(7)主体设备的使用寿命>8ａ;(8)烟气脱硫以氧化镁为主要吸收剂, 并充分利用锅炉排渣水的脱硫容量,达到以废治废,降低运行成本的目的。 能用于烟气脱硫和除尘的设备很多，但要满足运转稳定可靠、不影响生产 同时去除且压力降较小等要求，以袋式除尘器和旋流板为宜。
- 3 - 1.设计任务书 1.1 课程设计题目 设计蒸发量为 20t/h 的燃煤锅炉烟气的除尘脱硫装置 1.2. 设计原始材料
1.煤的工业分析如下表（质量比，含 N 量不计）：
低位发热量 （KJ/Kg） C H S O 灰分 水分
20939 65.7% 3.2 1.7% 2.3 18.1% 9.0 2.锅炉型号：FG-35/3.82-M 型 % % % 3.锅炉热效率：75% 4.空气过剩系数：1.2 5.水的蒸发热：2570.8KJ/Kg 6.烟尘的排放因子：30% 7.烟气温度：473K 8.烟气密度：1.18kg/m3 9.烟气粘度：2.4X10-6 pa·s 10.尘粒密度：2250kg/m 3
11.烟气其他性质按空气计算 12.烟气中烟尘颗粒粒径分布：
平均粒径/μm 0.5 3 7.5 15 25 35 45 55 >60
粒径分布/％ 3 20 15 20 16 10 6 3 7
13.按锅炉大气污染物排放标准（GB13217-2001）中二类区标准执行： 标准状态下烟尘浓度排放标准：≤200mg/m3；
标准状态下 SO2 排放标准：≤900mg/m3； 2.设计方案的选择确定 2.1 除尘系统选择的相关计算 （1）锅炉烟气含尘、含硫量计算 利用低位发热量、锅炉热效率、水的蒸发热求需煤量
4
（kJ/kg） 蒸发量为 20t/h 的锅炉所需热量为 2570.8 20 10 51.4 10 KJ / h 需煤量
51.4 10 20939 75% 设 1kg 燃煤时
3.3 10 Kg/h3.3t/h
燃料成分名称 可燃成分含量 (﹪) 可燃成分的量 (﹪) 理论需氧量/mol 废气中组分/mol
C H S O 水 灰分 65.7 3.2 1.7 2.3 9.0 18.1 54.75 16 0.53 —— —— —— 54.75 8 0.53 -0.75 —— —— 54.75 CO2 16 H2O 0.53 SO2 —— 5 H2O —— 合计 62.56
理论烟气量：62.56+62.56×0.79/0.21=297.9 (mol/kg) 在标准状态下的体积为：297.9×22.4×10 =6.67 (m /kg) 理论废气量：62.56×0.79/0.21+54.75+16+0.53+5=311.62mol/kg 在标准状态下理论废气体积：311.62×22.4×10 =6.98 (m ) 在标准状态下实际烟气体积：6.98+6.67×（1.2-1）=8.31 (m ) SO2 的浓度：C=4082 mg/m 3 烟尘的浓度：C=6534 mg/m 3 在 473T 时实际烟气量: Q=47951 m /h （2）烟尘的除尘效率计算 按锅炉大气污染物排放标准（GB13217-2001）,可以计算出 烟尘的除尘效率要达到：≧97﹪ (3) SO 2 的脱硫效率计算 按锅炉大气污染物排放标准（GB13217-2001），计算出 SO 2 的脱硫效率要达到：≧78﹪
（4）方案初步设计 先用二级除尘系统除尘（一级预除尘用旋风除尘器、二级用袋式除尘器）， 再用旋流板塔氧化镁法脱硫。 注：考虑到压损过大对除尘器的不利影响和对操作的要求高，作为一级预除尘 除尘要求不高,因此，确定旋风除尘器型号时要求阻力不大于 900Pa。
2.2 旋风除尘器的工作原理、应用及特点
5
3 6 6 3
-3 3 -3 3 3
3 旋风除尘器是利用旋转气流所产生的离心力将尘粒从合尘气流中分离出来 的除尘装置。它具有结构简单，体积较小，不需特殊的附属设备，造价较 低．阻力中等，器内无运动部件，操作维修方便等优点。旋风除尘器一般用于 捕集 5-15 微米以上的颗粒．除尘效率可达 80％以上，近年来经改进后的特制 旋风除尘器．其除尘效率可达 95％以上。旋风除尘器的缺点是捕集微粒小于 5 微米的效率不高,旋风除尘器内气流与尘粒的运动概况：旋转气流的绝大部分沿 器壁自圆简体，呈螺旋状由上向下向圆锥体底部运动，形成下降的外旋含尘气 流，在强烈旋转过程中所产生的离心力将密度远远大于气体的尘粒甩向器壁， 尘粒一旦与器壁接触，便失去惯性力而靠入口速度的动量和自身的重力沿壁面 下落进入集灰斗。旋转下降的气流在到达圆锥体底部后．沿除尘器的轴心部位 转而向上．形成上升的内旋气流，并由除尘器的排气管排出。 自进气口流人的另一小部分气流，则向旋风除尘器顶盖处流动，然后沿排 气管外侧向下流动，当达到排气管下端时，即反转向上随上升的中心气流一同 从诽气管排出，分散在其中的尘粒也随同被带走。
2.3 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=47951 (m /h) （2）初步选用 XLP/B 型旋风除尘器，处理烟气量大，将选用 10 个并联 ，取 ξ=5.8 每个烟气处理量 47951/10=4795.1 (m /h)
u=(2△P/ρ ξ) =(2×900/（1.18×16.1）) =16.2m/s 在这里取 u=16m/s
△P=876﹤900 进口面积 A=Q/u= 4795.1/16/3600=0.0832m 2
根据 XLP/B 型旋风除尘器尺寸比例 入口宽度 b=(A/2) =0.203m 筒体直径 D=3.33b=0.676m 参考 XLP/B 型旋风除尘器产品系列，取 D=700mm, (3) 选型论证
a×b=0.0882 m u=Q/A=15.1 m/s △P=ξu2ρ/2=780.2
6
3 3 0.5 0.5
0.5 2